JPH06212928A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】始動後のラフアイドルやストール、部分負荷時
の失火や運転性低下を防止し、最適なオーバラップを設
定することができる。 【構成】可変バルブタイミング機構２３はタイミングプ
ーリ２４及びステップモータ２５とからなり、吸気バル
ブ９の開閉タイミングを連続的に可変する。ＶＶＴＥＣ
Ｕ４１は始動時において、スタータスイッチ３９の「オ
ン」信号が入力されたか否かを判定する。そして、「オ
ン」信号が入力されたことを判定すると、ＶＶＴＥＣＵ
４１は開閉タイミングのバルブオーバラップの可変量の
制限値を設定し、始動後に設定したバルブオーバラップ
の制限値を徐々に増加させてバルブオーバラップの可変
幅を大きくなるように可変バルブタイミング機構２３の
制御範囲を変更する。

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】従来から、内燃機関の出力制御について
は、内燃機関の運転条件、すなわち、低負荷、高負荷等
に応じてバルブオーバラップを制御して、Ｎｏｘの低
減、燃費の向上を図ることが行なわれている。

【０００３】例えば特開昭５５−１１２８１４号公報で
は、バルブオーバラップを相対的に変化させることによ
り、吸排気弁のオーバラップを拡大することにより燃焼
条件を改善して低負荷での燃費効率や運転性能の向上を
図るようにしている。又、特開昭６２−１９１６０６号
公報に開示されているように、ある所定温度以下の機関
温度ではバルブオーバラップの拡大を禁止し、アイドル
時等の低負荷時の運転性不良を防止するようにしたもの
も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者のよう
な場合、機関始動時において、内燃機関の燃焼室、エン
ジンが冷えている時に、暖気後の状態と同様にバルブオ
ーバーラップを拡大すると、特に、低負荷時においては
シリンダ内の残留ガス割合が多いため、失火やラフアイ
ドルが生じて運転状態が不安定になりやすく、円滑な運
転ができなくなる問題がある。又、後者のように機関温
度等でバルブオーバーラップの拡大を禁止すると、所定
の機関条件への移行の間、Ｎｏｘの排出、燃費の低下等
の問題が生じてしまうことになる。

【０００５】この発明の目的は内燃機関の始動時はバル
ブオーバラップが小さく固定され、その後徐々にバルブ
オーバラップの可変幅を大きくすることにより、始動後
のラフアイドルやストール、部分負荷時の失火や運転性
低下を防止し、最適なオーバラップを設定することがで
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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、図１に示すように、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
る吸気バルブＭ５及び排気バルブＭ６と、前記吸気バル
ブＭ５及び前記排気バルブＭ６の少なくとも一方の開閉
タイミングを連続的に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、前記内燃機関Ｍ１の運転
状態を検出する運転状態検出手段Ｍ８と、前記運転状態
検出手段Ｍ８の検出結果に基づき、前記開閉タイミング
を制御すべく前記可変バルブタイミング機構Ｍ７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、運転状態検出手段Ｍ８の
検知結果に基づいて機関の始動時か否かを判定する機関
始動判定手段Ｍ１０と、前記機関始動判定手段Ｍ１０の
判定結果に基づき開閉タイミングのバルブオーバラップ
の可変量の制限値を設定する設定手段Ｍ１１と、始動後
に前記設定手段Ｍ１１が設定したバルブオーバラップの
制限値を徐々に増加させてバルブオーバラップの可変幅
を大きくなるように前記駆動制御手段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制
限値変更手段Ｍ１２と、を備えたことを要旨とするもの
である。

【０００７】

【作用】上記の構成により、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
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、吸気通路Ｍ３及び排気通路Ｍ４をそれぞれ開
閉されて燃焼室Ｍ２における吸排気が行なわれる。又、
運転状態検出手段Ｍ８は内燃機関の運転状態を検出し、
駆動制御手段Ｍ９は運転状態検出手段Ｍ８の検出結果に
基づき、内燃機関Ｍ１の開閉タイミングを制御すべく可
変バルブタイミング機構Ｍ７を駆動制御する。

【０００８】又、始動時において、機関始動検出手段Ｍ
１０は運転状態検出手段Ｍ８の検知結果に基づいて機関
の始動時か否かを判定する。設定手段Ｍ１１は機関始動
判定手段Ｍ１０の判定結果に基づき開閉タイミングのバ
ルブオーバラップの可変量の制限値を設定し、始動後に
制限値変更手段Ｍ１２は前記設定手段Ｍ１１が設定した
バルブオーバラップの制限値を徐々に増加させてバルブ
オーバラップの可変幅を大きくなるように前記駆動制御
手段Ｍ９における前記可変バルブタイミング機構の制御
範囲を変更する。

【０００９】

【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２〜図９に従って
説明する。

【００１０】図２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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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、すなわち吸気バルブ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。

【００１８】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。

【００１９】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５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２７に
分配するためのものである。ディストリビュータ２８に
はエンジン１の回転に連動して回転されるロータが設け
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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】そして、図２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ネ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。

【００２４】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２に示すように、
ＶＶＴ２３を駆動制御するため駆動制御手段、設定手段
及び制限値変更手段を構成するＶＶＴＥＣＵ４１が設け
られている。このＶＶＴＥＣＵ４１はステップモータ２
５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ＥＣＵ４０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Ｓ
Ｐ、スタータ信号ＳＴ及び吸入空気量ＧＥ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はエンジ
ン１のポンピングロスを低減させるるように吸気バルブ
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。

【００２５】次に前記エンジンＥＣＵ４０及びＶＶＴＥ
ＣＵ４１の構成について、図３，４のブロック図に従っ
て説明する。図３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
した理論演算回路として構成されている。

【００２６】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。

【００２７】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３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４
６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１４
ａ、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。

【００２８】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、車速ＳＰ、スタータ信号ＳＴ及び吸入空気量Ｇａ等
を外部出力回路１７を介してデータ信号としてＶＶＴＥ
ＣＵ４１へ出力する。

【００２９】図４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
Ｍ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によって接続した理論演算回路とし
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５６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、ＶＶＴＥ
ＣＵ４１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。

【００３０】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。

【００３１】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、車速ＳＰ、スタ
ータ信号ＳＴ、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、ＭＰＵ５０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２
５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５
７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
スに従い出力する。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。

【００３２】続いて、前記ＶＶＴ２３の構成について図
５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。

【００３３】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ａ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６４
ａと内周壁６４ｂとから形成され、その底壁には穴６４
ｃ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６４ａ
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６４
ｆが、プーリ本体６２の円周壁６２ｂ及び円周溝６２ｃ
に対して凹凸の関係で組付けられている。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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２１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。

【００４０】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。

【００４１】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６乃至図９
に従って説明する。図６乃至図９はＶＶＴ２３を駆動制
御するためにＶＶＴＥＣＵ４１により実行されるフロー
チャートであり、所定時間毎の定時割り込みで実行され
る。

【００４２】図６に示すメインルーチンではまずステッ
プ１０１でスロットルセンサ１４、全閉スイッチ１４
ａ、回転数センサ３０、水温センサ３２及びスタータス
イッチ３９の検出等によるスロットル開度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ＳＴ及び吸入空気量ＧＥをそれぞれエンジンＥＣ
Ｕ４０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。

【００４３】続いて、ステップ１０２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１０４で始動後の進角値上限値Ｖsteplimit
を０にセットする。ステップ１０２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１０３でエンジン回転数ＮＥが２０
０ｒｐｍ未満か否かを判断する。エンジン回転数ＮＥが
２００ｒｐｍ未満である場合には、ステップ１０４に移
行する。又、エンジン回転数ＮＥが２００ｒｐｍ以上で
ある場合にはメインルーチンを終了する。

【００４４】次に１ｓｅｃ毎に処理されるルーチンにつ
いて説明する。ステップ２０１で進角値上限値Ｖstepli
mitが２５０ステップ未満か否かを判断する。なお、こ
の２５０ステップは進角値と対応するステップモータ２
５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。ステップ２０１で
進角値上限値Ｖsteplimitが２５０ステップ未満である
と判定すると、ステップ２０２に移行し、そのときまで
の進角値上限値Ｖsteplimitに５ステップを加えて新た
な進角値上限値Ｖsteplimitとし、このルーチンを終了
する。又、ステップ２０１で進角値上限値Ｖsteplimit
が２５０ステップ以上であると判断すると、このルーチ
ンを終了する。

【００４５】従って、この１ｓｅｃ毎に処理されるルー
チンにより、オーバラップを行なうためのステップモー
タ２５の制御量上限値が１秒毎に５ステップ増加、すな
わち進角値上限値Ｖsteplimitが２．５゜／ｓｅｃ増加
する。又、このルーチンにより進角値上限値Ｖsteplimi
tの制限は５０秒後に２５０ステップ、すなわち、進角
値上限値Ｖsteplimit５０゜となって終了することにな
る。

【００４６】次に「ＶＶＴ制御ルーチン」を図８及び図
９に従って説明する。図８に示すようにステップ３０１
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３０３へ移
行する。ステップ３０３では進角値Ｖstepとして減速時
若しくはアイドル時の固定値Ｖidleを設定した後、ステ
ップ３０４に移行する。又、ステップ３０１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３０２に移行する。
ステップ３０２では先に読み込まれたエンジン回転数Ｎ
Ｅ及び吸入空気量ＧＥに基づき、それらの値をパラメー
タとする関数ｆ（ＮＥ，Ｇａ）の演算結果を吸気バルブ
９の開閉タイミング制御のための進角値Ｖstepとして設
定した後、ステップ３０４に移行する。この関数ｆ（Ｎ
Ｅ，Ｇａ）の演算は予めＲＯＭ５１に記憶されたマップ
を参照して行なわれる。

【００４７】そして、ステップ３０４で暖気後のＶＶＴ
目標ステップ数である前記Ｖstepと進角値上限値Ｖstep
limitとを比較する。ステップ３０４で目標ステップ数
Ｖstepが進角値上限値Ｖsteplimitよりも大きければス
テップ３０５で目標ステップ数Ｖstepを進角値上限値Ｖ
steplimitに設定し、ステップ３０６に移行する。又、
ステップ３０４で目標ステップ数Ｖstepが進角値上限値
Ｖsteplimit以下であれば、そのままステップ３０６に
移行する。すなわち、ステップ３０１〜ステップ３０５
の処理は進角値の目標ステップ数を設定するための処理
である。

【００４８】ステップ３０６において、設定された目標
ステップ数Ｖstepからステップモータ２５での現在ステ
ップ数Ｖｐｏを減算した結果を制御ステップ数ＳＴＥＰ
として設定する。

【００４９】次にステップ３０７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３０７で制御ステ
ップ数ＳＴＥＰが「０」でない場合には、ステップ３０
８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ＳＴ
ＥＰが正の数である場合には、ステップ３０９で制御フ
ラグＤＩＲを「０」にリセットした後、ステップ３１２
へ移行する。

【００５０】又、ステップ３０８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３１０
で制御フラグＤＩＲを「１」にセットする。次いで、ス
テップ３１１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３１２へ移行する。

【００５１】そして、ステップ３１２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３１３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３１５へ移行する。又、制御
フラグＤＩＲが「０」の場合には、ステップ３１４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３１５へ移行する。

【００５２】ステップ３１５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３１６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３１２へジャンプ
し、ステップ３１２〜ステップ３１６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。

【００５３】一方、ステップ３１６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。

【００５４】このように本実施例のバルブタイミング制
御装置によれば、始動時にオーバラップの制限値として
進角値上限値Ｖsteplimitを０として設定し、その始動
後においては１秒毎に徐々に進角値上限値Ｖsteplimit
を大きくしてバルブオーバラップを拡大している。この
ため、この実施例ではエンジンが冷えている時に始動さ
れた場合、シリンダ内の残留ガス割合を少なくできるた
め、失火やラフアイドルを生じることがない。このた
め、始動後にエンジンストールが生じることはなく、円
滑な運転を行なうことができる。

【００５５】又、始動後には徐々にオーバラップが拡大
されるため、所定の機関条件への移行の間におけるＮｏ
ｘの過多な排出、燃費の低下はない。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。

【００５６】（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１０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。

【００５７】（２）前記実施例では、ステップモータ２
５を駆動限とする吸気側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。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
バルブオーバラップが小さく固定され、その後徐々にバ
ルブオーバラップの可変幅が大きくすることにより、始
動後のラフアイドルやストール、部分負荷時の失火や運
転性低下を防止し、最適なオーバラップを設定すること
ができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本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】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３】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４】同じくＶＶＴＥＣＵの電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】同じくＶＶＴの構成を示す断面図である。

【図６】同じく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る。

【図７】同じく１ＳＥＣ毎に実行されるルーチンを説明
するフローチャートである。

【図８】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９】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。

【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、３９…スタータス
イッチ（１４，１４ａ、３０、３９は運転状態検出手段
を構成している）、４１…駆動制御手段、設定手段、制
限値変更手段を構成するＶＶＴＥＣＵ。

Claims (1)

【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の
   開閉タイミングを連続的に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き、前記開閉タ
   イミング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、 運転状態検出手段の検知結果に基づいて機関の始動時か
   否かを判定する機関始動判定手段と、 前記機関始動判定手段の判定結果に基づき開閉タイミン
   グのバルブオーバラップの可変量の制限値を設定する設
   定手段と、 始動後に前記設定手段が設定したバルブオーバラップの
   制限値を徐々に増加させてバルブオーバラップの可変幅
   を大きくなるように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制限値変更
   手段と、を備えた特徴とする内燃機関のバルブタイミン
   グ制御装置。