JPH07233743A - 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】可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）を搭載し
た内燃機関において、ピストンのバルブリセス部を浅く
し、ピストンの剛性低下や燃焼性悪化を防止する。 【構成】バルブタイミング制御装置はＶＶＴ46、クラン
ク角センサ41、カム角センサ42及び電子制御装置（ECU
）91を備える。ＥＣＵ91は両センサ41,42 の検出信号
に基づき、吸気バルブ11の開閉タイミングとして、クラ
ンクシャフト7 に対する吸気側カムシャフト13の回転位
相の変化量（変位角）を算出する。ＥＣＵ91はエンジン
1 の始動時にカムシャフト13の目標変位角と実際の変位
角との偏差（ずれ）を求める。偏差が許容値よりも大き
いと、ＥＣＵ91は吸気バルブ11とピストン5 とが接触す
る場合に比べ、吸気バルブ11がピストン5 側へ最大量変
位する際のクランク角と、ピストン5 が吸気バルブ11側
へ最大量変位する際のクランク角との角度差が大きくな
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
搭載した内燃機関において、その運転状態に応じて同機
構を駆動制御するため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、エンジンのクランクシャフトの回
転に対するカムシャフトの回転の位相を変化させること
により、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング
（開閉タイミング）を任意に変化させることのできる可
変バルブタイミング機構が種々提案されている。このバ
ルブタイミングは、吸・排気バルブが開弁及び閉弁され
るときのクランクシャフトの回転角度（クランク角）で
表される。

【０００３】この可変バルブタイミング機構の一つとし
て、特開昭５９−１１０８１７号公報には、エンジンの
運転状態に応じてステップモータの回転角度を変化さ
せ、バルブタイミングを連続的に変更可能とした技術が
開示されている。この技術では、運転状態に応じた目標
バルブタイミングが求められ、この値とバルブタイミン
グとの偏差が算出される。この偏差に相当したステップ
数だけステップモータが回転され、バルブタイミングが
常に目標バルブタイミングに維持される。

【０００４】ここで、バルブタイミングとは実測した値
ではなく、演算処理により割り出したものである。その
ため、割り出したバルブタイミングが実際のバルブタイ
ミングからずれることがある。そこで、上記技術ではリ
ミットスイッチ等のスイッチを設け、予め定めた基準の
バルブタイミング（基準値）が到来してそのスイッチが
オンしたときには、バルブタイミングを演算処理にて決
定せずに、前記基準値をそのときのバルブタイミングと
して使用するようにしている。このため、スイッチがオ
ンとなる毎に、演算にて決まるバルブタイミングを補正
することができ、正確なバルブタイミングの制御が可能
となる。

【０００５】一方、バルブタイミングが変化しないタイ
プの自動車用エンジンにおいては、ピストンと吸・排気
バルブとの干渉を防止するために、ピストンの頂面の外
周部分にバルブリセス部と呼ばれる凹部を設けることが
公知である。このバルブリセス部の深さを決定する際に
は、以下の，の両条件を満足させる必要がある。
エンジンの構成部材に寸法のばらつきがあっても、ピス
トンとバルブとが接触しないこと。クランクシャフト
とカムシャフトがタイミングベルトによって駆動連結さ
れる場合には、エンジン製造時や点検時にタイミングベ
ルトが誤って数歯ずれた状態で組付けられてもピストン
とバルブとが接触しないこと。従って、バルブリセス部
は、両条件がともに満たされるように深く形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記可変バ
ルブタイミング機構を搭載したエンジンにおいて、ピス
トンにバルブリセス部を設けた場合には、次に示す問題
が生ずる。可変バルブタイミング機構によりバルブタイ
ミングが進められる（進角される）と、同機構を搭載し
ていない場合よりもバルブがピストンに近づき、両者の
隙間が小さくなる。この隙間は、バルブタイミングが最
も大きく進角されたとき（最進角時）に最小となる。そ
のため、上記，に加え最進角時にもピストンとバ
ルブとが接触しないようにする必要がある。

【０００７】従って、可変バルブタイミング機構を搭載
した場合には、の条件が加わる分だけバルブリセスが
さらに深くなってしまう。すると、ピストンの頂部にお
いて、ピストンリング装着用の環状溝とバルブリセス部
とによって挟まれる箇所の肉厚が小さくなる。これにと
もない、同部分の剛性が低下し、ピストンの耐久性が悪
くなる。また、深いバルブリセス部が設けられることに
より、ピストン頂部の形状が複雑となり、燃料の燃焼に
悪影響を及ぼすおそれもある。

【０００８】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を搭
載した内燃機関において、ピストンのバルブリセス部を
浅くし、同ピストン頂部の剛性低下や燃焼性悪化を未然
に防止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。

【０００９】

【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、
内燃機関Ｍ１のクランクシャフトＭ２の回転にともない
作動し、燃焼室Ｍ３に連通する吸気通路Ｍ４及び排気通
路Ｍ５を開閉する吸気バルブＭ６及び排気バルブＭ７
と、前記燃焼室Ｍ３に連通するシリンダＭ８内をクラン
クシャフトＭ２の回転にともない往復動し、自身の頂部
には前記吸気バルブＭ６及び排気バルブＭ７との干渉を
防止するためのバルブリセス部Ｍ９ａを有するピストン
Ｍ９と、前記クランクシャフトＭ２の回転にともない変
化するクランク角に対する、少なくとも一方のバルブＭ
６，Ｍ７の開閉タイミングを所定の角度範囲内で変更す
るための可変バルブタイミング機構Ｍ１０と、前記可変
バルブタイミング機構Ｍ１０が設けられた側のバルブＭ
６，Ｍ７の開閉タイミングを検出するタイミング検出手
段Ｍ１１と、前記内燃機関Ｍ１の始動時を含む運転状態
を検出する運転状態検出手段Ｍ１２と、前記運転状態検
出手段Ｍ１２による運転状態に応じたバルブＭ６，Ｍ７
の目標開閉タイミングを算出する目標タイミング算出手
段Ｍ１３と、前記タイミング検出手段Ｍ１１による開閉
タイミングを前記目標タイミング算出手段Ｍ１３による
目標開閉タイミングに近づけるべく前記可変バルブタイ
ミング機構Ｍ１０を駆動制御する制御手段Ｍ１４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Ｍ１２により内燃機関Ｍ１の始動状
態が検出されたとき、目標タイミング算出手段Ｍ１３に
よる目標開閉タイミングと、前記タイミング検出手段Ｍ
１１による開閉タイミングとの偏差を求める偏差算出手
段Ｍ１５と、前記偏差算出手段Ｍ１５による偏差が予め
設定された許容値より大きいときには、前記バルブＭ
６，Ｍ７がピストンＭ９側へ最大量変位する際のクラン
ク角と、ピストンＭ９がバルブＭ６，Ｍ７側へ最大量変
位する際のクランク角との角度差が、バルブＭ６，Ｍ７
及びピストンＭ９の干渉時の角度差よりも大きくなるよ
うに、目標タイミング算出手段Ｍ１３の目標開閉タイミ
ングを強制的に変更する目標タイミング変更手段Ｍ１６
とを設けている。

【００１０】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、前記目標タイミング算出手段Ｍ１３は、
内燃機関Ｍ１の始動時における吸気バルブＭ６の目標開
閉タイミングとして前記所定角度範囲のうちの最も遅い
タイミングを算出するものであり、前記目標タイミング
変更手段Ｍ１６は、目標タイミング算出手段Ｍ１３が機
関始動時の目標開閉タイミングよりも進んだ目標開閉タ
イミングを求めるのを禁止するものである。

【００１１】

【作用】第１の発明においては、図１に示すように、内
燃機関Ｍ１のクランクシャフトＭ２の回転にともない吸
気バルブＭ６及び排気バルブＭ７が作動し、吸気通路Ｍ
４及び排気通路Ｍ５を開閉する。また、前記回転にとも
ないピストンＭ９がシリンダＭ８内を往復動する。そし
て、ピストンＭ９とバルブＭ６（Ｍ７）とが周期的に互
いに接近及び離間する。両者Ｍ９，Ｍ６（Ｍ７）の間隔
は、クランクシャフトＭ２の回転に従って変化する。こ
の間隔が零又は負となった場合には、バルブＭ６，Ｍ７
の一部がバルブリセス部Ｍ９ａ内に入り込み、バルブＭ
６，Ｍ７とピストンＭ９との接触が防止される。

【００１２】加えて、前記内燃機関Ｍ１では、バルブＭ
６，Ｍ７の少なくとも一方の開閉タイミングが可変バル
ブタイミング機構Ｍ１０により次のようにして変更され
る。まず、同機構Ｍ１０が設けられた側のバルブＭ６，
Ｍ７の開閉タイミングがタイミング検出手段Ｍ１１によ
って検出される。内燃機関Ｍ１の運転状態が運転状態検
出手段Ｍ１２によって検出される。その運転状態に応じ
たバルブＭ６，Ｍ７の目標開閉タイミングが目標タイミ
ング算出手段Ｍ１３によって算出される。開閉タイミン
グが目標開閉タイミングに近づくように、制御手段Ｍ１
４によって可変バルブタイミング機構Ｍ１０が駆動制御
される。

【００１３】前記のようにバルブＭ６，Ｍ７の開閉タイ
ミングが変更されると、それにともなって前記間隔が変
化する。一般に、吸気バルブＭ６に関しては、その開閉
タイミングが早められる（進角される）に従い、前記間
隔が狭められる。従って、バルブリセス部Ｍ９ａは、バ
ルブＭ６，Ｍ７の開閉タイミングが変更されて前記間隔
が最も小さくなった場合にもバルブＭ６，Ｍ７とピスト
ンＭ９とが接触しないだけの深さを有していることにな
る。

【００１４】ところで、内燃機関Ｍ１の製造時等におい
て、バルブＭ６，Ｍ７の開閉タイミングが所定のタイミ
ングからずれたままの状態で同機構Ｍ１０が組付けられ
ると、その誤組付けによっても前記間隔が変化する。こ
の誤組付けを考慮してバルブリセス部Ｍ９ａを深く設定
すれば、バルブＭ６，Ｍ７とピストンＭ９との干渉が防
止されるが、ピストンＭ９頂部の強度低下や燃焼性悪化
の問題が新たに起こる。

【００１５】これに対し、第１の発明では、運転状態検
出手段Ｍ１２により内燃機関Ｍ１の始動状態が検出され
たとき、目標開閉タイミングと開閉タイミングとの偏差
（ずれ）が偏差算出手段Ｍ１５によって求められる。こ
の際、可変バルブタイミング機構Ｍ１０が適正に組付け
られていれば偏差はわずかであるが、同機構Ｍ１０が誤
った状態で組付けられていれば偏差は大きくなる。

【００１６】そこで、前記偏差が予め設定された許容値
より大きいときには、目標タイミング変更手段Ｍ１６に
よって、目標タイミング算出手段Ｍ１３の目標開閉タイ
ミングが強制的に変更される。そして、開閉タイミング
が変更後の目標開閉タイミングに近づくように可変バル
ブタイミング機構Ｍ１０が制御されることで、バルブＭ
６，Ｍ７がピストンＭ９側へ最大量変位する際のクラン
ク角と、ピストンＭ９がバルブＭ６，Ｍ７側へ最大量変
位する際のクランク角との角度差が、バルブＭ６，Ｍ７
及びピストンＭ９の干渉時の角度差よりも大きくなる。

【００１７】このように、前記誤組付けにより、正常組
付け時に比較してピストンＭ９とバルブＭ６（Ｍ７）と
の間隔が狭くなっても、両者Ｍ９，Ｍ６（Ｍ７）が接触
しないように開閉タイミングが変更される。従って、誤
組付けを考慮してバルブリセス部Ｍ９ａを深くしなくて
もよく、これにともないピストンＭ９頂部の肉厚が大き
くなる。

【００１８】第２の発明においては、内燃機関Ｍ１の始
動時における吸気バルブＭ６の目標開閉タイミングとし
て所定角度範囲のうちの最も遅いタイミングが、目標タ
イミング算出手段Ｍ１３によって算出される。前記偏差
が許容値よりも大きいときには、目標タイミング算出手
段Ｍ１３にて機関始動時の目標開閉タイミングよりも進
んだ目標開閉タイミングが求められるのが、目標タイミ
ング変更手段Ｍ１６によって禁止される。この禁止によ
り、バルブＭ６，Ｍ７の開閉タイミングが始動時の開閉
タイミングよりも早められることがない。すなわち、可
変バルブタイミング機構Ｍ１０が誤った状態で組付けら
れたまま内燃機関Ｍ１が始動されても、吸気バルブＭ６
の開閉タイミングが最も遅いタイミングに維持される。
このタイミングでは、ピストンＭ９と吸気バルブＭ６と
の間隔が最も広くなり、バルブリセス部Ｍ９ａにてピス
トンＭ９と吸気バルブＭ６との干渉が防止される。従っ
て、誤組付けを考慮してバルブリセス部Ｍ９ａを深くし
なくても、目標タイミング算出手段Ｍ１３による進角の
ための演算処理を禁止するだけで前記干渉が防止され
る。誤組付けに対応するための複雑な制御は不要であ
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１１に従って説明する。

【００２０】図２及び図８に示すように、車両には内燃
機関としての４サイクルガソリンエンジン（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、上下方向へ延びる複数のシリ
ンダ４が紙面の厚み方向へ並設され、各シリンダ４内に
ピストン５が往復動可能に収容されている。ピストン５
の外周には複数本の環状溝２０ａが形成され、各環状溝
２０ａにピストンリング２０ｂが装着されている。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】図２に示すように、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１３，１
４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１７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】従って、クランクシャフト７の回転にとも
ないピストン５と吸・排気バルブ１１，１２とが周期的
に互いに接近及び離間する。そして、ピストン５とバル
ブ１１，１２との間隔（バルブ１１，１２の下端と頂面
５ｂとの距離、図８参照）ｄが変化する。

【００２４】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、燃焼室８へ向けて吸気通
路２３の各部１８，１９，２１，２２を順に通過する。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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の回転角度に同期して点
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。

【００２８】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２９，３１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。

【００２９】さらに、図８に示すように本実施例のエン
ジン１においては、ピストン５の頂面５ｂの外周部分に
バルブリセス部５ａが設けられている。バルブリセス部
５ａは、エンジン１の運転にともないピストン５が上死
点近傍まで上昇し、同ピストン５と吸・排気バルブ１
１，１２（図８では排気バルブ１２のみ図示）とが干渉
し合うのを防止するためのものである。バルブリセス部
５ａの底面は、吸・排気バルブ１１，１２の傘部１２ａ
の形状に対応するように、ピストン５の頂面５ｂに対し
傾斜している。

【００３０】このバルブリセス部５ａの深さ（ピストン
５の頂面５ｂからバルブリセス部５ａの最も深い箇所ま
での距離）は、ピストン５が上死点近傍まで上昇した
ときに、同ピストン５と吸・排気バルブ１１，１２との
接触を防ぐのに必要な深さと、エンジン１の構成部材
に寸法のばらつきがあった場合に、ピストン５と吸・排
気バルブ１１，１２との接触を防ぐのに必要な深さと、
後記する可変バルブタイミング機構により吸気バルブ
１１のバルブタイミングが最も早められたときにピスト
ン５と吸・排気バルブ１１，１２との接触を防ぐのに必
要な深さとの和である。

【００３１】バルブリセス部５ａの深さには、エンジン
１の製造時や点検時にタイミングベルト１７が誤って数
歯ずれた状態でタイミングプーリ１５，１６に組付けら
れた場合において、ピストン５と吸・排気バルブ１１，
１２との接触を防ぐのに必要な深さは含まれていない。
従って、ピストン５の頂部において、環状溝２０ａとバ
ルブリセス部５ａとによって挟まれた箇所Ｂの肉厚は、
誤組付けを考慮してバルブリセス部を深くした従来技術
に比べ大きくなる。

【００３２】図２に示すように、エンジン１には以下の
各種センサが取付けられている。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３８が取付けられている。

【００３３】ディストリビュータ２７には、クランクシ
ャフト７の回転に同期して回転するロータ（図示しな
い）が内蔵されている。ディストリビュータ２７には、
ロータの回転からクランクシャフト７の回転速度（エン
ジン回転速度）ＮＥを検出するための回転速度センサ３
９が設けられている。また、ディストリビュータ２７に
は、ロータの回転からクランクの基準位置を所定の割合
で検出するための気筒判別センサ４０が設けられてい
る。

【００３４】さらに、エンジン１には、クランクシャフ
ト７上のロータと電磁ピックアップとからなるクランク
角センサ４１が設けられている。ロータは磁性体からな
り、その外周に複数の歯が等角度毎に形成されている。
電磁ピックアップはクランクシャフト７の回転にともな
い、ロータが回転して歯がその電磁ピックアップの前方
を通過する毎に、パルス状のクランク角度信号を発生す
る、そして、気筒判別センサ４０による基準位置信号の
発生後に、クランク角センサ４１からのクランク角度信
号の発生数を計測することでクランクシャフト７の回転
角度（クランク角）を検出することが可能である。

【００３５】本実施例では、上記スロットルセンサ３６
及び回転速度センサ３９が、運転状態検出手段として用
いられている。吸気側カムシャフト１３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。ＶＶＴ
４６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の回転の位相を変化さ
せて、吸気バルブ１１のバルブ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。

【００３６】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。

【００３７】カムシャフト１３の前端には、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５
１の全体が覆われている。

【００３８】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，５８ｂ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，５５
ｂは、いずれもその歯すじがカムシャフト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。

【００３９】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。

【００４０】図３及び図５に示すように、オイルポンプ
６２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。

【００４１】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５
２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。

【００４２】オイルポンプ６２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７４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１３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６
１に接続されている。そして、前述したヘッド油路６
６、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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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、その前後（図の左右）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。

【００４６】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。

【００４７】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のバルブタイミングが進角される。すなわち、図９
（ｂ）に示すように吸気バルブ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１
５に接触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に接触して停止したとき、吸気バル
ブ１１の開弁期間が最も早くなる。

【００４８】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
抗して前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５５に捩
じり力が付与される。

【００４９】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のバルブタイミングが遅角される。すなわち、図９
（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負となる。リングギ
ヤ５８の前方への移動は、これがカバー５５に接触する
ことで規制される。リングギヤ５８がカバー５５に接触
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。

【００５０】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のバルブタイミング、ひいてはバルブオーバラップ
が、図９（ａ）に示す状態と、図９（ｂ）に示す状態と
の間で任意に変更可能である。

【００５１】上記ＶＶＴ４６が搭載されたエンジン１の
製造時や修理工場での点検時には、通常、リングギヤ５
８前後の油圧室５９，６１から潤滑油が抜け出ている。
このため、製造や点検が終了してエンジン１を始動させ
ると、カムシャフト１３のフリクションにより、まず、
タイミングプーリ１５及びカバー５５のみが回転され、
その回転が歯５５ｂ，５８ｂを介してリングギヤ５８に
伝達される。リングギヤ５８が前方へ移動してカバー５
５に接触すると、カムシャフト１３が回転し始める。従
って、このときの吸気バルブ１１は最遅角のバルブタイ
ミングとなる。また、仮に両油圧室５９，６１内に潤滑
油が残っていたとしても、エンジン始動時には、後記す
るようにバルブタイミングが最遅角となるようにＬＳＶ
７８が制御されるようになっている。

【００５２】ＶＶＴ４６により変更される吸気バルブ１
１のバルブタイミングを検出するために、エンジン１に
は図２に示すようにカム角センサ４２が設けられてい
る。同センサ４２は、吸気側カムシャフト１３上のロー
タと電磁ピックアップとからなる。ロータは磁性体から
なり、その外周に複数の歯が等角度毎に形成されてい
る。電磁ピックアップはカムシャフト１３の回転にとも
ない、ロータが回転して歯がその電磁ピックアップの前
方を通過する毎に、パルス状のカム角度信号を発生す
る。

【００５３】このカム角度信号と前記クランク角度信号
は、ＶＶＴ４６によってカムシャフト１３の回転位相が
変更されたとき、その変更量を求めるために用いられ
る。すなわち、カム角度信号に対応するクランク角度信
号の発生から、予め定めた別の回転速度信号の発生まで
に要する時間が計測され、その時間に基づきクランクシ
ャフト７に対する吸気側カムシャフト１３の回転位相の
変化量（変位角θ）が算出される。この変位角θは吸気
バルブ１１の開閉タイミングに相当する。

【００５４】また、車室内前部のインストルメントパネ
ルには警告灯３０が組み込まれている。警告灯３０は、
タイミングベルト１７の誤組付けによりピストン５と吸
気バルブ１１とが接触するおそれがある場合に点灯され
る。

【００５５】上述した各種センサ３４〜４２の検出値に
基づき各インジェクタ２５、イグナイタ２８、警告灯３
０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７に示すように、タイミング検出手段、
目標タイミング算出手段、制御手段、偏差算出手段及び
目標タイミング変更手段としての中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）９２、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）９３、ランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９４、バックアップＲＡＭ
９５、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９２〜９７は互いにバス９８によっ
て接続されている。ＲＯＭ９３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ＣＰＵ９２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。

【００５６】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３８、回転速度センサ３
９、気筒判別センサ４０、クランク角センサ４１及びカ
ム角センサ４２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２
８、警告灯３０及びＬＳＶ７８がそれぞれ接続されてい
る。

【００５７】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３４〜４２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２８、警告灯３
０及びＬＳＶ７８の作動を制御し、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。

【００５８】例えば、ＣＰＵ９２は燃料噴射制御に際
し、回転速度センサ３９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、クランク角センサ４１によるク
ランク角とカム角センサ４２によるカム角とに基づき、
クランクシャフト７に対する吸気側カムシャフト１３の
回転位相の変化量（変位角θ）を算出する。

【００５９】ＣＰＵ９２はエンジン回転速度ＮＥ、吸気
圧ＰＭ及び変位角θに基づき、１回の吸入行程で各シリ
ンダ４に充填される空気の質量を求める。そして、その
空気質量に応じた燃料の基本噴射時間を演算し、これを
各種補正係数によって補正して噴射時間を求める。ＣＰ
Ｕ９２は噴射時間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。

【００６０】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１１に従って説明す
る。このバルブタイミング制御ルーチンは、タイミング
ベルト１７の誤組付けを判定するためのフラグＦに基づ
き実行される。フラグＦは、タイミングベルト１７が適
正に組付けられているとき「０」に設定され、数歯ずれ
た状態でタイミングプーリ１５に掛装されているとき
「１」に設定される。

【００６１】ＣＰＵ９２は、まずステップ１０１におい
て、エンジン１の始動時であるか否かを判定する。この
判定条件は、例えば、スタータがオンされ、かつエンジ
ン回転速度ＮＥが所定値（例えば４００ｒｐｍ）以下の
とき成立する。

【００６２】この判定条件が成立していると、ＣＰＵ９
２はステップ１０２において、エンジン始動時にバルブ
タイミングを最遅角とするための目標変位角θVTA を算
出する。この目標変位角θVTA は吸気バルブ１１の目標
開閉タイミングに相当する。ＣＰＵ９２はステップ１０
３において、予め用意されたマップを参照し、前記目標
変位角θVTA に対応したＬＳＶ７８の目標制御量ＤＶを
算出する。

【００６３】そして、ＣＰＵ９２はステップ１０４にお
いて、前記目標制御量ＤＶに基づいてＬＳＶ７８の開度
を制御する。この制御により、ＶＶＴ４６の油圧室５
９，６１へ供給される油圧の大きさが調整され、カムシ
ャフト１３の回転位相が変更され、吸気バルブ１１のバ
ルブタイミングがそのときに採り得る最も遅いタイミン
グ（最遅角状態）となる。

【００６４】続いて、ＣＰＵ９２はステップ１０５にお
いて、クランク角センサ４１によるクランク角と、カム
角センサ４２によるカム角とを用いて実際の変位角θを
算出する。すなわち、カム角度信号に対応するクランク
角度信号の発生から、予め定めた別のクランク角度信号
の発生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の回転に対する吸気側カムシャフト１
３の回転位相の変化量（変位角θ）を算出する。

【００６５】次に、ＣＰＵ９２はステップ１０６で目標
変位角θVTA に対する前記変位角θのずれ（偏差Δθ）
を算出する。ＣＰＵ９２はステップ１０７で前記偏差Δ
θが予め設定した許容値αよりも大きいか否かを判定す
る。この許容値αはタイミングベルト１７が数歯ずれた
状態で組付けられた場合の偏差よりも若干小さな値に設
定されている。

【００６６】ステップ１０７の判定条件が成立していな
い場合（Δθ≦α）、ＣＰＵ９２はタイミングベルト１
７がタイミングプーリ１５に対し適正に組付けられてい
ると判断し、フラグＦを「０」に設定する。これに対し
判定条件が成立している場合（Δθ＞α）、ＣＰＵ９２
はタイミングベルト１７が数歯ずれた状態でタイミング
プーリ１５に掛装されていると判断し、フラグＦを
「１」に設定する。そして、ステップ１０８又は１０９
の処理を実行すると、ＣＰＵ９２はこのルーチンを一旦
終了する。

【００６７】このように、エンジン１の始動時には吸気
バルブ１１のバルブタイミングが、そのときに採り得る
最も遅いタイミングにされるとともに、タイミングベル
ト１７の誤組付けが検出される。

【００６８】一方、スタータがオンされてからある程度
の時間が経過し、エンジン回転速度ＮＥが所定値よりも
高くなる等して、前記ステップ１０１の判定条件が成立
しなくなると、ＣＰＵ９２はステップ１１０へ移行し、
前記フラグＦが「１」であるか否かを判定する。この判
定条件が成立していないと、すなわちフラグＦが「０」
であると、ＣＰＵ９２はステップ１１１〜１１５におい
て通常のバルブタイミング制御を実行する。すなわち、
ＣＰＵ９２はステップ１１１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ＴＡと、回転
速度センサ３９によって検出されたエンジン回転速度Ｎ
Ｅとを読み込む。続いて、ＣＰＵ９２はステップ１１２
において、前記スロットル開度ＴＡ及びエンジン回転速
度ＮＥに基づき、予め規定されたマップを参照してその
ときの運転状態に適した目標変位角θVTA を算出する。

【００６９】また、ＣＰＵ９２はステップ１１３におい
て警告灯３０を消灯するための駆動信号を出力する。こ
の信号に応じて警告灯３０が消灯されるため、運転者は
この消灯状態を見ることにより、タイミングベルト１７
が適正な位置で組付けられていることを確認できる。

【００７０】その後、ＣＰＵ９２はステップ１１４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θ
VTA に対応したＬＳＶ７８の目標制御量ＤＶを算出す
る。そして、ＣＰＵ９２はステップ１１５において、前
記目標制御量ＤＶに基づいてＬＳＶ７８の開度を制御す
ることによりＶＶＴ４６の駆動を制御し、このルーチン
を一旦終了する。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。

【００７１】これに対し、前記ステップ１１０の判定条
件が成立している（フラグＦが「１」である）と、ＣＰ
Ｕ９２はＶＶＴ４６の作動によりバルブタイミングが過
剰に進角された場合、バルブリセス部５ａがあるにもか
かわらず吸気バルブ１１がピストン５に接触するおそれ
があると判断し、目標変位角θVTA を最遅角時の値に保
持する。換言すると、目標変位角θVTA が進角側の値に
変更されるのを禁止する。

【００７２】すなわち、吸気バルブ１１とピストン５と
の干渉を防ぐには、ＶＶＴ４６によるバルブタイミング
の変更範囲を制限すればよい。ここで、図１０に示すよ
うに、吸気バルブ１１とピストン５とが接触するときの
バルブタイミングを特性線Ｌ０で表す。また、吸気バル
ブ１１がピストン５側へ最大量変位する（バルブリフト
量が最大となる）際のクランク角と、ピストン５が吸気
バルブ１１側へ最大量変位する（上死点近傍）際のクラ
ンク角との角度差をβで表す。偏差Δθが予め設定した
許容値αよりも大きいとき、すなわち、タイミングベル
ト１７が正常に組付けられた場合のバルブタイミング
（図１０の特性線Ｌ１）に比較して実際のバルブタイミ
ング（図１０の特性線Ｌ２）が偏差θ分だけ進角側へず
れているときには、角度差βが、吸気バルブ１１とピス
トン５とが接触するときの角度差β0 よりも大きくすれ
ばよい。この条件を満たすバルブタイミングはある角度
範囲（特性線Ｌ０とＬ２との間）にわたり存在するが、
本実施例では最遅角時のバルブタイミングを採用してい
る。

【００７３】そして、ＣＰＵ９２はステップ１１７にお
いて、警告灯３０を点灯させるための駆動信号を出力す
る。この信号に応じて警告灯３０が点灯されるため、運
転者はこの警告灯３０の状態を見ることにより、タイミ
ングベルト１７が誤った位置で組付けられていることを
確認できる。

【００７４】その後、ＣＰＵ９２は前記したステップ１
１４，１１５の処理を実行して、このルーチンを一旦終
了する。その結果、バルブタイミングが始動時のタイミ
ング（そのときに採り得る最も遅いタイミング）に保持
される。従って、タイミングベルト１７の誤組付けによ
り、正常時よりも吸気バルブ１１とピストン５との間隔
ｄが狭められても、バルブタイミングの最遅角からの進
角が禁止されることで、吸気バルブ１１とピストン５と
の接触が防止される。

【００７５】このようにＣＰＵ９２は、ステップ１０５
でタイミング検出手段として機能し、吸気バルブ１１の
実際の開閉タイミング（変位角θ）を検出する。ＣＰＵ
９２はステップ１０２，１１２で目標タイミング算出手
段として機能し、エンジン１の運転状態に応じた吸気バ
ルブ１１の目標開閉タイミング（目標変位角θVTA ）を
算出する。特に、ステップ１０２では、エンジン１の始
動時における吸気バルブ１１の開閉タイミングとして所
定角度範囲のうちの最も遅いタイミングを算出する。Ｃ
ＰＵ９２はステップ１０３，１０４，１１４，１１５に
おいて制御手段として機能し、前記開閉タイミングを目
標開閉タイミングに近づけるべくＶＶＴ４６を駆動制御
する。

【００７６】また、ＣＰＵ９２はステップ１０６で偏差
算出手段として機能し、エンジン始動時に目標開閉タイ
ミングと開閉タイミングとの偏差Δθを求める。ＣＰＵ
９２はステップ１０７，１０９，１１０，１１６におい
て目標タイミング変更手段として機能し、前記偏差Δθ
が予め設定された許容値αより大きいときには、吸気バ
ルブ１１がピストン５側へ最大量変位する際のクランク
角と、ピストン５が吸気バルブ１１側へ最大量変位する
際のクランク角との角度差が、吸気バルブ１１及びピス
トン５の干渉時の角度差よりも大きくなるように、目標
開閉タイミングを強制的に変更する。この変更内容とし
て、ＣＰＵ９２はステップ１１６において、エンジン１
始動時の目標開閉タイミングよりも進んだ目標開閉タイ
ミングが求められるのを禁止する。

【００７７】次に、本実施例の作用及び効果について説
明する。エンジン１のクランクシャフト７の回転にとも
ない吸気バルブ１１が作動し、吸気通路２３を開閉す
る。また、前記回転にともないピストン５がシリンダ４
内を往復動する。そして、ピストン５と吸気バルブ１１
とが周期的に互いに接近及び離間する。両者５，１１の
間隔ｄは、クランクシャフト７の回転に従って変化す
る。この間隔ｄが零又は負となった場合には、吸気バル
ブ１１の傘部がバルブリセス部５ａ内に入り込み、吸気
バルブ１１とピストン５との接触が防止される。

【００７８】加えて、前記エンジン１では、吸気バルブ
１１のバルブタイミングがＶＶＴ４６により変更され
る。この変更にともなって前記間隔ｄが変化する。吸気
バルブ１１に関しては、そのバルブタイミングが早めら
れる（進角される）に従い、前記間隔ｄが狭められる。
従って、バルブリセス部５ａは、吸気バルブ１１のバル
ブタイミングが変更されて前記間隔ｄが最も小さくなっ
た場合にも吸気バルブ１１とピストン５とが接触しない
だけの深さを有していることになる。

【００７９】ところで、エンジン１の製造時等におい
て、タイミングベルト１７が数歯ずれて組付けられ、吸
気バルブ１１のバルブタイミングが所定のタイミングか
らずれていると、その誤組付けによっても前記間隔ｄが
変化する。この誤組付けを考慮してバルブリセス部５ａ
を深く設定すれば、吸気バルブ１１とピストン５との干
渉が防止されるが、ピストン５頂部の強度低下や燃焼性
悪化の問題が新たに起こる。

【００８０】これに対し、本実施例では、エンジン１の
始動状態が検出されたとき、目標変位角θVTA と変位角
θとの偏差（ずれ）Δθが求められる。この際、タイミ
ングベルト１７が適正に組付けられていれば偏差Δθは
わずかであるが、誤った状態で組付けられていれば偏差
Δθは大きくなる。

【００８１】そこで、前記偏差Δθが許容値αより大き
いときには、目標変位角θVTA が強制的に変更される。
そして、変位角θが変更後の目標変位角θVTA に近づく
ようにＬＳＶ７８（ＶＶＴ４６）が制御されることで、
吸気バルブ１１がピストン５側へ最大量変位する際のク
ランク角と、ピストン５が吸気バルブ１１側へ最大量変
位する際のクランク角との角度差βが、吸気バルブ１１
及びピストン５の干渉時の角度差β0 よりも大きくな
る。

【００８２】このように、前記誤組付けにより、正常組
付け時に比較してピストン５と吸気バルブ１１との間隔
ｄが狭くなっても、両者５，１１が接触しないようにバ
ルブタイミングが変更される。従って、誤組付けを考慮
してバルブリセス部５ａを深くしなくてもよい。従っ
て、バルブリセス部を深く設定することでピストンとバ
ルブとの干渉を防止する場合に比べ、本実施例では、ピ
ストン５の環状溝２０ａとバルブリセス部５ａとによっ
て挟まれた箇所Ｂの肉厚が大きくなる。このため、同箇
所Ｂの剛性を確保し、ピストン５頂部の耐久性の向上を
図ることができる。また、バルブリセス部５ａが浅くて
すむので、ピストン５頂部の形状を簡素化し、同形状に
起因する燃焼の悪化を未然に防止できる。

【００８３】特に、本実施例では、エンジン１の始動時
における吸気バルブ１１の目標変位角θVTA として所定
角度範囲のうちの最も遅いタイミングが算出される。偏
差Δθが許容値αよりも大きいときには、始動時の目標
変位角θVTA よりも進んだ目標変位角θVTA が求められ
るのが禁止される。この禁止により、吸気バルブ１１の
バルブタイミングが始動時のバルブタイミングよりも早
められることがない。すなわち、タイミングベルト１７
が誤った状態で組付けられたままエンジン１が始動され
ても、吸気バルブ１１のバルブタイミングが最も遅いタ
イミングに維持される。このタイミングでは、ピストン
５と吸気バルブ１１との間隔ｄが最も広くなり、バルブ
リセス部５ａにてピストン５と吸気バルブ１１との干渉
が防止される。つまり、バルブリセス部５ａの深さに
は、もともとバルブタイミングの進角による吸気バルブ
１１とピストン５との間隔ｄの変化が見込まれているの
で、前記のようにバルブタイミングが進角されなければ
吸気バルブ１１とピストン５の干渉は起こらない。

【００８４】従って、誤組付けを考慮してバルブリセス
部５ａを深くしなくても、目標変位角θVTA の算出に際
し進角のための演算処理を禁止するだけで前記干渉が防
止される。誤組付けに対応するための複雑な制御は不要
であり、その分、制御の簡略化を図ることができる。

【００８５】なお、タイミングベルト１７の誤組付け時
には、吸気バルブ１１のバルブタイミングが前記のよう
に最も遅いタイミングに保持されるが、そのことが原因
で車両の走行に支障をきたすことはない。

【００８６】本発明は前記実施例以外にも次のように変
更して具体化してもよい。 （１）本発明は、吸気バルブ１１のバルブタイミング
を、始動時に最進角と最遅角との中間の値に調整するよ
うにしたエンジン１にも適用できる。この場合、偏差Δ
θが許容値αより大きいとき、吸気バルブ１１とピスト
ン５とが接触する場合に比べ、同バルブ１１がピストン
５側へ最大量変位する際のクランク角と、ピストン５が
バルブ１１側へ最大量変位する際のクランク角との角度
差が大きくなるようにＶＶＴ４６を駆動制御する必要が
ある。

【００８７】（２）前記実施例の警告灯３０を省略する
とともに、図１１のステップ１１３，１１７の処理を省
略してもよい。また、警告灯３０の点灯にかえて、タイ
ミングベルト１７の誤組付けに関する情報（コード番号
等）をバックアップＲＡＭ９５に記憶する。そして、整
備工場等での点検時に前記情報を故障診断装置によって
読み出すようにしてもよい。このようにすれば、容易に
誤組付けを点検できる。

【００８８】（３）排気側カムシャフト１４にＶＶＴを
設け、そのＶＶＴにより排気バルブ１２のバルブタイミ
ングのみを変更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のバルブタイミングをそれぞれ変更するよう
にしてもよい。

【００８９】（４）前記実施例では、吸気バルブ１１の
バルブ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。

【００９０】（５）本発明は、カムシャフト１３，１４
以外のバルブ駆動装置、例えば同カムシャフト１３，１
４に代えて電磁駆動バルブを用い、その作動により吸・
排気バルブを開閉駆動するようにしたエンジンにも適用
可能である。

【００９１】

【発明の効果】以上詳述したように第１の発明では、内
燃機関の始動時にバルブの目標開閉タイミングと開閉タ
イミングとの偏差を求める。その偏差が予め設定された
許容値より大きいときには、バルブがピストン側へ最大
量変位する際のクランク角と、ピストンがバルブ側へ最
大量変位する際のクランク角との角度差が、バルブ及び
ピストンの干渉時の角度差よりも大きくなるように目標
開閉タイミングを強制的に変更するようにしている。

【００９２】このため、内燃機関の製造時や点検時にお
いて、バルブの開閉タイミングが予め設定されたタイミ
ングとは異なったまま可変バルブタイミング機構が組付
けられ、正常組付け時に比較してピストンとバルブとの
間隔が狭くなっても、両者の干渉を防止できる。従っ
て、誤組付けを考慮してバルブリセス部を深くしなくて
もすみ、ピストン頂部の剛性低下や燃焼性悪化を未然に
防止することができる。

【００９３】第２の発明では、内燃機関の始動時におけ
る吸気バルブの目標開閉タイミングとして所定角度範囲
のうちの最も遅いタイミングを算出する。偏差が許容値
よりも大きいときには、機関始動時の目標開閉タイミン
グよりも進んだ目標開閉タイミングが求められるのを禁
止するようにしている。このため、誤組付けに対処する
ために複雑な制御を行わなくても前述した第１の発明の
効果を発揮でき、制御の簡略化を図ることができる。

【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、エンジン及びその周辺装置を示す概略構成図であ
る。

【図３】一実施例において、吸気バルブを最も遅いタイ
ミングで作動させるために、リングギヤを移動範囲の前
端位置に保持したときのＶＶＴの部分断面図である。

【図４】図３の状態を得るために、スプールを移動範囲
の後端位置に保持したときのＬＳＶの部分断面図であ
る。

【図５】一実施例において、吸気バルブを最も進んだタ
イミングで作動させるためにリングギヤを移動範囲の後
端位置に保持したときのＶＶＴの部分断面図である。

【図６】図５の状態を得るために、スプールを移動範囲
の前端位置に保持したときのＬＳＶの部分断面図であ
る。

【図７】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８】一実施例における排気バルブとピストンのバル
ブリセス部との関係を示す部分断面図である。

【図９】（ａ），（ｂ）は一実施例において、吸気バル
ブ及び排気バルブが開かれる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１０】一実施例におけるクランク角と吸・排気バル
ブのバルブリフト量との関係を示す特性図である。

【図１１】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、４…シリンダ、５…ピ
ストン、５ａ…バルブリセス部、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…吸気バルブ駆動機構としての吸気側カムシャ
フト、１４…排気バルブ駆動機構としての排気側カムシ
ャフト、２３…吸気通路、３２…排気通路、４２…タイ
ミング検出手段としてのカム角センサ、４６…可変バル
ブタイミング機構（ＶＶＴ）、９２…タイミング検出手
段、目標タイミング算出手段、制御手段、偏差算出手
段、目標タイミング変更手段としてのＣＰＵ、θ…開閉
タイミングに相当する変位角、θVTA …目標開閉タイミ
ングに相当する目標変位角、Δθ…偏差、α…許容値。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランクシャフトの回転にと
   もない作動し、燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路
   を開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、 前記燃焼室に連通するシリンダ内をクランクシャフトの
   回転にともない往復動し、自身の頂部には前記吸気バル
   ブ及び排気バルブとの干渉を防止するためのバルブリセ
   ス部を有するピストンと、 前記クランクシャフトの回転にともない変化するクラン
   ク角に対する、少なくとも一方のバルブの開閉タイミン
   グを所定の角度範囲内で変更するための可変バルブタイ
   ミング機構と、 前記可変バルブタイミング機構が設けられた側のバルブ
   の開閉タイミングを検出するタイミング検出手段と、 前記内燃機関の始動時を含む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による運転状態に応じたバルブの
   目標開閉タイミングを算出する目標タイミング算出手段
   と、 前記タイミング検出手段による開閉タイミングを前記目
   標タイミング算出手段による目標開閉タイミングに近づ
   けるべく前記可変バルブタイミング機構を駆動制御する
   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により内燃機関の始動状態が検出
   されたとき、目標タイミング算出手段による目標開閉タ
   イミングと、前記タイミング検出手段による開閉タイミ
   ングとの偏差を求める偏差算出手段と、 前記偏差算出手段による偏差が予め設定された許容値よ
   り大きいときには、前記バルブがピストン側へ最大量変
   位する際のクランク角と、ピストンがバルブ側へ最大量
   変位する際のクランク角との角度差が、バルブ及びピス
   トンの干渉時の角度差よりも大きくなるように、目標タ
   イミング算出手段の目標開閉タイミングを強制的に変更
   する目標タイミング変更手段とを設けた内燃機関のバル
   ブタイミング制御装置。
2. 【請求項２】 前記目標タイミング算出手段は、内燃機
   関の始動時における吸気バルブの目標開閉タイミングと
   して前記所定角度範囲のうちの最も遅いタイミングを算
   出するものであり、前記目標タイミング変更手段は、目
   標タイミング算出手段が機関始動時の目標開閉タイミン
   グよりも進んだ目標開閉タイミングを求めるのを禁止す
   るものである請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミ
   ング制御装置。