JPH07224620A - 多気筒内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】気筒判別センサとは別のセンサを設けることな
くカムシャフトの回転位相を検出し、部品点数の増加を
防止する。 【構成】クランクシャフト７の回転にともない回転速度
信号を発生する回転速度センサ４０と、可変バルブタイ
ミング機構（ＶＶＴ）４６の設けられた側のカムシャフ
ト１３の回転にともない気筒判別信号を発生する気筒判
別センサ４１とを設ける。電子制御装置（ＥＣＵ）９１
は、クランクシャフト７の１回転毎に到来する検出期間
に気筒判別信号の発生の有無を判断し、その判断結果に
応じて気筒を判別する。ＥＣＵ９１は、気筒判別信号の
発生タイミングに対応する回転速度信号と予め設定され
た回転速度信号とに基づき、ＶＶＴ４６側のカムシャフ
ト１３の回転位相を検出する。ＥＣＵ９１は、回転位相
が、そのときのエンジン１の運転状態に応じたカムシャ
フト１３の目標回転位相に一致するようにＶＶＴ４６を
駆動制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気バルブ及び排気バ
ルブの少なくとも一方の開閉タイミング（バルブタイミ
ング）を連続的に変化させるための可変バルブタイミン
グ機構を搭載した多気筒内燃機関の制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、多気筒内燃機関として、クランク
シャフトが２回転する毎に１回転される吸気側カムシャ
フト及び排気側カムシャフトを備えたものが知られてい
る。吸気バルブ及び排気バルブは、対応するカムシャフ
トの回転により作動し、燃焼室に連通する吸気通路及び
排気通路をそれぞれ所定のタイミングで開閉する。この
ような多気筒内燃機関の点火時期や燃料噴射量を気筒毎
に電気的に制御するためには、クランクシャフトの回転
角度（クランク角）と、各気筒の吸気から排気までの各
行程とを対応させて、気筒判別を行う必要がある。そこ
で、クランク角を検出する角度センサと、そのクランク
角の基準位置を検出する基準位置センサとがクランクシ
ャフトに設けられ、気筒判別を行う気筒判別センサがカ
ムシャフトに設けられている。

【０００３】一方、吸気側カムシャフト及び排気側カム
シャフトの少なくとも一方のクランクシャフトに対する
回転位相を変化させることにより、吸気バルブ及び排気
バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変化させ
るようにした可変バルブタイミング機構がある。この機
構としては、バルブタイミングを、低回転領域に適した
低速タイミングと、高回転領域に適した高速タイミング
とに選択的に切り換えるようにしたタイプが知られてい
る。

【０００４】そして、上記可変バルブタイミング機構を
搭載した多気筒内燃機関を制御する技術が、例えば特開
平４−３２１７４６号公報に開示されている。この公報
の段落番号８には、可変バルブタイミング機構の設けら
れた側のクランクシャフトに気筒判別センサを設けるこ
とが記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、低速
タイミングと高速タイミングだけでなく、その中間のバ
ルブタイミングも無段階に設定できるようにした可変バ
ルブタイミング機構が提案されている。この機構を備え
た内燃機関では、そのときの機関の運転状態に応じたカ
ムシャフトの目標回転位相を決定し、実際のカムシャフ
トの回転位相がその目標回転位相となるように、可変バ
ルブタイミング機構を駆動制御（フィードバック制御）
する必要がある。

【０００６】ところが、前記公報記載の技術では、カム
シャフトの回転位相を検出するためのセンサが設けられ
ていない。このため、カムシャフトに、その回転位相を
検出するためのセンサが気筒判別センサとは別に必要と
なり、部品点数が増加するという問題があった。

【０００７】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、可変バルブタイミング機構の駆
動制御に際し、気筒判別センサとは別のセンサを設ける
ことなくカムシャフトの回転位相を検出でき、部品点数
の増加を防止することのできる多気筒内燃機関の制御装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の第１の発明は、図１に示すように、
多気筒内燃機関Ｍ１のクランクシャフトＭ２と、前記ク
ランクシャフトＭ２が２回転する毎に１回転される吸気
側カムシャフトＭ３及び排気側カムシャフトＭ４と、前
記内燃機関Ｍ１の気筒毎の燃焼室Ｍ５に連通する吸気通
路Ｍ６及び排気通路Ｍ７を、前記両カムシャフトＭ３，
Ｍ４の回転によりそれぞれ所定のタイミングで開閉する
吸気バルブＭ８及び排気バルブＭ９と、少なくとも一方
のカムシャフトＭ３，Ｍ４のクランクシャフトＭ２に対
する回転位相を変化させることにより、吸気バルブＭ８
及び排気バルブＭ９の少なくとも一方の開閉タイミング
を連続的に変化させるための可変バルブタイミング機構
Ｍ１０と、前記クランクシャフトＭ２の回転にともない
第１の単位角信号を発生する第１の信号発生手段Ｍ１１
と、前記可変バルブタイミング機構Ｍ１０の設けられた
側のカムシャフトＭ３，Ｍ４の回転にともない第２の単
位角信号を発生する第２の信号発生手段Ｍ１２と、前記
第１の信号発生手段Ｍ１１による第１の単位角信号が、
クランクシャフトＭ２の１回転毎に到来する検出期間に
おいて発生されるとき、第２の信号発生手段Ｍ１２から
の第２の単位角信号の発生の有無を判断し、その判断結
果に応じて内燃機関Ｍ１の気筒を判別する気筒判別手段
Ｍ１３と、前記気筒判別手段Ｍ１３による判別結果に基
づき、内燃機関Ｍ１の運転状態を変更するためのアクチ
ュエータＭ１４を駆動制御する第１の制御手段Ｍ１５
と、前記第２の単位角信号の発生タイミングに対応する
第１の単位角信号と、予め設定された第１の単位角信号
とに基づき、可変バルブタイミング機構Ｍ１０の設けら
れた側のカムシャフトＭ３，Ｍ４の回転位相を検出する
回転位相検出手段Ｍ１６と、前記内燃機関Ｍ１の運転状
態を検出するための運転状態検出手段Ｍ１７と、前記回
転位相検出手段Ｍ１６によるカムシャフトＭ３，Ｍ４の
実際の回転位相が、前記運転状態検出手段Ｍ１７による
運転状態に応じたカムシャフトＭ３，Ｍ４の目標回転位
相に一致するように可変バルブタイミング機構Ｍ１０を
駆動制御する第２の制御手段Ｍ１８とを備えている。

【０００９】請求項２に記載の第２の発明は、第１の発
明の構成に加え、前記第２の信号発生手段Ｍ１２が、前
記カムシャフトＭ３，Ｍ４から突出する歯Ｍ１２ａと、
前記カムシャフトＭ３，Ｍ４の回転に際して前記歯Ｍ１
２ａの通過を検出することにより前記第２の単位角信号
を発生するピックアップＭ１２ｂとを備え、前記可変バ
ルブタイミング機構Ｍ１０により変更し得る回転位相の
角度範囲を変位幅ａとし、気筒判別手段Ｍ１３による気
筒判別に際し、所定の第２の単位角信号のみを前記検出
期間にて発生させるための角度範囲を余裕角度Ｂとし、
各種誤差による、前記第２の単位角信号の検出角度と実
際のクランク角度との誤差をαとし、Ｂ＝（７２０／ｎ
−ａ）≧αを満たすｎのうち自然数の最大値をＮとする
と、前記歯Ｍ１２ａの数ｂは３≦ｂ≦Ｎを満たす奇数の
自然数であり、それらの歯Ｍ１２ａは単位角度を隔てて
配列されている。

【００１０】

【作用】第１の発明においては、図１に示すように、ク
ランクシャフトＭ２が２回転する毎に吸気側及び排気側
のカムシャフトＭ３，Ｍ４がそれぞれ１回転される。吸
気バルブＭ８及び排気バルブＭ９が作動され、吸気通路
Ｍ６及び排気通路Ｍ７が所定のタイミングで開閉され
る。バルブＭ８，Ｍ９の少なくとも一方の開閉タイミン
グは、可変バルブタイミング機構Ｍ１０により連続的に
変更可能である。この変更に際しては、クランクシャフ
トＭ２に対する少なくとも一方のカムシャフトＭ３，Ｍ
４の回転位相が変更される。

【００１１】上記のようにバルブＭ８，Ｍ９の開閉タイ
ミングを連続的に変更可能にした内燃機関Ｍ１では、気
筒判別及び可変バルブタイミング機構Ｍ１０の駆動制御
が以下のようにして行われる。

【００１２】第１の信号発生手段Ｍ１１は前記クランク
シャフトＭ２の回転にともない第１の単位角信号を発生
する。第２の信号発生手段Ｍ１２は、可変バルブタイミ
ング機構Ｍ１０の設けられた側のカムシャフトＭ３，Ｍ
４の回転にともない第２の単位角信号を発生する。

【００１３】気筒判別手段Ｍ１３は、クランクシャフト
Ｍ２の１回転毎に到来する検出期間において第１の単位
角信号が発生されるとき、第２の単位角信号の発生の有
無を判断する。気筒判別手段Ｍ１３は、その判断結果に
応じて内燃機関Ｍ１の気筒を判別する。その判別結果に
基づき第１の制御手段Ｍ１５は内燃機関Ｍ１の運転状態
を変更するためのアクチュエータＭ１４を駆動制御す
る。

【００１４】また、回転位相検出手段Ｍ１６は、第２の
単位角信号の発生タイミングに対応する第１の単位角信
号と予め設定された第１の単位角信号とに基づき、可変
バルブタイミング機構Ｍ１０側のカムシャフトＭ３，Ｍ
４の回転位相を検出する。運転状態検出手段Ｍ１７は内
燃機関Ｍ１の運転状態を検出する。そして、第２の制御
手段Ｍ１８は、回転位相検出手段Ｍ１６によるカムシャ
フトＭ３，Ｍ４の実際の回転位相が、前記運転状態検出
手段Ｍ１７による運転状態に応じたカムシャフトＭ３，
Ｍ４の目標回転位相に一致するように可変バルブタイミ
ング機構Ｍ１０を駆動制御する。

【００１５】このように、第１の発明では、第１の信号
発生手段Ｍ１１による第１の単位角信号と第２の信号発
生手段Ｍ１２による第２の単位角信号とに基づき、気筒
判別とカムシャフトＭ３，Ｍ４の回転位相の検出とが行
われる。そして、その回転位相を用いて可変バルブタイ
ミング機構Ｍ１０の駆動制御が行われる。従って、気筒
判別のための手段と回転位相検出のための手段とを別々
に設ける必要がない。

【００１６】第２の発明においては、第２の信号発生手
段Ｍ１２の歯数ｂが「３」よりも小さな奇数の自然数で
ある場合、すなわち「１」の場合、気筒判別は可能であ
るものの、クランクシャフトＭ２が２回転（７２０°Ｃ
Ａ）しなければ回転位相を検出できず、バルブタイミン
グをフィードバック制御する場合の制御応答性が悪化す
る。

【００１７】これに対し、歯数ｂが「Ｎ」よりも多い
と、気筒を誤検出するおそれがある。すなわち、気筒判
別に際し、第２の単位角信号の発生の有無が判断される
検出期間において、本来ならば発生するはずのない第２
の単位角信号が、構成部材のばらつき等により発生する
と、誤った気筒判別が行われる。これとは逆に、本来は
検出期間内で発生するはずの第２の単位角信号が構成部
材のばらつき等により発生しないと、誤った気筒判別が
行われる。

【００１８】所定の第２の単位角信号のみを検出期間に
て発生させるための角度範囲を余裕角度Ｂとし、各種誤
差による、第２の単位角信号の検出角度と実際のクラン
ク角度との誤差をαとすると、両者の間には、Ｂ（＝７
２０／ｎ−ａ）≧αが成り立つ。ここで、歯数ｂが
「Ｎ」よりも多く設定されると、余裕角度Ｂは「α」未
満となり、気筒が誤判別されてしまう。従って、上記関
係を満たすように歯数ｂが設定されれば、気筒の誤判別
が防止されつつ、バルブタイミングのフィードバック制
御時の制御応答性が確保される。

【００１９】

【実施例】以下、第１及び第２の発明を具体化した一実
施例を図２〜図１２に従って説明する。

【００２０】図２に示すように、車両には多気筒内燃機
関としての４サイクル多気筒ガソリンエンジン（以下、
単にエンジンという）１が搭載されている。エンジン１
はシリンダブロック２及びシリンダヘッド３を備えてい
る。シリンダブロック２には、上下方向へ延びる６つの
気筒（第１気筒＃１，第２気筒＃２，第３気筒＃３，第
４気筒＃４，第５気筒＃５，第６気筒＃６）が紙面の厚
み方向へ並設され、各気筒＃１〜＃６内にピストン５が
往復動可能に収容されている。各ピストン５は、コネク
ティングロッド６を介し共通のクランクシャフト７に連
結されている。各ピストン５の往復運動はコネクティン
グロッド６によって回転運動に変換された後、クランク
シャフト７に伝達される。

【００２１】シリンダブロック２及びシリンダヘッド３
間において、各ピストン５の上側は燃焼室８となってい
る。シリンダヘッド３には、その両外側面と各燃焼室８
とを連通させる吸気ポート９及び排気ポート１０がそれ
ぞれ設けられている。これらのポート９，１０を開閉す
るために、シリンダヘッド３には吸気バルブ１１及び排
気バルブ１２がそれぞれ略上下方向への往復動可能に支
持されている。また、シリンダヘッド３において、各バ
ルブ１１，１２の上方には、吸気側カムシャフト１３及
び排気側カムシャフト１４がそれぞれ回転可能に設けら
れている。各カムシャフト１３，１４の端部に設けられ
たタイミングプーリ１５，１６は、タイミングベルト１
７によりクランクシャフト７に駆動連結されている。

【００２２】そして、クランクシャフト７が回転される
と、その回転がタイミングベルト１７を介して両タイミ
ングプーリ１５，１６に伝達される。タイミングプーリ
１５の回転にともない吸気側カムシャフト１３が回転す
ると、その回転により吸気バルブ１１が往復動し、吸気
ポート９が開閉される。また、タイミングプーリ１６の
回転にともない排気側カムシャフト１４が回転すると、
その回転により排気バルブ１２が往復動し、排気ポート
１０が開閉される。

【００２３】吸気ポート９には、エアクリーナ１８、ス
ロットルバルブ１９、サージタンク２１、吸気マニホル
ド２２等を備えた吸気通路２３が接続されている。エン
ジン１外部の空気（外気）は、吸気通路２３の各部材を
順に通過して燃焼室８に取り込まれる。

【００２４】スロットルバルブ１９は軸２４により吸気
通路２３に回動可能に設けられている。軸２４はワイヤ
等を介して運転席のアクセルペダル（図示しない）に連
結されており、運転者によるアクセルペダルの踏み込み
操作に連動してスロットルバルブ１９と一体で回動され
る。この際のスロットルバルブ１９の傾斜角度に応じ
て、吸気通路２３を流れる空気の量（吸入空気量）が決
定される。サージタンク２１は吸入空気の脈動（圧力振
動）を平滑化させるためのものである。

【００２５】吸気マニホルド２２には、各吸気ポート９
へ向けて燃料を噴射するインジェクタ２５が取付けられ
ている。そして、各インジェクタ２５から噴射される燃
料と吸気通路２３内を流れる空気とからなる混合気は、
各燃焼室８内へ導入される。この混合気に着火するため
に、シリンダヘッド３には点火プラグ２６が取付けられ
ている。本実施例では、インジェクタ２５及び点火プラ
グ２６により、エンジン１の運転状態を変更するための
アクチュエータが構成されている。

【００２６】点火プラグ２６はディストリビュータ２７
によっ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２７は、イグナイタ２８から出力され
る高電圧をクランクシャフト７の回転角（クランク角°
ＣＡ、なお、ＣＡはcrank angle の略称である。）に同
期して点火プラグ２６に分配する。そして、燃焼室８内
へ導入された混合気は点火プラグ２６の点火によって爆
発・燃焼される。この際に生じた高温高圧の燃焼ガスに
よりピストン５が往復動し、クランクシャフト７が回転
され、エンジン１の駆動力が得られる。

【００２７】排気ポート１０には、排気マニホルド２
９、触媒コンバータ３１等を備えた排気通路３２が接続
されている。燃焼室８で生じた燃焼ガスは、排気通路３
２の各部材を順に通ってエンジン１外部へ導出される。
触媒コンバータ３１には、排気通路３２を流れる排気ガ
スを浄化するための三元触媒３３が内蔵されている。

【００２８】上記エンジン１においては、混合気が燃焼
室８内に吸入されてその燃焼室８から排気ガスが排出さ
れるまでの期間（１サイクル）に、ピストン５が２往復
してクランクシャフト７が２回転する。このサイクル
は、吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程の４つ
の行程からなる。吸気行程では、ピストン５の下降運動
により燃焼室８内に負圧が発生し、この負圧により燃焼
室８内に混合気が吸入される。圧縮行程では、ピストン
５が上昇運動し、混合気が圧縮される。爆発行程では、
圧縮された混合気に点火されて爆発・燃焼が行われ、そ
の際に発生する圧力によりピストン５が押し下げられ
る。排気行程では、押し下げられたピストン５が上昇
し、燃焼により生じた排気ガスが燃焼室８外へ排出され
る。

【００２９】なお、本実施例では第１気筒＃１のサイク
ルに対し第６気筒＃６が１／２サイクルずらされてい
る。すなわち、第１気筒＃１のピストン５が圧縮上死点
に到達したとき、第６気筒＃６のピストン５が吸気上死
点に到達する。逆に、第６気筒＃１のピストン５が圧縮
上死点に到達したとき、第１気筒＃１のピストン５が吸
気上死点に到達するようになっている。

【００３０】前記エンジン１の運転状態を検出するため
に各種センサが用いられている。シリンダブロック２に
は、エンジン１の冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検
出するための水温センサ３４が取付けられている。吸気
通路２３においてエアクリーナ１８の近傍には、吸入空
気の温度（吸気温ＴＨＡ）を検出するための吸気温セン
サ３５が取付けられている。吸気通路２３において、ス
ロットルバルブ１９の近傍には、その軸２４の回動角度
（スロットル開度ＴＡ）を検出するためのスロットルセ
ンサ３６が設けられている。サージタンク２１には、そ
の内部の圧力（吸気圧ＰＭ）を検出するための吸気圧セ
ンサ３７が取付けられている。排気通路３２の途中に
は、排気ガス中の残存酸素濃度を検出するための酸素セ
ンサ３９が取付けられている。

【００３１】さらに、クランクシャフト７の回転速度
（エンジン回転速度）ＮＥを検出するために、第１の信
号発生手段としての回転速度センサ４０が設けられてい
る。図７に示すように、クランクシャフト７には円盤状
の磁性体からなるロータ４０ａが一体回転可能に装着さ
れている。そのロータ４０ａの外周ほぼ全体には複数対
の歯４３及び第１の凹部４３ａが等角度（本実施例では
１０度）毎に形成されている。また、ロータ４０ａにお
ける複数の歯４３のうちの２つは欠落されており、この
欠落部分、すなわち、第２の凹部４３ｂの間隔は、第１
の凹部４３ａの間隔より大きく設定されている。

【００３２】前記ロータ４０ａの近傍には、そのロータ
４０ａの外周に対向する電磁ピックアップ４４が配置さ
れている。電磁ピックアップ４４はコイル（図示しな
い）を備え、前記各歯４３との対向位置関係が変化した
ときに、コイルのインダクタンスが変化する特性を利用
した周知のものである。従って、電磁ピックアップ４４
はクランクシャフト７の回転にともない、ロータ４０ａ
が回転して歯４３及び第１の凹部４３ａがその電磁ピッ
クアップ４４の前方を通過する毎に、第１の単位角信号
としてパルス状の回転速度信号ＳＧ１を出力する。この
回転速度信号ＳＧ１の発生間隔（時間）を計測すること
により、エンジン回転速度ＮＥを検出することが可能で
ある。そして、本実施例ではロータ４０ａ及び電磁ピッ
クアップ４４によって回転速度センサ４０が構成されて
いる。

【００３３】本実施例におけるロータ４０ａは、図１０
に示すように、第１気筒＃１及び第６気筒＃６内のピス
トン５の位置に対して次の関係が成立するように、クラ
ンクシャフト７上に取付けられている。第１気筒＃１又
は第６気筒＃６のピストン５が上死点に位置するときの
回転速度信号ＳＧ１を基準とすると、その信号よりも１
４０°ＣＡ及び１３０°ＣＡ前のタイミングで第２の凹
部４３ｂが電磁ピックアップ４４に対向するようになっ
ている。換言すると、第２の凹部４３ｂが電磁ピックア
ップ４４に対向した後、回転速度信号ＳＧ１が１３個出
力されたとき、第１気筒＃１又は第６気筒＃６のピスト
ン５が上死点に位置するようになっている。

【００３４】図２に示すように、吸気側カムシャフト１
３とタイミングプーリ１５との間には、可変バルブタイ
ミング機構（以下単に「ＶＶＴ」という）４６が設けら
れている。ＶＶＴ４６は、タイミングプーリ１５（クラ
ンクシャフト７）の回転に対するカムシャフト１３の回
転位相を変化させて、吸気バルブ１１の開閉タイミング
を連続的に変更するための機構であり、油圧により駆動
される。本実施例では、ＶＶＴ４６の作動により、カム
シャフト１３の回転位相を最大で６０°ＣＡ変更できる
ようになっている。

【００３５】次に、ＶＶＴ４６の構成を図３〜図６に従
って説明する。吸気側カムシャフト１３は、その外周に
設けられたジャーナル４７において、シリンダヘッド３
及びベアリングキャップ４８間で回転可能に支持されて
いる。カムシャフト１３の外周においてジャーナル４７
の前方（図３及び図５の左方）近傍には、タイミングプ
ーリ１５が相対回動可能に装着されている。タイミング
プーリ１５の外周には多数の外歯４９が形成され、ここ
にタイミングベルト１７が掛装されている。上述したよ
うにクランクシャフト７の回転は、このタイミングベル
ト１７を介してタイミングプーリ１５に伝達される。

【００３６】カムシャフト１３の前端には、略円筒状を
なすインナキャップ５１が中空ボルト５２及びピン５３
により一体回転可能に取付けられている。タイミングプ
ーリ１５には、蓋５４を有するカバー５５が複数本のボ
ルト５６及びピン５７により一体回転可能に取付けられ
ている。このカバー５５によりカムシャフト１３の前端
部及びインナキャップ５１の全体が覆われている。

【００３７】タイミングプーリ１５及びカムシャフト１
３は、カバー５５及びインナキャップ５１間に介在され
たリングギヤ５８によって連結されている。リングギヤ
５８は略円環状をなし、タイミングプーリ１５、カバー
５５及びインナキャップ５１によって囲まれた空間Ｓ内
にカムシャフト前後方向への往復動可能に収容されてい
る。リングギヤ５８の内外周には多数の歯５８ａ，５８
ｂが設けられている。これに対応して、インナキャップ
５１の外周及びカバー５５の内周には多数の歯５１ａ，
５５ｂが設けられている。これらの歯５８ａ，５８ｂ，
５１ａ，５５ｂは、いずれもカムシャフト１３の軸線に
対し交差したヘリカル歯となっている。そして、歯５１
ａ，５８ａが互いに噛合し、歯５５ｂ，５８ｂが互いに
噛合している。これらの噛合により、タイミングプーリ
１５の回転は、カバー５５、リングギヤ５８、インナキ
ャップ５１を介してカムシャフト１３に伝達される。ま
た、各歯５８ａ，５８ｂ，５１ａ，５５ｂがヘリカル歯
であることから、リングギヤ５８が前後方向へ移動する
と、インナキャップ５１及びカバー５５に捩じり力が付
与され、その結果、カムシャフト１３がタイミングプー
リ１５に対し相対回動する。

【００３８】空間Ｓにおいて、リングギヤ５８の前側は
第１の油圧室５９をなし、後側は第２の油圧室６１をな
している。各油圧室５９，６１に潤滑油による油圧を供
給するために、図２に示すように、エンジン１に既設の
オイルポンプ６２が利用されている。オイルポンプ６２
はクランクシャフト７に駆動連結されており、エンジン
１の運転にともない作動してオイルパン６３から潤滑油
を吸引及び吐出する。吐出された潤滑油中の異物、金属
粉等はオイルフィルタ６４によって除去される。そし
て、オイルフィルタ６４を通過した潤滑油の油圧が各油
圧室５９，６１に供給される。

【００３９】図３及び図５に示すように、オイルポンプ
６２の吐出孔は第１の供給路により第１の油圧室５９に
連通されている。すなわち、シリンダヘッド３及びベア
リングキャップ４８には、上下方向へ延びるヘッド油路
６６が形成されている。ベアリングキャップ４８には、
ヘッド油路６６と平行に油孔６７が形成されている。カ
ムシャフト１３のジャーナル４７において油孔６７と対
応する箇所には、ジャーナル溝６８が全周にわたって形
成されている。

【００４０】カムシャフト１３にはその軸線に沿って延
びるシャフト油路６９が形成されている。シャフト油路
６９は、その途中に配置されたボール７１により前後に
区画されている。カムシャフト１３には、ジャーナル溝
６８及びボール７１より前方のシャフト油路６９を連通
させる油孔７２が貫設されている。シャフト油路６９の
前側は、中空ボルト５２の中心孔５２ａを通じて第１の
油圧室５９に連通されている。そして、前述したヘッド
油路６６、油孔６７、ジャーナル溝６８、油孔７２、シ
ャフト油路６９及び中心孔５２ａにより第１の供給路が
構成されている。

【００４１】オイルポンプ６２の吐出孔は第２の供給路
により第２の油圧室６１に連通されている。すなわち、
ベアリングキャップ４８には、油孔６７と平行に油孔７
４が形成されている。カムシャフト１３のジャーナル４
７において油孔７４と対応する箇所には、ジャーナル溝
７５が全周にわたって形成されている。カムシャフト１
３には、シャフト油路６９と平行にシャフト油路７６が
形成されている。シャフト油路７６の後端はジャーナル
溝７５に接続され、前端は、カムシャフト１３及びイン
ナキャップ５１間に設けられた油孔７７を介して第２の
油圧室６１に接続されている。そして、前述したヘッド
油路６６、油孔７４、ジャーナル溝７５、シャフト油路
７６、油孔７７により第２の供給路が構成されている。

【００４２】第１の供給路及び第２の供給路の途中に
は、各油圧室５９，６１に供給される油圧の大きさを調
整するために、電磁式のリニアソレノイドバルブ（ＬＳ
Ｖ）７８が設けられている。

【００４３】図３及び図４に示すように、ＬＳＶ７８の
ケーシング７９には、その内外を連通させる第１のポー
ト８１、第２のポート８２、第３のポート８３、第４の
ポート８４及び第５のポート８５がそれぞれ設けられて
いる。第１のポート８１は油孔６７に接続され、第２の
ポート８２は油孔７４に接続されている。第３及び第４
のポート８３，８４は、ベアリングキャップ４８に形成
された油孔８６を介してオイルパン６３に接続されてい
る。第５のポート８５は、ヘッド油路６６、オイルフィ
ルタ６４等を介してオイルポンプ６２に接続されてい
る。

【００４４】ケーシング７９の内部には、円筒状の４つ
の弁体８７ａを備えたスプール８７が往復動可能に収容
されている。スプール８７は、その両側に設けられたス
プリング８８及び電磁ソレノイド８９の作動により軸方
向へ移動される。

【００４５】例えば図６に示すように、スプール８７が
前方（図の左方）へ移動されると、第５のポート８５が
第１のポート８１に連通されるとともに、第２のポート
８２が第４のポート８４に連通される。これらの連通に
より、ヘッド油路６６に供給された油圧が、ＬＳＶ７８
から油孔６７、ジャーナル溝６８、油孔７２、シャフト
油路６９及び中心孔５２ａを通じて第１の油圧室５９に
供給される。この油圧がリングギヤ５８に前側から加え
られると、同リングギヤ５８が第２の油圧室６１内の潤
滑油に抗して後方へ移動しながら回動する。この回動を
ともなう移動により、インナキャップ５１及びカバー５
５に捩じり力が付与される。

【００４６】その結果、タイミングプーリ１５に対する
カムシャフト１３の回転位相が変えられ、吸気バルブ１
１の開閉タイミングが進角される。この現象を図１１
（ｂ）を用いて説明すると、吸気バルブ１１の開弁期間
が早められ、吸気バルブ１１と排気バルブ１２とがとも
に開いている期間（バルブオーバラップ）が拡大され
る。リングギヤ５８の後方への移動は、これがタイミン
グプーリ１５に当接したところで規制される。リングギ
ヤ５８がタイミングプーリ１５に当接して停止したと
き、吸気バルブ１１の開弁期間が最も早くなる。

【００４７】一方、図４に示すように、ＬＳＶ７８のス
プール８７が後方（図の右方）へ移動されると、第５の
ポート８５が第２のポート８２に連通されるとともに、
第１のポート８１が第３のポート８３に連通される。す
ると、ヘッド油路６６に供給された油圧が、ＬＳＶ７８
から油孔７４、ジャーナル溝７５、シャフト油路７６及
び油孔７７を通じて第２の油圧室６１に供給される。こ
の油圧がリングギヤ５８に後側から加えられることによ
り、同リングギヤ５８が第１の油圧室５９内の潤滑油に
抗して軸方向へ移動しながら回動する。この回動をとも
なう移動により、インナキャップ５１及びカバー５５に
捩じり力が付与される。

【００４８】その結果、タイミングプーリ１５に対する
カムシャフト１３の回転位相が変えられ、吸気バルブ１
１の開閉タイミングが遅角される。この現象をバルブタ
イミングダイヤグラムを用いて説明すると、図１１
（ａ）に示すように、吸気バルブ１１の開弁期間が遅ら
されバルブオーバラップが縮小される。リングギヤ５８
の前方への移動は、これがカバー５５に当接することで
規制される。リングギヤ５８がカバー５５に当接して停
止したとき、吸気バルブ１１の開弁期間が最も遅くな
る。

【００４９】上記のようにＶＶＴ４６が構成されてお
り、同ＶＶＴ４６を駆動させることにより、吸気バルブ
１１の開閉タイミング、ひいてはバルブオーバラップ
が、図１１（ａ）に示す状態と、図１１（ｂ）に示す状
態との間で連続的に変更可能である。

【００５０】エンジン１には、その燃料噴射制御や点火
制御に際して気筒＃１〜＃６の判別を行うために、第２
の信号発生手段としての気筒判別センサ４１が設けられ
ている。図８に示すように、吸気側カムシャフト１３上
にはロータ４１ａが一体回転可能に装着され、その外周
には磁性体よりなる歯４１ｂが形成されている。ロータ
４１ａの近傍には、前記電磁ピックアップ４４と同一構
成の別の電磁ピックアップ４５が配置されている。電磁
ピックアップ４５は、吸気側カムシャフト１３の回転に
ともないロータ４１ａが回転して歯４１ｂがその電磁ピ
ックアップ４５の前方を通過する毎に、第２の単位角信
号としてパルス状の気筒判別信号ＳＧ２を出力する。そ
して、本実施例では、ロータ４１ａ及び電磁ピックアッ
プ４５によって気筒判別センサ４１が構成されている。

【００５１】気筒判別信号は、前述した気筒判別以外に
も、クランクシャフト７の回転に対する吸気側カムシャ
フト１３の回転位相（変位角θ）を検出するための信号
としても用いられる。すなわち、この信号は、ＶＶＴ４
６の作動により進角側あるいは遅角側へ吸気側カムシャ
フト１３の回転位相が変更されたとき、その変更量であ
る変位角θを検出するためにも用いられる。

【００５２】ここで、ＶＶＴ４６により変更し得る回転
位相（変位角θ）の角度範囲を変位幅ａとし、各種誤差
による、気筒判別信号の検出角度と実際のクランク角度
との誤差をαとし、 （７２０／ｎ−ａ）≧α ……（１） を満たすｎのうち、自然数の最大値をＮとすると、歯４
１ｂの数（歯数）ｂが 「３≦ｂ≦Ｎ」 ……（２） を満たす奇数の自然数であり、それらの歯４１ｂが単位
角度を隔てて配列されている必要がある。式（１）中の
（７２０／ｎ−ａ）は、気筒判別に際し、所定の気筒判
別信号のみを検出期間にて発生させるための余裕角度Ｂ
である（これについては後述する）。また、本実施例で
は誤差αとして「５°ＣＡ」が設定されている。

【００５３】このように歯数ｂに上記の制限を付したの
は、誤りなく気筒を判別し、かつ、ＶＶＴ４６によって
バルブタイミングをフィードバック制御する場合の制御
応答性を確保するためである。その詳細について以下に
説明する。

【００５４】エンジン１の１サイクルには、クランクシ
ャフト７及び回転速度センサ４０のロータ４０ａが一体
で２回転し、各気筒＃１〜＃６内でピストン５が２往復
する。このピストン５の位置と回転速度センサ４０によ
る回転速度信号ＳＧ１との対応関係を図１０に示す。図
の上段は、吸気上死点に位置している第１気筒＃１のピ
ストン５が、圧縮上死点に到達するまでの期間（０〜３
６０°ＣＡ）を表している。この期間には、圧縮上死点
に位置している第６気筒＃６のピストン５が吸気上死点
に到達する。また、図の下段は、前記上段に続く期間を
表している。すなわち、圧縮上死点に位置している第１
気筒＃１のピストン５が、吸気上死点に到達するまでの
期間（３６０〜７２０°ＣＡ）を表している。この期間
には、吸気上死点に位置している第６気筒＃６のピスト
ン５が圧縮上死点に到達する。

【００５５】そして、上段及び下段の期間においては、
第２の凹部４３ｂが電磁ピックアップ４４の前方を通過
した後、１３個の回転速度信号ＳＧ１が発生したとき、
第１気筒＃１及び第６気筒＃６の各ピストン５が上死点
に到達することになる。このため、第２の凹部４３ｂを
検出後、回転速度信号ＳＧ１の発生数をカウントすれ
ば、第１気筒＃１及び第６気筒＃６の上死点のタイミン
グを検出可能である。ただし、回転速度センサ４０によ
る回転速度信号ＳＧ１は上段においても下段においても
全く同一の波形を示す。このため、検出された上死点の
タイミングが、第１気筒＃１の圧縮上死点（第６気筒＃
６の吸気上死点）であるか、第６気筒＃６の圧縮上死点
（第１気筒＃１の吸気上死点）であるかは判別できな
い。

【００５６】そこで、気筒判別センサ４１による気筒判
別信号を用いて気筒判別が行われる。その判別のため
に、第２の凹部４３ｂの検出後、回転速度信号ＳＧ１が
１３個発生するまでの２つの期間（２４０〜３６０°Ｃ
Ａの期間と、６００〜７２０°ＣＡの期間）が気筒判別
信号の検出期間Ａとされている。

【００５７】この検出期間Ａは、各種誤差（ばらつき）
を考慮して、変位幅ａ（この場合６０°ＣＡ）の前後に
所定クランク角（本実施例では３０°ＣＡ）が加えられ
た期間となっている。各種ばらつきは、真のクランク角
に対する回転速度信号ＳＧ１や気筒判別信号のずれであ
る。このばらつきの原因としては、例えば、センサ４
０，４１の取付け公差、ロータ４０ａ，４１ａの有する
公差、センサ出力の公差、電気回路の特性の公差、タイ
ミングベルト１７の伸び等や、さらにはこれら各要素が
重畳したものが挙げられる。

【００５８】そして、これらの検出期間Ａ内で気筒判別
信号が発生したか否かによって、第１気筒＃１及び第６
気筒＃６の上死点が判別されるようになっている。本実
施例では、検出期間Ａ内に気筒判別信号が発生した場
合、その直後の上死点が第１気筒＃１の圧縮上死点（第
６気筒＃６の吸気上死点）と判別され、発生しない場
合、第６気筒＃６の圧縮上死点（第１気筒＃１の吸気上
死点）が判別されるようになっている。

【００５９】ここで、上段の検出期間Ａでは気筒判別信
号を発生させ、下段の検出期間Ａでは同信号を発生させ
ないようにするには、クランクシャフト７が２回転する
期間に気筒判別信号を奇数個発生させる必要がある。つ
まり、ロータ４１ａの歯数ｂを奇数に設定する必要があ
る。この制約を満たす歯数ｂの最小値は「１」である。

【００６０】しかし、ｂ＝１の場合、気筒判別はできる
ものの、クランクシャフト７が２回転（７２０°ＣＡ）
しなければ変位角θを検出できず、バルブタイミングを
フィードバック制御する場合の制御応答性が悪化する。
例えば、エンジン回転速度ＮＥが６００ｒｐｍの場合に
は２００ｍｓ経過毎に１回しか変位角θを検出できな
い。制御応答性の悪化を防止するには、上記制約に加
え、気筒判別信号の数をできるだけ多くすればよい。本
実施例では上記の要求（「１」よりも大きな奇数の自然
数）を満たす数として、歯数ｂの最小値が「３」に設定
されている。

【００６１】これに対し、気筒判別信号の数をあまり多
くすると、気筒を誤検出するおそれがある。すなわち、
第１気筒＃１の圧縮上死点よりも前の検出期間Ａには、
必ず気筒判別信号を発生させる必要がある。しかし、前
述した各種ばらつき等により、気筒判別信号が検出期間
Ａから外れたタイミングで発生すると、第１気筒＃１の
圧縮上死点を判別しなければならないのに、誤って第６
気筒＃６の圧縮上死点を判別してしまう。これとは逆
に、本来は検出期間Ａ内で発生するはずのない気筒判別
信号が同検出期間Ａ内で発生すると、第６気筒＃６の圧
縮上死点を誤って第１気筒＃１の圧縮上死点と判別して
しまう。

【００６２】従って、歯数ｂの設定に際しては、気筒判
別の誤検出を防止するのに必要な余裕角度Ｂ（＝７２０
／ｎ−ａ）を考慮することが重要である。そして、カム
シャフト１３及びクランクシャフト７を駆動連結するタ
イミングベルト１７の伸び等に基づくばらつきを考慮す
ると、この余裕角度Ｂとしては、一般的には「５°Ｃ
Ａ」以上にするのが望ましい。

【００６３】このような要求から、歯数ｂの設定に当た
り上記式（１），（２）の制約が加えられる。変位幅ａ
が６０°ＣＡである場合、Ｎは「１１」となり、結局、
歯数ｂとしては「３≦ｂ≦１１」を満たす奇数の自然数
に設定すればよいことになる。その一例として、本実施
例では歯数ｂが「３」に設定されている。もちろんそれ
以外にも、歯数ｂを「５」，「７」，「９」，「１１」
のうちのいずれかに設定してもよい。

【００６４】前記した気筒判別センサ４１の３つの歯４
１ｂは、ロータ４１ａの外周に単位角度（この場合、１
２０°）を隔てて配列されている。そして、図１０に示
すように、クランクシャフト７が２回転（７２０°ＣＡ
回転）する間に、３つの気筒判別信号（第１の気筒判別
信号ＳＧ２ａ，第２の気筒判別信号ＳＧ２ｂ，第３の気
筒判別信号ＳＧ２ｃ）が出力される。また、変位角θの
検出のために、ロータ４１ａは、クランクシャフト７上
のロータ４０ａの第１の凹部４３ａに対して、次の関係
が成立するようにカムシャフト１３に取付けられてい
る。図１０に示すように、第１の気筒判別信号ＳＧ２ａ
は、第１気筒＃１が圧縮上死点に到達する時点（３６０
°ＣＡ）よりも９０〜３０°ＣＡ前の範囲で発生するよ
うになっている。第２の気筒判別信号ＳＧ２ｂは、第３
気筒＃３が圧縮上死点に到達する時点（６００°ＣＡ）
よりも９０〜３０°ＣＡ前の範囲で発生するようになっ
ている。第３の気筒判別信号ＳＧ２ｃは、第２気筒＃２
が圧縮上死点に到達する時点（１２０°ＣＡ）よりも９
０〜３０°ＣＡ前の範囲で発生するようになっている。

【００６５】そして、気筒判別信号ＳＧ２ａ〜ＳＧ２ｃ
の発生時の回転速度信号ＳＧ１から、各圧縮上死点より
も３０°ＣＡ前の回転速度信号ＳＧ１までに要する時間
が計測され、その時間に基づき変位角θが検出される。

【００６６】上述した各種センサ３４〜３７，３９〜４
１の検出値に基づき各インジェクタ２５、イグナイタ２
８及びＬＳＶ７８を駆動制御するために、電子制御装置
（以下単に「ＥＣＵ」という）９１が設けられている。
ＥＣＵ９１は図９に示すように、気筒判別手段、第１の
制御手段、回転位相検出手段及び第２の制御手段として
の中央処理装置（ＣＰＵ）９２、読み出し専用メモリ
（ＲＯＭ）９３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９
４、バックアップＲＡＭ９５、外部入力回路９６及び外
部出力回路９７を備えている。これらの各部材９２〜９
７は互いにバス９８によって接続されている。ＲＯＭ９
３は所定の制御プログラムや初期データを予め記憶して
いる。ＣＰＵ９２はその制御プログラム及び初期データ
に従って各種演算処理を実行する。ＲＡＭ９４はＣＰＵ
９２による演算結果を一時的に記憶する。バックアップ
ＲＡＭ９５は、ＥＣＵ９１に対する電源供給が停止され
た後にも、ＲＡＭ９４内の各種データを保持するため
に、バッテリ（図示しない）によってバックアップされ
ている。

【００６７】外部入力回路９６には、前述した水温セン
サ３４、吸気温センサ３５、スロットルセンサ３６、吸
気圧センサ３７、酸素センサ３９、回転速度センサ４０
及び気筒判別センサ４１がそれぞれ接続されている。一
方、外部出力回路９７には、各インジェクタ２５、イグ
ナイタ２８及びＬＳＶ７８がそれぞれ接続されている。

【００６８】そして、ＣＰＵ９２は外部入力回路９６を
介して入力される各センサ３４〜３７，３９〜４１の検
出信号を入力値として読み込む。また、ＣＰＵ９２はそ
の入力値に基づき、各インジェクタ２５、イグナイタ２
８及びＬＳＶ７８の作動を制御し、気筒判別、燃料噴射
量制御、点火時期制御、バルブタイミング制御等を実行
する。

【００６９】次に、前記のように構成された本実施例の
作用及び効果について説明する。まず、気筒判別を行う
ために、回転速度信号ＳＧ１及び気筒判別信号ＳＧ２ａ
〜ＳＧ２ｃに基づいてＣＰＵ９２が実行する処理につい
て説明する。ＣＰＵ９２は回転速度センサ４０による回
転速度信号ＳＧ１に基づき、ロータ４０ａの第２の凹部
４３ｂを検出したか否かを判定する。この判定は、例え
ば、回転速度信号ＳＧ１の発生間隔（時間）と予め定め
た判定値とを比較することによって行うことができる。
すなわち、第２の凹部４３ｂが電磁ピックアップ４４に
対向すると、第１の凹部４３ａが対向する場合よりも回
転速度信号ＳＧ１の発生間隔が大きくなる。このことか
ら、同発生間隔が判定値よりも大きくなったとき、第２
の凹部４３ｂの位置を検出することができる。

【００７０】ＣＰＵ９２は第２の凹部４３ｂを検出する
と、第１気筒＃１及び第６気筒＃６の上死点を判別する
ために、回転速度信号ＳＧ１の発生回数のカウントを開
始する。これと同時に、ＣＰＵ９２は検出期間Ａに気筒
判別信号ＳＧ２ａ〜ＳＧ２ｃが発生したか否かの判断を
開始する。すなわち、ＣＰＵ９２は第２の凹部４３ｂの
検出後、カウント値が１〜１３の期間（２４０〜３６０
°ＣＡの期間、及び６００〜７２０°ＣＡの期間）で気
筒判別信号ＳＧ２ａ〜ＳＧ２ｃの発生の有無を判断す
る。この検出期間Ａで気筒判別信号ＳＧ２ａ〜ＳＧ２ｃ
が発生すると、ＣＰＵ９２は、その直後の上死点（第２
の凹部４３ｂの検出後、回転速度信号ＳＧ１が１３個発
生したタイミング）を、第１気筒＃１の圧縮上死点（第
６気筒＃６の吸気上死点）と判定する。これとは逆に、
検出期間Ａで気筒判別信号ＳＧ２ａ〜ＳＧ２ｃが発生し
ないと、ＣＰＵ９２は、その直後の上死点（第２の凹部
４３ｂの検出後、回転速度信号ＳＧ１が１３個発生した
タイミング）を、第６気筒＃６の圧縮上死点（第１気筒
＃１の吸気上死点）と判定する。

【００７１】ＣＰＵ９２は気筒を判別すると、その判別
結果に基づき点火時期を制御する。そのために、ＲＯＭ
９３には、エンジン１の運転状態に応じた最適な点火時
期が予め記憶されている。ＣＰＵ９２は各センサからの
検出信号によりエンジン１の運転状態（エンジン回転速
度ＮＥ、吸気圧ＰＭ、暖機状態等）を検知し、ＲＯＭ９
３内のデータを参照して最適な点火時期を割出し、イグ
ナイタ２８に一次電流の遮断信号を出力して点火時期を
制御する。

【００７２】また、ＣＰＵ９２は前記気筒判別結果に基
づき燃料噴射を制御する。そのために、ＣＰＵ９２は回
転速度センサ４０によるエンジン回転速度ＮＥと、吸気
圧センサ３７による吸気圧ＰＭとをそれぞれ読み込む。
ＣＰＵ９２は、気筒判別信号ＳＧ２ａ〜ＳＧ２ｃの発生
時の回転速度信号ＳＧ１から、各圧縮上死点よりも３０
°ＣＡ前の回転速度信号ＳＧ１までに要する時間を計測
し、その時間に基づきクランクシャフト７に対するカム
シャフト１３の回転位相（変位角θ）を算出する。

【００７３】ＣＰＵ９２はエンジン回転速度ＮＥ、吸気
圧ＰＭ及び変位角θをパラメータとして補正係数ＫＴＰ
を規定したマップを参照し、前記のようにして読み込ん
だ各種値に対応する補正係数ＫＴＰを算出する。

【００７４】補正係数ＫＴＰを決定すると、ＣＰＵ９２
は次式（３）に従って、１回の吸入行程で各気筒＃１〜
＃６に充填される空気の質量ＧＮを演算する。 ＧＮ＝Ｋ1 ・ＰＭ・ＫＴＰ ……（３） Ｋ1 は、吸気圧ＰＭで示される密度の新気が行程容積分
だけ吸入された場合において、その吸気圧ＰＭを空気質
量ＧＮに変換するための換算係数である。次に、ＣＰＵ
９２は次式（４）に従って基本噴射時間ＴＰを算出す
る。

【００７５】 ＴＰ＝ＫINJ ・ＧＮ ……（４） ＫINJ は、空気質量ＧＮを基本噴射時間ＴＰに変換する
ための換算係数である。

【００７６】続いて、ＣＰＵ９２は次式（５）に従って
噴射時間ＴＡＵを算出する。 ＴＡＵ＝ＴＰ・ＦＫ ……（５） ＦＫは各種係数の和や積により算出される増減量補正係
数である。各種係数としては、例えば吸気温、暖機増
量、始動後増量、出力増量、空燃比のフィードバック制
御等に関するものがある。

【００７７】ＣＰＵ９２は上記式（３）〜（５）に従っ
て噴射時間ＴＡＵを算出すると、別途用意されたルーチ
ンにおいてその値ＴＡＵに応じた駆動信号を外部出力回
路９７を介してインジェクタ２５に出力する。この信号
に応じインジェクタ２５の開弁時間が制御され、その時
間に応じた量の燃料が同インジェクタ２５から噴射され
る。

【００７８】次に、ＣＰＵ９２により実行されるバルブ
タイミング制御の処理内容を、図１２に従って説明す
る。ＣＰＵ９２は、まずステップ１０１において、スロ
ットルセンサ３６によって検出されたスロットル開度Ｔ
Ａを読み込む。また、ＣＰＵ９２は回転速度センサ４０
による回転速度信号ＳＧ１の発生間隔（時間）からエン
ジン回転速度ＮＥを算出する。

【００７９】続いて、ＣＰＵ９２はステップ１０２にお
いて、前記スロットル開度ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ
等に基づき、予め規定されたマップを参照して現在の運
転状態に適した目標変位角θＶＴＡを算出する。

【００８０】ＣＰＵ９２はステップ１０３において予め
規定されたマップを参照し、前記目標変位角θＶＴＡに
対応した、ＬＳＶ７８を制御するための目標制御量ＤＶ
を算出する。

【００８１】続いて、ＣＰＵ９２はステップ１０４にお
いて、目標制御量ＤＶに基づいてＬＳＶ７８の開度を制
御することにより、ＶＶＴ４６の駆動を制御する。その
結果、バルブオーバラップがエンジン１の運転状態に応
じて任意に調整及び変更される。

【００８２】その後、ＣＰＵ９２はステップ１０５にお
いて、気筒判別センサ４１による気筒判別信号ＳＧ２ａ
〜ＳＧ２ｃの発生時の回転速度信号ＳＧ１から、各圧縮
上死点よりも３０°ＣＡ前の回転速度信号までの時間を
計測し、その時間に基づきクランクシャフト７に対する
カムシャフト１３の回転位相（変位角θ）を算出する。

【００８３】そして、ＣＰＵ９２は実際の変位角θが目
標変位角θＶＴＡと等しいか否かを判定する。この判定
条件が成立していない（θ≠θＶＴＡ）場合、ＣＰＵ９
２はＬＳＶ７８の制御を継続する必要があると判断し、
ステップ１０４，１０５の処理を繰り返す。そして、こ
の判定条件が成立する（θ＝θＶＴＡ）と、ＣＰＵ９２
はその後の処理を一旦終了する。

【００８４】このようにして、変位角θが目標変位角θ
ＶＴＡに合致するように、ＬＳＶ７８の開度がフィード
バック制御される。この制御により、ＶＶＴ４６の両油
圧室５９，６１へ供給される油圧が調整される。そし
て、吸気バルブ１１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。

【００８５】バルブオーバラップの調整により燃焼室８
での充填効率が必要に応じて高められる。充填効率は、
大気状態のもとで各気筒＃１〜＃６に吸入した新気の重
量と、標準大気状態のもとで行程容積を占める新気の重
量との比である。行程容積はピストン５が下死点から上
死点に移動したときに排除する容積である。この充填効
率の増大により、特にエンジン１の高負荷・高速域で
は、同エンジン１の出力増大を有効に図ることが可能で
ある。

【００８６】このように本実施例では、回転速度センサ
４０による回転速度信号ＳＧ１と気筒判別センサ４１に
よる気筒判別信号とに基づき、気筒判別とカムシャフト
１３の回転位相の検出とが行われる。そして、その回転
位相を用いてＶＶＴ４６の駆動制御が行われる。従っ
て、従来技術とは異なり、気筒判別のためのセンサと回
転位相検出のためのセンサとを別々に設ける必要がな
く、部品点数の増加を防止することができる。

【００８７】また、気筒判別センサ４１の歯数ｂの設定
に際しては、既述した式（１），（２）の制約が加えら
れ、本実施例ではこの歯数ｂが「３」に設定されてい
る。そして、これらの３つの歯４１ｂはカムシャフト１
３に単位角度（１２０°）を隔てて配列されている。

【００８８】このため、歯数ｂが最も小さな奇数の自然
数（「１」）の場合には、クランクシャフト７が２回転
（７２０°ＣＡ）しなければ回転位相（変位角θ）を検
出できないのに対し、本実施例では約１２０°ＣＡ毎に
変位角θを検出できる。従って、歯数ｂに対応して気筒
判別信号ＳＧ２ａ〜ＳＧ２ｃの数が増える分、変位角θ
の検出精度が高められ、それに応じて、ＶＶＴ４６によ
るバルブタイミングのフィードバック制御時の制御応答
性が確保される。

【００８９】また、歯数ｂが式（２）中のＮ（＝１１）
よりも多くなると、余裕角度Ｂが、各種誤差（ばらつ
き）に起因する、気筒判別信号の検出角度と実際のクラ
ンク角度との誤差により決定される誤差α（この場合５
°ＣＡ）よりも小さくなって、気筒を誤検出するおそれ
がある。すなわち、気筒判別に際し、気筒判別信号の発
生の有無が判断される検出期間Ａにおいて、本来ならば
発生するはずのない気筒判別信号が、構成部材のばらつ
き等により発生すると、誤った気筒判別が行われる。こ
れとは逆に、本来は検出期間Ａ内で発生するはずの気筒
判別信号が構成部材のばらつき等により発生しないと、
誤った気筒判別が行われる。

【００９０】これに対し、本実施例では、式（１），
（２）を満足するように歯数ｂが「３」に設定されてい
る。このため、余裕角度Ｂが誤差α（５°ＣＡ）よりも
大きくなり、気筒を的確に判別することができる。

【００９１】なお、本発明は次のように変更して具体化
してもよい。 （１）排気側カムシャフト１４にＶＶＴを設け、そのＶ
ＶＴにより排気バルブ１２の開閉タイミングのみを変更
し、バルブオーバラップを調整するようにしてもよい。
また、吸気側及び排気側の両カムシャフト１３，１４に
ＶＶＴをそれぞれ設け、それらのＶＶＴにより吸気バル
ブ１１及び排気バルブ１２の開閉タイミングをそれぞれ
変更して、バルブオーバラップを調整するようにしても
よい。

【００９２】（２）前記実施例では、吸気バルブの開閉
タイミングを連続的に変更するために油圧にて駆動され
るＶＶＴ４６を使用したが、ステップモータ等のアクチ
ュエータにより駆動されるＶＶＴを使用してもよい。

【００９３】（３）気筒判別信号ＳＧ２ａ〜ＳＧ２ｃの
検出期間Ａの設定に際しては、各種ばらつきを考慮し
て、同期間Ａを変位幅ａよりも広くする必要がある。そ
のために、前記実施例では変位幅ａの前後に３０°ＣＡ
ずつ加えて検出期間Ａとしたが、その加える角度を３０
°ＣＡ以外の値に変更してもよい。

【００９４】（４）前記実施例では誤差αとして「５°
ＣＡ」を設定したが、それ以外の値に変更してもよい。

【００９５】

【発明の効果】以上詳述したように第１の発明では、ク
ランクシャフトが１回転する毎に到来る検出期間におい
て、第１の信号発生手段から第１の単位角信号が発生さ
れたとき、第２の信号発生手段による第２の単位角信号
の発生の有無を判断し、その判断結果に応じて内燃機関
の気筒を判別する。第２の単位角信号の発生タイミング
に対応する第１の単位角信号と、予め設定された第１の
単位角信号とに基づき、可変バルブタイミング機構の設
けられた側のカムシャフトの回転位相を検出する。そし
て、この回転位相が、内燃機関の運転状態に応じたカム
シャフトの目標回転位相に一致するように可変バルブタ
イミング機構を駆動制御するようにしている。

【００９６】このため、可変バルブタイミング機構の駆
動制御に際し、第１の信号発生手段及び第２の信号発生
手段を用いるだけで、気筒判別とカムシャフトの回転位
相検出とを行うことができる。その結果、カムシャフト
の回転位相の検出を行うための手段を別途設ける必要が
なく、部品点数の増加を防止することができる。

【００９７】第２の発明では、可変バルブタイミング機
構により変更し得る回転位相の角度範囲を変位幅ａと
し、気筒判別に際し、所定の第２の単位角信号のみを検
出期間にて発生させるための角度範囲を余裕角度Ｂと
し、各種誤差による、第２の単位角信号の検出角度と実
際のクランク角度との誤差をαとし、Ｂ＝（７２０／ｎ
−ａ）≧αを満たすｎのうち自然数の最大値をＮとした
場合、第２の信号発生手段の歯数ｂを、３≦ｂ≦Ｎを満
たす奇数の自然数にしている。このため、第１の発明の
効果に加え、気筒の誤判別を防止しつつ、カムシャフト
の回転位相を精度良く検出し、バルブタイミングをフィ
ードバック制御する場合の制御応答性を確保することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１及び第２の発明の概念構成図である。

【図２】第１及び第２の発明を具体化した一実施例にお
いて、ＶＶＴを搭載した多気筒内燃機関の制御装置を示
す概略構成図である。

【図３】一実施例において、リングギヤが移動範囲の前
端位置に保持されたときのＶＶＴ内部の状態を示す断面
図である。

【図４】一実施例において、スプールが移動範囲の後端
位置に保持されたときのＬＳＶ内部の状態を示す断面図
である。

【図５】一実施例において、リングギヤが移動範囲の後
端位置に保持されたときのＶＶＴ内部の状態を示す断面
図である。

【図６】一実施例において、スプールが移動範囲の前端
位置に保持されたときのＬＳＶ内部の状態を示す断面図
である。

【図７】一実施例における回転速度センサの概略構成図
である。

【図８】一実施例における気筒判別センサの概略構成図
である。

【図９】一実施例におけるＥＣＵの内部構成等を示すブ
ロック図である。

【図１０】一実施例の作用を説明するためのタイミング
チャートである。

【図１１】（ａ），（ｂ）は一実施例において、吸気バ
ルブ及び排気バルブの開弁期間を説明するバルブタイミ
ングダイヤグラムである。

【図１２】一実施例において、ＣＰＵ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。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、７…クランクシャフ
ト、８…燃焼室、１１…吸気バルブ、１２…排気バル
ブ、１３…吸気側カムシャフト、１４…排気側カムシャ
フト、２３…吸気通路、２５…アクチュエータの一部を
構成するインジェクタ、２６…アクチュエータの一部を
構成する点火プラグ、３２…排気通路、３６…運転状態
検出手段の一部を構成するスロットルセンサ、４０…第
１の信号発生手段及び運転状態検出手段の一部を構成す
る回転速度センサ、４１…第２の信号発生手段としての
気筒判別センサ、４１ｂ…歯、４５…電磁ピックアッ
プ、４６…可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）、９２
…気筒判別手段、第１の制御手段、回転位相検出手段及
び第２の制御手段としてのＣＰＵ、＃１…第１気筒、＃
６…第６気筒、Ａ…検出期間、ＳＧ１…第１の単位角信
号としての回転速度信号、ＳＧ２ａ，ＳＧ２ｂ，ＳＧ２
ｃ…第２の単位角信号としての気筒判別信号、ＮＥ…エ
ンジン回転速度、ＴＡ…スロットル開度、ａ…変位幅、
ｂ…歯数、θ…変位角（回転位相）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽根 茂 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 後藤 淳史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 長縄 忠久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多気筒内燃機関のクランクシャフトと、 前記クランクシャフトが２回転する毎に１回転される吸
   気側カムシャフト及び排気側カムシャフトと、 前記内燃機関の気筒毎の燃焼室に連通する吸気通路及び
   排気通路を、前記両カムシャフトの回転によりそれぞれ
   所定のタイミングで開閉する吸気バルブ及び排気バルブ
   と、 少なくとも一方のカムシャフトのクランクシャフトに対
   する回転位相を変化させることにより、吸気バルブ及び
   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
   に変化させるための可変バルブタイミング機構と、 前記クランクシャフトの回転にともない第１の単位角信
   号を発生する第１の信号発生手段と、 前記可変バルブタイミング機構の設けられた側のカムシ
   ャフトの回転にともない第２の単位角信号を発生する第
   ２の信号発生手段と、 前記第１の信号発生手段による第１の単位角信号が、ク
   ランクシャフトの１回転毎に到来する検出期間において
   発生されるとき、第２の信号発生手段からの第２の単位
   角信号の発生の有無を判断し、その判断結果に応じて内
   燃機関の気筒を判別する気筒判別手段と、 前記気筒判別手段による判別結果に基づき、内燃機関の
   運転状態を変更するためのアクチュエータを駆動制御す
   る第１の制御手段と、 前記第２の単位角信号の発生タイミングに対応する第１
   の単位角信号と、予め設定された第１の単位角信号とに
   基づき、可変バルブタイミング機構の設けられた側のカ
   ムシャフトの回転位相を検出する回転位相検出手段と、 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、 前記回転位相検出手段によるカムシャフトの実際の回転
   位相が、前記運転状態検出手段による運転状態に応じた
   カムシャフトの目標回転位相に一致するように可変バル
   ブタイミング機構を駆動制御する第２の制御手段とを備
   えたことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】 前記第２の信号発生手段は、前記カムシ
   ャフトから突出する歯と、前記カムシャフトの回転に際
   して前記歯の通過を検出することにより前記第２の単位
   角信号を発生するピックアップとを備え、 前記可変バルブタイミング機構により変更し得る回転位
   相の角度範囲を変位幅ａとし、気筒判別手段による気筒
   判別に際し、所定の第２の単位角信号のみを前記検出期
   間にて発生させるための角度範囲を余裕角度Ｂとし、各
   種誤差による、前記第２の単位角信号の検出角度と実際
   のクランク角度との誤差をαとし、Ｂ＝（７２０／ｎ−
   ａ）≧αを満たすｎのうち自然数の最大値をＮとする
   と、前記歯の数ｂは３≦ｂ≦Ｎを満たす奇数の自然数で
   あり、それらの歯は単位角度を隔てて配列されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の多気筒内燃機関の制御
   装置。