JP2861532B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両に搭載される内
燃機関の運転状態に応じて吸気バルブ或いは排気バルブ
の開閉タイミングを連続的に可変にする可変バルブタイ
ミング機構を備えたバルブタイミング制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両に搭載される内燃機関に
おいて、車両を任意の設定速度で定速走行させるための
制御技術が種々提案されている。

【０００３】例えば、特開昭６３−１８０５２７号公報
においては、車両がある任意の速度で走行している時に
セットスイッチが操作されることにより、その時の走行
速度が自動的な定速走行、即ちオートドライブのための
速度として設定され、その設定速度を維持するように制
御装置がアクチュエータを駆動制御して内燃機関のスロ
ットルバルブを開度調節するようにした技術が開示され
ている。

【０００４】又、アクセルペダルがほぼ目一杯に踏み込
まれたりして車両が予め定められた許容最高速度（例え
ば「１８０ｋｍ／ｈ」）に達した時に、車両がそれ以上
の速度にならないように制御装置が燃料系のバルブ等を
駆動制御して内燃機関への燃料カットを行うことが一般
的に知られている。つまり、車両の速度出し過ぎと内燃
機関のオーバランを防止する技術である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の従来技術では、特に機関の高負荷領域で任意の設定
速度を維持させようとした場合に、過大な吸入空気の流
れに抗してスロットルバルブを所定開度で保持させなけ
ればならない。そのため、アクチュエータには高い耐久
性が要求され、アクチュエータの大型化を招くことにな
った。

【０００６】一方、上記後者の従来技術では、アクセル
ペダルの踏み込みを持続して車両を許容最高速度付近で
持続走行させようとした場合に、燃料カットが断続的に
行われることになる。そのため、必要以上の燃料が消費
されるばかりでなく、燃料カットが行われた時点と燃料
カットから復帰した時点とで機関に振動が発生し、これ
によって断続的な減速ショック、加速ショックが発生し
てドライバビリティを悪化させるという問題がっあた。

【０００７】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであり、バルブタイミングを連続的に可変にする可
変バルブタイミング機構を利用することに着目してなさ
れたものであって、その目的は、可変バルブタイミング
機構以外に連続的に制御されるべき特別なアクチュエー
タを省略することが可能で、円滑な許容最高速度による
走行を実現することの可能な内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、車両用内燃機関の吸気バルブ及び排
気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを連続的
に変更する可変バルブタイミング機構と、車両の走行速
度を検出する車速検出手段と、検出される走行速度がア
クセルペダルの踏み込みに応じて車両の許容最高速度を
越えたときから当該アクセルペダルの踏み込みの解除に
伴い許容最高速度より低い所定速度以下になるまでの期
間は車両が最高速度要求状態にあると判断する判断手段
と、最高速度要求状態が判断されるときに車両の走行速
度が許容最高速度に近づくように可変バルブタイミング
機構を制御する制御手段とを備えることをその要旨とし
ている。

【０００９】

【作用】上記の構成によれば、車両の走行速度が車両の
許容最高速度を越えたときから当該許容最高速度より低
い所定速度以下になるまでの期間は、運転者によるアク
セルペダルの踏み込みにより車両の走行速度が許容最高
速度に保持されるように調整されているものとして同車
両が最高速度要求状態にあると判断される。そして、こ
のように車両が最高速度要求状態にあると判断される
と、可変バルブタイミング機構によって吸気バルブ及び
排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングが連続
的に変えられることにより、車両の走行速度が許容最高
速度に近づくように内燃機関の出力が連続的に調節され
る。

【００１０】

【００１１】

【実施例】以下、この発明における内燃機関のバルブタ
イミング制御装置を具体化した一実施例を図１〜図８に
基づいて詳細に説明する。この実施例では、車両の速度
出し過ぎや内燃機関のオーバラン等を防止するためのバ
ルブタイミング制御装置について説明する。

【００１２】図１はこの実施例の車両に搭載された内燃
機関としてのガソリンエンジン１を説明する（１気筒分
のみ図示した）概略構成図である。エンジン１のシリン
ダブロック２に形成されたシリンダボア２ａにはピスト
ン３が上下動可能に設けられている。ピストン３はロッ
ド４を介して図示しないクランクシャフトに連結されて
いる。そして、ピストン３、シリンダボア２ａ及びその
ボア２ａの上方を覆うシリンダヘッド５によって囲まれ
る空間が燃焼室６となっている。

【００１３】燃焼室６には吸気通路７と排気通路８とが
それぞれ連通して設けられている。吸気通路７の燃焼室
６に開口する吸気ポート７ａには、開閉用の吸気バルブ
９が組み付けられている。又、排気通路８の燃焼室６に
開口する排気ポート８ａには、開閉用の排気バルブ１０
が組み付けられている。

【００１４】吸気通路７には図示しないエアクリーナを
介して外気が導入される。又、吸気通路７にはその吸気
ポート７ａの近傍において燃料噴射用のインジェクタ１
１が設けられ、吸気通路７に燃料が取り込まれるように
なっている。周知のように、このインジェクタ１１に
は、図示しないフューエルタンクから燃料ポンプの動作
により所定圧力の燃料が供給されるようになっている。
そして、そのインジェクタ１１から噴射されて吸気通路
７に取り込まれた燃料と外気との混合気が、吸気バルブ
９の開かれる際に、吸気ポート７ａを通じて燃焼室６へ
導入される。又、燃焼室６に導入された混合気が爆発・
燃焼されることにより、ピストン３及びクランクシャフ
ト等を介してエンジン１の駆動力が得られる。更に、燃
焼室６にて燃焼された既燃焼ガスは、排気バルブ１０が
開かれる際に、排気ポート８ａから排気通路８を通じて
外部へと排出される。

【００１５】吸気通路７の途中には、アクセルペダル１
２の操作に連動して開閉されるスロットルバルブ１３が
設けられている。そして、このスロットルバルブ１３が
開閉されることにより、吸気通路７への吸入空気量が調
節される。また、車両を許容最高速度（この実施例では
「１８０ｋｍ／ｈ」に設定されている）で走行させる場
合には、運転者によりアクセルペダル１２がほぼ目一杯
に踏み込まれる。

【００１６】スロットルバルブ１３の近傍には、そのス
ロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ１４と、
スロットルバルブ１３が全閉位置にあるときに「オン」
されて全閉信号ＬＬを出力する全閉スイッチ１４ａがそ
れぞれ設けられている。又、スロットルバルブ１３より
も下流側には、吸入空気の脈動を平滑化させるサージタ
ンク１５が設けられている。更に、スロットルバルブ１
３よりも上流側には、外部から吸気通路７に取り込まれ
る吸入空気量Ｑを検出する周知のエアフローメータ１６
が設けられている。

【００１７】次に、吸気バルブ９及び排気バルブ１０の
ための動弁機構について説明する。吸気バルブ９及び排
気バルブ１０はそれぞれ上方へ延びるステム９ａ，１０
ａを備え、各ステム９ａ，１０ａの上部にはバルブスプ
リング１７，１８及びバルブリフタ１９，２０等がそれ
ぞれ組み付けられている。各バルブリフタ１９，２０に
は、カム２１ａ，２２ａがそれぞれ係合するように設け
られている。これらカム２１ａ，２２ａはシリンダヘッ
ド５に支持された吸気側のカムシャフト２１上と、排気
側のカムシャフト２２上とにそれぞれ全気筒分の数だけ
形成されている。そして、吸気バルブ９及び排気バルブ
１０はバルブスプリング１７，１８の付勢力によって上
方へ、かつ吸気ポート７ａ及び排気ポート８ａを閉じる
方向へ付勢されている。この付勢状態では、各ステム９
ａ，１０ａの上端がバルブリフタ１９，２０を介して常
にカム２１ａ，２２ａに当接されている。

【００１８】この実施例では、吸気バルブ９の開閉タイ
ミングのみを可変にすべく、吸気側のカムシャフト２１
の先端部に、可変バルブタイミング機構（以下単に「Ｖ
ＶＴ」という）２３を構成するタイミングプーリアッシ
ィ２４とステップモータ２５が設けられている。このス
テップモータ２５は複数の電磁コイルを備え、その中の
励磁すべき電磁コイルを順次選択することにより、所定
方向へ１ステップ毎に回転するようになっている。これ
に対し、排気側のカムシャフト２２の先端部には、タイ
ミングプーリ２６のみが設けられている。これらタイミ
ングプーリアッシィ２４及びタイミングプーリ２６は図
示しないタイミングベルトを介してクランクシャフトに
駆動連結されている。

【００１９】従って、エンジン１の運転時にクランクシ
ャフトからタイミングベルトを介してタイミングプーリ
アッシィ２４及びタイミングプーリ２６に動力が伝達さ
れることにより、各カムシャフト２１，２２がそれぞれ
回転駆動されて各カム２１ａ，２２ａがそれぞれ回転さ
れる。又、回転される各カム２１ａ，２２ａのプロフィ
ルに従って各バルブリフタ１９，２０がバルブスプリン
グ１７，１８の付勢力に抗して押圧されることにより、
吸気バルブ９及び排気バルブ１０が下方へ移動して吸気
ポート７ａ及び排気ポート８ａがそれぞれ開かれる。吸
気バルブ９及び排気バルブ１０の基本的な開閉タイミン
グは、周知のようにクランクシャフトの２回転の間のピ
ストン３の４つの行程（吸気行程，圧縮行程，膨張行
程，排気行程）に伴う上下動に相対して予め設定されて
いる。ここで、ピストン３の吸気行程に伴う下動により
吸気ポート７ａが開かれる際、即ち吸気バルブ９が開か
れる時に、燃焼室６へ混合気が吸入される。又、ピスト
ン３の排気行程に伴う上動により排気ポート８ａが開か
れる際、即ち排気バルブ１０が開かれる時に、燃焼室６
から排気通路８へと既燃焼ガスが排出される。

【００２０】そして、吸気側のＶＶＴ２３は、吸気バル
ブ９の基本的な開閉タイミングをその時々の運転状態に
応じて変更するために駆動制御され、カムシャフト２
１、延いては各カム２１ａの回転位相を適宜に変更する
ようになっている。即ち、吸気側のＶＶＴ２３は燃焼室
６への混合気の吸入タイミングを変更すべく駆動制御さ
れるようになっている。そして、吸気バルブ９の基本的
な開閉タイミングが変えられることにより、吸気バルブ
９と排気バルブ１０とのバルブオーバラップが変更され
る。

【００２１】燃焼室６に導入された混合気に着火するた
めに、気筒中心部のシリンダヘッド５には点火プラグ２
７が固定され、その放電部２７ａが燃焼室６内に配置さ
れている。この点火プラグ２７はディストリビュータ２
８にて分配された点火信号に基づいて駆動される。ディ
ストリビュータ２８はイグナイタ２９から出力される高
電圧をエンジン１のクランク角に同期して点火プラグ２
７に分配するためのものである。ディストリビュータ２
８にはエンジン１の回転に連動して回転されるロータ２
８ａが設けられ、そのロータ２８ａの回転からエンジン
回転数ＮＥを検出する回転数センサ３０が設けられてい
る。又、ディストリビュータ２８には、ロータ２８ａの
回転に応じてエンジン１のクランク角基準位置を所定の
割合で検出し、その基準位置信号Ｇを出力する気筒判別
センサ３１が設けられている。

【００２２】前述したスロットルセンサ１４、全閉スイ
ッチ１４ａ、エアフローメータ１６、回転数センサ３０
及び気筒判別センサ３１はエンジン１の運転状態を検出
する運転状態検出手段を構成しており、この他に運転状
態検出手段として、シリンダブロック２にはエンジン１
の冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出する水温セン
サ３２が取付けられている。又、排気通路８の途中に
は、排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ３３が取付
けられている。更に、この実施例では、車両の走行速度
（車速）ＳＰを検出する車速検出手段としての車速セン
サ３４が設けられている。この車速センサ３４は、図示
しないトランスミッションに取付けられ、そのギアの回
転によって駆動されるものである。加えて、この実施例
では、車両制動のために操作されるブレーキペダル３５
の操作を検知して「オン」され、ブレーキ信号ＢＳを出
力するブレーキセンサ３６が設けられている。

【００２３】又、ブレーキペダル３５にはブレーキブー
スタ３７が接続して設けられている。このブレーキブー
スタ３７は一方向弁３７ａを備え、同弁３７ａから連通
管３７ｂを通じ、スロットルバルブ１３より下流側の吸
気通路７に連通されている。ブレーキブースタ３７は周
知のように、吸気通路７の負圧を利用した制動力倍増装
置であり、その構造の詳細についてここでは説明を省略
する。

【００２４】そして、図１に示すように、前述したスロ
ットルセンサ１４、全閉スイッチ１４ａ、エアフローメ
ータ１６、回転数センサ３０、気筒判別センサ３１、水
温センサ３２、酸素センサ３３及び車速センサ３４等は
エンジン電子制御装置（以下単に「エンジンＥＣＵ」と
い）４０の入力側に電気的に接続されている。又、この
エンジンＥＣＵ４０の出力側には、前述したインジェク
タ１１及びイグナイタ２９等が電気的に接続されてい
る。そして、エンジンＥＣＵ４０は全閉スイッチ１４
ａ、エアフローメータ１６及び各センサ１４，３０〜３
４からの出力信号に基づき、インジェクタ１１及びイグ
ナイタ２９等を好適に制御する。

【００２５】この実施例において、エンジンＥＣＵ４０
は主にエンジン１の燃料噴射量制御及び点火時期制御等
を司る制御装置であり、これに加えてこの実施例では、
図１に示すように、ＶＶＴ２３を駆動制御するためのＶ
ＶＴＥＣＵ４１が設けられている。このＶＶＴＥＣＵ４
１はステップモータ２５の出力軸の回転方向及び回転量
の制御を司るようになっている。そのために、ＶＶＴＥ
ＣＵ４１の入力側にはエンジンＥＣＵ４０からスロット
ル開度ＴＡ、全閉信号ＬＬ、エンジン回転数ＮＥ、冷却
水温ＴＨＷ及び車速ＳＰの各検出値等がデータ信号とし
て入力される。又、ＶＶＴＥＣＵ４１の入力側には、ブ
レーキスイッチ３６からのブレーキ信号ＢＳが入力され
る。更に、ＶＶＴＥＣＵ４１は入力されるデータ信号等
に基づき、その時々のエンジン１の運転状態に応じたバ
ルブオーバラップの大きさを決定し、ステップモータ２
５を好適に制御するためのバルブタイミング制御信号を
出力側から出力する。

【００２６】この実施例では、アクセルペダル１２がほ
ぼ目一杯に踏み続けられているときに、車速ＳＰが許容
最高速度である「１８０ｋｍ／ｈ」に近づくように、前
述したデータ信号等に基づきＶＶＴＥＣＵ４１がＶＶＴ
２３のステップモータ２５を駆動制御するようになって
いる。

【００２７】次に、前述したエンジンＥＣＵ４０及びＶ
ＶＴＥＣＵ４１の構成について、図２，３のブロック図
に従って説明する。図２はエンジンＥＣＵ４０に係る電
気的構成を説明するブロック図である。エンジンＥＣＵ
４０は中央処理装置（ＣＰＵ）４２、所定の制御プログ
ラム等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）４
３、ＣＰＵ４２の演算結果等を一時記憶するランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）４４、予め記憶されたデータを
保存するバックアップＲＡＭ４５等と、これら各部と外
部入力回路４６及び外部出力回路４７等とをバス４８に
よって接続した理論演算回路として構成されている。

【００２８】外部入力回路４６には、前述したスロット
ルセンサ１４、全閉スイッチ１４ａ、エアフローメータ
１６、回転数センサ３０、気筒判別センサ３１、水温セ
ンサ３２、酸素センサ３３及び車速センサ３４がそれぞ
れ接続されている。一方、外部出力回路４７には、イン
ジェクタ１１、イグナイタ２９及びＶＶＴＥＣＵ４１が
それぞれ接続されている。

【００２９】そして、ＣＰＵ４２は外部入力回路４６を
介して入力される全閉スイッチ１４ａ、エアフローメー
タ１６及び各センサ１４，３０〜３４等からの信号を入
力値として読み込む。この入力値の読み込みに際して、
外部入力回路４６では、スロットルセンサ１４、エアフ
ローメータ１６、水温センサ３２及び酸素センサ３３か
らの入力値がアナログ・デジタル変換処理されるように
なっている。又、外部入力回路４６では、回転数センサ
３０、気筒判別センサ３１及び車速センサ３４等からの
入力値が波形成形処理されるようになっている。そし
て、ＣＰＵ４２は全閉スイッチ１４ａ、エアフローメー
タ１６及び各センサ１４，３０〜３４等から読み込んだ
入力値に基づきインジェクタ１１及びイグナイタ２９等
を好適に制御する。

【００３０】又、ＣＰＵ４２は全閉スイッチ１４ａ、エ
アフローメータ１６及び各センサ１４，３０〜３４等か
ら外部入力回路４６を介して入力値として読み込んだ信
号のうち、スロットル開度ＴＡ、全閉信号ＬＬ、エンジ
ン回転数ＮＥ、冷却水温ＴＨＷ及び車速ＳＰ等を外部出
力回路４７を介してデータ信号としてＶＶＴＥＣＵ４１
へ出力する。

【００３１】図３はＶＶＴＥＣＵ４１に係る電気的構成
を説明するブロック図である。ＶＶＴＥＣＵ４１はマイ
クロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）５０、ＶＶＴ２
３等のための所定の制御プログラム等を予め記憶したＲ
ＯＭ５１、ＭＰＵ５０の演算結果等を一時記憶するＲＡ
Ｍ５２等と、これら各部と入出力ポート５３及び出力ポ
ート５４等とをバス５５によって接続した理論演算回路
として構成されている。又、ＶＶＴＥＣＵ４１は周期的
なクロックパルスを発生させるクロックジェネレータ５
６を備え、同ジェネレータ５６からＭＰＵ５０にクロッ
クパルスが供給されるようになっている。更に、ＶＶＴ
ＥＣＵ４１はその出力ポート５４に接続されたラッチ回
路５７及びゲート５８を備えている。

【００３２】入出力ポート５３はエンジンＥＣＵ４０に
接続されている。又、入出力ポート５３にはブレーキセ
ンサ３６が接続され、ゲート５８にはステップモータ２
５が接続されている。

【００３３】そして、ＭＰＵ５０は入出力ポート５３を
介して入力されるスロットル開度ＴＡ、全閉信号ＬＬ、
エンジン回転数ＮＥ、冷却水温ＴＨＷ、車速ＳＰ及びブ
レーキ信号ＢＳ等の信号を入力値として読み込み、その
読み込んだ入力値に基づきステップモータ２５を好適に
制御する。即ち、ＭＰＵ５０は読み込んだ入力値に基づ
きＲＯＭ５１に記憶された制御プログラムに従ってステ
ップモータ２５の回転すべき方向及びステップ数を演算
決定し、その演算結果をバルブタイミング制御信号とし
て出力ポート５４を介してラッチ回路５７へ出力する。
ラッチ回路５７はそのバルブタイミング制御信号を受
け、それを実行させるべくゲート５８の開閉指令を所定
のシーケンスに従い出力する。そして、ゲート５８はそ
の開閉指令に従い、励磁すべき電磁コイルを選択してス
テップモータ２５を駆動させる。

【００３４】続いて、前述したＶＶＴ２３の構成につい
て図４に従って詳しく説明する。吸気バルブ９を駆動す
る吸気側のカムシャフト２１は、そのカムジャーナル２
１ｂにてシリンダヘッド５に回転可能に支持されてい
る。そして、そのカムシャフト２１の先端部において、
ＶＶＴ２３を構成するタイミングプーリアッシィ２４及
びステップモータ２５が設けられている。このタイミン
グプーリアッシィ２４は、外周に複数の外歯６１を有す
るプーリ本体６２と、そのプーリ本体６２に組み付けら
れた内キャップ６３及び円筒ギヤ６４とから構成されて
いる。

【００３５】即ち、プーリ本体６２はその中心寄りにボ
ス６２ａ及び円周壁６２ｂを備え、それらボス６２ａと
円周壁６２ｂとの間が円周溝６２ｃになっている。円周
壁６２ｂの内周にはヘリカル歯６２ｄが形成されてい
る。そして、プーリ本体６２はそのボス６２ａにてカム
シャフト２１上に相対回転可能に組み付けられている。
一方、内キャップ６３は大筒部６３ａとその反対側へ延
びる小筒部６３ｂとを備え、大筒部６３ａの外周にはヘ
リカル歯６３ｃが形成されている。そして、内キャップ
６３はその大筒部６３ａがボス６２ａを覆うように嵌着
され、プーリ本体６２に対し相対回転可能に組み付けら
れている。又、内キャップ６３はカムシャフト２１の先
端に対しボルト６５及びノックピン６６により一体回転
可能に固定されている。更に、円筒ギヤ６４は外周壁６
４ａと内周壁６４ｂとから形成され、その底壁には穴６
４ｃが形成されている。内周壁６４ｂの内外周にはヘリ
カル歯６４ｄ，６４ｅがそれぞれ形成され、外周壁６４
ａと内周壁６４ｂとの間が円周溝６４ｆになっている。
そして、その円筒ギヤ６４の内周壁６４ｂ及び円周溝６
４ｆが、プーリ本体６２の円周壁６２ｂ及び円周溝６２
ｃに対して凹凸の関係で組み付けられている。

【００３６】この組み付け状態において、各ヘリカル歯
６２ｄ，６３ｃ，６４ｄ，６４ｅがそれぞれ噛み合わさ
れており、その噛み合いの関係から円筒ギヤ６４は軸方
向への移動によってカムシャフト２１と相対回転可能に
なっている。又、プーリ本体６２の外歯６１に掛装され
た図示しないタイミングベルトを介して、タイミングプ
ーリアッシィ２４がクランクシャフトに駆動連結されて
いる。

【００３７】従って、クランクシャフトからタイミング
プーリアッシィ２４に駆動伝達されることにより、円筒
ギヤ６４により連結されたプーリ本体６２と内キャップ
６３とが一体的に回転され、更にボルト６５及びノック
ピン６６により内キャップ６３に連結されたカムシャフ
ト２１が一体的に回転駆動される。

【００３８】前述したステップモータ２５は図示しない
ブラケットによってエンジン１に取付けられている。ス
テップモータ２５は円筒ギヤ６４を軸方向へ移動させる
ためのものであり、その出力軸には円筒状をなして外周
に歯６７ａを有するウォームギヤ６７が取付けられてい
る。このウォームギヤ６７は内キャップ６３の小筒部６
３ｂに対し相対回転可能に嵌着されると共に、円筒ギヤ
６４の穴６４ｃを貫通して配置されている。一方、円筒
ギヤ６４の穴６４ｃの周囲には、内周に歯６８ａを有す
るリンググヤ６８がボールベアリング６９によって相対
回動可能に組み付けられている。そして、そのリングギ
ヤ６８がウォームギヤ６７の外周上に噛み合わされ、そ
の噛み合いの関係からウォームギヤ６７の回転によって
軸方向へ移動可能になっている。又、リングギヤ６８の
回り止めを行うために、リングギヤ６８のステップモー
タ２５側における外周には、その軸方向に延びる長溝６
８ｂが形成されている。併せて、ステップモータ２５の
ケーシングには、筒状をなしてタイミングプーリアッシ
ィ２４側へ延びる回り止め部材７０が取付けられてい
る。この回り止め部材７０の内周には、前述した長溝６
８ｂに係合する突起７０ａが形成されている。そして、
それら突起７０ａと長溝６８ｂの係合の関係から、リン
グギヤ６８が回り止めされて軸方向への移動のみが許容
されるようになっている。

【００３９】従って、タイミングプーリアッシィ２４と
カムシャフト２１とが一体回転されているときに、ステ
ップモータ２５が駆動されてウォームギヤ６７がある方
向へ所定量だけ回転されることにより、リングギヤ６８
がウォームギヤ６７上で回り止めされながら軸方向へ移
動される。これに伴い、円筒ギヤ６４が同じ軸方向へ移
動され、プーリ本体６２とカムシャフト２１との間に相
対回転が生じてカムシャフト２１に捩じりが付与され
る。このように、この実施例のＶＶＴ２３では、ステッ
プモータ２５が駆動制御されることにより、円筒ギヤ３
４の軸方向における位置が変更され、その結果としてカ
ムシャフト２１に捩じりが付与される。そして、カムシ
ャフト２１に捩じりが付与されることにより、吸気バル
ブ９の開閉タイミングが変更されてバルブオーバラップ
が変更される。

【００４０】尚、カムシャフト２１の内部には油路７
１、７２が形成され、その油路７１，７２を通じてタイ
ミングプーリアッシィ２４の内部に潤滑油が供給される
ようになっている。

【００４１】次に、上記のように構成した内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置の作用について図５〜図８のフ
ローチャートに従って説明する。図５はエンジン１のオ
ーバランを検知するためにＶＶＴＥＣＵ４１により実行
される「オーバラン検知ルーチン」を説明するフローチ
ャートであり、所定時間毎の定時割り込みで実行され
る。

【００４２】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ１０１において、車速センサ３４の検出による車
速ＳＰをエンジンＥＣＵ４０から読み込む。又、ステッ
プ１０２において、その読み込まれた車速ＳＰが予め定
められた許容最高速度である「１８０ｋｍ／ｈ」を越え
ているか否かを判断する。そして、車速ＳＰが許容最高
速度を越えている場合には、車両の速度出し過ぎである
と共にエンジン１のオーバランであるものとして、ステ
ップ１０３において、オーバランフラグＯＶＲＵＮを
「１」にセットし、その後の処理を一旦終了する。

【００４３】一方、ステップ１０２において、車速ＳＰ
が許容最高速度を越えていない場合には、ステップ１０
４において、車速ＳＰが許容最高速度よりも少し低い
「１７６ｋｍ／ｈ」を越えているか否を判断する。そし
て、車速ＳＰが「１７６ｋｍ／ｈ」を越えている場合に
は、そのままその後の処理を一旦終了する。又、車速Ｓ
Ｐが「１７６ｋｍ／ｈ」を越えていない場合には、エン
ジン１のオーバランではないものとして、ステップ１０
５において、オーバランフラグＯＶＲＵＮを「０」にリ
セットし、その後の処理を一旦終了する。

【００４４】つまり、このルーチンでは、許容最高速度
に「１７６〜１８０ｋｍ／ｈ」の範囲でヒステリシスを
持たせてエンジン１のオーバランと車両の速度出し過ぎ
を検知し、オーバランフラグＯＶＲＵＮを設定するので
ある。

【００４５】次に、上記のように設定されたオーバラン
フラグＯＶＲＵＮを使用して行われるバルブタイミング
制御について説明する。図６〜図８はＶＶＴ２３を駆動
制御するためにＶＶＴＥＣＵ４１により実行される「Ｖ
ＶＴ制御ルーチン」を説明するフローチャートであり、
所定時間毎の定時割り込みで実行される。

【００４６】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ２０１において、スロットルセンサ１４、全閉ス
イッチ１４ａ、回転数センサ３０、水温センサ３２、車
速センサ３４の検出等によるスロットル開度ＴＡ、全閉
信号ＬＬ、エンジン回転数ＮＥ、冷却水温ＴＨＷ及び車
速ＳＰをそれぞれエンジンＥＣＵ４０から読み込む。
又、オーバランフラグＯＶＲＵＮを読み込むと共に、ブ
レーキセンサ３６の検出によるブレーキ信号ＢＳを読み
込む。

【００４７】続いて、ステップ２０２において、全閉信
号ＬＬが「オン」であるか否か、即ち減速時であるか否
かを判断する。ここで、全閉信号ＬＬが「オン」である
場合には、減速時であるとして、ステップ２０３へ移行
し、ステップ２０３〜ステップ２０８の処理を実行す
る。

【００４８】即ち、ステップ２０３において、車速ＳＰ
が高速側の基準速度としての「６０ｋｍ／ｈ」以上であ
るか否かを判断する。そして、車速ＳＰが「６０ｋｍ／
ｈ」以上である場合には、ステップ２０４において、進
角側の所定値をＶＶＴ２３のステップモータ２５の制御
のための目標ステップ数Ｖｓｔとして設定した後、ステ
ップ２１６へ移行する。

【００４９】一方、ステップ２０３において、車速ＳＰ
が「６０ｋｍ／ｈ」未満である場合には、ステップ２０
５において、エンジン１で燃料カットが行われたか否か
を判断する。この燃料カットの判断は、エンジンＥＣＵ
４０にて行われる燃料噴射量制御のための処理ルーチン
にて設定されるフラグに基づいて行われる。

【００５０】そして、ステップ２０５において、燃料カ
ットが行われた場合には、ステップ２０４において、進
角側の所定値を目標ステップ数Ｖｓｔとして設定した
後、ステップ２１６へ移行する。

【００５１】又、ステップ２０５において、燃料カット
でない場合には、ステップ２０６において、車速ＳＰが
低速側の基準速度としての「５ｋｍ／ｈ」以上であるか
否かを判断する。そして、車速ＳＰが「５ｋｍ／ｈ」未
満である場合には、ステップ２０７において、遅角側の
所定値をステップモータ２５の制御のための目標ステッ
プ数Ｖｓｔとして設定した後、ステップ２１６へ移行す
る。

【００５２】一方、ステップ２０６において、車速ＳＰ
が「５ｋｍ／ｈ」以上である場合には、ステップ２０８
において、ブレーキ信号ＢＳが「オン」であるか否か、
即ち車両を制動させるためにブレーキペダル３５の操作
があったか否かを判断する。そして、ブレーキ信号ＢＳ
が「オン」である場合には、ステップ２０４において、
進角側の所定値を目標ステップ数Ｖｓｔとして設定した
後、ステップ２１６へ移行する。又、ブレーキ信号ＢＳ
が「オン」でない場合には、ステップ２０７において、
遅角側の所定値を目標ステップ数Ｖｓｔとして設定した
後、ステップ２１６へ移行する。

【００５３】つまり、ステップ２０３〜ステップ２０８
の処理では、減速時の車速ＳＰ、燃料カットの有無或い
はブレーキペダル３５の操作の有無の違いに応じて、ス
テップモータ２５のための目標ステップ数Ｖｓｔを設定
するのである。これにより、車両が所定の減速状態にあ
るときには、吸気バルブ９の閉じタイミングを進ませる
ことから、吸気通路７の負圧を大きくすることができ
る。従って、吸気通路７に連通されているブレーキブー
スタ３７内の負圧が増大することになり、ブレーキペダ
ル３５に大きな踏み込み力を必要とすることなく、所定
の制動力が得られる。更に、車両が極低速時或いは停止
時でスロットルバルブ１３が全閉状態にあるときには、
吸気バルブ９の開閉タイミングは遅れ側に制御されるこ
とから、燃費の悪化を防止することができる。

【００５４】これに対し、ステップ２０２において、全
閉信号ＬＬが「オン」でない場合には、減速時ではない
ものとして、ステップ２０９へ移行し、ステップ２０９
〜ステップ２１５の許容最高速度での走行のための処理
を実行する。

【００５５】即ち、ステップ２０９において、先に読み
込まれたエンジン回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＡ及び
冷却水温ＴＨＷに基づいて、それらの値をパラメータと
する関数ｆ（ＮＥ，ＴＡ，ＴＨＷ）の演算結果を目標ス
テップ数Ｖｓｔとして設定する。

【００５６】続いて、ステップ２１０において、オーバ
ランフラグＯＶＲＵＮが「１」であるか否か、即ちエン
ジン１のオーバランであるか否かを判断する。そして、
オーバランでない場合にはそのままステップ２１６へ移
行し、オーバランである場合にはステップ２１１へ移行
する。

【００５７】ステップ２１１においては、先に読み込ま
れた車速ＳＰが許容最高速度としての「１８０ｋｍ／
ｈ」を越えているか否かを判断する。ここで、車速ＳＰ
が「１８０ｋｍ／ｈ」を越えている場合には、ステップ
２１２において、ステップモータ２５での現在ステップ
数Ｖｐｏから「１」だけ減算した結果をオーバランステ
ップ数ＶｓｔＯＲとして設定した後、ステップ２１４へ
移行する。つまり、車速ＳＰが許容最高速度を越えてい
る場合には、現在ステップ数Ｖｐｏを「１」だけ遅角さ
せた値をオーバランステップ数ＶｓｔＯＲとして設定す
るのである。

【００５８】又、ステップ２１１において、車速ＳＰが
「１８０ｋｍ／ｈ」を越えていない場合には、ステップ
２１３において、現在ステップ数Ｖｐｏに「１」だけ加
算した結果をオーバランステップ数ＶｓｔＯＲとして設
定した後、ステップ２１４へ移行する。つまり、車速Ｓ
Ｐが許容最高速度を越えていない場合には、現在ステッ
プ数Ｖｐｏを「１」だけ進角させた値をオーバランステ
ップ数ＶｓｔＯＲとして設定するのである。

【００５９】ステップ２１２又はステップ２１３から移
行してステップ２１４においては、先に設定されたオー
バランステップ数ＶｓｔＯＲが先に求められた目標ステ
ップ数Ｖｓｔよりも大きいか否かを判断する。ここで、
オーバランステップ数ＶｓｔＯＲが目標ステップ数Ｖｓ
ｔよりも大きい場合には、そのままステップ２１６へ移
行する。又、ステップ２１４において、オーバランステ
ップ数ＶｓｔＯＲが目標ステップ数Ｖｓｔよりも大きく
ない場合には、ステップ２１５において、小さい方のオ
ーバランステップ数ＶｓｔＯＲを目標ステップ数Ｖｓｔ
として設定した後、ステップ２１６へ移行する。

【００６０】つまり、ステップ２０９〜ステップ２１５
の処理では、許容最高速度を越えたか否かの違いに応じ
て、ステップモータ２５のための目標ステップ数Ｖｓｔ
を増減させて設定するのである。

【００６１】そして、ステップ２０４、ステップ２０
７、ステップ２１０、ステップ２１４又はステップ２１
５から移行してステップ２１６においては、先に減速時
或いは許容最高速度時に応じて求められた目標ステップ
数Ｖｓｔから現在ステップ数Ｖｐｏを減算した結果を制
御ステップ数ＳＴＥＰとして設定する。

【００６２】次に、ステップ２１７において、制御ステ
ップ数ＳＴＥＰが「０」であるか否かを判断する。ここ
で、制御ステップ数ＳＴＥＰが「０」である場合には、
ステップモータ２５を駆動させることなくそのままその
後の処理を一旦終了する。

【００６３】一方、ステップ２１７において、制御ステ
ップ数ＳＴＥＰが「０」でない場合には、ステップ２１
８において、制御ステップ数ＳＴＥＰが「０」よりも大
きいか否か、即ち制御ステップ数ＳＴＥＰが正の数であ
るか否かを判断する。ここで、制御ステップ数ＳＴＥＰ
が正の数である場合には、ステップ２１９において、制
御フラグＤＩＲを「０」にリセットした後、ステップ２
２２へ移行する。

【００６４】又、ステップ２１８において、制御ステッ
プ数ＳＴＥＰが負の数である場合には、ステップ２２０
において、制御フラグＤＩＲを「１」にセットする。
又、ステップ２２１において、制御ステップ数ＳＴＥＰ
の絶対値を新たな制御ステップ数ＳＴＥＰとして設定し
た後、ステップ２２２へ移行する。

【００６５】そして、ステップ２１９又はステップ２２
１から移行してステップ２２２においては、制御フラグ
ＤＩＲが「１」であるか否かを判断する。ここで、制御
フラグＤＩＲが「１」である場合には、ステップ２２３
において、ＶＶＴ２３のステップモータ２５を１ステッ
プだけ逆転させた後、ステップ２２５へ移行する。又、
制御フラグＤＩＲが「０」の場合には、ステップ２２４
において、ステップモータ２５を１ステップだけ正転さ
せた後、ステップ２２５へ移行する。

【００６６】次に、ステップ２２３又はステップ２２４
から移行してステップ２２５においては、制御ステップ
数ＳＴＥＰから「１」だけ減算した結果を新たな制御ス
テップ数ＳＴＥＰとして設定する。

【００６７】続いて、ステップ２２６において、その新
たな制御ステップ数ＳＴＥＰが「０」であるか否かを判
断する。そして、新たな制御ステップ数ＳＴＥＰが
「０」でない場合には、ステップ２２２へジャンプし、
ステップ２２２〜ステップ２２６の処理を繰り返す。一
方、新たな制御ステップ数ＳＴＥＰが「０」である場合
には、その後の処理を一旦終了する。

【００６８】このようにステップモータ２５の制御によ
りＶＶＴ２３が駆動制御されて、許容最高速度時や減速
時におけるバルブタイミング制御が実行され、連続的に
バルブオーバラップが調節されてエンジン１の出力が調
節される。

【００６９】上記のようにこの実施例における内燃機関
のバルブタイミング制御装置によれば、車速ＳＰが許容
最高速度を越えたか否かに応じてステップモータ２５の
目標ステップ数Ｖｓｔが増減され、もってＶＶＴ２３が
連続的に駆動制御されてエンジン１の出力調節が行われ
る。

【００７０】従って、アクセルペダル１２がほぼ目一杯
に踏み込まれて車速ＳＰが許容最高速度に達した時に
は、ＶＶＴ２３の駆動制御によってエンジン１の出力が
連続的に調節され、もって車速ＳＰがそれ以上の速度に
ならないように抑えられる。この時、アクセルペダル１
２の踏み込みが持続され、車速ＳＰが所定車速（「１７
６ｋｍ／ｈ」＜許容最高速度（「１８０ｋｍ／ｈ」））
より高い速度に維持されると、車速ＳＰが許容最高速度
に近づくようにＶＶＴ２３が駆動制御される。従って、
例えば車両走行抵抗の変化（走行風抵抗や路面勾配の変
化）により車速ＳＰが変動するようなことがあっても、
その変動を打ち消すようにエンジン１の出力が調節され
ることとなる。その結果、車速ＳＰの出し過ぎとエンジ
ン１のオーバランを防止しながら、安定した許容最高速
度による車両の走行を実現することができるようにな
る。

【００７１】そのため、この実施例によれば、燃料カッ
トを断続的に実行させることにより許容最高速度付近で
の走行を行うようにした従来例とは異なり、燃料カット
とその燃料カットからの復帰に起因する減速ショック、
加速ショックの発生がなく、許容最高速度で極めて円滑
な走行を実現することができ、もってドライバビリティ
を改善することができる。

【００７２】しかも、本実施例によれば、通常の制御か
らこうした許容最高速度を維持するための制御へとＶＶ
Ｔ２３の制御モードを切り換えるあたって運転者による
セットスイッチの操作等といった煩雑な操作は必要な
く、単に車速ＳＰが上記所定速度以下にならないように
アクセルペダルを操作するだけでよい。従って、運転者
が車速ＳＰを許容最高速度とした走行を維持しようとし
ている場合に、その走行要求を簡便に且つ正確に判断す
ることができる。

【００７３】

【００７４】

【００７５】

【００７６】

【００７７】

【００７８】

【００７９】

【００８０】

【００８１】

【００８２】

【００８３】

【００８４】

【００８５】

【００８６】

【００８７】

【００８８】

【００８９】

【００９０】

【００９１】

【００９２】

【００９３】

【００９４】

【００９５】

【００９６】

【００９７】

【００９８】

【００９９】

【０１００】

【０１０１】

【０１０２】

【０１０３】

【０１０４】

【０１０５】

【０１０６】

【０１０７】

【０１０８】

【０１０９】

【０１１０】

【０１１１】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記実施例では、吸気バルブ９の開閉タイミング
のみを可変にするＶＶＴ２３を設けたが、排気バルブ１
０の開閉タイミングのみを可変にするＶＶＴや吸気バル
ブ９及び排気バルブ１０の両方の開閉タイミングをそれ
ぞれ可変にするＶＶＴを設けることもできる。 （２）前記実施例では、ガソリンエンジン１に具体化し
たが、ディーゼルエンジンに具体化することもできる。

【０１１２】

【発明の効果】本発明によれば、運転者によるアクセル
ペダルの踏み込みに応じて車両の走行速度が許容最高速
度に保持されるように調整されて同車両が最高速度要求
状態となっていることを簡便に且つ正確に判断すること
ができ、運転者による煩雑な操作を必要とすることなく
通常走行モードから許容最高速度での走行モードへ移行
することができるようになる。そして、車両が最高速度
要求状態となっていると判断されるときには、可変バル
ブタイミング機構によって車両の走行速度が許容最高速
度に近づくように内燃機関の出力が連続的に調節される
ため、減速ショックや加速ショックを伴わない円滑な許
容最高速度での走行を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガソリンエンジンを説明する概略構成図であ
る。

【図２】エンジンＥＣＵの電気的構成を示すブロック図
である。

【図３】ＶＶＴＥＣＵの電気的構成を示すブロック図で
ある。

【図４】ＶＶＴの構成を示す断面図である。

【図５】ＶＶＴＥＣＵにより実行される「オーバラン検
知ルーチン」を説明するフローチャートである。

【図６】ＶＶＴＥＣＵにより実行される「ＶＶＴ制御ル
ーチン」を説明するフローチャートである。

【図７】ＶＶＴＥＣＵにより実行される「ＶＶＴ制御ル
ーチン」の続きを説明するフローチャートである。

【図８】ＶＶＴＥＣＵにより実行される「ＶＶＴ制御ル
ーチン」の続きを説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１…エンジン、６…燃焼室、７…吸気通路、８…排気通
路、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１２…アクセ
ルペダル、１４…スロットルセンサ、１４ａ…全閉スイ
ッチ、３０…回転数センサ、３２…水温センサ、３４…
車速センサ、４１…ＶＶＴＥＣＵ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−255548（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−291737（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−321748（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 13/02 B60K 31/00 - 31/18 F01L 1/34 F02D 29/02 301

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両用内燃機関の吸気バルブ及び排気バ
   ルブの少なくとも一方のバルブタイミングを連続的に変
   更する可変バルブタイミング機構と、 前記車両の走行速度を検出する車速検出手段と、 前記検出される走行速度がアクセルペダルの踏み込みに
   応じて前記車両の許容最高速度を越えたときから当該ア
   クセルペダルの踏み込みの解除に伴い前記許容最高速度
   より低い所定速度以下になるまでの期間は前記車両が最
   高速度要求状態にあると判断する判断手段と、 前記最高速度要求状態が判断されるときに前記車両の走
   行速度が前記許容最高速度に近づくように前記可変バル
   ブタイミング機構を制御する制御手段とを備えることを
   特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。