JP3189679B2 - 内燃機関のバルブ特性制御装置 - Google Patents

内燃機関のバルブ特性制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気通
路及び排気通路にそれぞれ設けられた吸気バルブ及び排
気バルブのバルブ特性を同機関の運転状態に応じて制御
するためのバルブ特性制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の吸気通路に設けられた吸気バ
ルブ、及び排気通路に設けられた排気バルブは、カムシ
ャフトの回転に伴って往復動することにより各通路を周
期的に開閉する。一般的な内燃機関において、これら各
バルブは、各カムシャフトの回転に伴って、カムのプロ
フィルにより定まる所定のタイミングをもって各通路を
開閉する。これに対して、近年では、内燃機関の出力を
向上させる等の目的から、このバルブが開閉するタイミ
ング、即ちバルブタイミングを同機関の運転状態に応じ
て変更するようにした技術が提案されている。この種の
技術における一例として、特開平4−228843号公
報は「内燃機関の吸排気制御装置」を示す。
【0003】図16の概略構成図に示すように、上記装
置は、吸気側カムシャフト101及び排気側カムシャフ
ト102の端部にそれぞれ設けられた一対のバルブタイ
ミング可変機構103,104と、各可変機構103,
104内に油を供給するための油圧回路105と、電子
制御装置(以下、「ECU」という)108とを備え
る。
【0004】各バルブタイミング可変機構103,10
4のプーリ本体109,110は、クランクシャフト
(図示略)に対してタイミングベルト(図示略)により
それぞれ駆動連結されており、クランクシャフトの回転
力を両カムシャフト101,102に伝達する。この回
転力によって各カムシャフト101,102が回転する
ことにより、各カムシャフト101,102に形成され
た複数のカム111,112が、吸気及び排気バルブ
(図示略)を往復駆動させる。その結果、各バルブは、
吸気及び排気通路(図示略)を所定のタイミングをもっ
て開閉する。
【0005】各バルブタイミング可変機構103,10
4は、それぞれの内部に一対の圧力室(図示略)を備
え、油圧回路105から各圧力室に供給される油の圧力
に応じて各カムシャフト101,102を各プーリ本体
109,110に対し相対的に回転させる。これによ
り、クランクシャフトに対する各カムシャフト101,
102の相対的な回転位相が変化し、吸気又は排気バル
ブのバルブタイミングが変更される。
【0006】油圧回路105は、オイルパン113、オ
イルポンプ114、及びオイルフィルタ115を備え
る。オイルポンプ114はオイルパン113の油を各通
路106a〜106dに圧送し、バルブタイミング可変
機構103,104の各圧力室へ供給する。各通路10
6a〜106dにそれぞれ設けられた電磁バルブ107
a〜107dは、各通路106a〜106dを開閉する
ことによりバルブタイミング可変機構103,104の
各圧力室に供給される油量を調節する。
【0007】ECU108は、回転数センサ等の各種セ
ンサ116から読み込まれた検出信号に基づいて、即ち
エンジン(内燃機関)の運転状態に基づいて各電磁バル
ブ107a〜107dを通電制御する。これにより、E
CU108は各圧力室内における油圧を変更し、吸気又
は排気バルブのバルブタイミングを制御する。従って、
上記装置によれば、その時々の運転状態において要求さ
れるエンジンの諸特性(出力特性等)に応じて、各バル
ブのバルブタイミングを変更することが可能である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記装置では、各バル
ブタイミング可変機構103,104に対して共通のオ
イルポンプ114から油を供給するようにしている。こ
のため、双方の可変機構103,104を同時に作動さ
せる場合には、一方のみの可変機構103,104を作
動させる場合と比較して、その各々の可変機構103,
104に供給される油量が減少する。このため、各バル
ブタイミング可変機構103,104に供給される油が
不足し、同可変機構103,104の作動速度、換言す
れば各バルブのバルブタイミングを変更する際の変更速
度が低下する。その結果、各バルブのバルブタイミング
を運転状態の時間的変化に追従させて適切に変更するこ
とが困難となり、バルブタイミング制御における応答性
の低下を招く虞があった。
【0009】そこで、オイルポンプ114の吐出能力
(単位時間当たりの吐出量)を増大させることにより、
上記のようなバルブタイミング制御における応答性の低
下を防止することが考えられる。しかしながら、オイル
ポンプ114は通常、クランクシャフトによって駆動さ
れるため、このような構成はクランクシャフトにおける
駆動抵抗の増大を招くこととなり、エンジンの実質的な
出力を低下させてしまう。更に、オイルポンプ114の
大型化、ひいてはエンジンの大型化を招くという問題も
生じる。
【0010】本発明は上記のような事情を鑑みてなされ
たものであり、その目的は、内燃機関の吸気バルブ及び
排気バルブのバルブ特性を変更するための一対の作動機
構を有し、両作動機構に対し共通の流体供給源から流体
を供給して両機構を作動させることにより、各バルブの
バルブ特性を制御するようにしたバルブ特性制御装置に
おいて、クランクシャフトにおける駆動抵抗の増大、或
いは流体供給源の大型化を招くことなく、同装置の制御
応答性を向上させることにある。
【0011】
【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、請求項1に記載した第1の発明は、図1に示すよ
うに、内燃機関M1の燃焼室M2に通じる吸気通路M3
を開閉するための吸気バルブM4と、流体圧力によって
駆動されることにより吸気バルブM4のバルブ特性を変
更する第1の作動機構M5と、燃焼室M2に通じる排気
通路M6を開閉するための排気バルブM7と、流体圧力
によって駆動されることにより排気バルブM7のバルブ
特性を変更する第2の作動機構M8と、両作動機構M
5,M8に対して流体通路M9を介して接続され、両作
動機構M5,M8に流体を供給するための流体供給源M
10と、流体通路M9に設けられ、流体供給源M10か
ら両作動機構M5,M8に対してそれぞれ供給される流
体量を調節するための流体量調節手段M11と、内燃機
関M1の運転状態を検出するための運転状態検出手段M
12と、検出され運転状態に基づいて流体量調節手段
M11を制御することにより、両バルブ特性の変更に伴
って変化する内燃機関M1の特性値が目標特性値となる
ように、両バルブ特性を変更するための制御手段M13
とを備えた内燃機関M1のバルブ特性制御装置におい
て、制御手段M13は、運転状態検出手段M12により
検出される運転状態に基づいて両バルブ特性についての
目標バルブ特性をそれぞれ算出するための目標バルブ特
性算出手段と、その算出される各目標バルブ特性と各バ
ルブ特性との偏差量をそれぞれ算出するための偏差量算
出手段と、その算出される偏差量に基づいて、吸気バル
ブM4及び排気バルブM7のうち、内燃機関の特性値を
より大きく変化させるバルブ特性を有するバルブを選択
するバルブ選択手段とを含み、その選択されるバルブの
バルブ特性を変更する一方の作動機構(M5,M8)に
供給される流体量が他方の作動機構(M5,M8)に供
給される流体量よりも多くなるように、流体量調節手段
M11を制御するものであることをその趣旨とする。こ
こで、「バルブ特性」とは、吸気バルブ及び排気バルブ
の開弁時期又は閉弁時期の少なくとも一方の時期を意味
し、「内燃機関の特性値」とは、吸気バルブ及び排気バ
ルブの変化に伴って変化する特性値であって、例えば、
同機関の出力特性、排気特性、燃料消費率、アイドル運
転時における安定性等を意味する。
【0012】上記の構成によれば、第1の作動機構M5
及び第2の作動機構M8には、流体通路M9を通じて流
体供給源M10から流体が供給される。両作動機構M
5,M8は、供給された流体の圧力によって駆動され、
吸気バルブM4及び排気バルブM7の各バルブ特性を変
更する。制御手段M13は、運転状態検出手段M12に
よって検出された運転状態に基づいて流体量調節手段M
11を制御することにより、両バルブ特性の変更に伴っ
て変化する内燃機関M1の特性値が目標特性値となるよ
うに両バルブ特性を変更する。
【0013】更に、制御手段M13は、吸気バルブM4
及び排気バルブM7のうち、内燃機関M1の特性値を目
標特性値へより速く到達させるバルブ特性を有するバル
ブをその時の運転状態に基づいて選択する。即ち、制御
手段M13は、運転状態検出手段M12により検出され
る運転状態に基づいて両バルブ特性についての目標バル
ブ特性をそれぞれ算出し、その算出される各目標バルブ
特性と各バルブ特性との偏差量をそれぞれ算出するとと
もに、その算出される偏差量に基づいて、吸気バルブM
4及び前記排気バルブM7のうち、内燃機関の特性値を
より大きく変化させるバルブ特性を有するバルブを選択
する。そして、制御手段M13は、選択されたバルブの
バルブ特性を変更するための一方の作動機構(M5,M
8)に供給される流体量が、他方の作動機構(M5,M
8)に供給される流体量よりも多くなるように流体量調
節手段M11を制御する。これにより、前記一方の作動
機構(M5,M8)が優先的に作動され、内燃機関M1
の特性値はより速く目標特性値に近づく。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)以下、本発明のバルブ特性制御装置
を車輌用ガソリンエンジンに具体化した第1の実施形態
について図面を参照して説明する。
【0015】図2は、内燃機関としてのガソリンエンジ
ン(以下、単に「エンジン」という)10、吸気側カム
シャフト11、排気側カムシャフト12、各カムシャフ
ト11,12にそれぞれ設けられた吸気側及び排気側バ
ルブタイミング可変機構(以下、「VVT機構」とい
う)13,14、クランクシャフト15、及び各VVT
機構13,14を制御するための電子制御装置(以下、
「ECU」という)16等を示す概略構成図である。
【0016】同図に示すように、エンジン10は、シリ
ンダブロック17と、そのブロック17の下側に固定さ
れたオイルパン18と、同ブロック17の上側に固定さ
れたシリンダヘッド19とを有する。オイルパン18は
エンジン10の各部へ供給される潤滑油を貯留する。シ
リンダブロック17は燃焼室20aを含む複数のシリン
ダ20を有する。本実施形態では、合計4個のシリンダ
20を有するが、図1では便宜上その一つのみを図示す
る。シリンダブロック17はクランクシャフト15を回
転可能に支持する。各シリンダ20内に設けられたピス
トン21は、コンロッド22を介してクランクシャフト
15に連結されており、このピストン21が上下動する
ことによってクランクシャフト15が回転する。
【0017】シリンダヘッド19において各シリンダ2
0に対応して設けられた複数の吸気バルブ23及び排気
バルブ24は、燃焼室20aに通じる吸気通路25の吸
気ポート25a、及び排気通路26の排気ポート26a
を選択的に開閉する。シリンダヘッド19に回転可能に
支持され、互いに並行に配置された吸気側カムシャフト
11及び排気側カムシャフト12は、それらの軸方向に
配置された一対をなす複数組のカム27,28を備え
る。両カムシャフト11,12の回転に伴って、各カム
27,28は吸気バルブ23及び排気バルブ24を駆動
する。
【0018】両カムシャフト11,12に設けられた各
VVT機構13,14は、各バルブ23,24が開閉す
る時期、即ちバルブタイミングを可変とするために作動
する。
【0019】図3は、吸気側カムシャフト11及び吸気
側VVT機構13等の断面図を示す。本実施形態におい
て、排気側カムシャフト12及び排気側VVT機構14
は、吸気側カムシャフト11及び吸気側VVT機構13
と同様の構成を有するものとしてその説明を省略する。
【0020】吸気側VVT機構13は、プーリ30、イ
ンナキャップ31、カバー32、及びリングギヤ33等
を備える。シリンダヘッド19及びベアリングキャップ
34は、吸気側カムシャフト11をそのジャーナル11
aにおいて支持する。略円板状をなすプーリ30は、外
周に複数の外歯35を有するとともに、その中央にボス
36を有する。プーリ30は、そのボス36において、
吸気側カムシャフト11の先端側(図3の左側)に回転
可能に装着されている。
【0021】プーリ30の外歯35に掛けられたタイミ
ングベルト37は、図2に示すように排気側VVT機構
14のプーリ38及びクランクシャフト15のクランク
プーリ39に掛けられており、クランクシャフト15の
回転力を各プーリ30,38を介して両カムシャフト1
1,12に伝達する。
【0022】プーリ30に取付けられた有底円筒状をな
すカバー32は、プーリ30の一側面及び吸気側カムシ
ャフト11の先端を覆っている。このカバー32は、そ
の内周に複数の内歯40を有する。この内歯40はヘリ
カル歯であり、吸気側カムシャフト11の軸線Lに対し
て所定のねじれ角をもって傾斜している。吸気側カムシ
ャフト11の先端部に中空ボルト41によって固定され
たインナキャップ31は、その外周にカバー32の内歯
40と同様のヘリカル歯である複数の外歯42を有す
る。
【0023】プーリ30、カバー32、及びインナキャ
ップ31により区画された環状の空間43内に配置され
たリングギヤ33は、その内外周に内歯45及び外歯4
6を有する。これら内歯40及び外歯46は、インナキ
ャップ31の外歯42及びカバー32の内歯40にそれ
ぞれ噛み合う。リングギヤ33は、プーリ30に伝達さ
れた回転力をインナキャップ31を介して吸気側カムシ
ャフト11に伝達する。吸気側カムシャフト11の回転
に伴って、各カム27は吸気バルブ23を駆動する。同
様に、前述した排気側カムシャフト12の各カム28
は、排気側カムシャフト12の回転に伴って排気バルブ
24を駆動する。
【0024】リングギヤ33は、空間43の内部を2つ
の圧力室50,52に区画する。リングギヤ33よりも
先端側(図3の左側)にある第1の圧力室50には、後
述する第1の圧力通路51を通じて油が供給され、リン
グギヤ33よりも基端側(図3の右側)にある第2の圧
力室52には、後述する第2の圧力通路53を通じて油
が供給される。
【0025】以下、第1の圧力通路51及び第2の圧力
通路53について説明する。ベアリングキャップ34は
一対の油孔54,55を有する。各油孔54,55は、
それぞれ油通路56,57により吸気側オイルコントロ
ールバルブ(以下、「吸気側OCV」という)60に通
じている。吸気側OCV60は、一対のドレン通路58
a,58bによりオイルパン18に通じるとともに、吐
出通路59によりオイルフィルタ61及びオイルポンプ
62を介してオイルパン18に通じている。図2に示す
ように、オイルポンプ62は、クランクシャフト15に
駆動連結されており、同シャフト15の回転に伴ってオ
イルパン18に貯留されている流体としての油を吸引し
吐出する。吐出された油は、オイルフィルタ61を介し
て、吸気側OCV60から各油孔54,55に選択的に
圧送される。本実施形態において、オイルポンプ62は
本発明の流体供給源に相当する。
【0026】ベアリングキャップ34に形成された両油
孔54,55のうち、基端側(図3の右側)に位置する
油孔54は、ジャーナル11aの全周にわたって形成さ
れた油溝63、吸気側カムシャフト11の内部に形成さ
れた油通路64、及び中空ボルト41内の中心孔65に
より第1の圧力室50に通じている。これら油孔54、
油溝63、油通路64、中心孔65、及び前述した油通
路56により第1の圧力通路51が構成される。
【0027】両油孔54,55のうち先端側(図3の左
側)に位置する油孔55は、ジャーナル11aの全周に
わたって形成された油溝66、及び吸気側シャフトの内
部に形成された油通路67により第2の圧力室52に通
じている。これら油孔55、油溝66、油通路67、前
述した油通路57により第2の圧力通路53が構成され
る。本実施形態における第1の圧力通路51、第2の圧
力通路53、吐出通路59は、本発明の流体通路を構成
する。
【0028】吸気側OCV60は、オイルポンプ62か
ら吐出通路59、第1及び第2の圧力通路51,53を
介して各圧力室50,52に供給される油の量(油圧の
大きさ)を調整する。吸気側OCV60のケーシング7
0は、吐出通路59に通じるタンクポート71、ドレン
通路58a,58bに通じる一対のリザーバポート72
a,72b、各油通路56,57にそれぞれ通じる一対
の吐出ポート73,74を備える。
【0029】ケーシング70は、その内部においてスプ
ール75を往復動可能に収容する。スプール75は、そ
れぞれ2つのポート71〜74間での油の流れを遮断す
る4つのランド76を有する。スプール75は、隣接す
るランド76間において、それぞれ2つのポート71〜
74間を連通して油の流れを許容するパセージ77a,
77b,77cを有する。吸気側OCV60は、スプー
ル75による各ポート71〜74の連通状態、即ちスプ
ール75の軸線方向における位置を変更することによっ
て、第1の圧力室50及び第2の圧力室52に供給され
る油圧の大きさを調整する。ケーシング70の前部に配
置されたスプリング78は、スプール75を後方(図3
の右側)へ付勢し、同ケーシング70の後部に配置され
た電磁ソレノイド79は、通電によって励磁されること
によりスプール75を前方(図3の左側)へ付勢する。
【0030】図2に示すように、排気側カムシャフト1
2に設けられた排気側VVT機構14も前述した吸気側
VVT機構13と同様に、吐出通路59によりオイルフ
ィルタ61を介しオイルポンプ62に接続されている。
吐出通路に通じる排気側OCV80は、前述した吸気側
OCV60と同様の構成を備えており、オイルポンプ6
2から排気側VVT機構14の第1及び第2の圧力室
(いずれも図示略)に供給される油の量(油圧の大き
さ)を調節する。本実施形態において、吸気側OCV6
0、排気側OCV80は本発明における流体量調節手段
を構成する。
【0031】エンジン10は、各種センサ81〜84を
備える。図2に示すように、各カム角センサ81,82
は、吸気側及び排気側カムシャフト11,12にそれぞ
れ取り付けられたロータ81a,82aと、その近傍に
対向して配置された電磁ピックアップ81b,82bと
を備える。各ロータ81a,82aは円盤状の磁性体か
らなり、その外周に多数の歯を有する。各電磁ピックア
ップ81b,82bは、両カムシャフト11,12の回
転に伴い各ロータ81a,82aが回転して、その歯が
同ピックアップ81b,82bの前方を通過する毎にパ
ルス状の各カム角信号SGIN2,SGEX2をそれぞ
れ出力する。
【0032】クランク角センサ83は、カム角センサ8
1,82と同様、クランクシャフト15に取り付けられ
たロータ83aと、その近傍に対向して配置された電磁
ピックアップ83bとを備える。ロータ83aは円盤状
の磁性体からなり、その外周に等角度毎に多数の歯を有
する。電磁ピックアップ83bは、クランクシャフト1
5の回転に伴いロータ83aが回転してその歯が同ピッ
クアップ83bの前方を通過する毎にパルス状のクラン
ク角信号SG1を出力する。
【0033】吸気圧センサ84は、吸気通路25に設け
られたサージタンク(図示略)に取り付けられ、真空を
基準とした場合の同タンク内の圧力、即ち吸気圧PMを
検出する。本実施形態において、上記カム角センサ8
1,82、クランク角センサ83、吸気圧センサ84は
本発明の運転状態検出手段を構成する。
【0034】ECU16は、前述した各種センサ81〜
84による検出値に基いて各OCV60,80を制御す
る。ECU16は、中央処理装置(CPU)85、読出
し専用メモリ(ROM)86、ランダムアクセスメモリ
(RAM)87、バックアップRAM88、外部入力回
路89及び外部出力回路90を備える。バス91は各回
路89,90を互いに接続する。
【0035】ROM86は所定の制御プログラムや初期
データを予め記憶する。例えば、ROM86は図6に示
すバルブタイミングを制御するためのプログラムを記憶
している。CPU85はROM86に記憶された制御プ
ログラム及び初期データに従って各種の演算処理を実行
する。RAM87はCPU85による演算結果を一時的
に記憶する。バックアップRAM88はECU16に対
する電力供給が停止された後にも、RAM87内の各種
データを保持する。
【0036】外部入力回路89には、前述した各カム角
センサ81,82、クランク角センサ83、及び吸気圧
センサ84がそれぞれ電気的に接続され、外部出力回路
90には各OCV60,80が電気的に接続されてい
る。CPU85は各センサ81〜84から外部入力回路
89に入力された各検出信号に基づき、エンジン回転速
度NE、各カムシャフト11,12の変位角VT1,V
T2等を算出する。CPU85はこれらの算出値に基づ
き、各OCV60,80を作動させる。
【0037】例えば、CPU85はクランク角センサ8
3が出力するクランク角信号SG1の時間間隔を計測す
ることにより、単位時間当たりのクランクシャフト15
の回転数であるエンジン回転速度NEを算出する。CP
U85は各カム角信号SGIN2,SGEX2の発生と
同時にクランク角信号SG1を入力し、その後、予め設
定された基準のクランク角信号SG1を入力するまでの
同信号SGIN2,SGEX2のパルス数に基づき、ク
ランクシャフト15に対する吸気側及び排気側カムシャ
フト11,12の相対的な回転位相、即ち変位角VT
1,VT2を算出する。各変位角VT1,VT2とは、
吸気バルブ23及び排気バルブ24のバルブタイミング
の調整のために、各VVT機構13,14により変更さ
れる吸気側及び排気側カムシャフト11,12の回転角
度である。
【0038】CPU85は単位時間に占める電磁ソレノ
イド79への通電時間の割合(デューティ比DVT1)
を0〜100%の間で変更することにより、即ちデュー
ティ制御することにより、吸気側OCV60のスプール
75をケーシング70内の任意の位置へ移動させる。
【0039】例えば、吸気バルブ23が所定のバルブタ
イミングをもって開閉している状態から、CPU85が
50%よりも大きなデューティ比DVT1をもって電磁
ソレノイド79を通電制御することにより、図4に示す
ように、スプール75はスプリング78の付勢力に抗し
て前方へ移動し「進角位置」に達する。スプール75が
「進角位置」に達すると、タンクポート71及び吐出ポ
ート73間がパセージ77bにより連通され、オイルポ
ンプ62から吐出された油が吐出通路59及び第1の圧
力通路51を通って第1の圧力室50に供給される。従
って、第1の圧力室50の油圧が上昇する。この際、吐
出ポート74及びリザーバポート72b間はパセージ7
7cにより連通されるため、第2の圧力室52内の油
は、第2の圧力通路53、ドレン通路58bを通じてオ
イルパン18に戻される。従って、第2の圧力室52の
油圧が低下する。
【0040】その結果、リングギヤ33に対して第1の
圧力室50から加わる油圧が、第2の圧力室52から加
わる油圧よりも大きくなり、リングギヤ33は第2の圧
力室52内の油圧に抗して吸気側カムシャフト11の基
端側ヘ移動しながら回転する。この際、インナキャップ
31には、同キャップ31をプーリ30に対して相対的
に回転させる回転力が作用する。この回転力によって、
プーリ30に対する吸気側カムシャフト11の回転位相
が変更され、吸気バルブ23のバルブタイミングが現状
よりも早められる(進角される)。
【0041】このように、吸気バルブ23のバルブタイ
ミングを進角させる場合において、デューティ比DVT
1が100%に近い値となる程、吐出ポート73におい
てランド76により閉塞される部分が減少する。これに
より、吸気側VVT機構13の第1の圧力室50に供給
される油の量が増加するため、バルブタイミングを進角
させる速度が増加する。
【0042】これに対して、吸気バルブ23が所定のバ
ルブタイミングをもって開閉している状態から、例えば
CPU85が50%よりも小さいデューティ比DVT1
をもって電磁ソレノイド79を通電制御することによ
り、図3に示すように、スプール75はスプリング78
の付勢力により後方へ移動し「遅角位置」に達する。ス
プール75が「遅角位置」に達すると、タンクポート7
1及び吐出ポート74間がパセージ77bにより連通さ
れ、オイルポンプ62からの油が吐出通路59及び第2
の圧力通路53を通って第2の圧力室52に供給され
る。従って、第2の圧力室52の油圧が上昇する。この
際、吐出ポート73及びリザーバポート72a間はパセ
ージ77aにより連通されるため、第1の圧力室50内
の油は、第1の圧力通路51、ドレン通路58aを通っ
てオイルパン18に戻される。従って、第1の圧力室5
0の油圧は低下する。
【0043】その結果、リングギヤ33に対して第2の
圧力室52から加わる油圧が、第1の圧力室50から加
わる油圧よりも大きくなることにより、リングギヤ33
は第1の圧力室50内の油圧に抗して吸気側カムシャフ
ト11の先端側ヘ移動しながら回転する。この際、イン
ナキャップ31には、同キャップ31をプーリ30に対
して相対的に回転させる回転力が作用する。この回転力
によって、プーリ30に対する吸気側カムシャフト11
の回転位相が変更され、吸気バルブ23のバルブタイミ
ングが現状よりも遅らせられる(遅角される)。
【0044】このように、吸気バルブ23のバルブタイ
ミングを遅角させる場合において、デューティ比DVT
1が0%に近い値となる程、吐出ポート74においてラ
ンド76により閉塞される部分が減少する。従って、V
VT機構13の第2の圧力室52に供給される油の量が
増加するため、吸気バルブ23のバルブタイミングを遅
角する速度が増加する。
【0045】以上のようにバルブタイミングを変更して
いる状態から、CPU85が電磁ソレノイド79を50
%のデューティ比DVT1(以下、このデューティ比を
「保持デューティ比DVTH」という)をもって通電制
御することにより、図5に示すように、スプール75は
スプリング78の付勢力と電磁ソレノイド79の電磁力
とが釣り合う「保持位置」に達する。スプール75が
「保持位置」に達すると、両吐出ポート73,74の双
方は、各ランド76によって閉塞される。従って、各圧
力室50,52に対する油の供給、及び各圧力室50,
52からの油の排出は行われない。このため、リングギ
ヤ33は各圧力室50,52の油圧により保持された状
態で停止する。その結果、吸気バルブ23のバルブタイ
ミングは現状のタイミングに保持される。
【0046】以上説明したように、電磁ソレノイド79
に対するデューティ比DVT1を変化させて吸気側VV
T機構13を作動させることにより、吸気バルブ23の
バルブタイミングを連続的に変更するとともに、所望の
バルブタイミングに保持することができる。
【0047】排気側VVT機構14においても同様に、
排気側OCV80の電磁ソレノイド(図示略)に対する
デューティ比DVT2を変更して同機構14を作動させ
ることにより、排気バルブ24のバルブタイミングを連
続的に変更するとともに、所望のバルブタイミングに保
持することができる。
【0048】次に、バルブタイミングの制御を行うため
の処理ルーチン(以下、「VVT制御ルーチン」とい
う)について説明する。図6は、本ルーチンにおける各
処理を示すフローチャートである。CPU85はこのル
ーチンを所定の時間間隔毎に実行する。
【0049】ステップ100において、CPU85はク
ランク角センサ83、各カム角センサ81,82、及び
吸気圧センサ84からそれぞれクランク角信号SG1、
各カム角信号SGIN2,SGEX2、及び吸気圧PM
を読み込む。
【0050】ステップ101において、CPU85はク
ランク角信号SG1からエンジン回転速度NEを算出す
るとともに、同信号SG1及び各カム角信号SGIN
2,SGEX2から各カムシャフト11,12のその時
の変位角VT1,VT2を算出する。ステップ101の
処理を行うCPU85は、変位角算出手段に相当する。
【0051】ステップ102において、CPU85はR
OM86に記憶された関数データを参照することによ
り、エンジン回転速度NE及び吸気圧PMに応じた各カ
ムシャフト11,12の目標変位角VTT1,VTT2
を算出する。本実施形態では、各変位角VT1,VT2
がこの各目標変位角VTT1,VTT2と等しくなった
ときに、その運転状態において、最もエンジン10の出
力トルクが大きくなるように前述した関数データが設定
されている。ステップ102の処理を行うCPU85
は、目標変位角算出手段に相当する。
【0052】ステップ103において、CPU85は各
目標変位角VTT1,VTT2からその時の各変位角V
T1,VT2をそれぞれ減算することにより、偏差△V
T1,△VT2を算出する。ステップ103の処理を行
うCPU85は、偏差算出手段に相当する。
【0053】ステップ104において、CPU85はR
OM86に記憶された関数データを参照することによ
り、各偏差△VT1,△VT2に対応する補正偏差△V
TK1,△VTK2を算出する。図7はこの関数データ
をグラフに示したものであり、同図の実線は、吸気側カ
ムシャフト11における偏差△VT1と補正偏差△VT
K1との関係を示し、一点鎖線は、排気側カムシャフト
12における偏差△VT2と補正偏差△VTK2との関
係を示している。
【0054】同図に示すように、補正偏差△VTK1,
△VTK2は、偏差△VT1,△VT2の増加に従って
増加する傾向を有する。ここで、偏差△VT1に対する
補正偏差△VTK1の増加率(実線の傾き)は、偏差△
VT2に対する補正偏差△VTK2の増加率(一点鎖線
の傾き)よりも大きくなっている。従って、各偏差△V
T1,△VT2の値が同じであっても、偏差△VT1に
対応する補正偏差△VTK1は、偏差△VT2に対応す
る補正偏差△VTK2よりも大きく設定される。このよ
うに、本実施形態では、吸気側カムシャフト11の補正
偏差△VTK1がより大きな値となるように、排気側カ
ムシャフト12の補正偏差△VTK2がより小さな値と
なるように、ステップ104の処理により重み付けがな
されている。
【0055】各バルブ23,24のバルブタイミングが
エンジン10の特性に与える影響を考えた場合、一般
に、吸気バルブ23のバルブタイミングは、エンジン1
0の出力トルクを向上させる点、燃費を向上させる点に
おいてその寄与度が大きく、一方、排気バルブ24のバ
ルブタイミングは、エミッション悪化を抑制する点にお
いてその寄与度が大きいことが知られている。
【0056】図7に示す関数データにおいて、実線及び
一点鎖線のそれぞれの傾きは、エンジン10の出力トル
ク変化に対する各バルブタイミングの寄与率、即ち、各
バルブタイミングをそれぞれ所定量だけ変化させた場合
における出力トルクの変化量に基づいて決定されてい
る。出力トルクを増加させる点において、吸気バルブ2
3のバルブタイミングは排気バルブ24のバルブタイミ
ングより大きな寄与率を有するものとして、本実施形態
では図7に示す実線の傾きを一点鎖線の傾きより大きく
設定している。ステップ104の処理を行うCPU85
は、各偏差△VT1,VT2に対して重み付けを行うた
めの偏差補正手段に相当する。
【0057】ステップ105において、CPU85は補
正偏差△VTK1の絶対値|△VTK1|が補正偏差△
VTK2の絶対値|△VTK2|以上であるか否かを判
定する。ステップ105の判定条件が満たされている場
合(|△VTK1|≧|△VTK2|)、ステップ10
6において、CPU85は最終偏差△VTFIN1を補
正偏差△VTK1と等しい値として算出するとともに、
次式(1)に基づいて最終偏差△VTFIN2を算出す
る。
【0058】 △VTFIN2=|△VTK2/△VTK1|・△VTK2 ・・・(1) 上式(1)において、|△VTK2/△VTK1|≦1
であることから、最終偏差△VTFIN2は補正偏差△
VTK2以下の値として算出される。本実施形態では、
このように最終偏差△VTFIN2をより小さな値とし
て算出することにより、排気側VVT機構14に供給さ
れる油の量を制限するようにしている。
【0059】これに対して、ステップ105の判定条件
が満たされていない場合(|△VTK1|<|△VTK
2|)、ステップ109において、CPU85は補正偏
差△VTK2を最終偏差△VTFIN2と等しい値とし
て算出するとともに、次式(2)に基づいて最終偏差△
VTFIN1を算出する。
【0060】 △VTFIN1=|△VTK1/△VTK2|・△VTK1 ・・・(2) 上式(2)において、|△VTK1/△VTK2|≦1
であることから、最終偏差△VTFIN1は補正偏差△
VTK1以下の値に設定される。本実施形態では、この
ように最終偏差△VTFIN1をより小さな値として算
出することにより、吸気側VVT機構13に供給される
油の量を制限するようにしている。
【0061】ステップ106、109において最終偏差
△VTFIN1,△VTFIN2を算出した後、CPU
85はステップ107に移行する。ステップ107にお
いて、CPU85はROM86に記憶された関数データ
を参照することにより、最終偏差△VTFIN1,△V
TFIN2に対応するデューディ比DVT1,DVT2
を算出する。図8は、この関数データをグラフに示した
ものである。同図に示すように、最終偏差△VTFIN
1,△VTFIN2が大きい程、各デューティ比DVT
1,DVT2はより大きな値に設定される。
【0062】ステップ108において、CPU85は各
デューティ比DVT1,DVT2を有する駆動信号VS
1,VS2を各OCV60,80に対して出力する。こ
れにより、各VVT機構13,14が作動して各バルブ
23,24のバルブタイミングが進角或いは遅角するよ
うに変更され、或いは現状のバルブタイミングに保持さ
れる。ステップ108の処理を行った後、CPU85は
一旦、本ルーチンを終了する。本実施形態において、上
記ステップ105〜109の各処理を行うCPU85は
本発明における制御手段に相当する。
【0063】次に、本実施形態における作用について、
各バルブタイミングを進角させる場合を例に説明する。
本例において、両変位角VT1,VT2は、ともに等し
い所定値「2α」(α>0)から、目標変位角VTT
1,VTT2(VTT1=VTT2=4α)にまで増加
するものとする。図9は、この場合における各目標変位
角VTT1,VTT2、各変位角VT1,VT2、吸気
側VVT機構13に供給される油量Q1、及び排気側V
VT機構14に供給される油量Q2の時間的変化をそれ
ぞれ示すタイミングチャートである。CPU85は、エ
ンジン10の運転が開始されてから所定の制御周期間隔
をもって「VVT制御ルーチン」におけるステップ10
0〜108の各処理を実行しており、同図において示す
タイミングt1〜t4は代表的なタイミングを示してい
る。
【0064】図11のタイミングt1において、各目標
変位角VTT1,VTT2が4αに設定されることによ
り、上記ルーチンにおけるステップ103において、C
PU85は各偏差△VT1,△VT2をいずれも所定値
2α(=4α−2α)として算出する。
【0065】次に、ステップ104において、CPU8
5は各偏差△VT1,△VT2に対応する補正偏差△V
TK1,△VTK2をそれぞれ算出する。この場合、図
7に示すように、CPU85は吸気側カムシャフト11
の偏差△VT1(=2α)に対応する補正偏差△VTK
1の値として3αを算出する。これに対して、CPU8
5は排気側カムシャフト12の偏差△VT2(=2α)
に対応する補正偏差△VTK2の値としてαを算出す
る。
【0066】CPU85は補正偏差△VTK1の絶対値
|△VTK1|が,補正偏差△VTK2の絶対値|△V
TK2|以上であり、ステップ105における判定条件
が満たされていることから(|△VTK1|=3α≧|
△VTK2|=α)、ステップ106において、吸気側
カムシャフト11の最終偏差△VTFIN1を補正偏差
△VTK1と等しい値3αに設定するとともに、排気側
カムシャフト12の最終偏差△VTFIN2を上式
(1)に基づいてα/3に設定する。そして、ステップ
107において、CPU85は各最終偏差△VTFIN
1(=3α),△VTFIN2(=α/3)に応じたデ
ューティ比DVT1,DVT2を算出した後、ステップ
108において、各デューティ比DVT1,DVT2を
有する駆動信号VS1,VS2を各OCV60,80に
それぞれ出力する。
【0067】このように、本実施形態では、ステップ1
03において算出された各偏差△VT1,△VT2が等
しい場合(△VT1=△VT2=2α)でも、最終偏差
△VTFIN1が、最終偏差△VTFIN2よりも大き
く算出される(△VTFIN1=3α、△VTFIN2
=α/3)。このため、吸気側OCV60に対して出力
される駆動信号VS1のデューティ比DVT1は、排気
側OCV80に対して出力される駆動信号VS2のデュ
ーディ比DVT2よりも大きくなる。従って、図9
(b),(e)に示すように、タイミングt1におい
て、吸気側VVT機構13に対して供給される油量Q1
は、排気側VVT機構14に供給される油量Q2よりも
大きくなる。その結果、同図(c),(f)に示すよう
に、変位角VT1は、変位角VT2よりも大きな変化率
をもって増加し、吸気バルブ23のバルブタイミングが
排気バルブ24のバルブタイミングよりも優先的に変更
される。タイミングt1〜t2の期間においては、吸気
側VVT機構13に供給される油量Q1が排気側VVT
機構14に供給される油量Q2を上回っており、吸気バ
ルブ23のバルブタイミングが優先的に進角される。
【0068】タイミングt1〜t2の期間で各変位角V
T1,VT2がそれぞれ増加することにより、ステップ
104で算出される各補正偏差△VTK1,△VTK2
の値が等しくなる。即ち、タイミングt2において、各
変位角VT1,VT2がそれぞれ3.5α、2.5αと
なる(VT1=3.5α、VT2=2.5α)と、ステ
ップ103においてCPU85は各偏差△VT1,△V
T2をそれぞれ0.5α,1.5αとして算出する(△
VT1=0.5α、△VT2=1.5α)。ステップ1
04において、CPU85は各偏差△VT1,△VT2
に対応する補正偏差△VTK1,△VTK2をいずれも
0.75αとして算出する。このため、ステップ106
においてCPU85は最終偏差△VTFIN1,△VT
FIN2を等しい値(△VTFIN1=△VTFIN2
=0.75α)として算出することから、各OCV6
0,80には同じデューティ比DVT1,DVT2を有
する駆動信号VS1,VS2がそれぞれ出力される。そ
の結果、タイミングt2では、各VVT機構13,14
に供給される油量Q1,Q2は等しくなり、各バルブタ
イミングは等しい変化率で進角される。
【0069】タイミングt2以降の期間では、ステップ
104において算出される各補正偏差△VTK1,△V
TK2は等しくなるため、各VVT機構13,14には
等しい量の油が供給される。そして、各偏差△VT1,
△VT2の減少に伴って、図8に示すようにデューティ
比DVT1,DVT2が減少するため、各VVT機構1
3,14に供給される油量Q1,Q2は徐々に減少す
る。そして、タイミングt3において、吸気側カムシャ
フト11の変位角VT1は目標変位角VTT1(=4
α)に達し、偏差△VT1、及び補正偏差△VTK1は
いずれも「0」となる。従って、ステップ109におい
て、CPU85は最終偏差△VTK1を「0」として算
出する。その結果、デューティ比DVT2が保持デュー
ティ比DVTHに設定されるため、吸気側VVT機構1
3に供給される油量Q1は「0」となる。
【0070】タイミングt3〜t4の期間において、排
気側VVT機構14にのみ油が供給され、排気バルブ2
4のバルブタイミングのみが変更される。そして、タイ
ミングt4において、排気側カムシャフト12の変位角
VT2は目標変位角VTT2(=4α)に達する。その
結果、タイミングt4以降は、各デューティ比DVT
1、DVT2は保持デューティ比DVTHに設定され、
各バルブタイミングは現状のタイミングに保持される。
【0071】図10の実線は、上記の例における各変位
角VT1,VT2との関係を示す特性線である。この特
性線上の点A,C,D及びBは、前述した各タイミング
t1〜t4における各変位角VT1,VT2の状態に対
応する。同図において、各変位角VT1,VT2は点A
に示す状態から点C,Dを経て点Bに示す状態にまで特
性線に沿って変化する。図10の破線は等トルク線を示
している。この等トルク線に沿って各変位角VT1,V
T2が変化した場合、エンジン10の出力トルクの変化
は少なく、これに対して、各等トルク線を横切るように
各変位角VT1,VT2が変化した場合、エンジン10
の出力トルクは大きく変化する。又、図10の二点鎖線
は、本実施形態と異なり、ステップ104の処理による
重み付けを行わない比較例における各変位角VT1,V
T2の関係を示す特性線である。
【0072】図10の実線で示すように、本実施形態で
は、点Aで示す状態から点Cで示す状態まで、吸気側カ
ムシャフト11の変位角VT1が優先的に変更される
(タイミングt1〜t2の期間)。このため、本実施形
態における特性線(実線)は、各変位角VT1,VT2
の増加率が等しい比較例の特性線(二点鎖線)に対して
傾斜しており、点A〜C間において各等トルク線を略垂
直に横切るように変化している。
【0073】図11は本実施形態及び上記比較例におけ
る出力トルクの時間的変化を示すグラフであり、同図の
実線は、本実施形態における出力トルクの時間的変化を
示し、同図の二点鎖線は、上記比較例における出力トル
クの時間的変化を示している。同図に示すように、本実
施形態及び比較例における出力トルクはいずれも、タイ
ミングt1の初期トルクT0から増加してタイミングt
4の目標トルクTTRGにまで増加する。
【0074】ここで、比較例では、出力トルクが時間と
ともに直線的に増加しているのに対し、本実施形態で
は、タイミングt1〜t2の期間において、出力トルク
が比較例よりも大きな変化率で増加している。これは、
図10に示すように、各変位角VT1,VT2の関係を
示す特性線(実線)が、点Aで示す状態から点Cで示す
状態にまで変化する際(タイミングt1〜t2の期間)
に、各等トルク線を略垂直に横切るように変化するから
である。
【0075】従って、本実施形態では、比較例に比べて
出力トルクがより早いタイミングで目標トルクTTRG
に近づく。例えば、比較例では、出力トルクが所定値T
1にまで増加するのに、タイミングt1から時間△t2
を要しているのに対し、本実施形態では、より短い時間
△t1で所定値T1にまで増加する。
【0076】以上、タイミングt1において、各偏差△
VT1,△VT2が等しくなる例について説明したが、
同タイミングt1において、吸気側カムシャフト11の
偏差△VT1が、排気側カムシャフト12の偏差△VT
2よりも大きく、ステップ105における判定条件が満
たされない場合(例えば、△VT1=0.5α、△VT
2=2αである場合)について説明する。この場合、ス
テップ109において、吸気側カムシャフト11の最終
偏差△VTK1が上式(2)により小さく算出されるこ
とから、排気バルブ24のバルブタイミングが吸気バル
ブ23のバルブタイミングよりも優先的に変更される。
【0077】このように、ステップ105の判定条件が
満たされていない場合に、排気バルブ24のバルブタイ
ミングを優先的に変更するようにしたのは以下に示す理
由に基づいている。前述したように、吸気バルブ23の
バルブタイミングはエンジン10の出力トルクを増加さ
せる点において、排気バルブ24のバルブタイミングよ
りも大きく寄与する。しかしながら、最終偏差△VTF
IN1の絶対値|△VTFIN1|が小さい場合には、
図8に示すように、デューティ比DVT1が小さく算出
されるため、吸気バルブ23のバルブタイミングを変更
する速度が小さくなる。従って、上記のような場合に、
吸気バルブ23のバルブタイミングを優先的に変更する
ようにすると出力トルクの増加速度が低下する。そこ
で、本実施形態では、各最終偏差△VTFIN1,△V
TFIN2の絶対値|△VTFIN1|,|△VTFI
N2|の大きさを比較することにより、吸気バルブ23
のバルブタイミングを変更する速度が小さくなると判断
された場合(ステップ105が「NO」の場合)には、
吸気バルブ23に替えて排気バルブ24のバルブタイミ
ングを優先的に変更することにより、出力トルクの増加
速度が低下しないようにしている。
【0078】以上、各変位角VT1,VT2をともに増
加(進角)させる場合について説明したが、本実施形態
によれば、両変位角VT1,VT2をともに減少(遅
角)させる場合、或いは一方の変位角VT1,VTT2
を増加させ、他方の変位角VTT1,VTT2を減少さ
せる場合でも同様に、各バルブ23,24のバルブタイ
ミングを変更する際に、両バルブタイミングのうち、エ
ンジン10の出力トルクをより速く増大させることので
きるバルブタイミングが優先的に変更される。
【0079】このように、本実施形態によれば、各バル
ブタイミングを変更する際に、各補正偏差△VTK1,
△VTK2の絶対値|△VTK1|,|△VTK2|を
比較することにより、出力トルクをより大きく変化させ
るバルブ23,24のバルブタイミングを的確に選択す
ることができる。そして、他方の(選択されない)バル
ブタイミングを変更するVVT機構13,14に供給さ
れる油量を制限することにより、選択されたバルブタイ
ミングを変更するためのVVT機構13,14に対して
オイルポンプ62から十分な油を供給することができ、
同バルブタイミングをより大きな速度をもって変更する
ことができる。従って、エンジン10の出力トルクをよ
り早いタイミングで目標トルクにまで増加させることが
できるようになり、バルブタイミング制御における実質
的な制御応答性を向上させることができる。
【0080】本実施形態によれば、同等の制御応答性を
得るために、オイルポンプ62を吐出能力を増加させる
ようにした構成と異なり、同ポンプ62の大型化、或い
は吐出能力の大きいポンプ62を駆動することによるエ
ンジン10の実質的な出力低下を招くことがない。
【0081】本実施形態によれば、各OCV60,80
の制御内容を変更するだけでエンジン10の出力トルク
向上を図ることが可能となる。従って、各VVT機構1
3,14を作動させるためのオイルポンプを別途追加す
ることによる制御装置のコスト上昇を回避することがで
きる。
【0082】(第2の実施形態)次に、本発明を具体化
した第2の実施形態について図12,13,15を参照
して説明する。本実施形態は、「VVT制御ルーチン」
における各処理が上記第1の実施形態と異なるのみであ
り、両カムシャフト11,12、各VVT機構13,1
4、及び各OCV60,80等については同一の構成を
有する。
【0083】図12は、本実施形態における「VVT制
御ルーチン」の各処理を示すフローチャートである。本
ルーチンにおいて、図6に示す第1の実施形態の「VV
T制御ルーチン」と同一の符号を付した各処理について
は、第1の実施形態と同様の処理が行われるため説明を
省略する。
【0084】本ルーチンにおいて、ステップ100〜1
02の各処理を行った後、CPU85はステップ200
に移行する。ステップ200において、CPU85は各
目標変位角VTT1,VTT2から各変位角VT1,V
T2をそれぞれ減算することにより、最終偏差△VTF
IN1,△VTFIN2を算出する。
【0085】ステップ201において、CPU85は吸
気側カムシャフト11の最終偏差△VTFIN1の絶対
値|△VTFIN1|が後述する第1の判定値△JVT
1より大きいか否かを判定する。この判定条件が満たさ
れている場合(|△VTFIN1|>△JVT1)、C
PU85はステップ202に移行する。ステップ202
において、CPU85は図8に示す関数データを参照す
ることにより、デューティ比DVT1を最終偏差△VT
FIN1に応じて算出するとともに、デューティ比DV
T2を前述した保持デューティ比DVTH(50%)に
等しい値として算出する。
【0086】これに対して、ステップ201の判定条件
が満たされていない場合(|△VTFIN|≦△JVT
1)、CPU85はステップ203に移行する。ステッ
プ203において、CPU85は最終偏差△VTFIN
2の絶対値|△VTFIN2|が後述する第2の判定値
△JVT2より大きいか否かを判定する。この判定条件
が満たされている場合(|△VTFIN2|>△JVT
2)、CPU85はステップ204に移行する。
【0087】ステップ204において、CPU85はデ
ューティ比DVT1を保持デューティ比DVTH(50
%)に等しい値に算出するとともに、図8に示す関数デ
ータを参照することにより、デューティ比DVT2を最
終偏差△VTFIN2に応じて算出する。
【0088】これに対して、ステップ203の判定条件
が満たされていない場合(|△VTFIN2|≦△JV
T2)、CPU85はステップ205に移行する。ステ
ップ205において、CPU85は図8に示す関数デー
タを参照することにより、デューティ比DVT1,DV
T2を各最終偏差△VTFIN1,△VTFIN2に応
じて算出する。各ステップ202,204,205の処
理を実行した後、CPU85はステップ108の処理を
実行して本ルーチンを一旦終了する。尚、本実施形態に
おいて、ステップ201〜205の各処理を行うCPU
85は、本発明における制御手段に相当する。
【0089】本ルーチンにおいて、前述した第1の判定
値△JVT1は、吸気バルブ23及び排気バルブ24の
各バルブタイミングを変更する際に、吸気バルブ23の
バルブタイミングを優先的に変更すべきか否かを判定す
るための判定値である。これに対して、前述した第2の
判定値△JVT2は、同じく各バルブタイミングを変更
する際に、排気バルブ24のバルブタイミングを優先的
に変更すべきか否かを判定するための判定値である。C
PU85は各判定値△JVT1,△JVT2と各最終偏
差△VTFIN1,△VTFIN2の絶対値|△VTF
IN1|,|△VTFIN2|を比較することにより、
各バルブタイミングを変更する際において、どちらのバ
ルブタイミングを優先的に変更すべきかを決定する。
【0090】図13は、本実施形態において、吸気バル
ブ23及び排気バルブ24の各バルブタイミングを変更
させる際に、どちらのバルブタイミングが優先的に変更
されるかを説明するためのグラフである。同図におい
て、最終偏差△VTFIN1の絶対値|△VTFIN1
|が第1の判定値△JVT1より大きくなる領域R1に
おいては、吸気バルブ23のバルブタイミングが優先的
に変更され、排気バルブ24のバルブタイミングは変更
されない。
【0091】これに対して、最終偏差△VTFIN1の
絶対値|△VTFIN1|が第1の判定値△JVT1以
下であり、且つ、最終偏差△VTFIN2の絶対値|△
VTFIN2|が第2の判定値△JVT2よりも大きく
なる領域R2においては、排気バルブ24のバルブタイ
ミングが優先的に変更され、吸気バルブ23のバルブタ
イミングは変更されない。
【0092】同図において、前述した各領域R1,R2
以外の領域、即ち、各最終偏差△VTFIN1,△VT
FIN2の各絶対値|△VTFIN1|,|△VTFI
N2|が、いずれも各判定値△JVT1,△JVT2以
下である領域R3においては、両バルブタイミングは各
最終偏差△VTFIN1,VTFIN2の大きさに応じ
て算出された各デューティDVT1,DVT2に基づい
て変更される。
【0093】本実施形態において、第1の判定値△JV
T1は第2の判定値△JVT2よりも小さく設定されて
いる(JVT1<JVT2)。このように、第1の判定
値△JVT1が第2の判定値△JVT2よりも小さく設
定されることにより、図13に示すように、吸気バルブ
23のバルブタイミングが優先的に変更される領域R1
が他の各領域R2,R3より大きくなっている。
【0094】例えば、各最終偏差△VTFIN1,△V
TFIN2の絶対値|△VTFIN1|,|△VTFI
N2|が図13の点Aに示す状態にあり、各絶対値|△
VTFIN1|,|△VTFIN2|がいずれも等しい
場合であっても(|△VTFIN1|=|△VTFIN
2|=α)、本実施形態においては、吸気バルブ23の
バルブタイミングのみが変更される。
【0095】前述したように、吸気バルブ23のバルブ
タイミングは、エンジン10の出力トルクを向上させる
点において、排気バルブ24のバルブタイミングよりも
寄与率が大きい。本実施形態では、第1の判定値JVT
1を第2の判定値JVT2よりも小さく設定し、吸気バ
ルブ23のバルブタイミングを排気バルブ24のバルブ
タイミングよりも優先的に変更することにより、エンジ
ン10の出力トルク向上を図るようにしている。
【0096】以下、両カムシャフト11,12の変位角
VT1,VT2がともに等しい所定値αに保持されてい
る状態から、各変位角VT1,VT2を等しい目標変位
角VTT1,VTT2(VTT1=VTT2=β)にま
で増加させる場合を例に説明する。この際、各最終偏差
△VTFIN1,△VTFIN2の絶対値|△VTFI
N1|,|△VTFIN2|は、図13の点Aで示す状
態から、点B、点C、及び点Dで示す状態を経て、点E
で示す状態にまで変化する。図15は、各目標変位角V
TT1,VTT2、各変位角VT1,VT2、吸気側V
VT機構13に供給される油量Q1、及び排気側VVT
機構14に供給される油量Q2、及び出力トルクの時間
的変化をそれぞれ示すタイミングチャートである。
【0097】同図に示すように、タイミングt1におい
て、各目標変位角VTT1,VTT2は所定値βに変更
される。このとき(図13の点Aで示す状態のとき)、
最終偏差△VTFIN1の絶対値|△VTFIN1|は
判定値△JVT1より大きいことから、前述したルーチ
ンのステップ202において、CPU85は最終偏差△
VTFIN1に応じてデューティ比DVT1を算出する
とともに、デューティ比DVT2を保持デューティ比D
VTHに等しく算出する。そして、ステップ108にお
いて、CPU85はそれぞれのデューティ比DVT1,
DVT2を有する駆動信号VS1,VS2に基づいて各
OCV60,80を制御する。これにより、図15
(c),(e)に示すように、排気側VVT機構14に
は油が供給されないのに対して、吸気側VVT機構13
に供給される油量Q1は増加する。その結果、図15
(b),(d)に示すように、吸気側カムシャフト11
の変位角VT1のみが増加し、吸気バルブ23のバルブ
タイミングが進角される。タイミングt1〜t2の期間
では、上記のように吸気バルブ23のバルブタイミング
のみが変更される。
【0098】タイミングt2において、各最終偏差△V
TFIN1,△VTFIN2の絶対値|△VTFIN1
|,|△VTFIN2|は図13の点Bで示す状態とな
る。その結果、ステップ204において、CPU85は
デューティ比DVT1を保持デューティ比DVTHに設
定するとともに、最終偏差△VTFIN2に応じてデュ
ーティ比DVT2を算出する。そして、ステップ108
において、CPU85はそれぞれのデューティ比DVT
1,DVT2を有する駆動信号VS1,VS2に基づい
て各OCV60,80を制御する。これにより、図15
(c),(e)に示すように、排気側VVT機構14に
供給される油量Q2は増加するのに対して、吸気側VV
T機構13に供給される油量Q1は「0」になるまで減
少する。その結果、図15(b),(d)に示すよう
に、排気側カムシャフト12の変位角VT2が増加し、
排気バルブ24のバルブタイミングのみが進角される。
タイミングt2〜t3の期間では、上記のように排気バ
ルブ24のバルブタイミングのみが変更される。
【0099】タイミングt1〜t2の期間において、吸
気バルブ23のバルブタイミングだけが変更されること
により、最終偏差△VTFIN1の絶対値|△VTFI
N1|は、図13に示すように判定値△JVT1と等し
くなるまで減少する。このように、絶対値|△VTFI
N1|が減少すると、図8に示すように、デューティ比
DVT1はより小さい値に設定されるため、吸気側VV
T機構13に供給される油量Q1が減少する。その結
果、吸気バルブ23のバルブタイミングが変更される速
度が減少して、出力トルクの増加速度が低下する。そこ
で、本実施形態では、タイミングt2において、オイル
ポンプ62から油が供給されるVVT機構を、吸気側V
VT機構13から排気側VVT機構14に切り換えて、
排気バルブ24のバルブタイミングを優先的に変更する
ようにしている。これにより、吸気バルブ23のバルブ
タイミングを優先的に変更するようにした場合と比較し
て出力トルクをより大きく増加させることができる。
【0100】タイミングt2〜t3の期間において、各
最終偏差△VTFIN1,△VTFIN2の絶対値|△
VTFIN1|,|△VTFIN2|は、図13の点B
で示す状態から点Cで示す状態にまで移行する。その結
果、タイミングt3において、CPU85は、ステップ
205,108において各デューティ比DVT1,DV
T2をそれぞれ各最終偏差△VTFIN1,△VTFI
N2に応じて算出した後、それぞれのデューティ比DV
T1,DVT2を有する駆動信号VS1,VS2に基づ
いて各OCV60,80を制御する。これにより、図1
5(c),(e)に示すように、両VVT機構13,1
4に対して所定量Q1,Q2の油が供給されるようにな
る。その結果、図15(b),(d)に示すように、両
変位角VT1,VT1が増加し、両バルブ23,24の
バルブタイミングが進角される。タイミングt3〜t4
の期間では、上記のように両バルブ23,24のバルブ
タイミングが変更される。
【0101】図15(c),(e)において、二点鎖線
で示す各油量Q1,Q2の変化は、一方のVVT機構1
3,14にのみ油を供給した場合における各油量Q1,
Q2の変化を示している。同図(c),(e)に示すよ
うに、本実施形態において、各VVT機構13,14に
供給される油量Q1,Q2(実線で示す)はいずれも一
点鎖線で示される油量よりも小さくなっている。これ
は、以下の理由による。即ち、本実施形態では、各VV
T機構13,14に対して共通のオイルポンプ62から
油を供給するようにしている。このため、タイミングt
3以降の期間において、同ポンプ62から吐出された油
が各VVT機構13,14に分配されて供給されるた
め、個々のVVT機構13,14に供給される油量Q
1,Q2が減少するためである。
【0102】タイミングt4において、各最終偏差△V
TFIN1,△VTFIN2は図13の点Dで示す状態
となり、最終偏差△VTFIN1が「0」となる。即
ち、図15(c)に示すように、吸気側カムシャフト1
1の変位角VT1は目標変位角VTT1(=β)に達す
る。その結果、ステップ205において、CPU85は
デューティ比DVT1を保持デューティ比DVTHに設
定する。これにより、図15(b)に示すように、吸気
側VVT機構13に供給される油量Q1は「0」とな
る。従って、タイミングt4〜t5の期間では、吸気バ
ルブ23のバルブタイミングは現状のタイミングに保持
され、排気バルブ24のバルブタイミングのみが進角さ
れる。
【0103】タイミングt5において、各最終偏差△V
TFIN1,△VTFIN2は図13の点Eで示す状態
となり、両最終偏差△VTFIN1,△VTFIN2は
いずれも「0」となる。即ち、図15(b),(d)に
示すように、両カムシャフト11,12の変位角VT
1,VT2はいずれも目標変位角VTT1,VTT2
(=β)に達する。その結果、図15(c),(e)に
示すように、両VVT機構13,14に供給される油量
Q1,Q2はいずれも「0」となるため、各バルブ2
3,24のバルブタイミングは現状のタイミングに保持
される。
【0104】図15(f)において、二点鎖線は、各最
終偏差△VTFIN1,△VTFIN2の絶対値|△V
TFIN1|,|△VTFIN2|を図13の点Aで示
す状態から点Eで示す状態にまで同図の二点鎖線に沿っ
て変更した場合、即ち両変位角VT1,VT2を等しい
変化率で増加させた場合における出力トルクの時間的変
化を比較例として示している。
【0105】この比較例では、オイルポンプ62から吐
出された油は均等に分配されて、各VVT機構13,1
4の双方に供給される。このため、一方のVVT機構1
3,14にのみ油を供給する場合と比較して、個々のV
VT機構13,14に供給される油量は相対的に少なく
なり、バルブタイミングを変更する速度が一方のバルブ
タイミングのみを変更する場合における変更速度と比較
して低下する。
【0106】これに対して、本実施形態では、タイミン
グt1〜t3の期間において、吸気側VVT機構13或
いは排気側VVT機構14のいずれか一方にのみ油が供
給されるため、各機構13,14には十分な油が供給さ
れる。従って、本実施形態によれば、各バルブタイミン
グが所定の速度をもって変更されるため、エンジン10
の出力トルクを比較例よりも大きく増加させることがで
きる。このため、本実施形態によれば、図15(f)に
示すように、エンジン10の出力トルクをより早いタイ
ミングで目標出力トルクTTRGに近づけることがで
き、バルブタイミング制御における実質的な制御応答性
を向上させることができる。
【0107】本実施形態によれば、各最終偏差△VTF
IN1,△VTFIN2の絶対値|△VTFIN1|,
|△VTFIN2|と各判定値△JVT1,△JVT2
とを比較することにより、吸気バルブ23及び排気バル
ブ24の両バルブタイミングのうち、出力トルクの増加
に対して大きく寄与するバルブタイミングを的確に選択
することができる。そして、一方のVVT機構13,1
4にのみ油を供給することにより、選択されたバルブタ
イミングのみを優先的に変更するようにしたため、オイ
ルポンプ62からVVT機構13,14に対して十分な
油を供給することができる。その結果、バルブタイミン
グを速やかに変更させて、エンジン10の出力トルクを
より速く増加させることができる。
【0108】尚、この発明は次に示す別の実施形態に具
体化することができる。以下の別の実施形態でも上記各
実施形態と同等の作用効果を奏することができる。 (1)上記各実施形態では、各バルブタイミングを制御
する際、エンジン10の出力トルクをより大きく増加さ
せるバルブタイミングを選択するとともに、そのバルブ
タイミングを優先的に変更するようにした。これに対し
て、例えば、両バルブタイミングのうち、エミッション
の悪化を抑制する点において寄与率が大きいバルブタイ
ミングを選択するとともに、そのバルブタイミングを優
先的に変更するようにしてもよい。同様に、燃料消費
率、アイドル運転時の安定性といったエンジン10の諸
特性を向上させる点において寄与率が大きいバルブタイ
ミングを選択するとともに、そのバルブタイミングを優
先的に変更するようにしてもよい。
【0109】(2)上記各実施形態では、バルブタイミ
ング、即ち、両バルブ23,24の開閉弁時期を変更す
るようにした。これに対して、両バルブ23,24の開
弁時期のみ、或いは閉弁時期のみを変更するVVT機構
13,14を有するエンジン10に対して本発明に係る
バルブ特性制御装置を適用するようにしてもよい。
【0110】(3)第1の実施形態では、図7に示す関
数データに基づいて偏差△VT1,△VT2に対応する
補正偏差△VTK1,△VTK2を算出するようにし
た。これに対して、上記のような偏差△VT1,△VT
2と補正偏差△VTK1,△VTK2との関係を各エン
ジン回転速度NE及び吸気圧PM毎に関数マップとして
前記ROM86に記憶しておき、この関数マップに基づ
いて偏差△VT1,△VT2に対応する補正偏差△VT
K1,△VTK2を算出するようにしてもよい。
【0111】(4)第1の実施形態では、各偏差△VT
1,△VT2から各補正偏差△VTK1,△VTK2を
算出する際に、吸気側カムシャフト11の偏差△VT1
に対して重み付けを行うことにより、吸気バルブ23の
バルブタイミングが優先的に変更されるようにした。こ
れに対して、例えば、図14に示すような関数データを
ROM86に記憶しておき、この関数データに基づいて
各デューティ比DVT1,DVT2を算出するようにし
てもよい。同図において、実線は最終偏差△VTFIN
1とデューティ比DVT1との関係を示し、一点鎖線は
最終偏差△VTFIN2とデューティ比DVT2との関
係を示している。この関数データに基づいて各デューテ
ィ比DVT1,DVT2を算出することにより、各最終
偏差△VTFIN1,△VTFIN2が同一であって
も、吸気側OCV60を制御するためのデューティ比D
VT1は排気側OCV80を制御するためのデューティ
比DVT2より大きな値として算出される。従って、上
記構成によれば第1の実施形態と同様に、エンジン10
の出力増加に対する寄与率の大きい吸気バルブ23のバ
ルブタイミングを優先的に変更することができる。
【0112】
【0113】
【0114】
【発明の効果】本発明では、吸気バルブ及び排気バルブ
のうち、内燃機関の特性値を目標特性値へより速く到達
させるバルブ特性を有するバルブをその時の運転状態に
基づいて選択するようにしている。具体的には、そのと
きの運転状態に基づいて両バルブ特性についての目標バ
ルブ特性をそれぞれ算出し、更にその算出される各目標
バルブ特性と各バルブ特性との偏差量をそれぞれ算出す
るとともに、その算出される偏差量に基づいて、吸気バ
ルブ及び排気バルブのうち、内燃機関の特性値をより大
きく変化させるバルブ特性を有するバルブを選択するよ
うにしている。そして、このように選択されたバルブの
バルブ特性を変更するための一方の作動機構を優先的に
作動するようにした。従って、内燃機関の特性値をより
速く目標特性値に近づけることができる。その結果、本
発明によれば、クランクシャフトにおける駆動抵抗の増
加、或いは流体供給源の大型化を招くことなく、バルブ
特性制御装置における実質的な制御応答性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の構成を示す概念構成図。
【図2】第1及び第2の実施形態におけるエンジンシス
テムを示す概略構成図。
【図3】吸気側VVT機構等を示す断面図。
【図4】吸気側OCVの断面図。
【図5】吸気側OCVの断面図。
【図6】第1の実施形態における「VVT制御ルーチ
ン」の各処理を示すフローチャート。
【図7】偏差と補正偏差との関係を示す線図。
【図8】最終偏差とデューティ比との関係を示す線図。
【図9】各VVT機構に供給される油量、変位角等の時
間的変化を示すタイミングチャート。
【図10】第1の実施形態における作用を説明するため
の説明図。
【図11】出力トルクの時間的変化を示す線図。
【図12】第2の実施形態における「VVT制御ルーチ
ン」の各処理を示すフローチャート。
【図13】第2の実施形態における作用を説明するため
の説明図。
【図14】別の実施形態における最終偏差とデューティ
比との関係を示す線図。
【図15】第2の実施形態において各VVT機構に供給
される油量、変位角等の時間的変化を示すタイミングチ
ャート。
【図16】従来の技術における「内燃機関の吸排気制御
装置」のシステム概略構成図。
【符号の説明】
10…内燃機関としてのエンジン、13…第1の作動機
構としての吸気側VVT機構、14…第2の作動機構と
しての排気側VVT機構、20a…燃焼室、23…吸気
バルブ、24…排気バルブ、25…吸気通路、26…排
気通路、51…第1の圧力通路、53…第2の圧力通
路、59…吐出通路(51,53,59は流体通路を構
成する)、60…流体量調節手段としての吸気側OC
V、62…流体供給源としてのオイルポンプ、80…流
体量調節手段としての排気側OCV、81…カム角セン
サ、82…カム角センサ、83…クランク角センサ、8
4…吸気圧センサ(81〜84は運転状態検出手段を構
成する)、85…制御手段としてのCPU。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 13/00 - 28/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路を開
    閉するための吸気バルブと、 流体圧力によって駆動されることにより前記吸気バルブ
    のバルブ特性を変更する第1の作動機構と、 前記燃焼室に通じる排気通路を開閉するための排気バル
    ブと、 流体圧力によって駆動されることにより前記排気バルブ
    のバルブ特性を変更する第2の作動機構と、 前記両作動機構に対して流体通路を介して接続され、前
    記両作動機構に流体を供給するための流体供給源と、 前記流体通路に設けられ、前記流体供給源から前記両作
    動機構に対してそれぞれ供給される流体量を調節するた
    めの流体量調節手段と、 前記内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出
    手段と、 前記検出され運転状態に基づいて前記流体量調節手段
    を制御することにより、前記両バルブ特性の変更に伴っ
    て変化する前記内燃機関の特性値が目標特性値となるよ
    うに、前記両バルブ特性を変更するための制御手段とを
    備えた内燃機関のバルブ特性制御装置において、 前記制御手段は、前記検出される運転状態に基づいて両
    バルブ特性についての目標バルブ特性をそれぞれ算出す
    るための目標バルブ特性算出手段と、前記算出される各
    目標バルブ特性と各バルブ特性との偏差量をそれぞれ算
    出するための偏差量算出手段と、前記算出される偏差量
    に基づいて、前記吸気バルブ及び前記排気バルブのう
    ち、前記内燃機関の特性値をより大きく変化させるバル
    ブ特性を有するバルブを選択するバルブ選択手段とを含
    み、その選択されバルブのバルブ特性を変更する前記
    一方の作動機構に供給される流体量が他方の作動機構に
    供給される流体量よりも多くなるように、前記流体量調
    節手段を制御することを特徴とする内燃機関のバルブ特
    性制御装置。
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