JP3185439B2 - 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、特開昭６１−６５０３６号公報に
示されているように内燃機関の出力制御について車両又
は内燃機関の運転状態によって制御する場合、アイドル
時における安定性を考慮して車速がゼロのとき、あるい
はアイドル条件のときにはオーバーラップ期間を短くす
るように制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、車速が低い
状態や、無負荷状態でスロットルを急閉すると、可変バ
ルブタイミング機構は進角から遅角へ制御されるが、可
変バルブタイミング機構には作動遅れが生ずるため、低
吸入空気量でオーバーラップ期間が大となる状態があ
る。このため、車速が低い状態や、無負荷状態でスロッ
トルを急閉した場合には失火や燃焼不良等が生じてエン
ジン回転のアンダーシュートや、エンジンストールを発
生してしまう問題がある。

【０００４】この発明の目的は内燃機関のエンジン回転
数、吸入空気量とに基づいてバルブタイミングを連続的
に制御する際、車速が低い状態や、無負荷状態のような
低車速時においてスロットルを急閉した場合に、エンジ
ン回転のアンダーシュートや、エンジンストールの発生
を防止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にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、車両に搭載される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
変更してそれらバルブのバルブオーバラップ量を連続的
に可変とする可変バルブタイミング機構と、当該機関の
運転状態に基づいて前記可変バルブタイミング機構の駆
動目標値を演算する演算手段と、前記駆動目標値に基づ
いて前記可変バルブタイミング機構の駆動を制御する駆
動制御手段とを備えて前記吸気バルブ及び排気バルブの
バルブオーバラップ量を機関運転状態に応じた所望の量
に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、前記車両の走行速度を検出する走行速度検出手段を
備え、（ａ）この検出される車両走行速度の少なくとも
所定速度以下の範囲に対応して前記バルブオーバラップ
量についての最大拡大量を制限する拡大制限値を設定す
ること、（ｂ）このバルブオーバラップ量についての拡
大制限値は複数の異なる値からなり、同検出される車両
走行速度が高いほど大きな値をとること、（ｃ）前記演
算される可変バルブタイミング機構の駆動目標値に対応
するバルブオーバラップ量がこれら設定される拡大制限
値を超えるとき、同駆動目標値を当該拡大制限値に対応
する値に制限すること、の全ての条件を満たす制御を併
せて実行するようにしている。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、車両走行速度が低く、バル
ブオーバラップ量が機関運転状態に応じた量よりも一時
的に大きくなることに起因するエンジンストールが発生
し易いときには、バルブオーバラップ量の拡大制限値が
相対的に小さく設定されることで、同バルブオーバラッ
プ量が大きく制限されるようになる。従って、過大なバ
ルブオーバラップ量のもとでの機関回転数の落ち込みを
抑えて、エンジンストールの発生を好適に抑制すること
ができるようになる。一方、車両走行速度が高いとき、
即ち車両から動力伝達系を介して内燃機関に大きな回転
力が付与されるためにエンジンストールが発生し難いと
きには、上記拡大制限値が相対的に大きく設定されるこ
とで、こうしたバルブオーバラップ量にかかる制限が緩
和されるようになる。従って、その制限の範囲内におい
てバルブオーバラップ量を機関運転状態に極力適合する
ように制御することができるようになる。

【０００７】

【０００８】

【実施例】以下、本発明における内燃機関のバルブタイ
ミング装置を具体化した一実施例を図１〜図８に従って
説明する。

【０００９】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。

【００１０】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
組付けられている。

【００１１】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。さらに、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。

【００１２】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。

【００１３】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検出手段として
のスロットルセンサ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
量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。さらに、スロットルバルブ１３よりも上流側に
は、外部からの吸気通路７に取込まれる吸入空気量を検
出する周知のエアーフローメータ１６が設けられてい
る。

【００１４】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９ａ，１
０ａ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。

【００１５】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
ングプーリーアッシィ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。

【００１６】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８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回転の間に行な
われるピストン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、すなわち、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、すなわち排気バルブ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。

【００１７】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、延びては各カム２１ａの回転位相を適宜変更するよ
うになっている。すなわち、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。

【００１８】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、その基準信号Ｇを出力する気筒判別セン
サ３１が設けられている。

【００１９】前述したスロットルセンサ１４、全閉スイ
ッチ１４ａ、エアーフローメータ１６、回転数センサ３
０、スタータスイッチ３９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（冷却温度）Ｔ
ＨＷを検出する水温センサ３２が取付けられている。こ
の水温センサ３２はエンジン１の温度を検出する温度検
出手段も兼ねている。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。さらに、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３
４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。

【００２０】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
スター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。周知のようにこのブレー
キブースタ３７は、吸気通路７の負圧を利用した制動力
倍増装置であり、その構造についてはここでは説明を省
略する。

【００２１】又、この実施例においてエンジン１にはそ
の始動時にクランキングによって回転力を付与するため
のスタータ３８が設けられている。又、このスタータ３
８には、そのオン・オフ動作を検知するスタータスイッ
チ３９が設けられている。周知のようにスタータ３８
は、図示しないイグニッションスイッチの操作によりオ
ン・オフ動作されるものであり、イグニッションスイッ
チが操作されている間はスタータ３８がオン動作され
て、スタータスイッチ３９からスタータ信号ＳＴが出力
されるようになっている。

【００２２】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、車速センサ３４及びス
タータスイッチ３９等はエンジン電子制御装置（以下単
に「エンジンＥＣＵ」という）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ＥＣＵ４
０は全閉スイッチ１４ａ、エアーフローメータ１６、各
センサ１４、３０〜３４及びスタータスイッチ３９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。

【００２３】エンジンＥＣＵ４０は主にエンジン１の燃
料量制御装置及び点火時期制御等を司どる制御装置であ
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駆動制御手段及び設定手
段を構成するＶＶＴＥＣＵ４１が設けられている。この
ＶＶＴＥＣＵ４１はステップモータ２５出力軸の回転方
向及び回転量の制御を司どるようになっている。そのた
めに、ＶＶＴＥＣＵ４１の入力側にはエンジンＥＣＵ４
０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、車速ＳＰ、スタータ信号Ｓ
Ｔ及び吸入空気量Ｇａ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
ーキセンサ３６からのブレーキ信号ＢＳが入力される。
さらに、ＶＶＴＥＣＵ４１は吸気バルブ９の開閉タイミ
ングを制御すべく、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２５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。

【００２４】次に前記エンジンＥＣＵ４０及びＶＶＴＥ
ＣＵ４１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ＥＣＵ４０は
中央処理装置（ＣＰＵ）４２、所定の制御プログラム等
を予め記憶した読出し専用メモリ（ＲＯＭ）４３、ＣＰ
Ｕ４２の演算結果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
した論理演算回路として構成されている。

【００２５】外部入力回路４６には、前記スロットルセ
ンサ１４、全閉スイッチ１４ａ、エアフローメータ１
６、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、車速センサ３４及びスタータ
スイッチ３９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。

【００２６】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、各センサ１４，３０〜３４及びスタータスイッ
チ３９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３
２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１
４ａ、エアフローメータ１６、各センサ１４，３０〜３
４及びスタータスイッチ３９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。

【００２７】又、ＣＰＵ４２は全閉スイッチ１４ａ、エ
アフローメータ１６、各センサ１４，３０〜３４及びス
タータスイッチ３９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Ｔ
Ａ、全閉信号ＬＬ、エンジン回転数ＮＥ、冷却水温ＴＨ
Ｗ、スタータ信号ＳＴ及び吸入空気量Ｇａ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。

【００２８】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によって接続した論理演算回路
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。さらに、ＶＶ
ＴＥＣＵ４１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。

【００２９】入出力回路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２５
が接続されている。

【００３０】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、スタータ信号Ｓ
Ｔ、吸入空気量Ｇａ、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。すなわち、ＭＰＵ５
０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
ート信号５８の開閉指令を所定のシーケンスにしたがい
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。

【００３１】続いて、前記ＶＶＴ２３の構成について図
４に従って説明する。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２１ｂ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。

【００３２】すなわち、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６２
ａ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。さらに、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付けられている。

【００３３】この組付け状態において、各ヘリカル歯６
２ｄ，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。

【００３４】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より連結されたプーリ本体６２と内キャップ６
３とが一体的に回転され、さらにボルト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。

【００３５】前記ステップモータ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６３ｂ
に対し相対回転可能に嵌着されるとともに、円筒ギヤ６
４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
リングギヤ６８がボールベアリング６９によって相対回
転可能に組付けられている。

【００３６】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の回り止めを行なうた
めに、リングギヤ６８のステップモータ５８側における
外周には、その軸方向に延びる長溝６８ｂが形成されて
いる。あわせて、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、前記長溝６８ｂに係合する突起
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。

【００３７】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６４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に捩りが付与される。そして、カムシャフト２
１に捩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。

【００３８】なお、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。

【００３９】さて、上記のように構成された内燃機関の
バルブタイミング制御装置の作用について図５乃至図８
に従って説明する。図５及び図６はＶＶＴ２３を駆動制
御するためにＶＶＴＥＣＵ４１により実行されるメイン
ルーチン及びＶＶＴ制御ルーチンのフローチャートであ
り、所定時間毎に実行される。

【００４０】まず、メインルーチンではステップ１０１
でスロットルセンサ１４、全閉スイッチ１４ａ、回転数
センサ３０、水温センサ３２、及びスタータスイッチ３
９、車速センサ３４の検出等によるスロットル開度Ｔ
Ａ、全閉信号ＬＬ、エンジン回転数ＮＥ、冷却水温ＴＨ
Ｗ、スタータ信号ＳＴ、車速ＳＰ及び吸入空気量Ｇａを
それぞれエンジンＥＣＵ４０から読み込む。又、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。

【００４１】ステップ１０２では先に読み込まれた水温
ＴＨＷに基づき、この値をパラメータとする関数ｆ（Ｔ
ＨＷ）の演算結果を吸気バルブ９の開閉タイミング制御
のための補正ステップ数ＶTHWとして設定した後、ステ
ップ１０３に移行する。この関数ｆ（ＴＨＷ）の演算は
予めＲＯＭ５１に記憶された図７に示すマップを参照し
て行なわれる。ステップ１０３では先に読み込まれた車
速ＳＰに基づき、その値をパラメータとする関数ｆ（Ｓ
Ｐ）の演算をし、その演算結果を吸気バルブ９の開閉タ
イミング制御のための制限目標ステップ数ＶLimとして
設定する。なお、制限目標ステップ数はバルブタイミン
グ制限進角値と対応するステップモータ２５のモータス
テップ数であって、この実施例では２５０ステップは進
角値５０゜に対応する。又、前記関数ｆ（ＳＰ）の演算
は予めＲＯＭ５１に記憶された図８に示すマップを参照
して行なわれる。このマップは図８に示すように車速Ｓ
Ｐが所定速度以下の場合にはその制限目標ステップ数Ｖ
Limは車速に比例するように設定され、所定速度を越え
る場合には制限目標ステップ数ＶLimは２５０ステップ
の固定値に設定される。

【００４２】次に「ＶＶＴ制御ルーチン」を図５の
（ａ）及び図６に従って説明する。ステップ１０４にお
いて、スタータ信号ＳＴが「オン」であるか否か、すな
わち、エンジン１の始動中であるか否かを判断する。こ
こでスタータ信号ＳＴが「オン」である場合には、始動
中であるとしてステップ１０７で始動後の目標進角値
（固定値）に対応するステップモータ２５の制御のため
のステップ数ＶSTBASEを目標ステップ数Ｖstとしてセッ
トする。ステップ１０４でスタータ信号ＳＴが「オン」
でない場合にはエンジン１の始動完了後であるとして、
ステップ１０５で全閉信号ＬＬが「オン」であるか、否
か、すなわち、減速時若しくはアイドル時であるか否か
を判断する。ここで、全閉信号ＬＬが「オン」である場
合には、減速時若しくはアイドル時であるとして、ステ
ップ１０７へ移行する。

【００４３】又、ステップ１０５で全閉信号ＬＬが「オ
ン」でない場合には、減速時でもアイドル時でもない通
常走行として、ステップ１０６に移行する。ステップ１
０６ではメインルーチンで先に読み込まれたエンジン回
転数ＮＥ及び吸入空気量Ｇａに基づき、それらの値をパ
ラメータとする関数ｆ（ＮＥ，Ｇａ）の演算をし、その
演算結果を吸気バルブ９の開閉タイミング制御のための
目標ステップ数Ｖstとして設定した後、ステップ１０８
に移行する。この関数ｆ（ＮＥ，Ｇａ）の演算は予めＲ
ＯＭ５１に記憶されたマップを参照して行なわれる。

【００４４】そして、ステップ１０８では、ステップ１
０６又はステップ１０７でセットされた目標ステップ数
Ｖstから補正ステップ数ＶTHWを減算した水温補正後の
目標ステップ数Ｖstを求め、ステップ１０９に移行す
る。ステップ１０９ではメインルーチンで求められた制
限目標ステップ数ＶLimとステップ１０８で演算された
水温補正後の目標ステップ数とを比較する。そして、水
温補正後の目標ステップ数Ｖstが制限目標ステップ数Ｖ
Limよりも大きければ、制限目標ステップ数ＶLimを目標
ステップ数Ｖstとしてセットする。又、水温補正後の目
標ステップ数Ｖstが制限目標ステップ数ＶLim以下であ
れば、ステップ１１１に移行する。

【００４５】すなわち、車速が所定速度以下の場合に
は、その速度に対応した制限目標ステップ数が設定さ
れ、制限目標ステップ数よりも水温補正後の目標ステッ
プ数が大きければ制限を加えるのである。このことによ
って、バルブオーバラップ期間が大きくならないように
するのである。

【００４６】次にステップ１１１において、設定された
目標ステップ数Ｖstからステップモータ２５での現在の
ステップ数Ｖｐｏを減算した結果を制御ステップ数ＳＴ
ＥＰとして設定する。ステップ１１２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。一方、ステップ１１２で制御
ステップ数ＳＴＥＰが「０」でない場合には、ステップ
１１３において、制御ステップ数ＳＴＥＰが「０」より
も大きいか否か、すなわち制御ステップ数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１１４で制
御フラグＤＩＲを「０」にリセットした後、ステップ１
１７へ移行する。

【００４７】又、ステップ１１３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１１５
で制御フラグＤＩＲを「１」にセットする。次いで、ス
テップ１１６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１１７へ移行する。そして、ステップ１１７に
おいては、制御フラグＤＩＲが「１」であるか否かを判
断する。制御フラグＤＩＲが「１」である場合には、ス
テップ１１８で吸気側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１２０へ移行
する。又、制御フラグＤＩＲが「０」の場合には、ステ
ップ１１９でステップモータ２５を１ステップだけ正転
させた後、ステップ１２０へ移行する。

【００４８】ステップ１２０では制御ステップ数ＳＴＥ
Ｐ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。そして、ステップ１２１にお
いて、新たに設定した制御ステップ数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
数が「０」でない場合には、ステップ１１７へジャンプ
し、ステップ１１７〜ステップ１２１の処理を繰返す。
すなわち、吸気側ＶＶＴ２３を駆動制御するのである。

【００４９】一方、ステップ１２１において、新たな制
御ステップ数ＳＴＥＰが「０」である場合には、そのま
まその後の処理を一旦終了する。このようにステップモ
ータ２５の制御によってＶＶＴ２３が駆動制御され、吸
気バルブ９の開閉タイミングが制御される。

【００５０】このように本実施例では、車速が所定速度
以下の場合には、その速度に対応した制限目標ステップ
数が設定され、制限目標ステップ数よりも水温補正後の
目標ステップ数が大きければ目標ステップ数に制限を加
えた。このことによって、車速が所定速度以下ではバル
ブオーバラップ期間が大きくならないようにされる。

【００５１】従って、車速が低い時や、無負荷状態で低
車速時でスロットルが急閉された場合、吸入空気量が少
なくなっても、バルブオーバラップ期間が大きくならな
いため、失火や、燃焼不良が生じることはない。そのた
め、エンジン１の回転のアンダーシュートや、エンジン
ストールの発生を防止することが可能となった。特に、
ＡＴ車の場合にはトルクコンバータがあるためエンジン
１に対して負荷がかかりやすいが、本実施例の制御によ
りエンジンストール、エンジン回転のアンダーシュート
対策には有効なものとなる。またその一方で、車速が高
く、こうしたエンジンストールの発生し難い場合には、
上記制限目標ステップ数を相対的に大きな値に設定し、
バルブオーバラップ量にかかる制限を緩和するようにし
ているため、この制限目標ステップ数に対応した量を超
えない範囲でバルブオーバラップ量をエンジン１の運転
状態に適合するよう好適に制御することができ、同バル
ブオーバラップ量の制御自由度を極力確保することがで
きるようになる。

【００５２】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、この発明の趣旨から逸脱しない範囲で任
意に変更することも可能である。 （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。

【００５３】（２）前記実施例では、ステップモータ２
５を駆動源とする吸気側ＶＶＴ２３を採用したが、油圧
駆動式のＶＶＴを採用することも可能である。 （３）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。

【００５４】（４）前記実施例ではステップ１０２及び
ステップ１０３をメインルーチンで行なったが、これら
のステップを１秒毎の割り込みルーチンで行なってもよ
い。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、機関運転状態に基づき
バルブオーバラップ量を制御する際の制御自由度を極力
確保しつつ、可変バルブタイミング機構の作動遅れによ
りバルブオーバラップ量が機関運転状態に応じた量より
も一時的に大きくなることに起因したエンジンストール
の発生を好適に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例におけるガソリン
エンジンを説明する概略構成図である。

【図２】同じくエンジンＥＣＵの電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図３】同じくＶＶＴＥＣＵの電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】同じくＶＶＴの構成を示す断面図である。

【図５】（ａ）はＶＶＴＥＣＵにより実行される「メイ
ンルーチン」を説明するフローチャートであり、（ｂ）
は同じく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６】同じく「ＶＶＴ制御ルーチン」を説明するフロ
ーチャートである。

【図７】同じく水温ＴＨＷに対しての補正進角値に対応
する補正ステップ数の関係を予め定めてなるマップであ
る。

【図８】同じく車速と制限進角値に対応する目標ステッ
プ数の関係を予め定めてなるマップである。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、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、２３…ＶＶＴ、１４…スロットルセンサ、１４ａ…
全閉スイッチ、３０…回転数センサ、３４…車速検出手
段としての車速センサ、３９…スタータスイッチ（１
４，３０、３９は運転状態検出手段を構成している）、
４１…設定手段及び駆動制御手段を構成するＶＶＴＥＣ
Ｕ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−65036（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−298613（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185228（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−214924（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−71319（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−213019（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−284138（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−269338（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 13/02 F01L 1/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載される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変
   更してそれらバルブのバルブオーバラップ量を連続的に
   可変とする可変バルブタイミング機構と、当該機関の運
   転状態に基づいて前記可変バルブタイミング機構の駆動
   目標値を演算する演算手段と、前記駆動目標値に基づい
   て前記可変バルブタイミング機構の駆動を制御する駆動
   制御手段とを備えて前記吸気バルブ及び排気バルブのバ
   ルブオーバラップ量を機関運転状態に応じた所望の量に
   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、 前記車両の走行速度を検出する走行速度検出手段を備
   え、 （ａ）この検出される車両走行速度の少なくとも所定速
   度以下の範囲に対応して前記バルブオーバラップ量につ
   いての最大拡大量を制限する拡大制限値を設定するこ
   と、 （ｂ）このバルブオーバラップ量についての拡大制限値
   は複数の異なる値からなり、同検出される車両走行速度
   が高いほど大きな値をとること、 （ｃ）前記演算される可変バルブタイミング機構の駆動
   目標値に対応するバルブオーバラップ量がこれら設定さ
   れる拡大制限値を超えるとき、同駆動目標値を当該拡大
   制限値に対応する値に制限すること、 の全ての条件を満たす制御を併せて実行する 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。