JP3033422B2 - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - 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、吸気バルブ、排気バ
ルブの開閉タイミング、即ちバルブタイミングを運転状
態に応じて制御するようにした内燃機関に係る。詳しく
は、バルブタイミングの制御に応じて燃料噴射量を制御
するようにした内燃機関の燃料噴射量制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸気バルブ、排気バルブの開閉タ
イミング、即ちバルブタイミングを内燃機関の運転状態
に応じて制御するようにしたバルブタイミング制御の技
術が既に知られている。この種のバルブタイミング制御
によれば、内燃機関の燃焼室に対する空気等の充填効率
等を運転状態に応じて適合させることが可能となる。

【０００３】ところで、上記のような内燃機関であっ
て、燃焼室に対する燃料の供給をインジェクタ等の燃料
噴射装置により行うようにした内燃機関において、単に
バルブタイミングを制御するだけでは、燃焼室に対する
空気の充填効率や燃料の供給、即ち混合気の供給を最適
化することができない場合があった。

【０００４】そこで、運転状態に応じて、吸気バルブの
（開閉）タイミング及びインジェクタ等による燃料噴射
タイミングを変化させることにより、最適な充填効率、
燃焼性能及び混合気形成を得ることを狙った従来技術
が、特開昭６０−１５０４５９号公報の明細書及び図面
に開示されている。同公報の特許請求の範囲の欄には、
燃料噴射装置を有するエンジンにおいて、吸気バルブの
（開閉）タイミングを可変的に変更するタイミング可変
機構と、そのタイミング可変機構を運転状態に応じて制
御して吸気バルブの（開閉）タイミングを変化させると
共に、それに同期して燃料噴射装置の噴射タイミングを
変化させる趣旨が記載されている。詳しくは、同公報の
実施例の欄及び第５頁の図面第２図に記載されているよ
うに、低負荷運転時、高負荷低回転時に吸気バルブの
（開閉）タイミングがベースタイミングに対して変更さ
れるとき、その変更に同期して燃料噴射タイミングが変
化させられる。基本的には、吸気バルブの開き時期と同
じ変化量だけ変化させて燃料噴射タイミングが設定され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報の従来技術では、吸気バルブの（開閉）タイミングが
ベースタイミングに対して進角側へ変更されたときに、
吸気バルブと排気バルブの両方が開く期間、即ちバルブ
オーバラップが生じる。しかも、そのバルブオーバラッ
プの期間に燃料噴射タイミングの期間が重なることにな
る。ここで、バルブオーバラップの際には、直前の排気
行程における既燃焼ガス（排気ガス）が燃焼室から吸気
通路へ吹き返されるおそれがある。従って、バルブオー
バラップの期間に重なってインジェクタより噴射される
燃料は、既燃焼ガスの吹き返しに伴って吸気通路へ吹き
戻されることになる。その場合、吹き戻された燃料が吸
気通路の内壁に付着することにより、吸気行程で燃焼室
に供給されるべき燃料量が減少してしまうおそれがあっ
た。又、既燃焼ガスが吸気通路へ吹き返される際には、
インジェクタ先端部の雰囲気圧力も上昇することから、
瞬間的にはインジェクタ先端部における燃料圧力が減少
することになる。この現象によっても、吸気行程で燃焼
室に供給されるべき燃料量が減少してしまうおそれがあ
った。その結果、燃焼室における空燃比がリーン化して
しまい、所望の空燃比が得られなくなり、延いてはエン
ジンの排気エミッションやドライバビリティに悪影響を
及ぼすというおそれがあった。

【０００６】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、バルブタイミングを運転状態に応じて制
御するようにした内燃機関の燃料噴射量制御装置を前提
としている。そして、その目的は、バルブタイミングの
制御によるバルブオーバラップの期間と燃料噴射の期間
とが重なった際に、燃焼室に供給されるべき燃料量が減
少して空燃比がリーン化することを未然に防止すること
を可能にした内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の第１の発明では、図１に示すよう
に、シリンダＭ１内にてピストンＭ２を上下動させるこ
とによりクランク軸Ｍ３を回転させるようにした内燃機
関Ｍ４と、シリンダＭ１内にてピストンＭ２の頂部に面
して形成され、ピストンＭ２に運動力を付与すべく燃料
を燃焼させるための燃焼室Ｍ５と、その燃焼室Ｍ５に通
じて設けられた吸気通路Ｍ６及び排気通路Ｍ７と、燃焼
室Ｍ５へ燃料を供給すべく吸気通路Ｍ６に燃料を噴射す
るための燃料噴射手段Ｍ８と、クランク軸Ｍ３の回転及
びピストンＭ２の上下動に同期して所定のタイミングで
駆動され、燃焼室Ｍ５に通じる吸気通路Ｍ６及び排気通
路Ｍ７をそれぞれ開閉するための吸気バルブＭ９及び排
気バルブＭ１０と、吸気バルブＭ９及び排気バルブＭ１
０の少なくとも一方の開閉タイミングを可変とするため
に駆動される可変バルブタイミング機構Ｍ１１と、ピス
トンＭ２の上下動位置を含む内燃機関Ｍ４に係る各種運
転パラメータを運転状態として検出するための運転状態
検出手段Ｍ１２と、内燃機関Ｍ４の運転状態に応じた所
要量の燃料を燃焼室Ｍ５へ供給すべく、運転状態検出手
段Ｍ１２の検出結果に基づいて燃料噴射手段Ｍ８を制御
するための燃料噴射制御手段Ｍ１３と、内燃機関Ｍ４の
運転状態に応じてバルブタイミングを変更すべく、運転
状態検出手段Ｍ１２の検出結果に基づいて可変バルブタ
イミング機構Ｍ１１を制御するためのバルブタイミング
制御手段Ｍ１４とを備えた内燃機関の燃料噴射量制御装
置において、燃料噴射制御手段Ｍ１３により燃料噴射手
段Ｍ８が制御されているときに、その燃料噴射手段Ｍ８
より燃料が噴射される期間とバルブタイミング制御手段
Ｍ１４により可変バルブタイミング機構Ｍ１１が制御さ
れることにより生じる吸気バルブＭ９及び排気バルブＭ
１０のバルブオーバラップとの重なり期間を演算する第
１の期間演算手段Ｍ１５と、燃料噴射手段Ｍ８により噴
射される燃料量のうち、前記第１の期間演算手段Ｍ１５
により演算された重なり期間の間に噴射される燃料量を
演算する第１の燃料量演算手段Ｍ１６と、燃料噴射制御
手段Ｍ１３の制御により燃料噴射手段Ｍ８からの燃料噴
射が終了した後であり、運転状態検出手段Ｍ１２により
検出されるピストンＭ２の上死点後であり、且つ、バル
ブタイミング制御手段Ｍ１４の制御により吸気バルブＭ
９が開かれている期間であると判断したときに、第１の
燃料量演算手段Ｍ１６により演算される燃料量分を補足
的に噴射すべく、燃料噴射手段Ｍ８を制御する第１の補
足燃料噴射制御手段Ｍ１７とを備えたことを趣旨として
いる。

【０００８】同じく上記目的を達成するために、請求項
２に記載の第２の発明では、図２に示すように、シリン
ダＭ１内にてピストンＭ２を上下動させることによりク
ランク軸Ｍ３を回転させるようにした内燃機関Ｍ４と、
シリンダＭ１内にてピストンＭ２の頂部に面して形成さ
れ、ピストンＭ２に運動力を付与すべく燃料を燃焼させ
るための燃焼室Ｍ５と、その燃焼室Ｍ５に通じて設けら
れた吸気通路Ｍ６及び排気通路Ｍ７と、燃焼室Ｍ５へ燃
料を供給すべく吸気通路Ｍ６に燃料を噴射するための燃
料噴射手段Ｍ８と、クランク軸Ｍ３の回転及びピストン
Ｍ２の上下動に同期して所定のタイミングで駆動され、
燃焼室Ｍ５に通じる吸気通路Ｍ６及び排気通路Ｍ７をそ
れぞれ開閉するための吸気バルブＭ９及び排気バルブＭ
１０と、吸気バルブＭ９及び排気バルブＭ１０の少なく
とも一方の開閉タイミングを可変とするために駆動され
る可変バルブタイミング機構Ｍ１１と、ピストンＭ２の
上下動位置及びクランク軸Ｍ３の回転角度を含む内燃機
関Ｍ４に係る各種運転パラメータを運転状態として検出
するための運転状態検出手段Ｍ１２と、内燃機関Ｍ４の
運転状態に応じた所要量の燃料を燃焼室Ｍ５へ供給すべ
く、運転状態検出手段Ｍ１２の検出結果に基づいて燃料
噴射手段Ｍ８を制御するための燃料噴射制御手段Ｍ１３
と、内燃機関Ｍ４の運転状態に応じてバルブタイミング
を変更すべく、運転状態検出手段Ｍ１２の検出結果に基
づいて可変バルブタイミング機構Ｍ１１を制御するため
のバルブタイミング制御手段Ｍ１４とを備えた内燃機関
の燃料噴射量制御装置において、燃料噴射制御手段Ｍ１
３により燃料噴射手段Ｍ８が制御されているときに、そ
の燃料噴射手段Ｍ８より燃料が噴射される期間とバルブ
タイミング制御手段Ｍ１４により可変バルブタイミング
機構Ｍ１１が制御されることにより生じる吸気バルブＭ
９及び排気バルブＭ１０のバルブオーバラップとの重な
り期間を時間により演算する第２の期間演算手段Ｍ１８
と、燃料噴射手段Ｍ８により噴射される燃料量のうち、
前記第２の期間演算手段Ｍ１８により演算された重なり
期間の間に噴射される燃料量を演算する第２の燃料量演
算手段Ｍ１９と、燃料噴射制御手段Ｍ１３の制御により
燃料噴射手段Ｍ８からの燃料噴射が終了した後であり、
運転状態検出手段Ｍ１２により検出されるピストンＭ２
の上死点後であり、且つ、バルブタイミング制御手段Ｍ
１４の制御により吸気バルブが開かれている期間である
と判断したときに、第２の燃料量演算手段Ｍ１９により
演算される燃料量分を補足的に噴射すべく、燃料噴射手
段Ｍ８を制御する第２の補足燃料噴射制御手段Ｍ２０と
を備えたことを趣旨としている。

【０００９】同じく上記目的を達成するために、請求項
３に記載の第３の発明では、図３に示すように、シリン
ダＭ１内にてピストンＭ２を上下動させることによりク
ランク軸Ｍ３を回転させるようにした内燃機関Ｍ４と、
シリンダＭ１内にてピストンＭ２の頂部に面して形成さ
れ、ピストンＭ２に運動力を付与すべく燃料を燃焼させ
るための燃焼室Ｍ５と、その燃焼室Ｍ５に通じて設けら
れた吸気通路Ｍ６及び排気通路Ｍ７と、燃焼室Ｍ５へ燃
料を供給すべく吸気通路Ｍ６に燃料を噴射するための燃
料噴射手段Ｍ８と、クランク軸Ｍ３の回転及びピストン
Ｍ２の上下動に同期して所定のタイミングで駆動され、
燃焼室Ｍ５に通じる吸気通路Ｍ６及び排気通路Ｍ７をそ
れぞれ開閉するための吸気バルブＭ９及び排気バルブＭ
１０と、吸気バルブＭ９及び排気バルブＭ１０の少なく
とも一方の開閉タイミングを可変とするために駆動され
る可変バルブタイミング機構Ｍ１１と、ピストンＭ２の
上下動位置及びクランク軸Ｍ３の回転角度を含む内燃機
関Ｍ４に係る各種運転パラメータを運転状態として検出
するための運転状態検出手段Ｍ１２と、内燃機関Ｍ４の
運転状態に応じた所要量の燃料を燃焼室Ｍ５へ供給すべ
く、運転状態検出手段Ｍ１２の検出結果に基づいて燃料
噴射手段Ｍ８を制御するための燃料噴射制御手段Ｍ１３
と、内燃機関Ｍ４の運転状態に応じてバルブタイミング
を変更すべく、運転状態検出手段Ｍ１２の検出結果に基
づいて可変バルブタイミング機構Ｍ１１を制御するため
のバルブタイミング制御手段Ｍ１４とを備えた内燃機関
の燃料噴射量制御装置において、燃料噴射制御手段Ｍ１
３により燃料噴射手段Ｍ８が制御されているときに、そ
の燃料噴射手段Ｍ８より燃料が噴射される期間とバルブ
タイミング制御手段Ｍ１４により可変バルブタイミング
機構Ｍ１１が制御されることにより生じる吸気バルブＭ
９及び排気バルブＭ１０のバルブオーバラップの開始時
点から運転状態検出手段Ｍ１２により検出されるピスト
ンＭ２の上死点までの期間との重なり期間を演算する第
３の期間演算手段Ｍ２１と、燃料噴射手段Ｍ８により噴
射される燃料量のうち、前記第３の期間演算手段Ｍ２１
により演算された重なり期間の間に噴射される燃料量を
演算する第３の燃料量演算手段Ｍ２２と、燃料噴射制御
手段Ｍ１３の制御により燃料噴射手段Ｍ８からの燃料噴
射が終了した後であり、運転状態検出手段Ｍ１２により
検出されるピストンＭ２の上死点後であり、且つ、バル
ブタイミング制御手段Ｍ１４の制御により吸気バルブＭ
９が開かれている期間であると判断したときに、第３の
燃料量演算手段Ｍ２２により演算される燃料量分を補足
的に噴射すべく、燃料噴射手段Ｍ８を制御する第３の補
足燃料噴射制御手段Ｍ２３とを備えたことを趣旨として
いる。

【００１０】同じく上記目的を達成するために、請求項
４に記載の第４の発明では、第１、２又は３の発明の構
成において、第１、２又は３の燃料量演算手段により演
算される燃料量を、バルブオーバラップの期間中に燃焼
室から吸気通路へ吹き返される排気の量に基づいて補正
するための燃料量補正手段を設けたことを趣旨としてい
る。

【００１１】同じく上記目的を達成するために、請求項
５に記載の第５の発明では、第４の発明の構成におい
て、燃料量補正手段が内燃機関の負荷相当値に基づいて
補正を行うことを趣旨としている。

【００１２】同じく上記目的を達成するために、請求項
６に記載の第６の発明では、第４の発明の構成におい
て、燃料量補正手段がバルブオーバラップの期間に対応
するクランク軸の回転角度量に基づいて補正を行うこと
を趣旨としている。

【００１３】

【作用】上記第１の発明の構成によれば、図１に示すよ
うに、内燃機関Ｍ４の運転時に、ピストンＭ２の上下動
及びクランク軸Ｍ３の回転に同期して、吸気バルブＭ９
及び排気バルブＭ１０が所定のタイミングで駆動され
る。この駆動により、燃焼室Ｍ５に通じる吸気通路Ｍ６
及び排気通路Ｍ７がそれぞれ開閉され、燃焼室Ｍ５にお
ける吸気及び排気が行われる。その吸気の際に、燃料噴
射手段Ｍ８より燃料が噴射されることにより、吸気通路
Ｍ６から燃焼室Ｍ５へ吸入される空気と共に燃料が燃焼
室Ｍ５へ供給される。又、燃焼室Ｍ５で供給された燃料
と空気との混合気が燃焼室Ｍ５で燃焼されることによ
り、ピストンＭ２に運動力が付与されてクランク軸Ｍ３
が回転される。更に、排気の際には、燃焼室Ｍ５での既
燃焼ガスが（排気ガス）排気通路Ｍ７へと排出される。

【００１４】ここで、運転状態検出手段Ｍ１２では、ピ
ストンＭ２の上下動位置を含む内燃機関Ｍ４に係る各種
運転パラメータが運転状態として検出される。そして、
燃料噴射制御手段Ｍ１３では、上記運転状態の検出結果
に基づいて燃料噴射手段Ｍ８が制御され、内燃機関Ｍ４
の運転状態に応じた所要量の燃料が噴射される。又、バ
ルブタイミング制御手段Ｍ１４では、上記運転状態の検
出結果に基づいて可変バルブタイミング機構Ｍ１１が制
御され、内燃機関Ｍ４の運転状態に応じてバルブタイミ
ングが変更される。この制御により、吸気バルブＭ９及
び排気バルブＭ１０の少なくとも一方の開閉タイミング
が変更されて、バルブオーバラップが変更される。

【００１５】そして、燃料噴射手段Ｍ８が制御されてい
るときに、第１の期間演算手段Ｍ１５では、燃料噴射手
段Ｍ８より燃料が噴射される期間とバルブオーバラップ
との重なり期間が演算される。又、第１の燃料量演算手
段Ｍ１６では、上記演算された重なり期間に基づき、そ
の重なり期間の間に燃料噴射手段Ｍ８より噴射される燃
料量が演算される。そして、第１の補足燃料噴射制御手
段Ｍ１７では、燃料噴射手段Ｍ８からの燃料噴射終了後
であり、ピストンＭ２の上死点後であり、且つ、吸気バ
ルブＭ９の開き期間であると判断されたときに、上記演
算された燃料量分を補足的に噴射すべく、燃料噴射手段
Ｍ８の制御が行われる。

【００１６】ここで、燃料噴射手段Ｍ８より燃料が噴射
されている途中で、ピストンＭ２が上死点に達するより
も前にバルブオーバラップが生じた場合には、既燃焼ガ
スが燃焼室Ｍ５から吸気通路Ｍ６へ吹き返されるおそれ
がある。その場合、燃料噴射手段Ｍ８より噴射された燃
料が吸気通路Ｍ６へ吹き戻されて吸気通路Ｍ６の内壁に
付着することになる。しかし、この発明の構成によれ
ば、上記吹き戻しにより燃焼室Ｍ５に供給されることの
ない燃料量分が、燃料噴射終了後であって、ピストンＭ
２の上死点後の吸気バルブＭ９の開き期間中、即ち燃料
の吹き戻しのおそれの無い期間中に、燃料噴射手段Ｍ８
より補足的に噴射される。従って、燃焼室Ｍ５に供給さ
れるべき燃料量のうち、吹き戻しにより不足する燃料量
分が補償される。

【００１７】上記第２の発明の構成によれば、第１の発
明の構成とは異なり、図２に示すように、第２の期間演
算手段Ｍ１８では、燃料噴射手段Ｍ８より燃料が噴射さ
れる期間とバルブオーバラップとの重なり期間が時間に
より演算される。又、第２の燃料量演算手段Ｍ１９で
は、上記演算された時間に基づき、重なり期間の間に燃
料噴射手段Ｍ８より噴射される燃料量が演算される。そ
して、第２の補足燃料噴射制御手段Ｍ２０では、燃料の
吹き戻しのおそれの無い期間であると判断されたとき
に、上記演算された燃料量分を補足的に噴射すべく、燃
料噴射手段Ｍ８の制御が行われる。

【００１８】従って、上記第１の発明の作用とは異な
り、燃料噴射の期間とバルブオーバラップとの重なり期
間が時間により決定されることから、その重なり期間に
噴射される燃料量分がより精度良く且つ簡単に求められ
る。よって、燃焼室Ｍ５に供給されるべき燃料量のう
ち、吹き戻しにより不足する燃料量分がより精度良く補
償される。

【００１９】上記第３の発明の構成によれば、第１の発
明の構成とは異なり、図３に示すように、第３の期間演
算手段Ｍ２１では、燃料噴射手段Ｍ８より燃料が噴射さ
れる期間とバルブオーバラップの開始時点からピストン
Ｍ２の上死点までの期間との重なり期間が演算される。
又、第３の燃料量演算手段Ｍ２２では、上記演算された
時間に基づき、重なり期間の間に燃料噴射手段Ｍ８より
噴射される燃料量が演算される。そして、第３の補足燃
料噴射制御手段Ｍ２３では、燃料の吹き戻しのおそれの
無い期間であると判断されたときに、上記演算された燃
料量分を補足的に噴射すべく、燃料噴射手段Ｍ８の制御
が行われる。

【００２０】従って、上記第１の発明の作用と同様に、
上記重なり期間に噴射される燃料量分が求められ、燃焼
室Ｍ５に供給されるべき燃料量のうち、吹き戻しにより
不足する燃料量分が補償される。これは、実質的に燃料
が吹き戻されるのがピストンＭ２の上死点までであるこ
とに基づいて行われる手法である。

【００２１】上記第４の発明の構成によれば、第１、２
又は３の発明における第１、２又は３の燃料量演算手段
により演算される燃料量が、燃料量補正手段により、排
気の吹き返し量に基づいて補正される。

【００２２】従って、第１、２又は３の発明の作用に対
して、上記重なり期間中に噴射される燃料のうち、排気
の吹き返しにより燃焼室へ吸入されないであろう燃料量
が、排気の吹き返し量を予測することにより精度良く求
められる。よって、燃焼室に供給されるべき燃料量のう
ち、吹き戻しにより不足する燃料量分がより精度良く補
償される。

【００２３】上記第５の発明の構成によれば、第４の発
明の燃料量補正手段による燃料量の補正が、内燃機関の
負荷相当値に基づいて排気の吹き返し量が予測されるこ
とにより行われる。従って、第４の発明と同様の作用が
得られる。

【００２４】上記第６の発明の構成によれば、第４の発
明の燃料量補正手段による燃料量の補正が、バルブオー
バラップの期間に対応するクランク軸の回転角度量に基
づいて排気の吹き返し量が予測されることにより行われ
る。従って、第４の発明と同様の作用が得れる。

【００２５】

【実施例】

（第１実施例）以下、上記第１，２，４〜６の発明にお
ける内燃機関の燃料噴射量制御装置を自動車のガソリン
エンジンに具体化した第１実施例を図４〜図１６に基づ
いて詳細に説明する。

【００２６】図４はこの実施例における内燃機関の燃料
噴射量制御装置を含むガソリンエンジンシステムを示す
概略構成図である。内燃機関としてのエンジン１には複
数のシリンダ２が設けられている。各シリンダ２にはピ
ストン３が上下動可能にそれぞれ設けられている。ピス
トン３はクランク軸１ａに連結されており、ピストン３
を上下動させることにより、クランク軸１ａが回転され
る。各シリンダ２内ではピストン３の頂部に面する側が
それぞれ燃焼室４となっている。各燃焼室４には点火プ
ラグ５がそれぞれ設けられている。又、各燃焼室４に
は、吸気ポート６ａ及び排気ポート７ａを通じて、吸気
通路６及び排気通路７がそれぞれ連通されている。吸気
ポート６ａ及び排気ポート７ａには、開閉用の吸気バル
ブ８及び排気バルブ９がそれぞれ設けられている。これ
ら吸気バルブ８及び排気バルブ９を開閉するために、吸
気側カムシャフト１０及び排気側カムシャフト１１がそ
れぞれ設けられている。各カムシャフト１０，１１の一
端には、吸気側タイミングプーリ１２、排気側タイミン
グプーリ１３がそれぞれ設けられている。各タイミング
プーリ１２，１３は、タイミングベルト１４を介してク
ランク軸１ａに駆動連結されている。

【００２７】従って、エンジン１の運転時には、クラン
ク軸１ａからタイミングベルト１４及び各タイミングプ
ーリ１２，１３を介して各カムシャフト１０，１１に回
転力が伝達され、各カムシャフト１０，１１の回転によ
り吸気バルブ８及び排気バルブ９が開閉される。各バル
ブ８，９は、クランク軸１ａの回転及びピストン３の上
下動に同期して、即ち吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張
行程及び排気行程よりなるエンジン１の一連の４行程に
同期して、所定の開閉タイミングで駆動される。

【００２８】吸気通路６の入口側にはエアクリーナ１５
が設けられている。各シリンダ２の吸気ポート６ａの近
傍には、燃焼室４へ燃料を供給するための燃料噴射手段
としてのインジェクタ１６がそれぞれ設けられている。
周知のように、各インジェクタ１６は通電により開弁さ
れる電磁弁であり、各インジェクタ１６には、図示しな
い燃料ポンプより圧送される燃料が供給される。

【００２９】そして、吸気通路６にはエアクリーナ１５
を通じて外気（空気）が取り込まれる。その空気の取り
込みと同時に、各インジェクタ１６から燃料が噴射され
ることにより、空気と燃料との混合気が、吸入行程にお
ける吸気バルブ８の開きに同期して燃焼室４に吸入され
る。更に、エンジン１では、燃焼室４に吸入された混合
気が点火プラグ５の作動により爆発・燃焼されることに
より、ピストン３に運動力が付与され、クランク軸１ａ
に回転力が付与される。そして、燃焼後の既燃焼ガス
（排気ガス）は、排気行程における排気バルブ９の開き
に同期して、燃焼室４から排気ポート７ａを通じて排出
され、排気通路７を通じて外部へと排出される。

【００３０】吸気通路６の途中には、図示しないアクセ
ルペダルの操作に連動して開閉されるスロットルバルブ
１７が設けられている。そして、このスロットルバルブ
１７が開閉されることにより、吸気通路６に対する空気
の取り込み量、即ち吸気量が調節される。そのスロット
ルバルブ１７の下流側には、吸気脈動を平滑化させるた
めのサージタンク１８が設けられている。

【００３１】エアクリーナ１５の近傍には、吸気温セン
サ４１が設けられている。この吸気温センサ４１では、
吸気通路６における吸気の温度（吸気温）ＴＨＡが検出
され、その大きさに応じた信号が出力される。スロット
ルバルブ１７の近傍には、スロットルセンサ４２が設け
られている。このスロットルセンサ４２では、スロット
ルバルブ１７の開度（スロットル開度）ＴＡが検出さ
れ、その大きさに応じた信号が出力される。併せて、ス
ロットルセンサ４２では、スロットルバルブ１７が全閉
位置に配置されたときにそのことを指示するためのアイ
ドル信号ＩＤＬが出力される。更に、サージタンク１８
には、吸気圧センサ４３が設けられている。この吸気圧
センサ４３では、サージタンク１８内における吸気の圧
力（吸気圧）ＰＭが検出され、その大きさに応じた信号
が出力される。

【００３２】一方、排気通路７の途中には、排気ガスを
浄化するための三元触媒１９を内蔵してなる触媒コンバ
ータ２０が設けらている。又、排気通路７の途中には、
酸素センサ４４が設けられている。この酸素センサ４４
では、排気中の酸素濃度Ｏｘが検出され、その大きさに
応じた信号が出力される。

【００３３】エンジン１には、水温センサ４５が設けら
れてい。この水温センサ４５では、エンジン１の内部を
流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷが検出され、そ
の大きさに応じた信号が出力される。

【００３４】各点火プラグ５には、ディストリビュータ
２１にて分配された点火信号が印加される。ディストリ
ビュータ２１ではイグナイタ２２から出力される高電圧
がクランク軸１ａの回転、即ちクランク角度に同期して
各点火プラグ５に分配される。そして、各点火プラグ５
の点火タイミングは、イグナイタ２２からの高電圧出力
タイミングにより決定される。

【００３５】ディストリビュータ２１には、排気側カム
シャフト１１に連結されて、クランク軸１ａの回転に同
期して回転される図示しないロータが内蔵されている。
又、ディストリビュータ２１には、回転数センサ４６及
び気筒判別センサ４７が設けられている。回転数センサ
４６では、ロータの回転からクランク軸１ａの回転数
（エンジン回転数）ＮＥが検出され、その大きさに応じ
た信号が出力される。気筒判別センサ４７では、同じく
ロータの回転に応じてクランク軸１ａの基準位置（クラ
ンク角基準位置）ＧＰが所定の割合で検出され、それに
応じた信号が出力される。この実施例では、エンジン１
の一連の４行程に対してクランク軸１ａが２回転するも
のとして、回転数センサ４６では１パルス当たり３０°
ＣＡの割合でクランク角度が検出され、エンジン回転数
ＮＥを指示する信号として出力される。又、気筒判別セ
ンサ４７では１パルス当たり３６０°ＣＡの割合でクラ
ンク角度が検出され、クランク角基準位置ＧＰを指示す
る信号として出力される。従って、エンジン回転数ＮＥ
及びクランク角基準位置ＧＰの両信号を併用することに
より、各シリンダ２におけるピストン３の上下動位置が
検出可能である。

【００３６】この実施例において、吸気側タイミングプ
ーリ１２には、油圧により駆動される可変バルブタイミ
ング機構（以下単に「ＶＶＴ」という）２３が設けられ
ている。このＶＶＴ２３は吸気バルブ８の開閉タイミン
グを可変にするために駆動される。

【００３７】図５に示すように、ＶＶＴ２３は吸気側カ
ムシャフト１０の先端部において、タイミングプーリ１
２と一体に設けられている。ＶＶＴ２３はハウジング２
４を備え、そのハウジング２４の内部にカムシャフト１
０の先端が組み込まれている。又、ハウジング２４の内
部において、ハウジング２４とカムシャフト１０との間
には、両者２４，１０を連結するリングギヤ２５が介在
されている。リングギヤ２５は環状をなし、ハウジング
２４の内部においてカムシャフト１０の軸方向（図５に
おける左右方向）へ往復動可能に収容されている。そし
て、ハウジング２４がタイミングプーリ１２と一体に回
転駆動されることにより、リングギヤ２５を介してカム
シャフト１０がタイミングプーリ１２と一体的に回転駆
動される。又、リングギヤ２５をその軸方向へ移動させ
て配置を変えることにより、タイミングプーリ１２とカ
ムシャフト１０との回転方向における相対位置が変更さ
れる。

【００３８】この実施例では、リングギヤ２５を軸方向
へ移動させるために、ハウジング２４の内部においてリ
ングギヤ２５の両端には二つの油圧室２６，２７が設け
られている。各油圧室２６，２７には、カムシャフト１
０等に形成された２系統の油圧供給路２８，２９が連通
されている。そして、各油圧室２６，２７には、エンジ
ン１の潤滑油を利用した油圧が供給される。即ち、図４
に示すように、オイルパン３０、油圧ポンプ３１及びオ
イルフィルタ３２等によりエンジン１の潤滑系が構成さ
れている。そして、エンジン１の運転に連動して油圧ポ
ンプ３１が駆動されることにより、オイルパン３０より
潤滑油が吸い上げられて油圧ポンプ３１より吐出され
る。吐出された潤滑油はオイルフィルタ３２を通過した
後、所定の圧力をもってＶＶＴ２３へ供給可能となって
いる。ここで、上記リングギヤ２５の両端の各油圧室２
６，２７へ油圧を選択的に供給するために、ＶＶＴ２３
とオイルパン３０及びオイルフィルタ３２との間におけ
る各油圧供給路２８，２９には、リニアソレノイドバル
ブ（ＬＳＶ）３３が設けられている。このＬＳＶ３３は
電磁式の四方弁であり、その開度がデューティ制御され
る。ＬＳＶ３３が制御されることにより、ＶＶＴ２３に
おける各油圧室２６，２７に対する油圧の供給が選択的
に制御される。

【００３９】そして、ＬＳＶ３３が制御されてリングギ
ヤ２５の一端に油圧が供給されることにより、リングギ
ヤ２５が一方向へ移動されながら回動して、カムシャフ
ト１０に捩じりが付与される。この結果、カムシャフト
１０とタイミングプーリ１２との回転方向における相対
位置が変えられ、吸気バルブ８の開閉タイミングが進角
される。即ち、図６（ｂ）に示すように、吸気バルブ８
の開き・閉じが早められ、吸気行程における吸気バルブ
８と排気バルブ９とのバルブオーバラップが大きくなる
方向へ変えられる。

【００４０】一方、ＬＳＶ３３が制御されてリングギヤ
２５の他端に油圧が供給されることにより、リングギヤ
２５が反対方向へ移動されながら回動して、カムシャフ
ト１０に反対方向の捩じりが付与される。この結果、吸
気バルブ８の開閉タイミングが遅角される。即ち、図６
（ａ）に示すように、吸気バルブ８の開き・閉じが遅ら
され、吸気行程におけるバルブオーバラップが無くなる
方向へ変えられる。

【００４１】上記のようにＶＶＴ２３が駆動されること
により、吸気バルブ８の開閉タイミングが変更され、吸
気バルブ８と排気バルブ９とのバルブオーバラップが変
更される。この実施例では、バルブオーバラップが、図
６（ａ）に示す最大遅角時の状態と、図６（ｂ）に示す
最大進角時の大きさとの間で連続的に変更可能である。

【００４２】ここで、この実施例では、図４に示すよう
に、吸気側カムシャフト１０に対応して、カム回転角セ
ンサ４８が設けられている。このカム回転角センサ４８
では、カムシャフト１０の実際の回転位相を示す回転角
（カム回転角）θＣＡＭが所定の割合で検出され、カム
回転角θＣＡＭを指示する信号として出力される。そし
て、図４に示すように、各インジェクタ１６、イグナイ
タ２２及びＬＳＶ３３は電子制御装置（以下単に「ＥＣ
Ｕ」という）５０に電気的に接続されている。この実施
例では、ＥＣＵ５０により燃料噴射制御手段、バルブタ
イミング制御手段、第１の期間演算手段、第１の燃料量
演算手段、第１の補足燃料噴射制御手段、第２の期間演
算手段、第２の燃料量演算手段、第２の補足燃料噴射制
御手段及び燃料量補正手段等が構成されている。又、Ｅ
ＣＵ５０には前述した吸気温センサ４１、スロットルセ
ンサ４２、吸気圧センサ４３、酸素センサ４４、水温セ
ンサ４５、回転数センサ４６、気筒判別センサ４７及び
カム回転角センサ４８がそれぞれ接続されている。そし
て、ＥＣＵ５０はこれら各センサ４１〜４８からの出力
信号に基づき、各インジェクタ１６、イグナイタ２２及
びＬＳＶ３３を好適に駆動制御する。又、この実施例で
は、吸気温センサ４１、スロットルセンサ４２、吸気圧
センサ４３、酸素センサ４４、回転数センサ４６及び気
筒判別センサ４７等により、ピストン３の上下動位置を
含むエンジン１に係る各種運転パラメータを運転状態と
して検出するための運転状態検出手段が構成されてい
る。

【００４３】次に、上記のＥＣＵ５０に係る電気的構成
について図７のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ５
０は中央処理装置（ＣＰＵ）５１、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）５
２、ＣＰＵ５１の演算結果等を一時記憶するためのラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５３、予め記憶されたデ
ータを保存するためのバックアップＲＡＭ５４等を備え
ている。そして、ＥＣＵ５０はそれら各部材５１〜５４
と、アナログ／デジタル変換器を含む外部入力回路５５
と、外部出力回路５６等とをバス５７により接続してな
る理論演算回路として構成されている。

【００４４】外部入力回路５５には、前述した各センサ
４１〜４８等がそれぞれ接続されている。外部出力回路
５６には、各インジェクタ１６、イグナイタ２２及びＬ
ＳＶ３３がそれぞれ接続されている。そして、ＣＰＵ５
１は外部入力回路５５を介して入力される各センサ４１
〜４８等の検出信号を入力値として読み込む。又、ＣＰ
Ｕ５１は各センサ４１〜４８から読み込んだ入力値に基
づき、燃料噴射量制御、点火時期制御及びバルブタイミ
ング制御等を実行するために、各インジェクタ１６、イ
グナイタ２２及びＬＳＶ３３等を好適に制御する。

【００４５】次に、前述したＥＣＵ５０により実行され
る各種制御のうち、バルブタイミング制御の処理内容に
つて説明する。図８はエンジン１の運転時に、吸気バル
ブ８の開閉タイミングを変更させるためにＥＣＵ５０に
より実行される「バルブタイミング制御ルーチン」を示
すフローチャートである。このルーチンの処理は、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、ステッ
プ１００において、各センサ４２，４３，４６，４８等
の検出値に基づきスロットル開度ＴＡ、吸気圧ＰＭ、エ
ンジン回転数ＮＥ及びカム回転角θＣＡＭ等に係る各入
力値を読み込む。併せて、故障診断フラグＸＦＡＩＬを
読込む。この故障診断フラグＸＦＡＩＬは別途の「故障
診断ルーチン」にて設定されるものであり、ＶＶＴ２３
の制御系を構成するカム回転角センサ４８が正常である
場合に「０」に設定される。この実施例では、「故障診
断ルーチン」に関する詳しい説明は省略する。

【００４７】続いて、ステップ１０１において、故障診
断フラグＸＦＡＩＬが「０」であるか否かを判断する。
ここで、故障診断フラグＸＦＡＩＬが「０」でない場合
には、カム回転角センサ４８が故障しているものとし
て、通常時のバルブタイミング制御を実行することな
く、その後の処理を一旦終了する。これに対し、故障診
断フラグＸＦＡＩＬが「０」である場合には、カム回転
角センサ４８が正常であることから、通常時のバルブタ
イミング制御を実行するものとして、ステップ１０２へ
移行する。

【００４８】ステップ１０２においては、エンジン回転
数ＮＥの入力値が所定の基準値Ｎ１よりも小さいか否か
を判断する。この基準値Ｎ１はエンジン１のアイドリン
グ時等における低い回転数に相当する。このステップ１
０２の処理を実行するＥＣＵ５０は、エンジン１の運転
状態が低回転域にあるか否かを判断するための判断手段
に相当している。ここで、エンジン回転数ＮＥの値が基
準値Ｎ１よりも小さい場合には、ステップ１０３へ移行
する。そして、ステップ１０３において、図６（ａ）に
示すようにバルブオーバラップが無くなるように、即ち
吸気バルブ８の開閉タイミングが最大遅角側のタイミン
グとなるようにＬＳＶ３３をデューティ制御し、その後
の処理を一旦終了する。このステップ１０３の処理を実
行するＥＣＵ５０は、バルブオーバラップを無くすため
の制御手段に相当している。

【００４９】一方、ステップ１０２において、エンジン
回転数ＮＥの値が基準値Ｎ１よりも小さくない場合に
は、ステップ１０４へ移行する。そして、ステップ１０
４において、スロットル開度ＴＡ及びエンジン回転数Ｎ
Ｅ等の入力値に基づき、現在の運転状態に応じた目標の
バルブタイミング進角値θＶＴＡを算出する。このバル
ブタイミング進角値θＶＴＡは、スロットル開度ＴＡ及
びエンジン回転数ＮＥ等の大きさに応じて予め定められ
た図示しない進角値マップを参照して求められる。この
ステップ１０４の処理を実行するＥＣＵ５０は、エンジ
ン１の運転状態に応じたバルブタイミングの目標値を演
算するための演算手段に相当している。

【００５０】又、ステップ１０５においては、ＬＳＶ３
３を制御するための目標制御量ＤＶを、タイミング進角
値θＶＴＡの算出値に基づいて算出する。この目標制御
量ＤＶは、バルブタイミング進角値θＶＴＡと実カム回
転角θＣＡＭに応じて予め定められた図示しない制御量
マップを参照して求められる。このステップ１０５の処
理を実行するＥＣＵ５０は、バルブタイミングの目標値
に応じてアクチュエータであるＬＳＶ３３を制御するた
めの指令値を演算するための演算手段に相当している。

【００５１】そして、ステップ１０６において、目標制
御量ＤＶの算出値に基づきＬＳＶ３３をデューティ制御
する。この制御により、ＶＶＴ２３の駆動が制御され、
もってバルブオーバラップがエンジン１の運転状態に応
じて好適な状態に調整される。このステップ１０６の処
理を実行するＥＣＵ５０は、指令値に基づいてアクチュ
エータであるＬＳＶ３３を駆動制御するための駆動制御
手段に相当している。

【００５２】その後、ステップ１０７において、実際の
カム回転角θＣＡＭの値が目標のバルブタイミング進角
値θＶＴＡの値と一致しているか否かを判断する。そし
て、カム回転角θＣＡＭの値がバルブタイミング進角値
θＶＴＡの値と一致していない場合には、ＬＳＶ３３の
制御を継続するものとして、ステップ１０６へジャップ
し、ステップ１０６，１０７の処理を繰り返す。カム回
転角θＣＡＭの値がバルブタイミング進角値θＶＴＡと
一致している場合には、ＬＳＶ３３の制御を終了するも
のとして、その後の処理を一旦終了する。これらステッ
プ１０６，１０７の処理を実行するＥＣＵ５０は、バル
ブタイミングが目標値になるようにフィードバック制御
するためのフィードバック制御手段に相当している。

【００５３】以上が通常時におけるバルブタイミング制
御の処理内容である。この実施例では、カム回転角セン
サ４８より得られる実際のカム回転角θＣＡＭに基づ
き、ＶＶＴ２３がフィードバック制御されることから、
バルブタイミングの制御精度を向上させることができ
る。

【００５４】次に、上記のようなバルブタイミング制御
に対応して行われる燃料噴射量制御について説明する。
図９はＥＣＵ５０により実行される「燃料噴射量制御ル
ーチン」を示すフローチャートである。このルーチンの
処理は、各シリンダ２毎の吸気行程に対応して所定のク
ランク角度毎の割り込みで実行される。

【００５５】処理がこのルーチンへ移行すると、ステッ
プ２００において、各センサ４１〜４３，４５，４６等
の各検出値に基づき、吸気温ＴＨＡ、スロットル開度Ｔ
Ａ、吸気圧ＰＭ、冷却水温ＴＨＷ及びエンジン回転数Ｎ
Ｅ等に係る各入力値を読み込む。

【００５６】又、ステップ２１０において、空燃比補正
係数ＦＡＦを読み込む。この空燃比補正係数ＦＡＦは、
各燃焼室４における空燃比の値を所定値に収束させる空
燃比フィードバック制御のために求められるものであ
り、酸素センサ４４により検出される酸素濃度Ｏｘの値
に基づいて別途の処理ルーチンにより演算されるもので
ある。

【００５７】続いて、ステップ２２０において、吸気圧
ＰＭ及びエンジン回転数ＮＥ等の各入力値に基づき、基
本噴射時間ＴＩｂを演算する。この基本噴射時間ＴＩｂ
は、吸気圧ＰＭ及びエンジン回転数ＮＥの関係で予め定
められた図示しない三次元マップを参照して求められ
る。この基本噴射時間ＴＩｂは、現在の運転状態に応じ
て各燃焼室４に供給されるべき基本燃料量に相当し、そ
の基本燃料量をインジェクタ１６より噴射するのに要す
る時間、即ちインジェクタ１６の開弁時間に相当してい
る。このステップ２２０の処理を実行するＥＣＵ５０
は、エンジン１の基本的な運転状態に応じた基本燃料量
を演算するための演算手段に相当している。

【００５８】次に、ステップ２３０において、吸気温Ｔ
ＨＡの入力値に基づき吸気温補正係数ＦＴＨＡを演算す
る。この吸気温補正係数ＦＴＨＡは、各燃焼室４に供給
されるべき基本燃料量を、吸気温ＴＨＡの値に基づいて
補正するためのものであり、吸気温ＴＨＡとの関係で予
め定められた図示しない二次元マップを参照して求めら
れる。このステップ２３０の処理を実行するＥＣＵ５０
は、基本燃料量を吸気温ＴＨＡに応じて補正するための
補正手段に相当している。

【００５９】更に、ステップ２４０において、冷却水温
ＴＨＷの入力値に基づき冷却水温補正係数ＦＴＨＷを演
算する。この冷却水温補正係数ＦＴＨＷは、各燃焼室４
に供給されるべき基本燃料量を、冷却水温ＴＨＷの値に
基づいて補正するためのものであり、冷却水温ＴＨＷと
の関係で予め定められた図示しない二次元マップを参照
して求められる。このステップ２４０の処理を実行する
ＥＣＵ５０は、基本燃料量を冷却水温ＴＨＷに応じて補
正するための補正手段に相当している。

【００６０】続いて、ステップ２５０において、今回求
められた基本噴射時間ＴＩｂ、空燃比補正係数ＦＡＦ、
吸気温補正係数ＦＴＨＡ及び冷却水温補正係数ＦＴＨＷ
に基づき、各燃焼室４に供給されるべき最終的な燃料量
に相当する噴射時間ＴＩを演算する。即ち、噴射時間Ｔ
Ｉは、基本噴射時間ＴＩｂに対して各補正係数ＦＡＦ，
ＦＴＨＡ，ＦＴＨＷを乗算することにより求められる。
このステップ２５０の処理を実行するＥＣＵ５０は、エ
ンジン１の各種運転状態に応じた最終的な目標燃料量を
演算するための演算手段に相当している。

【００６１】そして、ステップ２６０において、今回求
められた噴射時間ＴＩに基づいてインジェクタ１６の開
閉タイミング及び開弁時間を制御することにより、１回
分の燃料噴射を実行する。このステップ２６０の処理を
実行するＥＣＵ５０は、最終的な目標噴射量に基づきア
クチュエータであるインジェクタ１６を駆動制御するた
めの駆動制御手段に相当している。このステップ２６０
の処理を終了した後は、次の処理タイミングを待って再
びこのルーチンの処理を開始する。

【００６２】上記の「燃料噴射量制御ルーチン」で噴射
時間が決まると、噴射開始時期が決定される。この噴射
開始時期は、基本的には、各シリンダ２における吸気行
程開始前の所定のタイミングで噴射が終了するように決
定される。そして、噴射時間が長くなってくると、前の
気筒の噴射とタイミングが重なる可能性がある。しか
し、同時に複数のインジェクタ１６を開弁すると燃料圧
力の変化等により、噴射量に影響が生じるため、前の気
筒の噴射タイミングと重ならないように、噴射開始時期
が前の気筒の噴射完了後の所定タイミングとして決定さ
れる。この場合には、噴射完了は吸気行程、吸気バルブ
８の開き時期と重なることもある。

【００６３】ところで、上記制御により燃料が噴射され
ている途中で、ピストン３が上死点ＴＤＣに達するより
も前に、バルブタイミング制御によりバルブオーバラッ
プが生じた場合には、既燃焼ガスが燃焼室４から吸気通
路６へ吹き返されるおそれがある。その場合、インジェ
クタ１６より噴射される燃料は、既燃焼ガスの吹き返し
に伴い吸気通路６へと吹き戻されて吸気通路６の内壁に
付着することになる。つまり、噴射時間ＴＩに基づいて
噴射された燃料の一部が燃焼室４へ供給されなくなる事
態が生じる。従って、その不足燃料量分を補足するため
の燃料噴射が必要となる。そこで、この実施例では、そ
の不足燃料量分を補足するための補足燃料噴射制御の処
理が実行される。

【００６４】図１０はＥＣＵ５０により実行される「補
足燃料噴射制御ルーチン」を示すフローチャートであ
る。このルーチンの処理は、各シリンダ２毎の吸気行程
に対応して所定のクランク角度毎の割り込みで実行され
る。

【００６５】処理がこのルーチンへ移行すると、ステッ
プ３００において、各センサ４２，４３，４６〜４８等
の各検出値に基づき、スロットル開度ＴＡ、吸気圧Ｐ
Ｍ、エンジン回転数ＮＥ、クランク角基準位置ＧＰ及び
カム回転角θＣＡＭ等に係る各入力値を読み込む。

【００６６】続いて、ステップ３０１において、前述し
た「燃料噴射量制御ルーチン」にて求められた最新の噴
射時間ＴＩを読み込む。ステップ３０２において、今回
読み込まれた噴射時間ＴＩに基づき、燃料の噴射終了タ
イミングＩＥｔをクランク角度を単位として演算する。
即ち、図１１〜図１３に示すように、インジェクタ１６
の閉弁時期に相当する噴射終了タイミングＩＥｔを求め
る。このステップ３０２の処理を実行するＥＣＵ５０
は、燃料噴射の終了時期を演算するための演算手段に相
当している。

【００６７】又、ステップ３０３において、今回読み込
まれた噴射時間ＴＩに基づき燃料の噴射開始タイミング
ＩＳｔをクランク角度を単位として演算する。即ち、図
１１〜図１３に示すように、インジェクタ１６の開弁時
期に相当する噴射開始タイミングＩＳｔを求める。この
ステップ３０３の処理を実行するＥＣＵ５０は、燃料噴
射の開始時期を演算するための演算手段に相当してい
る。

【００６８】次に、ステップ３０４において、吸気圧Ｐ
Ｍ及びエンジン回転数ＮＥ等の各入力値に基づき、エン
ジン１の負荷状態を反映した負荷相当値ＧＮを演算す
る。この負荷相当値ＧＮは、吸気圧ＰＭの値から換算さ
れる吸気量をエンジン回転数ＮＥの値により除算するこ
とにより求められるものである。ここで、図１４に示す
ように、同一のバルブオーバラップ期間に対する排気吹
き返し量は、エンジン１の負荷状態、即ち負荷相当値Ｇ
Ｎに応じて異なる。つまり、排気吹き返し量は負荷相当
値ＧＮが大きくなるほど直線的に小さくなる。これは、
排気の吹き返しが排気圧力と吸気圧力との差圧の影響を
受けるため、その差圧をエンジン１の負荷で代用するこ
とが可能であるという認識に基づくものである。従っ
て、このような排気吹き返し量の違いを把握するために
負荷相当値ＧＮが求められる。このステップ３０４の処
理を実行するＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態か
ら、その負荷相当値ＧＮを演算するための演算手段に相
当している。

【００６９】続いて、ステップ３０５において、カム回
転角θＣＡＭの入力値に基づき、今回のバルブタイミン
グ制御により得られる吸気バルブ８の開きタイミングＩ
ＶＴｏをクランク角度を単位として演算する。即ち、図
１１〜図１３に示すように、吸気バルブ８の開きタイミ
ングＩＶＴｏを求める。このステップ３０５の処理を実
行するＥＣＵ５０は、実際のバルブタイミングから、そ
の開き時期を演算するための演算手段に相当している。

【００７０】そして、ステップ３０６において、今回求
められた吸気バルブ８の開きタイミングＩＶＴｏ、予め
定められた固定値としての排気バルブ９の閉じタイミン
グＥＶＴｃ（クランク角度を単位とする）等の値に基づ
き、バルブオーバラップ角度ＶＯＡの値を演算する。即
ち、図１１〜図１３に示すように、吸気バルブ８の開き
タイミングＩＶＴｏと排気バルブ９の閉じタイミングＥ
ＶＴｃとの間のバルブオーバラップに対応するバルブオ
ーバラップ角度ＶＯＡの値を求める。ここで、図１５に
示すように、同一時間に対する排気吹き返し量は、バル
ブオーバラップ角度ＶＯＡの大きさに応じて異なる。つ
まり、排気吹き返し量はバルブオーバラップ角度ＶＯＡ
が大きくなるほど二次曲線的に大きくなる。これは、各
バルブ８，９の動作特性であるバルブリフトカーブが変
化しないという前提では、バルブオーバラップが大きい
ほどそのバルブオーバラップ期間中の各バルブ８，９の
開口面積が大きくなるという認識に基づくものである。
従って、このような排気吹き返し量の違いを把握するた
めにバルブオーバラップ角度ＶＯＡが求められている。
このステップ３０６の処理を実行するＥＣＵ５０は、バ
ルブオーバラップの期間に対するクランク軸１ａの回転
角度量を演算するための回転角度量演算手段に相当して
いる。

【００７１】その後、ステップ３０７において、排気バ
ルブ９の閉じタイミングＥＶＴｃ、吸気バルブ８の開き
タイミングＩＶＴｏ及びインジェクタ１６による噴射終
了タイミングＩＥｔ及びエンジン回転数ＮＥに基づき、
バルブオーバラップ角度ＶＯＡの期間と噴射時間ＴＩの
期間との重なり時間ＯＴを演算する。即ち、図１２及び
図１３に示すように、吸気バルブ８の開きタイミングＩ
ＶＴｏから噴射終了タイミングＩＥｔまでの期間に対応
する時間を重なり時間ＯＴとして求めるのである。即
ち、 ＯＴ＝ｋ＊（ＩＶＴｏ−ＩＥｔ）／ＮＥ として求められる。

【００７２】ここで、バルブオーバラップ角度ＶＯＡの
期間と噴射時間ＴＩの期間との重なり期間を時間により
決定するのは、エンジン１の高回転時と低回転時とで、
同一時間を要するバルブオーバラップにおいて、それに
対応するクランク角度が異なるからである。即ち、図１
６に示すように、バルブオーバラップに要する時間が同
じであっても、高回転時における所要クランク角度θＡ
の方が低回転時における所要クランク角度θＢよりも大
きいからである。このステップ３０７の処理を実行する
ＥＣＵ５０は、バルブオーバラップの期間と燃料噴射の
期間との重なり期間を演算するための第１の期間演算手
段に相当すると共に、バルブオーバラップの期間と燃料
噴射の期間との重なり期間を時間により演算するための
第２の期間演算手段に相当している。

【００７３】そして、ステップ３０８においては、今回
求められた重なり時間ＯＴが「０」よりも小さいか否
か、即ちマイナスの値であるか否かを判断する。このス
テップ３０８の処理を実行するＥＣＵ５０は、バルブオ
ーバラップの期間と燃料噴射の期間とが重なっているか
否かを判断するための判断手段に相当している。ここ
で、重なり時間ＯＴがマイナスの値でない場合には、図
１１に示すように、バルブオーバラップの期間（バルブ
オーバラップ角度ＶＯＡ）と噴射時間ＴＩの期間とが互
いに重なっていないものとして、そのままその後の処理
を一旦終了する。

【００７４】一方、ステップ３０８において、重なり時
間ＯＴがマイナスの値である場合には、図１２及び図１
３に示すように、バルブオーバラップの期間（バルブオ
ーバラップ角度ＶＯＡ）と噴射時間ＴＩの期間とが互い
に重なっているものとして、ステップ３０９へ移行す
る。

【００７５】そして、ステップ３０９においては、今回
求められた重なり時間ＯＴ、バルブオーバラップ角度Ｖ
ＯＡ及び負荷相当値ＧＮ等に基づき、補足噴射時間ＴＩ
Ｃを演算する。即ち、バルブオーバラップの期間（バル
ブオーバラップ角度ＶＯＡ）と噴射時間ＴＩの期間との
重なり時間ＯＴの間に、既燃焼ガスの吹き返しに伴って
吹き戻される燃料量を補足するために噴射されるべき燃
料量に相当する噴射時間を求めるのである。ここで、補
足噴射時間ＴＩＣは重なり時間ＯＴに基づいて求められ
ると共に、その演算をバルブオーバラップ角度ＶＯＡ
と、負荷相当値ＧＮとに基づいて補正することにより求
められる。補足噴射時間ＴＩＣは、重なり時間ＯＴとの
関係で予め定められた図示しないマップを参照して求め
られる。更に、その値がバルブオーバラップ角度ＶＯＡ
との関係で予め定められた補正係数により補正されると
共に、負荷相当値ＧＮとの関係で予め定められた補正係
数により補正される。このステップ３０９の処理を実行
するＥＣＵ５０は、バルブオーバラップの期間と燃料噴
射の期間との重なり期間の間に噴射される燃料量を演算
するための第１の燃料量演算手段に相当すると共に、時
間により演算された重なり期間の間に噴射される燃料量
を演算するための第２の燃料量演算手段に相当してい
る。

【００７６】続いて、ステップ３１０において、噴射終
了タイミングＩＥｔと吸気行程での上死点ＴＤＣとの差
αを演算する。即ち、図１２及び図１３に示すように、
差αを求めるのである。そして、ステップ３１１におい
ては、上記の差αが「０」よりも小さいか否か、即ちマ
イナスの値であるか否かを判断する。これらステップ３
１０，３１１の処理を実行するＥＣＵ５０は、燃料噴射
が吸気行程での上死点ＴＤＣよりも前に終了したか否か
を判断するための判断手段に相当している。

【００７７】ここで、ステップ３１１において、差αが
マイナスの値である場合には、図１２に示すように、噴
射終了タイミングＩＥｔが上死点ＴＤＣよりも前である
ものとして、ステップ３１２へ移行する。ステップ３１
２においては、図１２に示すように、上死点ＴＤＣのタ
イミングで、補足噴射時間ＴＩＣに基づきインジェクタ
１６を制御することにより、補足的な燃料の噴射を実行
し、その後の処理を一旦終了する。このステップ３１２
の処理を実行するＥＣＵ５０は、所期の燃料噴射が上死
点ＴＤＣよりも前に終了した場合に、上死点ＴＤＣに達
するのを待って補足的な燃料噴射を実行すべく、アクチ
ュエータであるインジェクタ１６を駆動制御するための
駆動制御手段に相当している。

【００７８】一方、ステップ３１１において、差αがマ
イナスの値でない場合には、図１３に示すように、噴射
終了タイミングＩＥｔが上死点ＴＤＣよりも後であるも
のとして、ステップ３１３へ移行する。ステップ３１３
においては、図１３に示すように、噴射時間ＴＩによる
噴射に継続して、噴射終了タイミングＩＥｔより補足噴
射時間ＴＩＣに基づいてインジェクタ１６を制御するこ
とにより、補足的な燃料の噴射を実行し、その後の処理
を一旦終了する。このステップ３１３の処理を実行する
ＥＣＵ５０は、燃料噴射が上死点ＴＤＣ又はそれ以降に
終了した場合に、所期の燃料噴射に引き続いて補足的な
燃料噴射を実行すべくアクチュエータであるインジェク
タ１６を駆動制御するための駆動制御手段に相当してい
る。これら、ステップ３１２，３１３の処理を実行する
ＥＣＵ５０は、第１及び第２の補足燃料噴射制御手段に
相当している。

【００７９】以上説明したように、この実施例によれ
ば、各種センサ４１〜４８の検出値に基づき、ピストン
３の上下動位置を含むエンジン１に係る各種運転パラメ
ータが運転状態として検出される。そして、ＥＣＵ５０
によれば、検出される各種運転パラメータに基づき、エ
ンジン１の運転状態に応じて噴射されるべき燃料量に相
当する噴射時間ＴＩが求められる。そして、その噴射時
間ＴＩに基づいてインジェクタ１６が制御されることに
より、所要量の燃料が吸気ポート６ａへ向かって噴射さ
れる。又、ＥＣＵ５０によれば、同じく検出される各種
運転パラメータに基づき、エンジン１の運転状態に応じ
て変更されるべき吸気バルブ８のバルブタイミング進角
値θＶＴＡが求められる。そして、そのバルブタイミン
グ進角値θＶＴＡに基づいてＶＶＴ２３が制御されるこ
とにより、吸気バルブ８の開閉タイミングが変更され、
延いては吸気バルブ８と排気バルブ９とのバルブオーバ
ラップが変更される。

【００８０】ここで、噴射時間ＴＩに基づきインジェク
タ１６が制御されているときに、ＥＣＵ５０では、その
噴射時間ＴＩの期間とバルブオーバラップの期間との重
なり時間ＯＴが求められる。又、ＥＣＵ５０では、その
重なり時間ＯＴと、バルブオーバラップ角度ＶＯＡと、
エンジン１の負荷相当値ＧＮとに基づいて、補足噴射時
間ＴＩＣが求められる。即ち、重なり時間ＯＴの間にイ
ンジェクタ１６より噴射され、吹き戻しにより燃焼室４
へ供給されることのない燃料量分が求められる。そし
て、ＥＣＵ５０では、所期の噴射時間ＴＩに基づく燃料
噴射終了後であって、ピストン３の上死点ＴＤＣの後で
あり、且つ吸気バルブ８の開き期間であると判断された
ときに、上記の補足噴射時間ＴＩＣに基づき、インジェ
クタ１６の制御が行われる。つまり、吹き戻しにより燃
焼室４に供給されることのなかった燃料量分が、燃料の
吹き戻しのおそれのない期間中にインジェクタ１６より
補足的に噴射される。

【００８１】従って、燃焼室４に供給されるべき燃料量
のうち、吹き戻しによる不足燃料量分が補償される。そ
の結果、バルブタイミングの制御によるバルブオーバラ
ップの期間と燃料噴射の期間とが重なった際に、燃焼室
４に供給されるべき燃料量が減少して空燃比がリーン化
することを未然に防止することができる。延いては、エ
ンジン１の排気エミッションやドライバビリティの悪化
を未然に防止することができる。

【００８２】しかも、この実施例では、噴射時間ＴＩの
期間とバルブオーバラップの期間との重なり期間を時間
に換算した重なり時間ＯＴに基づき、補足噴射時間ＴＩ
Ｃが求められる。従って、上記の重なり期間を単にクラ
ンク角度で決定した場合とは異なり、その重なり期間に
噴射される燃料量がより精度良く求められ、吹き戻しに
より不足する燃料量分がより精度良く補償される。その
結果、バルブオーバラップの期間と燃料噴射の期間とが
重なった際に、燃焼室４に供給されるべき燃料量が減少
して空燃比がリーン化することを、より一層確実に防止
することができる。

【００８３】加えて、この実施例では、補足噴射時間Ｔ
ＩＣを求めるために、その演算がエンジン１の負荷相当
値ＧＮに基づいて補正される。従って、上記の重なり時
間ＯＴの間に噴射される燃料量分、つまりは、吸気通路
６に吹き戻されて不足する燃料量分が、エンジン１の負
荷状態を反映してより精度良く求められる。即ち、吹き
戻しにより吸気通路６の内壁に付着する燃料量は、エン
ジン１の負荷状態、つまりはエンジン１の単位回転数当
たりの吸気量によっても異なる。よって、エンジン１の
負荷状態によっても補足噴射時間ＴＩＣが補正されるこ
とから、燃焼室４に供給されるべき燃料量のうち、吹き
戻しにより不足する燃料量分がより一層精度良く補償さ
れる。その意味からも、燃焼室４に供給されるべき燃料
量が減少して空燃比がリーン化することを一層確実に防
止することができる。

【００８４】併せて、この実施例では、補足噴射時間Ｔ
ＩＣを求めるために、その演算がバルブオーバラップに
対応したクランク角度であるバルブオーバラップ角度Ｖ
ＯＡの大きさに基づいて補正される。従って、上記の重
なり時間ＯＴの間に吸気通路６に吹き戻されて不足する
燃料量分が、バルブオーバラップの間のクランク角度の
変化量の違いを反映してより精度良く求められる。よっ
て、燃焼室４に供給されるべき燃料量のうち、吹き戻し
により不足する燃料量分がより一層精度良く補償され
る。その意味からも、燃焼室４に供給されるべき燃料量
が減少して空燃比がリーン化することを一層確実に防止
することができる。

【００８５】つまり、この実施例では、補足噴射時間Ｔ
ＩＣが重なり時間ＯＴに基づいて求められると共に、そ
の演算がバルブオーバラップ角度ＶＯＡと、負荷相当値
ＧＮとに基づいて補正されることから、それら各パラメ
ータの相乗効果により補足噴射時間ＴＩＣが極めて精度
良く求められることになる。その結果、空燃比のリーン
化を極めて正確に、且つ適正に防止することができる。
その意味から、エンジン１の排気エミッションやドライ
バビリティの悪化をより一層確実に防止することができ
る。

【００８６】又、この実施例では、補足噴射時間ＴＩＣ
に基づく燃料噴射が、吸気バルブ８の開き期間中に行わ
れることから、その間は、霧状の燃料が燃焼室４へ直接
供給されることになる。従って、燃焼室４では、補足的
に供給された霧状燃料が気化することになり、その気化
熱により燃焼室４内の温度が下がり、空気の充填効率が
向上する。その意味から、ノッキングの抑制を図ること
ができ、エンジン１の出力を向上させることができる。
特に、バルブオーバラップが大きい場合には、高温の既
燃焼ガスが吸気通路６へ吹き返されることになり、上死
点ＴＤＣの後に燃焼室４に吸入される混合気の温度も高
くなる。その意味から、上記ノッキングの抑制は有効な
ものである。

【００８７】更に、この実施例では、エンジン１の運転
状態に応じてバルブオーバラップが適度に調整されるこ
とから、燃焼室４での空気の充填効率が必要に応じて高
められることになる。その結果、特にエンジン１の高負
荷・高速域では、エンジン１の出力増大を有効に図るこ
とができる。又、バルブオーバラップの適度な調整によ
り、燃焼室４より排出されるべき排気ガスが必要に応じ
て適度な量だけ燃焼室４に再吸入される。即ち、エンジ
ン１の内部ＥＧＲが適度に行われる。その結果、エンジ
ン１の運転負荷域に応じて排気ガス中の窒素酸化物を適
宜に低減させることができ、内部ＥＧＲにより有効な排
気浄化を図ることができる。

【００８８】加えて、この実施例では、アイドリング状
態のようにエンジン１が低負荷状態にある場合には、バ
ルブオーバラップが無くなるようにＶＶＴ２３の駆動が
制御される。このため、低負荷状態において、バルブオ
ーバラップが大き過ぎて燃焼室４から吸気ポート６ａへ
排気の吹き返しが起こることがなくなり、低負荷状態に
エンジン１の運転が不安定になることはない。

【００８９】（第２実施例）次に、上記第３〜６の発明
における内燃機関の燃料噴射量制御装置を自動車のガソ
リンエンジンに具体化した第２実施例を図１７及び図１
８に基づいて説明する。尚、この実施例において前記第
１実施例と同じ構成については、同一の符号を付して説
明を省略し、以下には特に異なった点を中心に説明す
る。

【００９０】この実施例では、ＥＣＵ５０により燃料噴
射制御手段、バルブタイミング制御手段、第３の期間演
算手段、第３の燃料量演算手段及び第３の補足燃料噴射
制御手段が構成されている。又、この実施例では、前記
第１実施例と「補足燃料噴射量制御ルーチン」の処理内
容の点で異なっている。

【００９１】即ち、図１８に示すフローチャートはこの
実施例における「補足燃料噴射制御ルーチン」の処理内
容を示すものであり、前記第１実施例における図１０の
フローチャートと基本的に同じである。そして、この実
施例のフローチャートでは、そのステップ４００の処理
内容のみが、図１０のフローチャートにおけるステップ
３０７の処理内容と異なっている。つまり、図１０のス
テップ３０７では、排気バルブ９の閉じタイミングＥＶ
Ｔｃ、吸気バルブ８の開きタイミングＩＶＴｏ及びイン
ジェクタ１６による噴射終了タイミングＩＥｔに基づ
き、バルブオーバラップ角度ＶＯＡの期間と噴射時間Ｔ
Ｉの期間との重なり時間ＯＴを演算した。これに対し
て、この実施例では、図１８のステップ４００におい
て、上死点ＴＤＣ、吸気バルブ８の開きタイミングＩＶ
Ｔｏ及びインジェクタ１６による噴射終了タイミングＩ
Ｅｔに基づき、バルブオーバラップ角度ＶＯＡの期間と
噴射時間ＴＩの期間との重なり時間ＯＴを演算するよう
にしている。即ち、図１７に示すように、バルブオーバ
ラップにおける吸気バルブ８の開きタイミングＩＶＴｏ
から上死点ＴＤＣまでの期間βに対する噴射時間ＴＩの
期間の重なり時間ＯＴが求められる。このように、重な
り時間ＯＴを限定した期間で求めるのは、バルブオーバ
ラップにおける既燃焼ガスの吹き返しが、吸気行程前の
排気行程でピストン３が上死点ＴＤＣに達するまでの間
だけで起こるからであり、上死点ＴＤＣ以降は問題にす
る必要がないからである。このステップ４００の処理を
実行するＥＣＵ５０は、バルブオーバラップ開始時点か
らピストン３の上死点ＴＤＣまでの期間と燃料噴射の期
間との重なり期間を演算するための第３の期間演算手段
に相当している。

【００９２】従って、この実施例においても、前記第１
実施例と同様の作用及び効果を得ることができる。尚、
この発明は次のような別の実施例に具体化することもで
きる。以下の各実施例においても、前記各実施例と同様
の作用及び効果を得ることができる。

【００９３】（１）前記各実施例では、所期の噴射時間
ＴＩに基づいて実行される燃料噴射の期間と、バルブタ
イミング制御によるバルブオーバラップの期間との重な
り期間を重なり時間ＯＴとして時間により決定した。こ
れに対し、その重なり期間を単にクランク角度により決
定してもよい。

【００９４】（２）前記各実施例では、補足噴射時間Ｔ
ＩＣを重なり時間ＯＴに基づいて求めると共に、その演
算をバルブオーバラップ角度ＶＯＡと、負荷相当値ＧＮ
とに基づいて補正した。これに対し、次のような構成と
することもできる。

【００９５】即ち、補足噴射時間ＴＩＣを重なり時間Ｏ
Ｔに基づいて求めると共に、その演算をバルブオーバラ
ップ角度ＶＯＡ、又は、負荷相当値ＧＮに基づいて補正
すること。

【００９６】補足噴射時間ＴＩＣを単に重なり時間ＯＴ
のみに基づいて求めること。この場合は、バルブオーバ
ラップ角度ＶＯＡや負荷相当値ＧＮによる補正がない分
だけ多少の精度低下はみられるものの、前記各実施例と
ほぼ同等の作用及び効果を得ることができる。

【００９７】補足噴射時間ＴＩＣを単にクランク角度に
より決定される重なり期間に基づいて求めると共に、そ
の演算をバルブオーバラップ角度ＶＯＡと、負荷相当値
ＧＮとに基づいて補正すること。

【００９８】補足噴射時間ＴＩＣを単にクランク角度に
より決定される重なり期間に基づいて求めると共に、そ
の演算をバルブオーバラップ角度ＶＯＡ、又は、負荷相
当値ＧＮに基づいて補正すること。

【００９９】補足噴射時間ＴＩＣを単にクランク角度に
より決定される重なり期間のみに基づいて求めること。
この場合は、重なり期間が時間により決定されない分
と、バルブオーバラップ角度ＶＯＡや負荷相当値ＧＮに
よる補正がない分だけ多少の精度の低下はみられるもの
の、前記各実施例とほぼ同等の作用及び効果を得ること
ができる。

【０１００】（３）前記各実施例では、カム回転角セン
サ４８により検出されるカム回転角θＣＡＭに基づいて
吸気バルブ８の開きタイミングＩＶＴｏを演算するよう
にした。これに対し、ＶＶＴ２３を制御するための指令
値としてのバルブタイミング進角値θＶＴＡに基づいて
吸気バルブ８の開きタイミングＩＶＴｏを演算するよう
にしてもよい。この場合は、カム回転角センサ４８を省
略することも可能となり、その分だけバルブタイミング
制御の構成を簡略化することができる。

【０１０１】（４）前記各実施例では、吸気側のカムシ
ャフト１０に設けられたＶＶＴ２３により吸気バルブ８
の開閉タイミングのみを変更することにより、バルブオ
ーバラップを調整するようにした。これに対し、排気側
のカムシャフト１１にＶＶＴを設け、そのＶＶＴにより
排気バルブ９の開閉タイミングのみを変更することによ
り、バルブオーバラップを調整するようにしてもよい。
或いは、吸気側及び排気側の両カムシャフト１０，１１
にＶＶＴをそれぞれ設け、それら各ＶＶＴにより吸気バ
ルブ８、排気バルブ９の開閉タイミングをそれぞれ変更
することにより、バルブオーバラップを調整するように
してもよい。この場合も、前記各実施例と同等の作用及
び効果を得ることができる。特に、排気側のカムシャフ
ト１１のみにＶＶＴを設けた場合には、図１０に示すス
テップ３０７、図１８に示すステップ４００の各処理
で、閉じタイミングＥＶＴｃを用いて重なり時間ＯＴを
求めることとなる。

【０１０２】（５）前記各実施例では、油圧により駆動
されるＶＶＴ２３を用いたが、ステップモータ等の電気
的なアクチュエータにより駆動されるＶＶＴを用いても
よい。この場合も、前記各実施例と同等の作用及び効果
を得ることができる。

【０１０３】（６）前記各実施例では、吸気バルブ８の
開閉タイミングを、所定の最進角側から最遅角側の範囲
内で連続的に変更可能なＶＶＴ２３を適用したが、これ
に限られるものではなく、吸気バルブの開閉タイミング
を所定の最進角側から最遅角側の範囲内で二段階に切換
え可能なＶＶＴを適用するようにしてもよい。この場合
も、前記各実施例と同等の作用及び効果を得ることがで
きる。

【０１０４】（７）前記各実施例では、前記補足燃料量
（補足噴射時間ＴＩＣ）を演算により求めたが、前記重
なり期間中にセンサにより検出される燃料流量により補
足燃料量を演算するようにしてもよい。

【０１０５】（８）前記各実施例では、負荷相当値ＧＮ
により補正することにより補足燃料量（補足噴射時間Ｔ
ＩＣ）を演算したが、排気圧と吸気圧との差圧により補
正することにより補足燃料量を演算してもよい。

【０１０６】（９）前記補足燃料量（補足噴射時間ＴＩ
Ｃ）を演算するのに、燃料状態を示す各種パラメータ
（温度、圧力、燃料の種類等）を用いてもよい。これ
は、燃料が霧化状態にある場合に、上記各種パラメータ
の違いに起因して、燃料の吹き戻しにより壁面に付着す
る燃料量が変化する可能性があるからである。

【０１０７】（１０）前記重なり時間ＯＴの時期により
補足燃料量（補足噴射時間ＴＩＣ）を補正しても良い。
これは、同じ重なり時間ＯＴでも、その重なり時間ＯＴ
の生じた時期により、排気の吹き返しによる燃料の吹き
戻しの程度が変化するためである。

【０１０８】（１１）前記各実施例では、バルブオーバ
ラップの期間中にも燃料を噴射し続けたが、正規の燃料
噴射行程中でも、バルブオーバラップと同時に一旦、燃
料の噴射を停止させ、吸気上死点の後に噴射を再開する
ことも可能である。

【０１０９】以下に、この発明の各実施例から把握でき
る請求項以外の技術的思想について、それらの効果と共
に記載する。 （イ）請求項１に記載した第１の発明において、前記第
１の燃料量演算手段により演算される燃料量を、前記内
燃機関の負荷相当値に基づいて補正すると共に、前記バ
ルブオーバラップの期間に対応する前記クランク軸の回
転角度量に基づいて補正するようにした内燃機関の燃料
噴射量制御装置。

【０１１０】この構成によれば、バルブタイミングの制
御によるバルブオーバラップの期間と燃料噴射の期間と
が重なった際に、燃焼室に供給されるべき燃料量が減少
して空燃比がリーン化することを極めて正確に且つ適正
に防止することができる。

【０１１１】（ロ）請求項２に記載した第２の発明にお
いて、前記第２の燃料量演算手段により演算される燃料
量を、前記内燃機関の負荷相当値に基づいて補正すると
共に、前記バルブオーバラップの期間に対応する前記ク
ランク軸の回転角度量に基づいて補正するようにした内
燃機関の燃料噴射量制御装置。

【０１１２】この構成によれば、バルブタイミングの制
御によるバルブオーバラップの期間と燃料噴射の期間と
が重なった際に、燃焼室に供給されるべき燃料量が減少
して空燃比がリーン化することを極めて正確に且つ適正
に防止することができる。

【０１１３】（ハ）請求項３に記載した第３の発明にお
いて、前記第３の燃料量演算手段により演算される燃料
量を、前記内燃機関の負荷相当値に基づいて補正すると
共に、前記バルブオーバラップの期間に対応する前記ク
ランク軸の回転角度量に基づいて補正するようにした内
燃機関の燃料噴射量制御装置。この構成によれば、バル
ブタイミングの制御によるバルブオーバラップの期間と
燃料噴射の期間とが重なった際に、燃焼室に供給される
べき燃料量が減少して空燃比がリーン化することを極め
て正確に且つ適正に防止することができる。

【０１１４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
第１の発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて燃料
噴射手段を制御すると共に、内燃機関の運転状態に応じ
て可変バルブタイミング機構を制御する。その際、燃料
噴射手段より燃料が噴射される期間と、可変バルブタイ
ミング機構の制御によるバルブオーバラップとの重なり
期間を求め、その重なり期間の間に噴射される燃料量分
を演算する。そして、燃料噴射手段からの燃料噴射終了
後であって、ピストンの上死点後の吸気バルブの開き期
間中、即ち燃料の吹き戻しのおそれの無い期間中に、上
記重なり期間に対応して演算された燃料量分を燃料噴射
手段より補足的に噴射するようにしている。

【０１１５】従って、燃焼室に供給されるべき燃料量の
うち、吹き戻しにより不足する燃料量分が補償される。
その結果、バルブタイミングの制御によるバルブオーバ
ラップの期間と燃料噴射の期間とが重なった際に、燃焼
室に供給されるべき燃料量が減少して空燃比がリーン化
することを未然に防止することができるという優れた効
果を発揮する。

【０１１６】請求項２に記載の第２の発明によれば、内
燃機関の運転状態に応じて燃料噴射手段を制御すると共
に、内燃機関の運転状態に応じて可変バルブタイミング
機構を制御する。その際、燃料噴射手段より燃料が噴射
される期間と、可変バルブタイミング機構の制御による
バルブオーバラップとの重なり期間を時間により決定し
て求め、その重なり期間の間に噴射される燃料量分を演
算する。そして、燃料噴射手段からの燃料噴射終了後で
あって、ピストンの上死点後の吸気バルブの開き期間中
に、上記重なり期間に対応して演算された燃料量分を燃
料噴射手段より補足的に噴射するようにしている。

【０１１７】従って、第１の発明の作用とは異なり、上
記重なり期間が時間により決定されることから、その重
なり期間に噴射される燃料量分がより精度良く求めら
れ、燃焼室に供給されるべき燃料量のうち、吹き戻しに
より不足する燃料量分がより精度良く補償される。その
結果、バルブタイミングの制御によるバルブオーバラッ
プの期間と燃料噴射の期間とが重なった際に、燃焼室に
供給されるべき燃料量が減少して空燃比がリーン化する
ことを、より一層確実に防止することができるという優
れた効果を発揮する。

【０１１８】請求項３に記載の第３の発明によれば、内
燃機関の運転状態に応じて燃料噴射手段を制御すると共
に、内燃機関の運転状態に応じて可変バルブタイミング
機構を制御する。その際、燃料噴射手段より燃料が噴射
される期間と、バルブオーバラップの開始時点からピス
トンの上死点までの期間との重なり期間を求め、その重
なり期間の間に噴射される燃料量分を演算する。そし
て、燃料噴射手段からの燃料噴射終了後であって、ピス
トンの上死点後の吸気バルブの開き期間中に、上記重な
り期間に対応して演算された燃料量分を燃料噴射手段よ
り補足的に噴射するようにしている。

【０１１９】従って、燃焼室に供給されるべき燃料量の
うち、吹き戻しにより不足する燃料量分が補償される。
その結果、バルブタイミングの制御によるバルブオーバ
ラップの期間と燃料噴射の期間とが重なった際に、燃焼
室に供給されるべき燃料量が減少して空燃比がリーン化
することを未然に防止することができるという優れた効
果を発揮する。

【０１２０】請求項４に記載の第４の発明によれば、第
１、２又は３の発明の構成において、第１、２又は３の
燃料量演算手段により演算される燃料量を、バルブオー
バラップの期間中に燃焼室から吸気通路へ吹き返される
排気の量に基づいて補正するようにしている。

【０１２１】従って、第１、２又は３の発明の作用に対
して、上記重なり期間中に燃焼室へ吸入されないであろ
う燃料量が、排気の吹き返し量を予測することにより精
度良く求められ、燃焼室に供給されるべき燃料量のう
ち、吹き戻しにより不足する燃料量分が補償される。そ
の結果、バルブタイミングの制御によるバルブオーバラ
ップの期間と燃料噴射の期間とが重なった際に、燃焼室
に供給されるべき燃料量が減少して空燃比がリーン化す
ることを、より一層確実に防止することができるという
優れた効果を発揮する。

【０１２２】請求項５に記載の第５の発明によれば、第
４の発明の燃料量補正手段による燃料量の補正が、内燃
機関の負荷相当値に基づき排気の吹き返し量を予測する
ことにより行われる。その結果、バルブタイミングの制
御によるバルブオーバラップの期間と燃料噴射の期間と
が重なった際に、燃焼室に供給されるべき燃料量が減少
して空燃比がリーン化することを、より一層確実に防止
することができるという優れた効果を発揮する。

【０１２３】請求項６に記載の第６の発明によれば、第
４の発明の燃料量補正手段による燃料量の補正が、バル
ブオーバラップの期間に対応するクランク軸の回転角度
量に基づいて排気吹き返し量を予測することにより行わ
れる。その結果、バルブタイミングの制御によるバルブ
オーバラップの期間と燃料噴射の期間とが重なった際
に、燃焼室に供給されるべき燃料量が減少して空燃比が
リーン化することを、より一層確実に防止することがで
きるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の基本的な概念構成を示す概念構成
図である。

【図２】第２の発明の基本的な概念構成を示す概念構成
図である。

【図３】第３の発明の基本的な概念構成を示す概念構成
図である。

【図４】第１，２，４〜６の発明を具体化した第１実施
例において、内燃機関の燃料噴射量制御装置を含むガソ
リンエンジンシステムを示す概略構成図である。

【図５】第１実施例において、ＶＶＴ等を示す側面図で
ある。

【図６】第１実施例において、吸気バルブと排気バルブ
とのバルブオーバラップを示す説明図である。

【図７】第１実施例において、ＥＣＵ等の構成を示すブ
ロック図である。

【図８】第１実施例において、ＥＣＵにより実行される
「バルブタイミング制御ルーチン」を示すフローチャー
トである。

【図９】第１実施例において、ＥＣＵにより実行される
「燃料噴射量制御ルーチン」を示すフローチャートであ
る。

【図１０】第１実施例において、ＥＣＵにより実行され
る「補足燃料噴射制御ルーチン」を示すフローチャート
である。

【図１１】第１実施例において、排気バルブの開閉、吸
気バルブの開閉及びインジェクタの開閉の関係を説明す
る線図である。

【図１２】第１実施例において、同じく排気バルブの開
閉、吸気バルブの開閉及びインジェクタの開閉の関係を
説明する線図である。

【図１３】第１実施例において、同じく排気バルブの開
閉、吸気バルブの開閉及びインジェクタの開閉の関係を
説明する線図である。

【図１４】第１実施例において、負荷相当値と、同一バ
ルブオーバラップ期間に対する排気（既燃焼ガス）吹き
返し量との関係を示すグラフである。

【図１５】第１実施例において、バルブオーバラップ角
度と、同一時間に対する排気（既燃焼ガス）吹き返し量
との関係を示すグラフである。

【図１６】第１実施例において、高回転時のバルブオー
バラップと低回転時のバルブオーバラップとを比較して
示すタイムチャートである。

【図１７】第３〜６の発明を具体化した第２実施例にお
いて、排気バルブの開閉、吸気バルブの開閉及びインジ
ェクタの開閉の関係を説明する線図である。

【図１８】第２実施例において、ＥＣＵにより実行され
る「補足燃料噴射制御ルーチン」を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、１ａ…クランク軸、２
…シリンダ、３…ピストン、４…燃焼室、６…吸気通
路、７…排気通路、８…吸気バルブ、９…排気バルブ、
１６…燃料噴射手段としてのインジェクタ、２３…可変
バルブタイミング機構（ＶＶＴ）、４１…吸気温セン
サ、４２…スロットルセンサ、４３…吸気圧センサ、４
５…水温センサ、４６…回転数センサ、４７…気筒判別
センサ（４１〜４７等により運転状態検出手段が構成さ
れている）、５０…ＥＣＵ（５０により燃料噴射制御手
段、バルブタイミング制御手段、第１の期間演算手段、
第１の燃料量演算手段、第１の補足燃料噴射制御手段、
第２の期間演算手段、第２の燃料量演算手段、第２の補
足燃料噴射制御手段、第３の期間演算手段、第３の燃料
量演算手段、第３の補足燃料噴射制御手段及び燃料量補
正手段が構成されている）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 千詞 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (72)発明者 曽根 茂 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (72)発明者 後藤 淳史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (56)参考文献 特開 平４−339153（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−231223（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−303141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−97842（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 13/02 F02D 43/00 301

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内にてピストンを上下動させる
   ことによりクランク軸を回転させるようにした内燃機関
   と、 前記シリンダ内にて前記ピストンの頂部に面して形成さ
   れ、前記ピストンに運動力を付与すべく燃料を燃焼させ
   るための燃焼室と、 前記燃焼室に通じて設けられた吸気通路及び排気通路
   と、 前記燃焼室へ燃料を供給すべく前記吸気通路に燃料を噴
   射するための燃料噴射手段と、 前記クランク軸の回転及び前記ピストンの上下動に同期
   して所定のタイミングで駆動され、前記燃焼室に通じる
   前記吸気通路及び前記排気通路をそれぞれ開閉するため
   の吸気バルブ及び排気バルブと、 前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方の
   開閉タイミングを可変とするために駆動される可変バル
   ブタイミング機構と、 前記ピストンの上下動位置を含む前記内燃機関に係る各
   種運転パラメータを運転状態として検出するための運転
   状態検出手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じた所要量の燃料を前記燃
   焼室へ供給すべく、前記運転状態検出手段の検出結果に
   基づいて前記燃料噴射手段を制御するための燃料噴射制
   御手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じてバルブタイミングを変
   更すべく、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて
   前記可変バルブタイミング機構を制御するためのバルブ
   タイミング制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射量制
   御装置において、 前記燃料噴射制御手段により前記燃料噴射手段が制御さ
   れているときに、その燃料噴射手段より燃料が噴射され
   る期間と前記バルブタイミング制御手段により前記可変
   バルブタイミング機構が制御されることにより生じる前
   記吸気バルブ及び前記排気バルブのバルブオーバラップ
   との重なり期間を演算する第１の期間演算手段と、前記燃料噴射手段により噴射される燃料量のうち、前記
   第１の期間演算手段により演算された重なり期間の間に
   噴射される燃料量を演算する第１の燃料量演算手段と、 前記燃料噴射制御手段の制御により前記燃料噴射手段か
   らの燃料噴射が終了した後であり、前記運転状態検出手
   段により検出される前記ピストンの上死点後であり、且
   つ、前記バルブタイミング制御手段の制御により前記吸
   気バルブが開かれている期間であると判断したときに、
   前記第１の燃料量演算手段により演算される燃料量分を
   補足的に噴射すべく、前記燃料噴射手段を制御する第１
   の補足燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴とする内
   燃機関の燃料噴射量制御装置。
2. 【請求項２】 シリンダ内にてピストンを上下動させる
   ことによりクランク軸を回転させるようにした内燃機関
   と、 前記シリンダ内にて前記ピストンの頂部に面して形成さ
   れ、前記ピストンに運動力を付与すべく燃料を燃焼させ
   るための燃焼室と、 前記燃焼室に通じて設けられた吸気通路及び排気通路
   と、 前記燃焼室へ燃料を供給すべく前記吸気通路に燃料を噴
   射するための燃料噴射手段と、 前記クランク軸の回転及び前記ピストンの上下動に同期
   して所定のタイミングで駆動され、前記燃焼室に通じる
   前記吸気通路及び前記排気通路をそれぞれ開閉するため
   の吸気バルブ及び排気バルブと、 前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方の
   開閉タイミングを可変とするために駆動される可変バル
   ブタイミング機構と、 前記ピストンの上下動位置及び前記クランク軸の回転角
   度を含む前記内燃機関に係る各種運転パラメータを運転
   状態として検出するための運転状態検出手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じた所要量の燃料を前記燃
   焼室へ供給すべく、前記運転状態検出手段の検出結果に
   基づいて前記燃料噴射手段を制御するための燃料噴射制
   御手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じてバルブタイミングを変
   更すべく、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて
   前記可変バルブタイミング機構を制御するためのバルブ
   タイミング制御手段と を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置において、 前記燃料噴射制御手段により前記燃料噴射手段が制御さ
   れているときに、その燃料噴射手段より燃料が噴射され
   る期間と前記バルブタイミング制御手段により前記可変
   バルブタイミング機構が制御されることにより生じる前
   記吸気バルブ及び前記排気バルブのバルブオーバラップ
   との重なり期間を時間により演算する第２の期間演算手
   段と、前記燃料噴射手段により噴射される燃料量のうち、前記
   第２の期間演算手段により演算された重なり期間の間に
   噴射される燃料量を演算する第２の燃料量演算手段と、 前記燃料噴射制御手段の制御により前記燃料噴射手段か
   らの燃料噴射が終了した後であり、前記運転状態検出手
   段により検出される前記ピストンの上死点後であり、且
   つ、前記バルブタイミング制御手段の制御により前記吸
   気バルブが開かれている期間であると判断したときに、
   前記第２の燃料量演算手段により演算される燃料量分を
   補足的に噴射すべく、前記燃料噴射手段を制御する第２
   の補足燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴とする内
   燃機関の燃料噴射量制御装置。
3. 【請求項３】 シリンダ内にてピストンを上下動させる
   ことによりクランク軸を回転させるようにした内燃機関
   と、 前記シリンダ内にて前記ピストンの頂部に面して形成さ
   れ、前記ピストンに運動力を付与すべく燃料を燃焼させ
   るための燃焼室と、 前記燃焼室に通じて設けられた吸気通路及び排気通路
   と、 前記燃焼室へ燃料を供給すべく前記吸気通路に燃料を噴
   射するための燃料噴射手段と、 前記クランク軸の回転及び前記ピストンの上下動に同期
   して所定のタイミングで駆動され、前記燃焼室に通じる
   前記吸気通路及び前記排気通路をそれぞれ開閉するため
   の吸気バルブ及び排気バルブと、 前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方の
   開閉タイミングを可変とするために駆動される可変バル
   ブタイミング機構と、 前記ピストンの上下動位置及び前記クランク軸の回転角
   度を含む前記内燃機関に係る各種運転パラメータを運転
   状態として検出するための運転状態検出手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じた所要量の燃料を前記燃
   焼室へ供給すべく、前記運転状態検出手段の検出結果に
   基づいて前記燃料噴射手段を制御するための燃料噴射制
   御手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じてバルブタイミングを変
   更すべく、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて
   前記可変バルブタイミング機構を制御するためのバルブ
   タイミング制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射量制
   御装置において、 前記燃料噴射制御手段により前記燃料噴射手段が制御さ
   れているときに、その燃料噴射手段より燃料が噴射され
   る期間と前記バルブタイミング制御手段により前記可変
   バルブタイミング機構が制御されることにより生じる前
   記吸気バルブ及び前記排気バルブのバルブオーバラップ
   の開始時点から前記運転状態検出手段により検出される
   前記ピストンの上死点までの期間との重なり期間を演算
   する第３の期間演算手段と、前記燃料噴射手段により噴射される燃料量のうち、前記
   第３の期間演算手段に より演算された重なり期間の間に
   噴射される燃料量を演算する第３の燃料量演算手段と、 前記燃料噴射制御手段の制御により前記燃料噴射手段か
   らの燃料噴射が終了した後であり、前記運転状態検出手
   段により検出される前記ピストンの上死点後であり、且
   つ、前記バルブタイミング制御手段の制御により前記吸
   気バルブが開かれている期間であると判断したときに、
   前記第３の燃料量演算手段により演算される燃料量分を
   補足的に噴射すべく、前記燃料噴射手段を制御する第３
   の補足燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴とする内
   燃機関の燃料噴射量制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３に記載の内燃機関の
   燃料噴射量制御装置において、前記第１、２又は３の燃
   料量演算手段により演算される燃料量を、前記バルブオ
   ーバラップの期間中に前記燃焼室から前記吸気通路へ吹
   き返される排気の量に基づいて補正するための燃料量補
   正手段を設けたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量
   制御装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射量
   制御装置において、前記燃料量補正手段が前記内燃機関
   の負荷相当値に基づいて補正を行うことを特徴とする内
   燃機関の燃料噴射量制御装置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射量
   制御装置において、前記燃料量補正手段が前記バルブオ
   ーバラップの期間に対応する前記クランク軸の回転角度
   量に基づいて補正を行うことを特徴とする内燃機関の燃
   料噴射量制御装置。