JP3265711B2 - 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５９−１２０７０７号に示
されているように内燃機関の負荷と回転数に基づいて、
バルブタイミングを適性に制御し、機関性能の向上を図
ることが行なわれている。前記負荷としては吸入空気量
やスロットル開度等があり、吸入空気量は、機関の実運
転状況を示すという反面、安定性、応答性に劣ってい
る。一方、スロットル開度は過渡応答性に優れている反
面、機関の実運転状況には必ずしも合致しているとは言
い難く、最適なバルブタイミング制御を行なうことは難
しい。

【０００３】例えば、油圧駆動式の可変バルブタイミン
グ機構において、一方の片面側が油圧にて駆動され、他
方の片面側がスプリングにて駆動するタイプの可変バル
ブタイミング機構がある。この可変バルブタイミング機
構は、カムの駆動トルクに反して進角させるため、その
機構上、進角方向の作動は遅角方向の作動に比べて遅
く、遅角方向の作動が進角方向の作動に比べ、十分に速
いという特性がある。

【０００４】そして、減速時には進角方向への作動より
も遅角方向への作動が多い。従って、減速時は作動が速
く、目標進角値に対して十分な追従性がある。又、加速
時は進角方向への作動が多く、そのため加速時は可変バ
ルブタイミング機構の作動が遅い。

【０００５】ところで、従来の可変バルブタイミング機
構においては吸入空気量ＧＮとエンジン回転数ＮＥのマ
ップ（以下、ＧＮ−ＮＥマップという）、スロットル開
度ＴＡとエンジン回転数ＮＥのマップ（以下、ＴＡ−Ｎ
Ｅマップという）を参照してそれぞれ目標進角値ＯＣＡ
Ｍを求め、目標進角値の小さい方で制御を行なってい
た。

【０００６】この理由は下記の通りである。図１１は加
速時のスロットル開度ＴＡの時間変化を示し、図１２は
ＧＮ−ＮＥマップ、ＴＡ−ＮＥマップを参照してそれぞ
れ目標進角値ＯＣＡＭを求めた場合の時間変化を示す。
なお、ＥはＴＡ−ＮＥマップを参照して得た目標進角値
ＯＣＡＭを表わし、ＦはＧＮ−ＮＥマップを参照してそ
れぞれ目標進角値ＯＣＡＭを表わす。

【０００７】可変バルブタイミング機構に作動遅れがな
い場合、ＴＡ−ＮＥマップで求めた目標進角値ＯＣＡＭ
（図１２のＥ）で制御すると、実際の空気量に対し吸気
バルブが早く開くため、内部ＥＧＲが多くなり過ぎ燃焼
が悪化する。

【０００８】図７は減速時のスロットル開度ＴＡの時間
変化を示し、図８はＧＮ−ＮＥマップ、ＴＡ−ＮＥマッ
プを参照してそれぞれ目標進角値ＯＣＡＭを求めた場合
の時間変化を示す。なお、ＢはＴＡ−ＮＥマップを参照
して得た目標進角値ＯＣＡＭを表わし、ＡはＧＮ−ＮＥ
マップを参照してそれぞれ目標進角値ＯＣＡＭを表わ
す。ＧＮ−ＮＥマップにて求めた目標進角値ＯＣＣＡＭ
（図８のＡ）は実際の吸入空気量に対してなましを行な
うため、少し立下がりに遅れが生じることになる。

【０００９】この場合、可変バルブタイミング制御機構
に作動遅れがあると、実際の吸入空気量に対して大幅に
吸気バルブが早く開くため、内部ＥＧＲが多すぎて燃焼
が悪化することになる。

【００１０】以上の理由から加減速状態においては、内
部ＥＧＲ過多によって生じる燃焼悪化を防止すべく内部
ＥＧＲが減少側になるように安全サイドで制御するよう
にしている。すなわち、ＴＡ−ＮＥマップ、ＧＮ−ＮＥ
マップで求めた目標進角値の小さいほうで制御してい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記の理由により、従
来は減速時においてはＴＡ−ＮＥマップで求めた目標進
角値（図８のＢ）がＧＮ−ＮＥマップで求めた目標進角
値（図８のＡ）より立ち下がりが早く、目標進角値の値
が小さいため、ＴＡ−ＮＥマップで求めた目標進角値で
制御を行なっていた。

【００１２】ところが、ＴＡ−ＮＥマップで求めた目標
進角値は実際の吸入空気量に対して大幅に小さい。従っ
て、進角方向の作動は遅角方向の作動に比べて遅く、遅
角方向の作動が進角方向の作動に比べ、速い特性を備え
た可変バルブタイミング機構を備えたバルブタイミング
制御装置においては、前記のように追従性の良い減速時
では過遅角となり、内部ＥＧＲが十分に確保できない問
題があった。このため、ＨＣ，ＮＯｘの排気ガス等が増
加する。

【００１３】一方、加速時は上記の理由によりＴＡ−Ｎ
Ｅマップで求めた目標進角値（図１２のＥ）に対し、Ｇ
Ｎ−ＮＥマップで求めた目標進角値（図１２のＦ）の方
が小さいため、ＧＮ−ＮＥマップで求めた目標進角値で
制御を行なっていた。ところが、ＧＮ−ＮＥマップで求
めた目標進角値（図１２のＦ）はＴＡ−ＮＥマップで求
めた目標進角値（図１２のＥ）に比べて立ち上がりが遅
い。このため、進角方向の作動は遅角方向の作動に比べ
て遅く、遅角方向の作動が進角方向の作動に比べ、速い
特性を備えた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おいては、可変バルブタイミング
機構の応答性がさらに悪化することになる。

【００１４】この発明の目的は、特定の機関状態で、例
えば加速時、減速時において高いバルブタイミングの応
答性を得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。

【００１５】

【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、この発明においては図１に示すように、内燃機関
Ｍ１の回転に同期して駆動され、燃焼室Ｍ２に通じる吸
気通路Ｍ３及び排気通路Ｍ４をそれぞれ開閉するための
吸気バルブＭ５及び排気バルブＭ６と、吸気バルブＭ５
の開閉タイミングを可変にするために駆動される可変バ
ルブタイミング機構Ｍ７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Ｍ８と、前記運転状態
検出手段Ｍ８の検出結果に基づいて、前記バルブオーバ
ラップ量を制御すべく前記可変バルブタイミング機構Ｍ
７を駆動制御する駆動制御手段Ｍ９とを備えた内燃機関
のバルブタイミング制御装置において、前記運転状態検
出手段Ｍ８の検出結果によって特定の機関状態を判定す
る判定手段Ｍ１０と、前記判定手段Ｍ１０が判定した特
定の機関状態のとき、運転状態検出手段Ｍ８の検出結果
に基づいて吸入空気量と機関回転数とから得られるバル
ブタイミングの目標進角値と、運転状態検出手段Ｍ８の
検出結果に基づいてスロットル開度と機関回転数とから
得られるバルブタイミングの目標進角値とのうち、その
特定の機関状態に応じて予め進角側に設定されているバ
ルブタイミングの目標進角値を選択する選択手段Ｍ１１
と、前記選択手段Ｍ１１が選択したバルブタイミングの
目標進角値にて前記駆動制御手段Ｍ９における前記可変
バルブタイミング機構Ｍ７の制御範囲を変更する進角量
変更手段Ｍ１２とを備えたことをその要旨としている。

【００１６】請求項２の発明は、内燃機関の回転に同期
して所定のタイミングで駆動され、燃焼室に通じる吸気
通路及び排気通路をそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排
気バルブと、前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少な
くとも一方を駆動してバルブオーバラップ量を可変する
ための可変バルブタイミング機構と、前記内燃機関の運
転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検
出手段の検出結果に基づいて、前記バルブオーバラップ
量を制御すべく前記可変バルブタイミング機構を駆動制
御する駆動制御手段とを備えた内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置において、前記運転状態検出手段のスロッ
トル開度の検出結果によって減速時か否かを判定する減
速状態判定手段と、前記減速状態判定手段が減速時と判
定したとき、運転状態検出手段の検出結果に基づいて吸
入空気量と機関回転数とから得られるバルブタイミング
の目標進角値を選択する第一のバルブタイミング目標進
角値選択手段と、前記減速状態判定手段が減速時でない
と判定したとき、運転状態検出手段の検出結果に基づい
てスロットル開度と機関回転数とから得られるバルブタ
イミングの目標進角値を選択する第二のバルブタイミン
グ目標進角値選択手段と、前記第一のバルブタイミング
目標進角値選択手段又は前記第二のバルブタイミング目
標進角値選択手段が選択したバルブタイミングの目標進
角値にて前記駆動制御手段における前記可変バルブタイ
ミング機構の制御範囲を変更する第二の進角量変更手段
とを備えたことをその要旨としている。

【００１７】請求項３の発明は、内燃機関の回転に同期
して所定のタイミングで駆動され、燃焼室に通じる吸気
通路及び排気通路をそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排
気バルブと、前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少な
くとも一方を駆動してバルブオーバラップ量を可変する
ための可変バルブタイミング機構と、前記内燃機関の運
転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検
出手段の検出結果に基づいて、前記バルブオーバラップ
量を制御すべく前記可変バルブタイミング機構を駆動制
御する駆動制御手段とを備えた内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置において、前記運転状態検出手段のスロッ
トル開度の検出結果によって加速時か否かを判定する加
速状態判定手段と、前記加速状態判定手段が加速時と判
定したとき、運転状態検出手段の検出結果に基づいてス
ロットル開度と機関回転数とから得られるバルブタイミ
ングの目標進角値を選択する第三のバルブタイミング目
標進角値選択手段と、前記加速状態判定手段が加速時で
ないと判定したとき、運転状態検出手段の検出結果に基
づいて吸入空気量と機関回転数とから得られるバルブタ
イミングの目標進角値を選択する第四のバルブタイミン
グ目標進角値選択手段と、前記第三のバルブタイミング
目標進角値選択手段又は第四のバルブタイミング目標進
角値選択手段が選択したバルブタイミングの目標進角値
にて前記駆動制御手段における前記可変バルブタイミン
グ機構の制御範囲を変更する第三の進角量変更手段とを
備えたことをその要旨としている。

【００１８】

【作用】上記の構成によれば、図１に示すように、内燃
機関Ｍ１の運転時に、吸気バルブＭ５及び排気バルブＭ
６が内燃機関Ｍ１の回転に同期して駆動され、燃焼室Ｍ
２に通じる吸気通路Ｍ３及び排気通路Ｍ４がそれぞれ開
閉されて燃焼室Ｍ２における吸排気が行われる。又、駆
動制御手段Ｍ１０により可変バルブタイミング機構Ｍ７
が駆動制御されることにより、吸気バルブＭ５の開閉タ
イミングが変更される。又、これにより吸気バルブＭ５
と排気バルブＭ６とのバルブオーバラップが変更され
る。

【００１９】そして、判定手段Ｍ１０は運転状態検出手
段Ｍ８の検出結果によって特定の機関状態を判定する。
選択手段Ｍ１１は判定手段Ｍ１０が判定した特定の機関
状態のとき、運転状態検出手段Ｍ８の検出結果に基づい
て吸入空気量と機関回転数とから得られるバルブタイミ
ングの目標進角値と、運転状態検出手段Ｍ８の検出結果
に基づいてスロットル開度と機関回転数とから得られる
バルブタイミングの目標進角値とのうち、その特定の機
関状態に応じて予め進角側に設定されているバルブタイ
ミングの目標進角値を選択する。第一の進角量変更手段
Ｍ１２は、選択手段Ｍ１１が選択したバルブタイミング
の目標進角値にて前記駆動制御手段Ｍ９における前記可
変バルブタイミング機構Ｍ７の制御範囲を変更する。

【００２０】請求項２の発明においては、減速状態判定
手段が運転状態検出手段のスロットル開度の検出結果に
よって減速時か否かを判定する。そして、第一のバルブ
タイミング目標進角値選択手段は減速状態判定手段が減
速時と判定したとき、運転状態検出手段の検出結果に基
づいて吸入空気量と機関回転数とから得られるバルブタ
イミングの目標進角値を選択する。又、第二のバルブタ
イミング目標進角値選択手段は減速状態判定手段が減速
時でないと判定したとき、運転状態検出手段の検出結果
に基づいてスロットル開度と機関回転数とから得られる
バルブタイミングの目標進角値を選択する。第二の進角
量変更手段は第一のバルブタイミング目標進角値選択手
段又は第二のバルブタイミング目標進角値選択手段が選
択したバルブタイミングの目標進角値にて前記駆動制御
手段における前記可変バルブタイミング機構の制御範囲
を変更する。

【００２１】請求項３の発明においては、加速状態判定
手段が運転状態検出手段のスロットル開度の検出結果に
よって加速時か否かを判定する。第三のバルブタイミン
グ目標進角値選択手段は、前記加速状態判定手段が加速
時と判定したとき、運転状態検出手段の検出結果に基づ
いてスロットル開度と機関回転数とから得られるバルブ
タイミングの目標進角値を選択する。又、第四のバルブ
タイミング目標進角値選択手段は加速状態判定手段が加
速時でないと判定したとき、運転状態検出手段の検出結
果に基づいて吸入空気量と機関回転数とから得られるバ
ルブタイミングの目標進角値を選択する。第四の進角量
変更手段は第三のバルブタイミング目標進角値選択手段
又は第四のバルブタイミング目標進角値選択手段が選択
したバルブタイミングの目標進角値にて前記駆動制御手
段における前記可変バルブタイミング機構の制御範囲を
変更する。

【００２２】

【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ガソリンエンジンに具体化した一実
施例を図２〜図８に基づいて詳細に説明する。

【００２３】図２は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を示す概略構成図である。複数気
筒よりなる内燃機関としてのエンジン１には、各気筒毎
のシリンダ２内においてピストン３が上下動可能にそれ
ぞれ設けられ、各ピストン３の上側が燃焼室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
連通して設けられている。そして、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は吸気側カムシャフト１０及び排気側
カムシャフト１１の回転によって駆動される。又、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及び排気側タイミングプーリ１３がそれぞれ設
けられている。更に、各タイミングプーリ１２，１３
は、タイミングベルト１４を介して図示しないクランク
シャフトに駆動連結されている。

【００２４】従って、エンジン１の運転時には、クラン
クシャフト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
回転動力が伝達され、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が開閉駆動され
る。又、これら吸気バルブ８及び排気バルブ９の開閉タ
イミングは、クランクシャフトの回転に同期して、即ち
吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張行程及び排気行程の一
連の４行程に同期して、所定のタイミングで開閉駆動さ
れる。

【００２５】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。各気筒毎の吸気ポート６ａの近傍に
は、燃料噴射用のインジェクタ１６がそれぞれ設けられ
ている。そして、吸気通路６にはエアクリーナ１５を通
じて外気が取り込まれる。又、その外気の取り込みと同
時に、吸気ポート６ａには各インジェクタ１６から燃料
が噴射される。そして、エンジン１では、それら外気と
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に導入される。又、エンジン１で
は、燃焼室４に導入された混合気が点火プラグ５の点火
により爆発・燃焼されて駆動力が得られる。又、燃焼後
の排気ガスは、排気行程における排気バルブ９の開きに
同期して排気ポート７ａから導出され、更に排気通路７
を通じて外部へと排出される。

【００２６】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。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への外気の取り込み量
である吸入空気量が調節される。吸気通路６においてス
ロットルバルブ１７の下流側には、吸入空気の脈動を平
滑化させるためのサージタンク１８が設けられている。
又、吸気通路６においてエアクリーナ１５の近傍には、
吸気温度ＴＨＡを検出するための吸気温センサ６１が設
けられている。同じく、エアクリーナ１５の近傍には、
吸入空気量を検出するためのエアフローメータ６２が設
けられている。又、スロットルバルブ１７の近傍には、
そのスロットル開度ＴＡを検出するためのスロットルセ
ンサ６３が設けられている。

【００２７】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、
排気中の酸素濃度を検出するための酸素センサ６４が設
けられている。

【００２８】又、エンジン１には、その冷却水の温度
（冷却水温）ＴＨＷを検出するための水温センサ６５が
設けられている。各気筒毎の各点火プラグ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はイグナイタ２２から出力
される高電圧をクランクシャフトの回転、即ちクランク
角に同期して各点火プラグ５に分配する。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。

【００２９】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シャフトに連動して
回転される図示しないロータが内蔵されている。そし
て、ディストリビュータ２１には、そのロータの回転か
らエンジン１の回転数（エンジン回転数）ＮＥを検出す
るための回転数センサ６６が取り付けられている。又、
ディストリビュータ２１には、同じくロータの回転に応
じてエンジン１のクランク角基準位置ＧＰを所定の割合
で検出するための気筒判別センサ６７が取り付けられて
いる。この実施例では、エンジン１における吸気行程、
圧縮行程、爆発・膨張行程及び排気行程の一連の４行程
に対してクランクシャフトが２回転するものとして、回
転数センサ６６では１パルス当たり３０°ＣＡの割合で
クランク角が検出される。又、気筒判別センサ６７では
１パルス当たり３６０°ＣＡの割合でクランク角が検出
される。

【００３０】この実施例では、上記したエアフローメー
タ６２、スロットルセンサ６３及び回転数センサ６６等
によりエンジン１の運転状態を検出するための運転状態
検出手段が構成されている。

【００３１】加えて、この実施例において、吸気側タイ
ミングプーリ１２には、吸気バルブ８の開閉タイミング
を可変にするために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。

【００３２】ここで、このＶＶＴ２３等の構成について
図３に従って詳しく説明する。カムシャフト１０はその
カムジャーナル１０ａがエンジン１のシリンダヘッド１
ａとベアリングキャップ１ｂとの間で回転可能に支持さ
れている。そして、カムシャフト１０の一端部に、タイ
ミングプーリ１２と一体に設けられたＶＶＴ２３が設け
られている。

【００３３】タイミングプーリ１２は、外周に複数の外
歯３１を有すると共に一側に収容凹部３２を備えてい
る。又、その収容凹部３２を覆うようにカムシャフト１
０の先端にはキャップ３３がボルト３４により締付け固
定されている。更に、タイミングプーリ１２の開口端と
キャップ３３の外周との間には、そのプーリ１２に圧入
固定されたアウタープレート３５と、キャップ３３に形
成されたインナープレート３６等とからなる緩衝用の周
知の粘性継手（ビスカスカップリング）３７が設けられ
ている。

【００３４】このタイミングプーリ１２とカムシャフト
１０との間にはリングギヤ３８が介在され、両者１２，
１０が連結されている。即ち、キャップ３３により密閉
されたタイミングプーリ１２の収容凹部３２にはリング
ギヤ３８が収容されている。このリングギヤ３８は、そ
の内外周に設けられた複数の歯３８ａ，３８ｂの両方が
ヘリカル歯になっており、軸方向への移動によってカム
シャフト１０と相対回動可能になっている。リングギヤ
３８の内外周の歯３８ａ，３８ｂはタイミングプーリ１
２の内歯１２ａ及びキャップ３３の内歯３３ａにそれぞ
れ噛み合わされている。又、タイミングプーリ１２はそ
の外歯３１に掛装されたタイミングベルト１４を介し
て、図示しないクランクシャフトに駆動連結されてい
る。 従って、クランクシャフトからタイミングベルト
１４を介してタイミングプーリ１２に駆動伝達されるこ
とにより、更にリングギヤ３８で連結されたタイミング
プーリ１２とキャップ３３とが一体的に回転され、カム
シャフト１０が回転駆動される。この時、リングギヤ３
８が軸方向（図３の左右方向）へ移動されることによ
り、カムシャフト１０にタイミングプーリ１２に対する
捩じりが付与される。その結果、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変えられる。
このカムシャフト１０の捩じりの際にリングギヤ３８の
バックラッシに起因するガタツキは、ビスカスカップリ
ング３７の作用により緩衝されて異音の発生が抑えられ
る。

【００３５】リングギヤ３８を油圧により駆動させるた
めに、タイミングプーリ１２の収容凹部３２において、
リングギヤ３８の軸方向一端側は、作動油による油圧を
導入する加圧室３９となっている。又、同じく収容凹部
３２において、リングギヤ３８の他端側は、その油圧に
対抗する釣り合い用のスプリング４０を収容するスプリ
ング室４１となっている。更に、加圧室３９に作動油に
よる油圧を供給するために、エンジン１のシリンダヘッ
ド１ａ及びカムシャフト１０には、互いに連通するヘッ
ド油路４２及びシャフト油路４３がそれぞれ形成されて
いる。

【００３６】一方、加圧室３９から作動油を抜くため
に、タイミングプーリ１２及びカムシャフト１０の一部
には、加圧室３９からスプリング室４１へ洩れ出た作動
油を導出するための戻し油路４４が形成されている。
又、その戻し油路４４に連通して、タイミングプーリ１
２の一端側には、カムシャフト１０、シリンダヘッド１
ａ、ベアリングキャップ１ｂ及びゴム製のシール４５に
よって囲まれた油回収室４６が設けられている。更に、
カムシャフト１０の下側位置にて、シリンダヘッド１ａ
の一部には、油回収室４６にて回収された作動油をエン
ジン１のオイルパン４７へ戻すための油戻し孔４８が形
成されている。

【００３７】尚、シリンダヘッド１ａの上側はヘッドカ
バー４９によって覆われている。又、シリンダヘッド１
ａには、カムジャーナル１０ａに潤滑油を供給するため
のヘッド油路５０が形成されている。

【００３８】この実施例では、作動油としてエンジン１
の潤滑油が利用されている。即ち、図２，３に示すよう
に、エンジン１の運転に連動するオイルポンプ５１が駆
動されることにより、オイルパン４７に溜まった潤滑油
が吸い上げられる。そして、その潤滑油がオイルフィル
タ５２から第１のオイルスイッチングバルブ（ＯＳＶ）
５３を介して作動油として、シリンダヘッド１ａのヘッ
ド油路４２に供給される。又、オイルポンプ５１により
吸い上げられた潤滑油は、オイルフィルタ５２から別の
ヘッド油路５０へ導かれ、カムジャーナル１０ａに供給
される。一方、ヘッド油路４２からの戻りの潤滑油は、
ドレン用の第２のＯＳＶ５５を介してオイルパン４７に
ドレンされる。

【００３９】加圧室３９に対する作動油の供給とその解
除は、第１及び第２のＯＳＶ５３，５４のオン・オフ切
換えにより制御される。つまり、第１のＯＳＶ５３がオ
ンされ、第２のＯＳＶ５４がオフされた時には、ヘッド
油路４２へ作動油が供給され、作動油はヘッド油路４２
からシャフト油路４３を通じて加圧室３９に導入され
る。そして、その油圧によりリングギヤ３８がスプリン
グ４０の付勢力に抗して軸方向の一方（図３の右方向）
へ押圧される。これにより、カムシャフト１０に捩じり
が付与されてタイミングプーリ１２に対する回転位相が
変えられる。即ち、図５（ｂ）に示すように、吸気バル
ブ８の開き・閉じのタイミング、即ち開閉タイミングが
早められ（進角され）、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、第１のＯＳＶ５３がオフされ、第２
のＯＳＶ５４がオンされた時には、ヘッド油路４２への
作動油の供給が遮断される。これにより、加圧室３９で
は油圧が抜け、リングギヤ３８がスプリング４０の付勢
力によって軸方向の他方（図３の左方向）へ押圧されて
戻される。これにより、カムシャフト１０に逆の捩じり
が付与されてタイミングプーリ１２に対する回転位相が
変えられる。即ち、図５（ａ）に示すように、吸気バル
ブ８の開閉タイミングが遅らされ（遅角され）、吸気行
程におけるバルブオーバラップが小さくなる方向へ変え
られる。この時、加圧室３９からスプリング室４１へ洩
れ出る作動油は、戻し油路４４を通じて油回収室４６へ
と導かれ、油戻し孔４８を通じてオイルパン４７へとド
レンされる。

【００４１】各インジェクタ１６、イグナイタ２２、第
１及び第２のＯＳＶ５３，５４は電子制御装置（以下単
に「ＥＣＵ」という）７０に電気的に接続され、同ＥＣ
Ｕ７０の作動によりそれらの駆動タイミングが制御され
る。このＥＣＵ７０により駆動制御手段、判定手段、選
択手段、減速状態判定手段、第一のバルブタイミング目
標進角値選択手段、第二のバルブタイミング目標進角値
選択手段及び第一、第二の進角量変更手段が構成されて
いる。そして、ＥＣＵ７０には前述した吸気温センサ６
１、エアフローメータ６２、スロットルセンサ６３、酸
素センサ６４、水温センサ６５、回転数センサ６６及び
気筒判別センサ６７がそれぞれ接続されている。ＥＣＵ
７０はこれら各センサ６１，６３〜６７及びエアフロー
メータ６２からの出力信号に基き各インジェクタ１６、
イグナイタ２２、第１及び第２のＯＳＶ５３，５４を好
適に制御する。次に、ＥＣＵ７０に係る電気的構成につ
いて図４のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ７０は
中央処理装置（ＣＰＵ）７１、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）７２、Ｃ
ＰＵ７１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）７３、予め記憶されたデータを保存す
るバックアップＲＡＭ７４等を備えている。そして、Ｅ
ＣＵ７０は各部材７１〜７４と外部入力回路７５及び外
部出力回路７６等とをバス７７によって接続した理論演
算回路として構成されている。

【００４２】外部入力回路７５には、前述した吸気温セ
ンサ６１、エアフローメータ６２、スロットルセンサ６
３、酸素センサ６４、水温センサ６５、回転数センサ６
６及び気筒判別センサ６７がそれぞれ接続されている。

【００４３】一方、外部出力回路７６には、各インジェ
クタ１６、イグナイタ２２、第１のＯＳＶ５３及び第２
のＯＳＶ５４がそれぞれ接続されている。そして、ＣＰ
Ｕ７１は外部入力回路７５を介して入力される各センサ
６１，６３〜６７及びエアフローメータ６２等からの出
力信号を入力値として読み込む。又、ＣＰＵ７１はその
読み込まれた入力値に基づき、各インジェクタ１６、イ
グナイタ２２、第１及び第２のＯＳＶ５３，５４等を好
適に制御する。

【００４４】次に、前述したＥＣＵ７０により実行され
るバルブタイミング制御の処理動作について図６〜図９
に従って説明する。図６のフローチャートはＥＣＵ７０
により実行される各処理のうち、吸気バルブ７の開閉タ
イミングを切り換えるために行われる「バルブタイミン
グ制御ルーチン」を示しており、エンジン１の運転中に
所定時間（この実施例では「１０ｍｓ」）毎の定時割り
込みで実行される。

【００４５】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、エアフローメータ６２、スロッ
トルセンサ６３及び回転数センサ６６からの各出力信号
に基づき、吸入空気量ＧＮ、スロットル開度ＴＡ及びエ
ンジン回転数ＮＥをそれぞれ読み込む。続いて、ステッ
プ１０２において、エンジン１がアイドル運転状態であ
るか否かを判断する。この判断は、今回読み込まれたス
ロットル開度ＴＡ及びエンジン回転数ＮＥ等に基づいて
行われる。ここで、アイドル運転状態である場合には、
ステップ１１１において、ＶＶＴ２３を駆動させて吸気
バルブ８の開閉タイミングを遅角させるために、第１の
ＯＳＶ５３をオフさせると共に第２のＯＳＶ５４をオン
させる。そして、このステップ１１１の処理を終了した
後、その後の処理を一旦終了する。

【００４６】一方、ステップ１０２において、アイドル
運転状態でない場合には、ステップ１０３で前回ルーチ
ンで検知したスロットル開度をＲＡＭ７３の所定番地Ｔ
ＡOに格納する。次にステップ１０４で現在のスロット
ル開度ＴＡをＲＡＭ７３の所定番地ＴＡNに格納し、ス
テップ１０５に移行する。ステップ１０５において現在
のスロットル開度から前回のスロットル開度を減算し、
ΔＴＡを設定する。次のステップ１０６においてΔＴＡ
が所定値Ｘよりも小さいか否かを判定する。所定値Ｘ以
上であれば減速時ではないと判定し、ステップ１０８に
移行する。ステップ１０８においてスロットル開度ＴＡ
とエンジン回転数ＮＥとのマップに基づき、目標進角量
ＯＣＡＭを演算して、ステップ１０９に移行する。一
方、ステップ１０６においてΔＴＡが所定値Ｘ未満あれ
ば減速時であると判定し、ステップ１０７に移行する。
ステップ１０７において吸入空気量ＧＮとエンジン回転
数ＮＥとのマップに基づき、目標進角量ＯＣＡＭを演算
して、ステップ１０９に移行する。このステップ１０７
において、使用されるＧＮ−ＮＥマップは、後述するよ
うに、減速時には、ＴＡ−ＮＥマップから求められる目
標進角値よりも進角側になるように予め設定されてい
る。そして、ステップ１０９において、今回演算された
目標進角値ＯＣＡＭが、進角側か遅角側かを判断する。
この進角か遅角かの判断は、前回の制御ルーチンで得ら
れた目標進角値との比較で判定をする公知の方法で行
う。そして、ステップ１０９において、エンジン１の目
標進角値ＯＣＡＭが「進角」である場合には、ステップ
１１０において、ＶＶＴ２３を駆動させ、吸気バルブ８
の開閉タイミングを進角させるために、第１のＯＳＶ５
３をオンさせると共に第２のＯＳＶ５４をオフさせる。
そして、このステップ１１０の処理を終了した後、その
後の処理を一旦終了する。

【００４７】一方、ステップ１０９において、エンジン
１の目標進角値が「進角」でない場合、即ち「遅角」で
ある場合には、ステップ１１０へ移行し、前述したと同
様の処理を実行した後、その後の処理を一旦終了する。

【００４８】上記のようにして、吸気バルブ８の開閉タ
イミングを変更させるためのバルブタイミング制御が実
行される。このようにこの実施例では吸気バルブ８の開
閉タイミングを制御するに当たり、「進角」であるか
「遅角」であるかが、スロットル開度ＴＡとエンジン回
転数ＮＥとのマップ、或いは吸入空気量ＧＮとエンジン
回転数ＮＥとのマップを参照して判断される。そして、
その判断結果に応じて第１及び第２のＯＳＶ５３，５４
がオン・オフされることによりＶＶＴ２３が駆動され、
吸気バルブ８の開閉タイミングが進角側又は遅角側へ変
更される。又、それによって、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小に変更される。

【００４９】そして、この実施例ではリングギヤ３８の
軸方向一端側が作動油により駆動され、軸方向他端側が
スプリング４０にて駆動されるため、遅角方向の作動が
進角方向の作動に比べて速い特性を備えている。又、減
速時においては進角方向への作動よりも遅角方向への作
動が多いが、この実施例では減速時にはＧＮ−ＮＥマッ
プで目標進角値（図８のＡを参照）を求めるため、図８
で示すように実際の空気量で求めた目標進角値に近い値
を得ることができる。従って、この実施例によれば図９
のＣに示すようなＶＶＴ進角量が得られる。なお、図９
のＤに示すＶＶＴ進角量は減速時において従来のＴＡ−
ＮＥマップで目標進角値を求め、その目標進角値にて制
御した場合のＶＶＴ進角量である。

【００５０】このようにこの実施例では減速時には、Ｔ
Ａ−ＮＥマップから求められる目標進角値よりも進角側
になるＧＮ−ＮＥマップで目標進角値（図８のＡを参
照）を求めるため、実際の空気量で求めた目標進角値に
近い値を得ることができる。従って、実運転状況との過
大な乖離を生じることが無く、応答性が向上できる。

【００５１】又、従来と異なり、過遅角とならないた
め、内部ＥＧＲが十分に確保でき、このため、ＨＣ，Ｎ
Ｏｘの発生を抑制でき、燃費を向上することができる。
なお、この実施例ではアイドル運転状態では、吸気バル
ブ８の開閉タイミングが遅角されることから、排気行程
から吸気行程へ移る直前での吸気バルブ８の開きが遅く
なり、バルブオーバラップが小さくなる。よって、この
運転領域では、吸入空気の量と勢いが小さいのに合わせ
て、燃焼室４にうまく吸入空気が導入され、アイドル運
転を安定させることができる。

【００５２】次に第二実施例を図１０〜図１３に従って
説明する。この実施例では前記第一実施例の構成中、ス
テップ１０６の代りにステップ２００の処理、ステップ
１０７の代りにステップ２０１の処理、及びステップ１
０８の代りにステップ２０２の処理が行なわれることが
異なっている。そして、ＥＣＵ７０により駆動制御手
段、判定手段、選択手段、加速状態判定手段、第三のバ
ルブタイミング目標進角値選択手段、第四のバルブタイ
ミング目標進角値選択手段及び第三の進角量変更手段が
構成されている。

【００５３】すなわち、ステップ２００においては、Δ
ＴＡが所定値Ｙよりも小さいか否かを判定する。所定値
Ｙ以下であれば加速時ではないと判定し、ステップ２０
２に移行する。ステップ２０２において吸入空気量ＧＮ
とエンジン回転数ＮＥとのマップに基づき、目標進角量
ＯＣＡＭを演算して、ステップ１０９に移行する。

【００５４】一方、ステップ２００においてΔＴＡが所
定値Ｙを越えていれば加速時であると判定し、ステップ
２０１に移行する。ステップ２０１においてスロットル
開度ＴＡとエンジン回転数ＮＥとのマップに基づき、目
標進角量ＯＣＡＭを演算して、ステップ１０９に移行す
る。このステップ２０１において、使用されるＴＡ−Ｎ
Ｅマップは、後述するように、加速時には、ＧＮ−ＮＥ
マップから求められる目標進角値よりも進角側になるよ
うに予め設定されている。この第二実施例においてもリ
ングギヤ３８の軸方向一端側が作動油により駆動され、
軸方向他端側がスプリング４０にて駆動されるため、進
角方向の作動が遅角方向の作動に比べて遅い特性を備え
ている。

【００５５】又、加速時においては遅角方向への作動よ
りも進角方向への作動が多いが、この実施例では加速時
にはＴＡ−ＮＥマップで目標進角値（図１２のＥを参
照）を求める。従って、この実施例によれば図１３のＧ
に示すようなＶＶＴ進角量が得られる。なお、図１３の
Ｈに示すＶＶＴ進角量は加速時において従来のＧＮ−Ｎ
Ｅマップで目標進角値を求め、その目標進角値にて制御
した場合のＶＶＴ進角量である。

【００５６】このようにこの実施例では加速時にはＧＮ
−ＮＥマップから求められる目標進角値よりも進角側に
なるＴＡ−ＮＥマップで目標進角値（図１２のＥを参
照）を求めるため、実際の空気量で求めた目標進角値の
ものよりも速すぎることになる。しかし、ＶＶＴ２３の
作動はＴＡ−ＮＥマップで求めた目標進角値の変化に対
して十分に遅いため、実際の空気量で制御した場合の立
ち上がりに近付き、ＧＮ−ＮＥマップで求めた目標進角
値で制御した場合に比較して追従性が向上する。

【００５７】それによって、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。このため、内
部ＥＧＲが十分に確保できるため、ＨＣ，ＮＯｘの発生
を抑制でき、燃費を向上することができる。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。

【００５８】（１）前記実施例では、二つのＯＳＶ５
３，５４により駆動切換えされる油圧式のＶＶＴ２３を
用いたが、これに限定されるものではなく、一つのＯＳ
Ｖを使用して駆動切換えされるＶＶＴを用いてもよい。

【００５９】（２）前記両実施例の制御をともに処理で
きるように具体化してもよい。 （３）前記第二実施例ではリングギヤ３８の軸方向一端
面が作動油により駆動されるようにしたが、軸方向両端
面が作動油により駆動される油圧駆動式の可変バルブタ
イミング機構に具体化してもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、仮にバルブタイミング制御装置が、進角方向の作動
は遅角方向の作動に比べて遅く、遅角方向の作動が進角
方向の作動に比べ、速い特性を備えた可変バルブタイミ
ング機構を備えていても、特定の機関状態、例えば加速
時、減速時において高いバルブタイミングの応答性を得
ることができる。すなわち、特定の機関状態、例えば減
速時において、スロットル開度と機関回転数から求めら
れる目標進角値よりも進角側になる吸入空気量と機関回
転数で目標進角値を求めるため、実際の空気量で求めた
目標進角値に近い値を得ることができる。従って、実運
転状況との過大な乖離を生じることが無く、応答性が向
上できる。又、本発明では、特定の機関状態、例えば加
速時において、吸入空気量と機関回転数から求められる
目標進角値よりも進角側になるスロットル開度と機関回
転数で目標進角値を求めるため、実際の空気量で求めた
目標進角値のものよりも速すぎることになる。しかし、
バルブタイミング制御装置の作動はスロットル開度と機
関回転数で求めた目標進角値の変化に対して十分に遅い
ため、実際の空気量で制御した場合の立ち上がりに近付
き吸入空気量と機関回転数で求めた目標進角値で制御し
た場合に比較して追従性が向上する。すなわち、応答性
が悪化することがなく、応答性も向上する。このため、
内部ＥＧＲが十分に確保できるため、ＨＣ，ＮＯｘの発
生を抑制でき、燃費を向上することができる。 このよう
に本発明によれば、実運転状況との過大な乖離を生じる
ことが無く、上記のように応答性を向上することができ
るとともに、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバ
ラップが変更でき、その結果、内部ＥＧＲを十分に確保
でき、燃費を向上させ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】この発明の基本的な概念構成を説明する概念構
成図である。

【図２】この発明を具体化した第一実施例における内燃
機関のバルブタイミング制御装置を示す概略構成図であ
る。

【図３】同じくＶＶＴ等の構成を示す断面図である。

【図４】同じくＥＣＵ等の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】同じく吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミ
ングの関係を説明し、（ａ）は吸気バルブの開閉タイミ
ングを遅角させた場合の説明図、（ｂ）は吸気バルブの
開閉タイミングを進角させた場合の説明図である。

【図６】同じくＥＣＵにより実行される「バルブタイミ
ング制御ルーチン」を説明するフローチャートである。

【図７】同じく減速時における時間に対するスロットル
開度を示す説明図である。

【図８】減速時において吸入空気量とエンジン回転数の
マップで目標進角値を求めた場合、スロットル開度とエ
ンジン回転数のマップで目標進角値を求めた場合を示す
説明図である。

【図９】減速時において吸入空気量とエンジン回転数の
マップに基づいて制御した場合のＶＶＴ進角量と、スロ
ットル開度とエンジン回転数のマップに基づいて制御し
た場合のＶＶＴ進角量の特性図である。

【図１０】第二実施例のＥＣＵにより実行される「バル
ブタイミング制御ルーチン」を説明するフローチャート
である。

【図１１】同じく加速時における時間に対するスロット
ル開度を示す説明図である。

【図１２】加速時において吸入空気量とエンジン回転数
のマップで目標進角値を求めた場合、スロットル開度と
エンジン回転数のマップで目標進角値を求めた場合を示
す説明図である。

【図１３】加速時において吸入空気量とエンジン回転数
のマップに基づいて制御した場合のＶＶＴ進角量と、ス
ロットル開度とエンジン回転数のマップに基づいて制御
した場合のＶＶＴ進角量の特性図である。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、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、２３…可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）、６２
…エアフローメータ、６３…スロットルセンサ、６６…
回転数センサ（６２，６３，６５，６６は運転状態検出
手段を構成している）、７０…ＥＣＵ（駆動制御手段、
判定手段、選択手段、減速状態判定手段、加速状態判定
手段、第一乃至第四のバルブタイミング目標進角値選択
手段、及び第一乃至第三の進角量変更手段を構成してい
る）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−56113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−63338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−120707（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 13/00 301 F01L 1/34 F02D 13/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転に同期して所定のタイミ
   ングで駆動され、燃焼室に通じる吸気通路及び排気通路
   をそれぞれ開閉する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を駆動
   してバルブオーバラップ量を可変にするための可変バル
   ブタイミング機構と、前記内燃機関の運転状態を検出す
   る運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結
   果に基づいて、前記バルブオーバラップ量を制御すべく
   前記可変バルブタイミング機構を駆動制御する駆動制御
   手段とを備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置に
   おいて、 前記運転状態検出手段の検出結果によって特定の機関状
   態を判定する判定手段と、 前記判定手段が判定した特定の機関状態のとき、運転状
   態検出手段の検出結果に基づいて吸入空気量と機関回転
   数とから得られるバルブタイミングの目標進角値と、運
   転状態検出手段の検出結果に基づいてスロットル開度と
   機関回転数とから得られるバルブタイミングの目標進角
   値とのうち、その特定の機関状態に応じて予め進角側に
   設定されているバルブタイミングの目標進角値を選択す
   る選択手段と、 前記選択手段が選択したバルブタイミングの目標進角値
   にて前記駆動制御手段における前記可変バルブタイミン
   グ機構の制御範囲を変更する第一の進角量変更手段とを
   備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制
   御装置。
2. 【請求項２】内燃機関の回転に同期して所定のタイミン
   グで駆動され、燃焼室に通じる吸気通路及び排気通路を
   それぞれ開閉する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を駆動し
   てバルブオーバラップ量を可変するための可変バルブタ
   イミング機構と、前記内燃機関の運転状態を検出する運
   転状態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に
   基づいて、前記バルブオーバラップ量を制御すべく前記
   可変バルブタイミング機構を駆動制御する駆動制御手段
   とを備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
   て、 前記運転状態検出手段のスロットル開度の検出結果によ
   って減速時か否かを判定する減速状態判定手段と、 前記減速状態判定手段が減速時と判定したとき、運転状
   態検出手段の検出結果に基づいて吸入空気量と機関回転
   数とから得られるバルブタイミングの目標進角値を選択
   する第一のバルブタイミング目標進角値選択手段と、前記減速状態判定手段が減速時でないと判定したとき、
   運転状態検出手段の検出結果に基づいてスロットル開度
   と機関回転数とから得られるバルブタイミングの目標進
   角値を選択する第二のバルブタイミング目標進角値選択
   手段と、 前記第一のバルブタイミング目標進角値選択手段又は前
   記第二のバルブタイミング目標進角値選択手段が選択し
   たバルブタイミングの目標進角値にて前記駆動制御手段
   における前記可変バルブタイミング機構の制御範囲を変
   更する第二の進角量変更手段とを備えたことを特徴とす
   る内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 【請求項３】内燃機関の回転に同期して所定のタイミン
   グで駆動され、燃焼室に通じる吸気通路及び排気通路を
   それぞれ開閉する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を駆動し
   てバルブオーバラップ量を可変するための可変バルブタ
   イミング機構と、前記内燃機関の運転状態を検出する運
   転状態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に
   基づいて、前記バルブオーバラップ量を制御すべく前記
   可変バルブタイミング機構を駆動制御する駆動制御手段
   とを備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
   て、 前記運転状態検出手段のスロットル開度の検出結果によ
   って加速時か否かを判定する加速状態判定手段と、 前記加速状態判定手段が加速時と判定したとき、運転状
   態検出手段の検出結果に基づいてスロットル開度と機関
   回転数とから得られるバルブタイミングの目標進角値を
   選択する第三のバルブタイミング目標進角値選択手段
   と、前記加速状態判定手段が加速時でないと判定したとき、
   運転状態検出手段の検出結果に基づいて吸入空気量と機
   関回転数とから得られるバルブタイミングの目標進角値
   を選択する第四のバルブタイミング目標進角値選択手段
   と、 前記第三のバルブタイミング目標進角値選択手段又は第
   四のバルブタイミング目標進角値選択手段が選択したバ
   ルブタイミングの目標進角値にて前記駆動制御手段にお
   ける前記可変バルブタイミング機構の制御範囲を変更す
   る第三の進角量変更手段とを備えた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。