JP3296057B2 - 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、内燃機関の吸気バル
ブ、排気バルブの開閉タイミングを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装置に係る。詳
しくは、自己のシステムの故障を診断してバルブタイミ
ングを好適に制御するようにした内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、例えば特開
平４−１５９４２６号公報に開示された「可変バルブタ
イミングシステムの故障診断装置」が知られている。

【０００３】このシステムにおいて、内燃機関の燃焼室
に連通する吸気通路及び排気通路の各ポートには、それ
らを開閉するための吸気バルブ及び排気バルブがそれぞ
れ設けられている。両バルブは吸気側及び排気側の各カ
ムシャフトにより駆動される。吸気側のカムシャフトに
は、吸気バルブの開閉タイミングを変更するための可変
バルブタイミング装置が設けられている。この可変バル
ブタイミング装置はステップモータにより駆動されるも
のであり、同モータの駆動が内燃機関の運転状態に応じ
て制御される。この制御により、可変バルブタイミング
装置が作動して、吸気バルブの開閉タイミングが所定の
範囲内で、進角側或いは遅角側へ任意に連続的に変更さ
れる。

【０００４】ここで、上記のシステムでは自己の制御精
度の診断が行われている。そして、その診断によりシス
テムの故障と判断された場合には、内燃機関で一定の運
転性能を確保すべく可変バルブタイミング装置が制御さ
れ、吸気バルブの開閉タイミングが最遅角側へと強制的
に戻される。このため、上記システムの故障時には、内
燃機関が低負荷状態となっても、吸気バルブと排気バル
ブとのバルブオーバラップが大き過ぎることがなく、吸
気ポートへの排気の吹き返しもなく、内燃機関の運転が
不安定な状態となることもない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術のシステムでは、システムの故障と判断された場合に
は、内燃機関がどのような運転状態であっても、吸気バ
ルブの開閉タイミングが常に同じ速度で最遅角側へと戻
されていた。このため、運転状態の違いによっては、そ
のバルブタイミングの戻し速度が遅過ぎたり、速過ぎた
りして内燃機関のドライバビリティを悪化させるおそれ
があった。例えば、バルブタイミングの戻し速度が遅過
ぎた場合には、内燃機関にラフアイドルやエンストの発
生するおそれがあり、戻し速度が速過ぎた場合には、内
燃機関の出力トルクが急激に変化するおそれがあった。

【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、その目的は、バルブタイミングを内燃機
関の運転状態に応じて変更するようにした制御装置を前
提とし、その制御系に係る故障が判断された場合に、内
燃機関で一定の運転性能を確保するための制御を、内燃
機関のドライバビリティを悪化させることなく行うこと
を可能にした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。

【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、第１の発明においては、内燃機関Ｍ１の回転に同期
して所定のタイミングで駆動され、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Ｍ
５及び排気バルブＭ６の少なくとも一方の開閉タイミン
グを、所定の範囲内で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、内燃機関Ｍ
１の運転状態に応じてバルブタイミングを変更するため
に、運転状態検出手段Ｍ８の検出結果に基づきバルブタ
イミングの制御目標値を算出するための制御目標値算出
手段Ｍ９と、その制御目標値算出手段Ｍ９の算出結果に
基づき、吸気バルブＭ５と排気バルブＭ６とのバルブオ
ーバラップを変更すべく可変バルブタイミング機構Ｍ７
の駆動を制御するための通常時駆動制御手段Ｍ１０と、
可変バルブタイミング機構Ｍ７の制御系に係る故障を診
断するための故障診断手段Ｍ１１と、その故障診断手段
Ｍ１１により制御系に係る故障と判断された場合に、バ
ルブオーバラップを強制的に小さくすべく可変バルブタ
イミング機構Ｍ７の駆動を制御するための故障時駆動制
御手段Ｍ１２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、故障診断手段Ｍ１１により制御系に係
る故障と判断された場合に、故障時駆動制御手段Ｍ１２
により制御される可変バルブタイミング機構Ｍ７の駆動
速度を運転状態検出手段Ｍ８により検出される運転状態
に応じて可変設定するための第１の駆動速度設定手段Ｍ
１３を設けたことを趣旨としている。

【０００８】上記目的を達成するために、第２の発明に
おいては、内燃機関Ｍ１の回転に同期して所定のタイミ
ングで駆動され、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及び排気バルブ
Ｍ６の少なくとも一方の開閉タイミングを、所定の範囲
内で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、内燃機関Ｍ１の運転状態に応
じてバルブタイミングを変更するために、運転状態検出
手段Ｍ８の検出結果に基づきバルブタイミングの制御目
標値を算出するための制御目標値算出手段Ｍ９と、その
制御目標値算出手段Ｍ９の算出結果に基づき、吸気バル
ブＭ５と排気バルブＭ６とのバルブオーバラップを変更
すべく可変バルブタイミング機構Ｍ７の駆動を制御する
ための通常時駆動制御手段Ｍ１０と、可変バルブタイミ
ング機構Ｍ７の制御系に係る故障を診断するための故障
診断手段Ｍ１１と、その故障診断手段Ｍ１１により制御
系に係る故障と判断された場合に、バルブオーバラップ
を強制的に小さくすべく可変バルブタイミング機構Ｍ７
の駆動を制御するための故障時駆動制御手段Ｍ１２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、
故障診断手段Ｍ１１により制御系に係る故障と判断され
た場合に、故障時駆動制御手段Ｍ１２により制御される
可変バルブタイミング機構Ｍ７の駆動速度を故障判断時
におけるバルブオーバラップの大きさに応じて可変設定
するための第２の駆動速度設定手段Ｍ１４を設けたこと
を趣旨としている。

【０００９】

【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Ｍ１の運転時に、吸気バルブＭ５及び排
気バルブＭ６が内燃機関Ｍ１の回転に同期して所定のタ
イミングで駆動される。この駆動により、燃焼室Ｍ２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における吸気及び排気が行われる。又、
制御目標値算出手段Ｍ９では、バルブタイミングを変更
するための制御目標値が、運転状態検出手段Ｍ８の検出
結果に基づいて内燃機関Ｍ１の運転状態に応じて算出さ
れる。そして、通常時駆動制御手段Ｍ１０では、算出さ
れた制御目標値に基づき、可変バルブタイミング機構Ｍ
７の駆動が制御される。この結果、吸気バルブＭ５及び
排気バルブＭ６の少なくとも一方の開閉タイミングが、
内燃機関Ｍ１の運転状態に応じて、所定の範囲内で変更
され、もって、バルブオーバラップが変更される。

【００１０】ここで、可変バルブタイミング機構Ｍ７の
制御時には、その制御系に係る故障が故障診断手段Ｍ１
１により診断される。そして、その制御系に係る故障と
判断された場合には、故障時駆動制御手段Ｍ１２によ
り、バルブオーバラップを強制的に小さくすべく可変バ
ルブタイミング機構Ｍ７の駆動が制御される。又、この
ときの可変バルブタイミング機構Ｍ７の駆動速度が、第
１の駆動速度設定手段Ｍ１３により内燃機関のＭ１の運
転状態に応じて可変設定される。つまり、上記故障時に
は、バルブオーバラップの変更速度が、そのときの内燃
機関Ｍ１の運転状態に応じて可変設定されることにな
る。

【００１１】従って、上記故障時には、バルブオーバラ
ップが小さくなることから、内燃機関Ｍ１が低負荷状態
となってもバルブオーバラップが大きすぎることがな
く、内燃機関Ｍ１の運転が不安定になることはない。
又、そのときのバルブオーバラップの変更速度が、内燃
機関Ｍ１の運転状態に応じて適切に設定されるようにな
る。

【００１２】上記第２の発明の構成によれば、図２に示
すように、第１の発明と同様、可変バルブタイミング機
構Ｍ７の制御時には、その制御系に係る故障が故障診断
手段Ｍ１１により診断される。そして、その制御系に係
る故障と判断された場合には、故障時駆動制御手段Ｍ１
２により、バルブオーバラップを強制的に小さくすべく
可変バルブタイミング機構Ｍ７の駆動が制御される。
又、このときの可変バルブタイミング機構Ｍ７の駆動速
度が、第２の駆動速度設定手段Ｍ１４により、故障判断
時におけるバルブオーバラップの大きさに応じて可変設
定される。

【００１３】従って、上記故障時にはバルブオーバラッ
プが小さくなることから、内燃機関Ｍ１が低負荷状態と
なってもバルブオーバラップが大き過ぎることがなく、
内燃機関Ｍ１の運転が不安定になることはない。又、そ
のときのバルブオーバラップの変更速度が、故障判断時
におけるバルブオーバラップの大きさに応じて適切に設
定されるようになる。

【００１４】

【実施例】以下、上記第１及び第２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自動車のガソリンエ
ンジンに具体化した一実施例を図３〜図１４に基づいて
詳細に説明する。

【００１５】図３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、各ピ
ストン３の上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７
ａ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１
２、排気側タイミングプーリ１３がそれぞれ設けられて
いる。これら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。

【００１６】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
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。

【００１７】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、各インジェクタ１６から燃料が噴射されるこ
とにより、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、これにより
クランクシャフトに回転力が付与される。そして、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、燃焼室４から排気ポート７ａを通じて排出
され、更に排気通路７を通じて外部へと排出される。

【００１８】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に対する外気
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。

【００１９】エアクリーナ１５の近傍には、吸気温セン
サ７１が設けられている。この吸気温センサ７１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７２が設け
られている。このスロットルセンサ７２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７２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７３が設けられている。この吸気圧
センサ７３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。

【００２０】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７４が設けられている。この酸素センサ７４
では、排気中の酸素濃度が検出され、その大きさに応じ
た信号が出力される。

【００２１】エンジン１には、水温センサ７５が設けら
れてい。この水温センサ７５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。

【００２２】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。

【００２３】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７
６及び気筒判別センサ７７が設けられている。回転数セ
ンサ７６では、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７７では、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
対してクランクシャフトが２回転するものとして、回転
数センサ７６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、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７７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、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。

【００２４】この実施例において、スロットルバルブ１
７の近傍の吸気通路６にはバイパス通路２３が設けられ
ている。このバイパス通路２３は、スロットルバルブ１
７を迂回して同バルブ１７の上流側と下流側とを連通さ
せる。このバイパス通路２３には、リニアソレノイド式
のアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣＶ）２
４が設けられている。このＩＳＣＶ２４の開度は、スロ
ットルバルブ１７が全閉となるエンジン１のアイドリン
グ時に、そのアイドリングを安定させるために制御され
る。そして、この制御によりバイパス通路２３を流れる
空気量が調節され、もってアイドリング時に燃焼室４に
取り込まれる吸気量が制御される。

【００２５】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）２５が設けられ
ている。このＶＶＴ２５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。

【００２６】ここで、上記のＶＶＴ２５等の構成につい
て詳しく説明する。図４，６はＶＶＴ２５等の構成を示
す断面図である。吸気側カムシャフト１０はそのジャー
ナル１０ａがエンジン１のシリンダヘッド２６とベアリ
ングキャップ２７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の一端部には、タイミングプ
ーリ１２と一体にＶＶＴ２５が設けられている。ジャー
ナル１０ａにはその外周に沿って延びる二本のジャーナ
ル溝３１，３２が形成されている。シリンダヘッド２６
及びベアリングキャップ２７には、それらを貫通して延
びるヘッド油路３３が形成されている。この実施例で
は、図３に示すように、オイルパン２８、油圧ポンプ２
９及びオイルフィルタ３０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２９が駆動されることにより、オイルパン
２８から潤滑油が吸い上げられて油圧ポンプ２９から吐
出される。吐出された潤滑油はオイルフィルタ３０を通
過した後、所定の圧力をもってヘッド油路３３に供給さ
れる。

【００２７】カムシャフト１０の先端部にはタイミング
プーリハウジング（以下単に「ハウジング」という）３
４が設けられている。このハウジング３４は、タイミン
グプーリ１２とそのタイミングプーリ１２の一側面及び
カムシャフト１０の先端部を覆うカバー３５とを備えて
いる。タイミングプーリ１２はほぼ円板状をなし、その
外周には複数の外歯３６が形成され、中央にはボス３７
が形成されている。タイミングプーリ１２はそのボス３
７によりカムシャフト１０に対して相対回動可能に装着
されている。外歯３６には前述したタイミングベルト１
４が装着されており、同ベルト１４を介してハウジング
３４がクランクシャフトに駆動連結されている。一方、
カバー３５は有底円筒状をなし、その外周にはフランジ
３８が形成され、底部中央には連通孔３９が形成されて
いる。カバー３５の内周には、複数の内歯３５ａが形成
されている。カバー３５はそのフランジ３８にて、複数
のボルト４０及びピン４１によりタイミングプーリ１２
の一側面に固定されている。連通孔３９には蓋４２が取
り外し可能に装着されている。そして、タイミングプー
リ１２とカバー３５とより囲まれた空間が、ハウジング
３４内部の収容空間４３となっている。

【００２８】この収容空間４３において、カムシャフト
１０の先端には、筒状をなすインナキャップ４４が中空
ボルト４５により締め付けられ、ピン４６により回り止
めされている。このインナキャップ４４の周壁４４ａは
タイミングプーリ１２のボス３７を内包するように装着
され、両者１２，３７は相対回動可能となっている。イ
ンナキャップ４４の周壁４４ａの外周には、複数の外歯
４４ｂが形成されている。

【００２９】ハウジング３４とカムシャフト１０との間
にはリングギヤ４７が介在され、そのリングギヤ４７に
より両者３４，１０が連結されている。即ち、リングギ
ヤ４７は環状をなし、ハウジング３４の収容空間４３に
て、カムシャフト１０の軸方向に沿って往復動可能に収
容されている。このリングギヤ４７はその内外周に設け
られた複数の歯４７ａ，４７ｂの両方がヘリカル歯とな
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。そして、リングギヤ４７の
内周の歯４７ａはインナキャップ４４の外歯４４ｂに、
リングギヤ４７の外周の歯４７ｂはカバー３５の内歯３
５ａにそれぞれ噛合されている。従って、ハウジング３
４が回転駆動されることにより、リングギヤ４７で連結
されたハウジング３４とインナキャップ４４とが一体的
に回転され、更にカムシャフト１０がハウジング３４と
一体的に回転駆動される。

【００３０】収容空間４３において、リングギヤ４７の
軸方向一端とカバー３５の底壁との間には第１の油圧室
４８が形成されている。同じく、収容空間４３におい
て、リングギヤ４７の軸方向他端とタイミングプーリ１
２との間には第２の油圧室４９が形成されている。

【００３１】ここで、第１の油圧室４８に油圧を供給す
るために、カムシャフト１０にはその中心に沿って延び
る第１のシャフト油路５０が形成されている。このシャ
フト油路５０の先端側は中空ボルト４５の中心孔４５ａ
を通じて第１の油圧室４８に連通されている。このシャ
フト油路５０の途中は、カムシャフト１０の略半径方向
へ延びる油孔５１を通じてジャーナル溝３１に連通され
ている。尚、油孔５１の近傍において、第１のシャフト
油路５０の途中には、そのシャフト油路５０を区画する
ためのボール５２が設けられている。このボール５２に
より、油孔５１がシャフト油路５０及び中心孔４５ａを
通じて、第１の油圧室４８のみに連通するようになって
いる。一方、第２の油圧室４９に油圧を供給するため
に、カムシャフト１０には第１のシャフト油路５０と平
行に延びる第２のシャフト油路５３が形成されている。
カムシャフト１０の先端には、その外周へ開口して第２
のシャフト油路５３に連通する油孔５４が形成されてい
る。タイミングプーリ１２のボス３７の一部には、上記
の油孔５４と第２の油圧室４９とを連通させる油孔５５
が形成されている。第２のシャフト油路５３の基端側は
ジャーナル溝３２に連通されている。

【００３２】上記の構成において、オイルパン２８、油
圧ポンプ２９及びオイルフィルタ３０等を含んで、ヘッ
ド油路３３、油孔５１、第１のシャフト油路５０及び中
心孔４５ａ等により、ＶＶＴ２５の第１の油圧室４８に
油圧を供給するための油圧供給系が構成されている。同
じく、オイルパン２８、油圧ポンプ２９及びオイルフィ
ルタ３０等を含んで、ヘッド油路３３、第２のシャフト
油路５３及び油孔５４，５５等により、ＶＶＴ２５の第
２の油圧室４９に油圧を供給するための油圧供給系が構
成されている。ここで、ヘッド油路３３に通じる各油圧
供給系の途中には、リニアソレノイドバルブ（ＬＳＶ）
５６が設けられている。このＬＳＶ５６は電磁式の四方
弁であり、その開度はデューティ制御される。そして、
その制御によりＶＶＴ２５の各油圧室４８，４９に対す
る油圧の供給が制御される。このＬＳＶ５６は、図３に
示すように、オイルパン２８、油圧ポンプ２９及びオイ
ルフィルタ３０に接続されている。

【００３３】図４〜図７に示すように、ＬＳＶ５６のケ
ーシング５７には、第１のポート５８、第２のポート５
９、第３のポート６０、第４のポート６１及び第５のポ
ート６２が設けられている。第１のポート５８は、ベア
リングキャップ２７に形成された油孔６３を通じて一方
のジャーナル溝３１に連通されている。第２のポート５
９は、同じくベアリングキャップ２７に形成された油孔
６４を通じて他方のジャーナル溝３２に連通されてい
る。第３及び第４のポート６０，６１は、同じくベアリ
ングキャップ２７に形成された油孔６５を介してオイル
パン２８に通じている。第５のポート６２は、ヘッド油
路３３及びオイルフィルタ３０等を介して油圧ポンプ２
９の吐出側に連通されている。ケーシング５７の内部に
は、スプール６６が設けられている。このスプール６６
は円筒状の４つの弁体６６ａを備えたくし形をなし、そ
の軸方向へ往復動可能に設けられている。このスプール
６６は、同じくケーシング５７に設けられたスプリング
６７及び電磁ソレノイド６８の作動により軸方向へ移動
される。

【００３４】そして、図７に示すように、ＬＳＶ５６の
スプール６６が、同図左方向へ移動されることにより、
第５のポート６２が第１のポート５８に連通されると共
に、第２のポート５９が第４のポート６１に連通され
る。この作動により、ヘッド油路３３に供給された油圧
が、ＬＳＶ５６から油孔６３、ジャーナル溝３１、油孔
５１、第１のシャフト油路５０及び中心孔４５ａを通じ
て第１の油圧室４８に供給される。この油圧がリングギ
ヤ４７の一端に加えられることにより、リングギヤ４７
が第２の油圧室４９に残る潤滑油に抗して軸方向へ移動
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とハウジング３４
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８（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。このよう
に、第１の油圧室４８に油圧が供給されることにより、
リングギヤ４７はそのストロークエンドとして、図６に
示すように、タイミングプーリ１２に近接する位置まで
移動され、そのストロークエンドが最大進角側の位置と
なる。

【００３５】一方、図５に示すように、ＬＳＶ５６のス
プール６６が、同図右方向へ移動されることにより、第
５のポート６２が第２のポート５９に連通されると共
に、第１のポート５８が第３のポート６０に連通され
る。この作動により、ヘッド油路３３に供給された油圧
が、ＬＳＶ５６から油路６４、ジャーナル溝３２、第２
のシャフト油路５３及び油孔５４，５５を通じて第２の
油圧室４９に供給される。この油圧がリングギヤ４７の
他端に加えられることにより、リングギヤ４７が第１の
油圧室４８に残る潤滑油に抗して軸方向へ移動されなが
ら回動され、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８（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。このよう
に、第２の油圧室４９に油圧が加えられることにより、
リングギヤ４７はストロークエンドとして、図４に示す
ように、カバー３５に近接する位置まで移動され、その
ストロークエンドが最大遅角側の位置となる。

【００３６】ここで、この実施例のＬＳＶ５６につい
て、そのＬＳＶ５６がデューティ制御される際のデュー
ティ比ＤＵＴＹに対するＶＶＴ２５の駆動速度、つまり
はＶＶＴ２５の作動によるカムシャフト１０の回転位相
変化速度の特性を図９のグラフに示す。このグラフから
も明らかなように、「５０％」前後のデューティ比ＤＵ
ＴＹでは、ＶＶＴ２５の駆動速度が「０」となり、ＶＶ
Ｔ２５におけるリングギヤ４７が任意の中立位置に保持
される。又、「５０％」前後のデューティ比ＤＵＴＹを
中心に、それよりもデューティ比ＤＵＴＹの値が小さく
なるに連れて、遅角側におけるＶＶＴ２５の駆動速度が
速くなる。更に、「５０％」前後のデューティ比ＤＵＴ
Ｙを中心に、それよりもデューティ比ＤＵＴＹの値が大
きくなるに連れて、進角側におけるＶＶＴ２５の駆動速
度が速くなる。

【００３７】上記のようにＶＶＴ２５が構成されてお
り、同ＶＶＴ２５を駆動させることにより、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８（ａ）に示す最大
遅角時の状態と、図８（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。

【００３８】ここで、この実施例では、図３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７８が設けられている。このカム回転角センサ７８
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る。即
ち、このカム回転角センサ７８は周知のマグネットピッ
クアップタイプよりなり、カムシャフト１０上には複数
の突起が周方向へ等間隔で配列され、各突起に対向して
ピックアップが配置されている。そして、カム回転角セ
ンサ７８では、カムシャフト１０の回転時に各突起がピ
ックアップを横切る際の起電力が、カム回転角θＣＡＭ
を示すパルス信号として出力される。

【００３９】そして、図３に示すように、各インジェク
タ１６、イグナイタ２２、ＩＳＣＶ２４及びＬＳＶ５６
は電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」という）８０に電
気的に接続されている。この実施例では、ＥＣＵ８０に
より制御目標値算出手段、通常時駆動制御手段、故障診
断手段、故障時駆動制御手段、第１の駆動速度設定手段
及び第２の駆動速度設定手段が構成されている。又、Ｅ
ＣＵ８０には前述した吸気温センサ７１、スロットルセ
ンサ７２、吸気圧センサ７３、酸素センサ７４、水温セ
ンサ７５、回転数センサ７６、気筒判別センサ７７及び
カム回転角センサ７８がそれぞれ接続されている。そし
て、ＥＣＵ８０はこれら各センサ７１〜７８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、
ＩＳＣＶ２４及びＬＳＶ５６を好適に駆動制御する。
又、この実施例では、スロットルセンサ７２、吸気圧セ
ンサ７３及び回転数センサ７６等により、バルブタイミ
ングの制御に必要なエンジン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。

【００４０】次に、上記のＥＣＵ８０に係る電気的構成
について図１０のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ
８０は中央処理装置（ＣＰＵ）８１、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）８
２、ＣＰＵ８１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）８３、予め記憶されたデ
ータを保存するためのバックアップＲＡＭ８４等を備え
ている。そして、ＥＣＵ８０はそれら各部材８１〜８４
と、アナログ／デジタル変換器を含む外部入力回路８５
と、外部出力回路８６等とをバス８７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。

【００４１】外部入力回路８５には、前述した各センサ
７１〜７８等がそれぞれ接続されている。外部出力回路
８６には、各インジェクタ１６、イグナイタ２２、ＩＳ
ＣＶ２４及びＬＳＶ５６がそれぞれ接続されている。そ
して、ＣＰＵ８１は外部入力回路８５を介して入力され
る各センサ７１〜７８等の検出信号を入力値として読み
込む。又、ＣＰＵ８１は各センサ７１〜７８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、
アイドル回転数制御、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、
ＩＳＣＶ２４及びＬＳＶ５６等を好適に制御する。

【００４２】次に、前述したＥＣＵ８０により実行され
る各種制御の中で、バルブタイミング制御の処理内容に
つて説明する。図１１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ＥＣＵ８０
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。

【００４３】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ１００において、各センサ７２，７３，７６，７
８等の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及びカム回転角θＣＡＭ等に係
る各入力値をそれぞれ読み込む。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
は後述する「故障診断ルーチン」にて設定されるもので
あり、ＶＶＴ２５の制御系を構成するカム回転角センサ
７８が正常である場合に「０」に設定される。

【００４４】続いて、ステップ１０１においては、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７８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７８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。

【００４５】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８（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ＬＳＶ５６をデュ
ーティ制御し、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、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。

【００４７】又、ステップ１０５においては、ＬＳＶ５
６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の大きさに
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。

【００４８】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ＬＳＶ５６をデューティ制御
する。この制御により、ＶＶＴ２５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。

【００４９】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、ＬＳＶ５６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、ＬＳＶ５６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。

【００５０】尚、このルーチンにおいて、ＬＳＶ５６の
デューティ制御は「０％」のデューティ比ＤＵＴＹをも
って行われる。この「０％」のデューティ比ＤＵＴＹ
は、ＬＳＶ５６をデューティ制御するための初期値であ
る。

【００５１】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７８より得られる実際のカム回転角θＣＡＭに基づ
き、ＶＶＴ２５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。

【００５２】一方、この実施例では、ＶＶＴ２５の制御
系に係る故障が診断され、故障である場合には、エンジ
ン１で一定の運転性能を確保するためのバルブタイミン
グ制御が実行される。特に、この実施例では、ＶＶＴ２
５の制御系として、ＶＶＴ２５のフィードバック制御の
ために用いられるカム回転角センサ７８の故障に対処す
るようになっている。

【００５３】即ち、図１２はエンジン１の運転時に、カ
ム回転角センサ７８の故障を診断するためにＥＣＵ８０
により実行される「故障診断ルーチン」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。

【００５４】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ２０１において、回転数センサ７６及びカム回転
角センサ７８の検出値に基づき、エンジン回転数ＮＥ及
びカム回転角θＣＡＭに係る各入力値をそれぞれ読み込
む。続いて、ステップ２０２において、エンジン回転数
ＮＥの入力値が所定の基準値Ｎ２以上であるか否かを判
断する。この基準値Ｎ２はカムシャフト１０がクランク
シャフトに連動して確実に回転していることを判断し得
る値であり、例えば「５００ｒｐｍ」の値が当てはめら
れる。ここで、エンジン回転数ＮＥの値が基準値Ｎ２以
上でない場合には、エンジン１が停止状態に近いものと
して、ステップ２０３へ移行する。そして、ステップ２
０３において、カム回転角θＣＡＭの値を前回のカム回
転角θＣＡＭａとして設定する。

【００５５】続いて、ステップ２０４において、カム回
転角センサ７８が正常であるものとして、故障診断フラ
グＸＦＡＩＬを「０」に設定する。又、故障時のバルブ
タイミング制御を実行しないものとして、故障時制御実
行フラグＸＶＯＬを「０」に設定し、その後の処理を一
旦終了する。

【００５６】これに対し、ステップ２０２において、エ
ンジン回転数ＮＥの値が基準値Ｎ２以上である場合に
は、エンジン１が確実に運転されているものとして、ス
テップ２０５へ移行する。そして、ステップ２０５にお
いて、カム回転角センサ７８からの入力値に基づき、エ
ンジン１の１回転当たりに得られるパルス信号数ＮＰＵ
ＬＳＥが１個以上あるか否かを判断する。ここで、パル
ス信号数ＮＰＵＬＳＥが１個以上である場合には、カム
回転角センサ７８が正常であるものと判断してステップ
２０３へ移行して、前述したステップ２０３，２０４の
処理を実行し、その後の処理を一旦終了する。

【００５７】一方、ステップ２０５において、パルス信
号数ＮＰＵＬＳＥが１個以上でない場合には、カム回転
角センサ７８が故障しているものと判断して、ステップ
２０６へ移行する。そして、ステップ２０６において、
前回のカム回転角θＣＡＭａの値をカム回転角センサ７
８が故障する直前の実進角値ＴＨＴＣＡＭとして設定す
る。

【００５８】続いて、ステップ２０７において、カム回
転角センサ７８が故障していることから、故障診断フラ
グＸＦＡＩＬを「１」に設定する。又、故障時のバルブ
タイミング制御を実行するものとして、故障時制御実行
フラグＸＶＯＬを「１」に設定し、その後の処理を一旦
終了する。

【００５９】上記のようにしてカム回転角センサ７８に
係る故障が診断される。そして、この実施例では、上記
の故障時制御実行フラグＸＶＯＬ等に基づき、ＶＶＴ２
５の駆動速度を切替えるための制御が実行される。

【００６０】即ち、図１３はエンジン１の運転時にＥＣ
Ｕ８０により実行される「駆動速度切替えルーチン」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。

【００６１】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ３０１において、吸気圧センサ７３の検出値に基
づき吸気圧ＰＭに係る入力値を読み込む。又、前述した
「故障診断ルーチン」にて設定される故障時制御実行フ
ラグＸＶＯＬ及び実進角値ＴＨＴＣＡＭをそれぞれ読込
む。更に、アイドルフラグＸＩＤＬを読込む。このアイ
ドルフラグＸＩＤＬは、別途の処理ルーチンにて設定さ
れるものであり、スロットルバルブ１７が全閉状態とな
ってスロットルセンサ７２よりアイドル信号ＩＤＬが入
力されることにより「１」に設定されるものである。

【００６２】続いて、ステップ３０２においては、故障
時制御実行フラグＸＶＯＬが「１」であるか否かを判断
する。ここで、同フラグＸＶＯＬが「１」でない場合に
は、故障時のバルブタイミング制御を実行しないものと
して、そのままその後の処理を一旦終了する。一方、同
フラグＸＶＯＬが「１」である場合には、故障時のバル
ブタイミング制御を実行するものとして、ステップ３０
３へ移行する。

【００６３】ステップ３０３においては、ＶＶＴ２５の
駆動速度を切替えるための切替フラグＸＤＵＴＹが
「１」であるか否かを判断する。この切替フラグＸＤＵ
ＴＹは、後述する各ステップ３０７，３０８にて設定さ
れるものであり、駆動速度を速める場合に「１」に、駆
動速度を遅くする場合に「０」に設定される。又、この
切替フラグＸＤＵＴＹの初期値は「０」である。そし
て、同ステップ３０３において、切替フラグＸＤＵＴＹ
が「１」である場合には、そのままその後の処理を一旦
終了する。切替フラグＸＤＵＴＹが「１」でない場合に
は、ステップ３０４へ移行する。

【００６４】ステップ３０４においては、実進角値ＴＨ
ＴＣＡＭが所定の基準値Ａ１よりも大きいか否かを判断
する。この基準値Ａ１はカムシャフト１０の実際の回転
位相が進角側であるか否かを判断するための値であり、
例えば「３０°ＣＡ」の値が当てはめられる。ここで、
実進角値ＴＨＴＣＡＭが所定の基準値Ａ１よりも大きく
ない場合には、カムシャフト１０の回転位相が遅角側に
あるものとして、そのままステップ３０７へ移行する。
そして、ステップ３０７において、ＶＶＴ２５の駆動速
度を速めるべく切替フラグＸＤＵＴＹを「１」に設定
し、その後の処理を一旦終了する。つまり、各ステップ
３０４，３０７の一連の処理では、カムシャフト１０の
実際の回転位相が遅角側にある場合に、他の処理を行う
ことなく、直ちに切替フラグＸＤＵＴＹを「１」に設定
するのである。

【００６５】一方、ステップ３０４において、実進角値
ＴＨＴＣＡＭが所定の基準値Ａ１よりも大きい場合に
は、カムシャフト１０の回転位相が進角側にあるものと
して、ステップ３０５へ移行する。そして、ステップ３
０５おいて、アイドルフラグＸＩＤＬが「１」であるか
否かを判断する。ここで、アイドルフラグＸＩＤＬが
「１」である場合には、エンジン１がアイドリング状態
にあるものとしてステップ３０７へ移行し、ＶＶＴ２５
の駆動速度を速めるべく切替フラグＸＤＵＴＹを「１」
に設定し、その後の処理を一旦終了する。

【００６６】ステップ３０５において、アイドルフラグ
ＸＩＤＬが「１」でない場合には、エンジン１が過渡運
転状態であるものとして、ステップ３０６へ移行する。
そして、ステップ３０６において、吸気圧ＰＭの値が所
定の基準値Ｐ１よりも小さいか否かを判断する。この基
準値Ｐ１はエンジン１の運転が減速状態にあるか否かを
判断するための値であり、例えば「２００ｍｍＨｇ．ａ
ｂｓ」の値が当てはめられる。ここで、吸気圧ＰＭの値
が基準値Ｐ１よりも小さい場合には、エンジン１が減速
運転状態にあるものとしてステップ３０７へ移行し、切
替フラグＸＤＵＴＹを「１」に設定してその後の処理を
一旦終了する。

【００６７】一方、ステップ３０６において、吸気圧Ｐ
Ｍの値が基準値Ｐ１よりも小さくない場合には、エンジ
ン１が加速運転状態であるものとして、ステップ３０８
へ移行する。そして、ステップ３０８において、ＶＶＴ
２５の駆動速度を遅くすべく切替フラグＸＤＵＴＹを
「０」に設定し、その後の処理を一旦終了する。

【００６８】ここで、この実施例において、切替フラグ
ＸＤＵＴＹの設定に対応して設定される関連特性を表１
に示す。

【００６９】

【表１】

【００７０】上記のようにしてＶＶＴ２５の駆動速度に
係る切替えが行われる。そして、この実施例では、上記
の切替フラグＸＤＵＴＹ等に基づき、故障時のバルブタ
イミング制御が実行される。

【００７１】即ち、図１４はエンジン１の運転時であっ
て、カム回転角センサ７８の故障に対処すべくＥＣＵ８
０により実行される「故障時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。

【００７２】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ４０１において、前述した「故障診断ルーチン」
にて設定される故障時制御実行フラグＸＶＯＬを読み込
む。併せて、前述した「駆動速度切替ルーチン」にて設
定される切替フラグＸＤＵＴＹを読み込む。

【００７３】続いて、ステップ４０２においては、故障
時制御実行フラグＸＶＯＬが「１」であるか否かを判断
する。ここで、同フラグＸＶＯＬが「１」でない場合に
は、故障時のバルブタイミング制御を実行しないものと
して、そのままその後の処理を一旦終了する。一方、同
フラグＸＶＯＬが「１」である場合には、故障時のバル
ブタイミング制御を実行するものとして、ステップ４０
３へ移行する。

【００７４】ステップ４０３においては、切替フラグＸ
ＤＵＴＹが「１」であるか否かを判断する。ここで、切
替フラグＸＤＵＴＹが「１」である場合には、ＶＶＴ２
５の駆動速度を速くするために、ステップ４０４におい
て、ＬＳＶ５６の制御のためのデューティ比ＤＵＴＹを
「０％」に設定する。

【００７５】そして、ステップ４０４から移行してステ
ップ４０６において、図８（ａ）に示すようにバルブオ
ーバラップが無くなるように「０％」のデューティ比Ｄ
ＵＴＹをもってＬＳＶ５６を制御し、その後の処理を一
旦終了する。

【００７６】一方、ステップ４０３において、切替フラ
グＸＤＵＴＹが「１」でない場合には、ＶＶＴ２５の駆
動速度を遅くするために、ステップ４０５において、Ｌ
ＳＶ５６の制御のためのデューティ比ＤＵＴＹを「３５
％」に設定する。

【００７７】そして、ステップ４０５から移行してステ
ップ４０６において、図８（ａ）に示すようにバルブオ
ーバラップが無くなるように「３５％」のデューティ比
ＤＵＴＹをもってＬＳＶ５６を制御し、その後の処理を
一旦終了する。

【００７８】上記のようにして、カム回転角センサ７８
の故障時におけるバルブタイミング制御が実行される。
以上説明したように、この実施例では、吸気バルブ８に
係るバルブタイミングがエンジン１の運転状態に応じて
制御される。そして、ＶＶＴ２５のフィードバック制御
に使用されるカム回転角センサ７８が正常な場合には、
エンジン１のアイドリング時等を除いて、エンジン１の
負荷状態等の違いに応じてバルブタイミングが細かに制
御される。具体的には、スロットル開度ＴＡ及びエンジ
ン回転数ＮＥ等の入力値に基づき、目標とすべきバルブ
タイミング進角値θＶＴＡが算出される。又、そのバル
ブタイミング進角値θＶＴＡの値に応じた目標制御量Ｄ
Ｖの値が算出される。そして、その目標制御量ＤＶの値
に基づきＬＳＶ５６が制御され、ＶＶＴ２５に対する油
圧の供給が制御されてＶＶＴ２５の駆動が制御される。
この制御により、吸気バルブ８の開閉タイミングがエン
ジン１の運転状態に応じて所定範囲内で連続的に変更さ
れ、もってバルブオーバラップが所定範囲内で連続的に
調整される。

【００７９】従って、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。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。

【００８０】一方、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ＶＶＴ２５の駆動が制
御される。このため、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への排気の吹き返しが起こ
ることがなくなり、低負荷状態におけるエンジン１の運
転が不安定になることはない。

【００８１】加えて、この実施例では、ＶＶＴ２５のフ
ィードバック制御のために用いられるカム回転角センサ
７８の故障が診断される。そして、そのセンサ７８の故
障が判断された場合には、故障時のバルブタイミング制
御として、バルブオーバラップを強制的に無くすように
ＶＶＴ２５の駆動が制御される。又、このときのＶＶＴ
２５の駆動速度が、エンジン１の運転状態に応じて可変
設定される。具体的には、スロットルセンサ７２及び吸
気圧センサ７３の各検出値に基づき、そのときのエンジ
ン１の運転状態が判断される。そして、エンジン１がア
イドリング状態又は減速運転状態である場合には、ＶＶ
Ｔ２５の駆動速度、つまりはバルブオーバラップの戻し
速度が速くなるように、ＬＳＶ５６のためのデューティ
比ＤＵＴＹが「０％」に設定される。又、エンジン１が
加速運転状態にある場合には、ＶＶＴ２５の駆動速度、
つまりはバルブオーバラップの戻し速度が遅くなるよう
に、ＬＳＶ５６のためのデューティ比ＤＵＴＹが「３５
％」に設定される。

【００８２】従って、カム回転角センサ７８の故障時に
は、バルブオーバラップが無くなることから、エンジン
１が低負荷状態となってもバルブオーバラップが大き過
ぎることはなく、エンジン１の運転が不安定になること
はない。又、そのときのバルブオーバラップの戻し速度
が、エンジン１の運転状態の違いによって遅過ぎたり、
速過ぎたりすることはない。

【００８３】その結果、エンジン１の加速運転時や定常
運転時に、バルブオーバラップが大きい状態で、万が
一、カム回転角センサ７８が故障した場合には、バルブ
オーバラップが比較的ゆっくりと無くなる。このため、
運転者の意に反して、エンジン１の出力トルクが急激に
変化することがなく、運転上の違和感を防止することが
できる。又、エンジン１の減速運転時やアイドリング時
に、バルブオーバラップが小さい状態で、万が一、カム
回転角センサ７８が故障した場合には、バルブオーバラ
ップが比較的速やかに無くなる。このため、エンジン１
のラフアイドルやエンストを防止することができる。更
には、バルブオーバラップが大きい状態で、万が一、カ
ム回転角センサ７８が故障して、バルブオーバラップが
比較的ゆっくりと戻されているときに、エンジン１が減
速運転やアイドリングへ移行したとする。この時、バル
ブオーバラップは、直ちに速い戻り速度へ切替えられる
ことから、エンジン１のラフアイドルやエンストを防止
することができる。つまり、カム回転角センサ７８の故
障が判断された場合には、バルブオーバラップを無くす
ことによりエンジン１で一定の運転性能を確保すること
ができ、そのための制御を、エンジン１のドライバビリ
ティを悪化させることなく良好に行うことができる。

【００８４】しかも、この実施例では、上記のようにＶ
ＶＴ２５の駆動速度が、エンジン１の運転状態の違いに
応じて設定される前に、カム回転角センサ７８の故障直
前における実進角値ＴＨＴＣＡＭに基づきＶＶＴ２５の
駆動速度が可変設定される。具体的には、実進角値ＴＨ
ＴＣＡＭが基準値Ａ１より大きくない場合には、ＶＶＴ
２５の駆動速度、つまりはバルブオーバラップの戻し速
度が速くなるように、ＬＳＶ５６のためのデューティ比
ＤＵＴＹが「０％」に設定される。つまり、バルブオー
バラップの戻し速度が、そのときどきのエンジン１の運
転状態を判断することなくバルブタイミングの変更量、
すなわちバルブオーバラップの大きさに応じて可変設定
される。

【００８５】従って、ＶＶＴ２５の駆動速度を設定する
のに、各センサ７２，７３の検出値からエンジン１の運
転状態を判断する処理が省略されることになり、その分
だけ駆動速度の設定が速やかとなる。その結果、エンジ
ン１で一定の運転性能を確保するための制御を、エンジ
ン１のドライバビリティを悪化させることなく、かつ、
応答性良く行うことができる。

【００８６】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記実施例では、吸気側のカムシャフト１０に設
けられたＶＶＴ２５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。

【００８７】（２）前記実施例では、油圧により駆動さ
れるＶＶＴ２５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を用いること
もできる。

【００８８】（３）前記実施例では、カム回転角センサ
７８の故障に際して、バルブオーバラップが無くなるよ
うにＶＶＴ２５の駆動を制御するようにしたが、カム回
転角センサ７８の故障に際して、バルブオーバラップが
ある程度小さくなるようにＶＶＴ２５の駆動を制御する
ようにしてもよい。

【００８９】（４）前記実施例では、カム回転角センサ
７８の故障に際して、バルブオーバラップを無くす際の
ＶＶＴ２５の駆動速度を二段階に設定可能としたが、そ
のＶＶＴ２５の駆動速度を三段階以上に設定可能として
もよい。

【００９０】（５）前記実施例では、ＶＶＴ２５の駆動
速度がエンジン１の運転状態に応じて設定されるよりも
前に、カム回転角センサ７８の故障直前における実進角
値ＴＨＴＣＡＭに基づいてＶＶＴ２５の駆動速度を設定
するようにした。これに対し、ＶＶＴ２５の駆動速度が
エンジン１の運転状態に応じて設定されるよりも前に、
カム回転角センサ７８の故障直前における目標とするバ
ルブタイミング進角値θＶＴＡに基づいてＶＶＴ２５の
駆動速度を可変設定するようにしてもよい。

【００９１】（６）前記実施例では、ＶＶＴ２５の制御
系に係る故障として、ＶＶＴ２５のフィードバック制御
のために用いられるカム回転角センサ７８の故障を診断
するようにした。これに対し、ＶＶＴ２５の制御系に係
る故障として、例えば目標とするバルブタイミング進角
値θＶＴＡを算出するために使用されるスロットルセン
サ７２や回転数センサ７６の故障を診断するようにして
もよい。

【００９２】（７）前記実施例では、ＶＶＴ２５の駆動
速度をエンジン１の運転状態に応じて可変設定すること
と、カム回転角センサ７８の故障直前における実進角値
ＴＨＴＣＡＭに基づいて設定することとを共に具体化し
たが、それらを別々に具体化するようにしてもよい。

【００９３】（８）前記実施例では、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ＶＶＴ２５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。

【００９４】

【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バル
ブオーバラップを変更すべく、運転状態に応じて算出さ
れる制御目標値に基づき可変バルブタイミング機構の駆
動を制御するようにしている。又、可変バルブタイミン
グ機構の制御系に係る故障を診断し、その制御系に係る
故障である場合には、バルブオーバラップを強制的に小
さくすべく可変バルブタイミング機構の駆動を制御する
と共に、そのときの可変バルブタイミング機構の駆動速
度を内燃機関の運転状態に応じて可変設定するようにし
ている。

【００９５】従って、上記故障時に内燃機関が低負荷状
態となってもバルブオーバラップが大き過ぎることがな
く、内燃機関の運転が不安定な状態となることはない。
又、そのときのバルブオーバラップの変更速度が、内燃
機関の運転状態に応じて適切に設定されるようになる。
その結果、可変バルブタイミング機構の制御系に係る故
障が判断された場合に、内燃機関で一定の運転性能を確
保することができ、そのための制御を内燃機関のドライ
バビリティを悪化させることなく行うことができるとい
う優れた効果を発揮する。

【００９６】又、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バルブオーバラップを
変更すべく、運転状態に応じて算出される制御目標値に
基づき可変バルブタイミング機構の駆動を制御するよう
にしている。又、可変バルブタイミング機構の制御系に
係る故障を診断し、その制御系に係る故障である場合に
は、バルブオーバラップを強制的に小さくすべく可変バ
ルブタイミング機構の駆動を制御すると共に、そのとき
の可変バルブタイミング機構の駆動速度を故障判断時に
おけるバルブオーバラップの大きさに応じて可変設定す
るようにしている。

【００９７】従って、上記故障時に内燃機関が低負荷状
態となってもバルブオーバラップが大き過ぎることがな
く、内燃機関の運転が不安定な状態となることはない。
又、そのときのバルブオーバラップの変更速度が、故障
判断時におけるバルブオーバラップの大きさに応じて適
切に設定されるようになる。その結果、可変バルブタイ
ミング機構の制御系に係る故障が判断された場合に、内
燃機関で一定の運転性能を確保することができ、そのた
めの制御を内燃機関のドライバビリティを悪化させるこ
となく行う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１及び第２の発明を具体化した一実施例にお
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４】一実施例において、ＶＶＴ等の構成を示す断面
図である。

【図５】一実施例において、ＬＳＶの構造を示す断面図
である。

【図６】一実施例において、同じくＶＶＴ等の構成を示
す断面図である。

【図７】一実施例において、同じくＬＳＶの構造を示す
断面図である。

【図８】一実施例において、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９】一実施例において、ＬＳＶがデューティ制御さ
れる際のデューティ比に対するＶＶＴの駆動速度の特性
を示すグラフである。

【図１０】一実施例において、ＥＣＵ等の構成を示すブ
ロック図である。

【図１１】一実施例において、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１２】一実施例において、ＥＣＵにより実行される
「故障診断ルーチン」を示すフローチャートである。

【図１３】一実施例において、ＥＣＵにより実行される
「駆動速度切替ルーチン」を示すフローチャートであ
る。

【図１４】一実施例において、ＥＣＵにより実行される
「故障時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。

【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、２５…可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）、７２
…スロットルセンサ、７３…吸気圧センサ、７６…回転
数センサ（７２，７３，７６等により運転状態検出手段
が構成されている）、７８…カム回転角センサ（７８は
ＶＶＴの制御系の構成要素である）、８０…ＥＣＵ（８
０により制御目標値算出手段、通常時駆動制御手段、故
障診断手段、故障時駆動制御手段、第１の駆動速度設定
手段及び第２の駆動速度設定手段が構成されている）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−150409（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−102347（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−212928（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−317115（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−234541（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−286169（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−160708（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 13/02 F01L 1/34

Claims (2)

(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、所定の範囲内で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
   更するために、前記運転状態検出手段の検出結果に基づ
   きバルブタイミングの制御目標値を算出するための制御
   目標値算出手段と、 前記制御目標値算出手段の算出結果に基づき、前記吸気
   バルブと前記排気バルブとのバルブオーバラップを変更
   すべく前記可変バルブタイミング機構の駆動を制御する
   ための通常時駆動制御手段と、 前記可変バルブタイミング機構の制御系に係る故障を診
   断するための故障診断手段と、 前記故障診断手段により前記制御系に係る故障と判断さ
   れた場合に、前記バルブオーバラップを強制的に小さく
   すべく前記可変バルブタイミング機構の駆動を制御する
   ための故障時駆動制御手段と 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、 前記故障診断手段により前記制御系に係る故障と判断さ
   れた場合に、前記故障時駆動制御手段により制御される
   前記可変バルブタイミング機構の駆動速度を前記運転状
   態検出手段により検出される運転状態に応じて可変設定
   するための第１の駆動速度設定手段を設けたことを特徴
   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、所定の範囲内で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
   更するために、前記運転状態検出手段の検出結果に基づ
   きバルブタイミングの制御目標値を算出するための制御
   目標値算出手段と、 前記制御目標値算出手段の算出結果に基づき、前記吸気
   バルブと前記排気バルブとのバルブオーバラップを変更
   すべく前記可変バルブタイミング機構の駆動を制御する
   ための通常時駆動制御手段と、 前記可変バルブタイミング機構の制御系に係る故障を診
   断するための故障診断手段と、 前記故障診断手段により前記制御系に係る故障と判断さ
   れた場合に、前記バルブオーバラップを強制的に小さく
   すべく前記可変バルブタイミング機構の駆動を制御する
   ための故障時駆動制御手段と 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、 前記故障診断手段により前記制御系に係る故障と判断さ
   れた場合に、前記故障時駆動制御手段により制御される
   前記可変バルブタイミング機構の駆動速度を故障判断時
   におけるバルブオーバラップの大きさに応じて可変設定
   するための第２の駆動速度設定手段を設けたことを特徴
   とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。