JPH09287496A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】関数データを記憶するための容量を低減し、同
データを記憶するためのメモリ容量を節約すること。 【解決手段】可変機構（ＶＶＴ）２５は吸気バルブのバ
ルブタイミングを変更する。ＥＣＵ（電子制御装置）８
０はエンジン１の運転状態に基づき目標変位角度ＶＴＴ
を算出して、その値に基づきＶＶＴ２５を制御する。Ｒ
ＯＭ８２は吸気圧力ＰＭ、エンジン回転速度ＮＥ及び実
変位角度ＶＴの関係から燃料目標値ＴＡＵを予め設定し
た複数の関数データマップを記憶する。関数データマッ
プは各パラメータＰＭ，ＮＥ，ＶＴの値に基づき、目標
変位角度ＶＴＴに対する実変位角度ＶＴの偏差量ΔＶＴ
の大きさによって設定される。ＥＣＵ８０はその偏差量
ΔＶＴに応じた関数データマップを選択して参照するこ
とにより燃料目標値ＴＡＵを決定し、その燃料目標値Ｔ
ＡＵに基づいてインジェクタ１６を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、吸気バルブ及び
排気バルブの少なくとも一方のバルブ特性を可変とする
可変機構を備えた内燃機関に係る。詳しくは、その可変
機構により変更されたバルブ特性に応じて、燃料噴射量
を制御するようにした内燃機関の燃料噴射量制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関（エンジン）の運転状態
（負荷、回転速度等）に応じて吸気バルブ又は排気バル
ブのバルブ特性（バルブタイミング、バルブリフト量
等）を変更する技術が知られている。これにより、吸気
通路を通じて燃焼室に吸入される空気量がエンジンの運
転状態に応じた最適なものとなり、運転状態の変化の広
範囲にわたってエンジンの燃費、出力及びエミッション
を向上させることができる。特開平３−３９１０号公報
はこの種の技術の一例を開示する。

【０００３】この公報の技術によれば、エンジンは吸気
バルブ及び排気バルブを駆動する低速用カム及び高速用
カムを有する。電子制御装置（コンピュータ）はエンジ
ンの運転状態に基づいて低速用カムから高速用カムへ、
或いは高速用カムから低速用カムへカムを切換えること
により、吸気バルブ及び排気バルブのバルブ特性を変更
する。バルブ特性の変更に併せて、燃焼室に吸入される
混合気が所定の空燃比となるように、かつカムの切換え
時期の前後における機関の出力の差が所定値以下となる
ようにコンピュータは予め定められた関数データを参照
することにより燃料噴射量が調整される。即ち、コンピ
ュータは、低速用カムを使用している場合には低速用カ
ムに応じた燃料噴射量を決定するための関数データを参
照し、高速用カムを使用している場合には高速用カムに
応じた燃料噴射量を決定するための関数データを参照す
る。燃料噴射量に係る関数データはエンジンの運転状態
に基づき、予め実験的に最適に設定されている。一般
に、燃料噴射量はエンジンの吸入空気量に応じて決定さ
れる。ここでは、コンピュータは吸入空気量に相関する
値を吸気通路における吸気圧力及びエンジン回転速度を
パラメータとして算出する。このように、間接的に算出
される吸入空気量を燃料噴射量の決定に反映させる。

【０００４】バルブ特性を変更することにより、吸気圧
力が変わることから、その変更の前後で同一の関数デー
タを使用したのでは最適な燃料噴射量を得ることが困難
となる。従って、最適な燃料噴射量を決定するためにバ
ルブ特性に応じた関数データを持つことが必要となる。
この公報の技術では、バルブ特性が２段階に変更される
ことから、異なるバルブ特性に応じた２つの関数データ
が用いられている。コンピュータはこれらの関数データ
を内蔵するメモリに記憶している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の技術はバル
ブ特性を２段階に変更可能であったが、バルブ特性を多
段階に変更し得る可変機構もある。この場合、各バルブ
特性に対応した多数の関数データが必要となる。また、
バルブ特性を連続的に変更する可変機構においては、関
数データの数が大幅に増大することになる。このため、
これらのデータを記憶するためのメモリ容量が大きくな
るおそれがある。更に、それら関数データはエンジンの
運転状態に基づき、予め実験的に最適に設定する必要が
あることから、同データを設定するための作業に多大な
労力が必要となる。

【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、吸気バルブ及び排気バルブ
の少なくとも一方のバルブ特性の変更に併せて内燃機関
に噴射される燃料量を予め定めた関数データに基づいて
決定するようにした装置において、その関数データの数
を低減し、同データを記憶するための記憶手段の容量を
節約することを可能とした内燃機関の燃料噴射量制御装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、図１に示すように、
燃焼室Ｍ１に吸入される空気が流れる吸気通路Ｍ２を選
択的に開閉するための吸気バルブＭ３と、燃焼室Ｍ１か
ら排出されるガスが流れる排気通路Ｍ４を選択的に開閉
するための排気バルブＭ５と、吸気バルブＭ３及び排気
バルブＭ５の少なくとも一方に係るバルブ特性を多段階
又は無段階に可変とするための可変機構Ｍ６と、燃焼室
Ｍ１に燃料を噴射するための燃料噴射手段Ｍ７とを備え
た内燃機関Ｍ８に適用され、燃焼室Ｍ１に吸入される空
気量に相関する相関値及び内燃機関Ｍ８の回転速度をパ
ラメータとして含む内燃機関Ｍ８の運転状態を検出する
ための運転状態検出手段Ｍ９と、可変機構Ｍ６により変
えられる実際のバルブ特性状態を検出するための特性状
態検出手段Ｍ１０と、検出される運転状態に基づきバル
ブ特性に係る特性目標値を算出し、その算出された特性
目標値に基づき可変機構Ｍ６を制御するための第１の制
御手段Ｍ１１と、燃焼室Ｍ１に噴射されるべき燃料量に
係る燃料目標値を、空気量の相関値、回転速度及びバル
ブ特性状態との関係から予め定められた関数データを記
憶する記憶手段Ｍ１２と、検出される空気量の相関値、
回転速度及びバルブ特性状態に基づき、関数データを参
照することにより燃料目標値を決定し、その決定された
燃料目標値に基づき燃料噴射手段Ｍ７を制御するための
第２の制御手段Ｍ１３とを備えた制御装置において、記
憶手段Ｍ１２は、特性目標値とバルブ特性状態との偏差
の大きさによって異なる複数の関数データを予め記憶す
ることと、第２の制御手段Ｍ１３は、算出される特性目
標値と検出されるバルブ特性状態との偏差を算出し、そ
の偏差の大きさに応じた関数データを選択して参照する
ことにより燃料目標値を決定することを趣旨とする。

【０００８】上記の構成によれば、第１の制御手段Ｍ１
１は運転状態出手段により検出される内燃機関Ｍ８の運
転状態に基づいてバルブ特性を変更するために特性目標
値を算出し、その目標値に向かって可変機構Ｍ６を制御
する。これにより、吸気バルブＭ３及び排気バルブＭ５
の少なくとも一方のバルブ特性が多段階又は無段階に変
更される。バルブ特性が変更される際、特性状態検出手
段Ｍ１０は実際のバルブ特性状態を検出し、第２の制御
手段Ｍ１３は特性目標値に対する実際のバルブ特性状態
の偏差を算出する。第２の制御手段Ｍ１３はその偏差の
大きさに基づき、燃料目標値に係る関数データを選択
し、空気量の相関値、機関回転速度及び実際のバルブ特
性状態に基づき、その関数データを参照することにより
燃料目標値を決定する。第２の制御手段Ｍ１３は決定さ
れた燃料目標値に基づき燃料噴射手段Ｍ７を制御するこ
とにより、実際のバルブ特性状態に応じた適切な量の燃
料が燃焼室Ｍ１に噴射される。これにより、内燃機関Ｍ
８は所定の機関回転速度をもって動作する。一般的に、
燃料目標値に係る関数データはパラメータである空気量
の相関値、機関回転速度及び実際のバルブ特性状態の全
領域にわたって設定されていることが考えられる。

【０００９】ところが、通常、バルブ特性は目標値へ向
かって制御されているため、実際のバルブ特性状態は特
性目標値の近傍にある。このため、実際のバルブ特性状
態が特性目標値から大幅にずれていることは稀であり、
その目標値に対する実際のバルブ特性状態の偏差は小さ
な値であることが多い。

【００１０】従って、パラメータである空気量の相関
値、機関回転速度及び実際のバルブ特性状態の全領域に
わたって関数データが設定される場合とは異なり、特性
目標値に対する実際のバルブ特性状態の偏差の大きさに
よって複数の関数データが設定されるため、関数データ
の数を少なくすることが可能となる。特性目標値に対す
る実際のバルブ特性状態の偏差が常に小さくなるように
可変機構Ｍ６を制御することにより、参照される関数デ
ータの数が更に少なくなる可能性があり、記憶手段Ｍ１
２により記憶される関数データの数を更に低減すること
が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る内燃機関の
燃料噴射量制御装置を自動車のガソリンエンジンシステ
ムに具体化した１つの実施形態を図２〜図９に基づいて
詳細に説明する。

【００１２】図２はこの実施形態の燃料噴射量制御装置
に係る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は複数のシリンダ２を
備える。各シリンダ２にそれぞれ設けられたピストン３
はクランクシャフト１ａに連結し、各シリンダ２の中で
上下動可能となっている。各シリンダ２において、ピス
トン３の上側は燃焼室４を構成する。各燃焼室４のそれ
ぞれに対応して設けられた点火プラグ５は、燃焼室４に
導入された空気と燃料の混合気を点火する。各燃焼室４
に対応して設けられた吸気ポート６ａ及び排気ポート７
ａのそれぞれは吸気通路６及び排気通路７の一部を構成
する。各燃焼室４に設けられた吸気バルブ８及び排気バ
ルブ９のそれぞれは、各ポート６ａ，７ａを選択的に開
閉する。これらのバルブ８，９のそれぞれは異なるカム
シャフト１０，１１の回転に基づいて作動する。各カム
シャフト１０，１１の先端にそれぞれ設けられたタイミ
ングプーリ１２，１３は、タイミングベルト１４を介し
てクランクシャフト１ａに連結される。

【００１３】エンジン１の運転時には、クランクシャフ
ト１ａの回転力はタイミングベルト１４及び各プーリ１
２，１３を介して各カムシャフト１０，１１に伝達す
る。各カムシャフト１０，１１が回転することにより、
各バルブ８，９が作動する。各バルブ８，９はクランク
シャフト１ａの回転に同期して、即ち各ピストン３の上
下動に応じた所定のバルブタイミング及びバルブリフト
量で作動可能となっている。

【００１４】吸気通路６の入口に設けられたエアクリー
ナ１５は、同通路６に取り込まれる外気を清浄化する。
各吸気ポート６ａの近傍にそれぞれ設けられた燃料噴射
手段としてのインジェクタ１６は吸気ポート６ａへ向か
って燃料を噴射する。エンジン１の運転時には、外気が
エアクリーナ１５を介して吸気通路６に取り込まれる。
このとき、各インジェクタ１６が燃料を噴射することに
より、その燃料と外気との混合気が吸入行程において吸
気バルブ８により吸気ポート６ａが開かれるときに、燃
焼室４に吸入される。燃焼室４に吸入された混合気は、
点火プラグ５が作動することにより、爆発・燃焼する。
その結果、ピストン３が作動してクランクシャフト１ａ
が回転し、エンジン１に出力が得られる。燃焼後の排気
ガスは、排気行程において排気バルブ９により排気ポー
ト７ａが開かれるときに、燃焼室４から導出され、排気
通路７を通って外部へ排出される。

【００１５】吸気通路６に設けられたスロットルバルブ
１７はアクセルペダル（図示しない）の操作に連動して
作動する。このバルブ１７の開度が調節されることによ
り、吸気通路６に対する外気の取り込み量、即ち吸入空
気量ＱＡが調節される。スロットルバルブ１７の下流側
に設けられたサージタンク１８は吸入空気の脈動を平滑
化する。エアクリーナ１５の近傍に設けられた吸気温セ
ンサ７１は吸気温度ＴＨＡを検出し、その検出値に応じ
た信号を出力する。スロットルバルブ１７の近傍に設け
られたスロットルセンサ７２は、同バルブ１７の開度
（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた
信号を出力する。サージタンク１８に設けられた吸気圧
センサ７３は、同タンク１８における吸入空気の圧力
（吸気圧力）ＰＭを検出し、その検出値に応じた信号を
出力する。一方、排気通路７の途中に設けられた触媒コ
ンバータ１９は内蔵された三元触媒２０により排気ガス
を浄化する。

【００１６】ディストリビュータ２１は、イグナイタ２
２から出力される高電圧を、各点火プラグ５を作動させ
るために点火プラグ５へ分配する。従って、各点火プラ
グ５を作動させるタイミングはイグナイタ２２が高電圧
を出力するタイミングにより決まる。

【００１７】ディストリビュータ２１に内蔵されたロー
タ（図示しない）は、クランクシャフト１ａに同期して
回転するカムシャフト１１により回転させられる。ディ
ストリビュータ２１に設けられた回転速度センサ７６
は、エンジン回転速度ＮＥをロータの回転に基づいて検
出し、その検出値をパルス信号として出力する。ディス
トリビュータ２１に設けられた気筒判別センサ７７はク
ランク角度ＣＡの基準位置ＧＰをロータの回転に応じて
所定の割合で検出し、その所定値を同じくパルス信号と
して出力する。この実施形態において、エンジン１の一
連の４行程に対してクランクシャフト１ａは２回転す
る。クランクシャフト１ａが２回転する間に、回転速度
センサ７６は３０°ＣＡに１パルスの信号を出力する。
気筒判別センサ７７は３６０°ＣＡ毎に１パルスの信号
を出力する。

【００１８】カムシャフト１０に設けられた特性状態検
出手段としてのカムセンサ７８は、カムシャフト１０の
回転に係る実際の変位角度（実変位角度）ＶＴを検出
し、その検出値に応じた信号を出力する。このカムセン
サ７８はカムシャフト１０上に等角度間隔をもって配置
された複数の突起と、各突起に対向可能に配置されたピ
ックアップコイルとを含む。カムシャフト１０が回転し
て各突起がピックアップコイルを横切ることにより、同
コイルが起電力を発生する。カムセンサ７８はその起電
力を実変位角度ＶＴを示すパルス信号として出力する。
本発明の運転状態検出手段は各センサ７３，７６，７８
を含む。

【００１９】タイミングプーリ１２に設けられた本発明
の可変機構（以下、「ＶＶＴ」と書き表す。）２５は油
圧力により駆動されることによって吸気バルブ８に係る
バルブ特性としてのバルブタイミングを進めたり遅らせ
たりする。

【００２０】エンジン１に設けられたオイルパン２８、
オイルポンプ２９及びオイルフィルタ３０等はエンジン
１の各部を潤滑するための潤滑装置を構成する。この潤
滑装置はＶＶＴ２５を駆動するために同ＶＶＴ２５に油
圧力を供給する。オイル制御弁（ＯＣＶ）５５はＶＶＴ
２５に供給される油圧力を調節可能とする。エンジン１
の運転に連動してオイルポンプ２９が作動することによ
り、オイルパン２８から吸い上げられた潤滑油がオイル
ポンプ２９により吐出される。吐出された潤滑油はオイ
ルフィルタ３０を通り、ＯＣＶ５５により選択的に圧送
され、ＶＶＴ２５に供給される。

【００２１】図３はＶＶＴ２５の構造を示す断面図であ
る。カムシャフト１０はシリンダヘッド２６に回転可能
に支持されている。カムシャフト１０上にはプーリ１２
が装着され、同プーリ１２はカムシャフト１０に対して
相対的に回転可能となっている。プーリ１２に固定され
た有底円筒状のカバー３５は、その外周にフランジ３９
を有し、底部中央に孔４０を有する。複数のボルト４１
及びピン４２はフランジ３９をプーリ１２の一側面に固
定する。孔４０に装着された蓋４３は取り外し可能であ
る。カバー３５はその内周に内歯３５ａを有する。

【００２２】中空ボルト４６及びピン４７は、カムシャ
フト１０の先端にインナキャップ４５を固定する。キャ
ップ４５はその外周に外歯４５ａを有する。カバー３５
とキャップ４５との間に介装されたリングギア４８は、
両者３５，４５に対して相対的に回転可能となってい
る。リングギア４８はその内周と外周に、それぞれヘリ
カルスプラインよりなる内歯４８ａと外歯４８ｂを有す
る。内歯４８ａはキャップ４５の外歯４５ａに噛み合
い、外歯４８ｂはカバー３５の内歯３５ａに噛み合って
いる。

【００２３】カバー３５の内部において、リングギア４
８の図面左右両側のそれぞれに形成された第１の油圧室
４９と第２の油圧室５０は、カムシャフト１０の内部に
形成された油路５１，５３に連通している。

【００２４】ベルト１４はカムシャフト１０のプーリ１
２とクランクシャフト１ａのプーリ１２とを連結する。
クランクシャフト１ａが回転することにより、ベルト１
４等を介してプーリ１２が回転する。プーリ１２が回転
することにより、リングギア４８を介してキャップ４５
及びカムシャフト１０がプーリ１２と一体的に回転す
る。

【００２５】ここで、油路５１を通じて第１の油圧室４
９に油圧力を供給することにより、リングギア４８に油
圧力が加わる。その油圧力に基づいて、リングギア４８
がカムシャフト１０の軸線方向において図面右方へ移動
しながら回転する。このとき、カムシャフト１０とプー
リ１２との間で回転位相が相対的に変わる。この場合、
カムシャフト１０の回転位相がプーリ１２のそれよりも
進む。この結果、吸気バルブ８のバルブタイミングの位
相がクランクシャフト１ａの回転位相よりも進む。

【００２６】この場合、図４（ｂ）に示すように、吸気
バルブ８のバルブタイミングが相対的に進み、吸気行程
におけるバルブオーバラップが相対的に大きくなる。こ
のように、第１の油圧室４９に供給される油圧力を制御
することにより、図３に示すリングギア４８をタイミン
グプーリ１２に接近する終端位置まで移動させることが
できる。リングギア４８がその終端位置に達したとき、
吸気バルブ８のバルブタイミングが最も進み、バルブオ
ーバラップが最も大きくなる。

【００２７】一方、リングギア４８が図面右方へ移動し
た状態において、油路５３を通じて第２の油圧室５０に
油圧力を供給することにより、リングギア４８に油圧力
が加わる。その油圧力に基づいて、リングギア４８がカ
ムシャフト１０の軸線方向において図面左方へ移動す
る。このとき、カムシャフト１０とプーリ１２との間で
回転位相が上記と反対の方向へ相対的に変わる。この場
合、カムシャフト１０の回転位相がプーリ１２のそれよ
りも遅れる。この結果、吸気バルブ８のバルブタイミン
グがクランクシャフト１ａの回転位相よりも遅れる。

【００２８】この場合、図４（ａ）に示すように、吸気
バルブ８のバルブタイミングが相対的に遅れ、吸気行程
におけるバルブオーバラップが相対的に小さくなる。こ
のように、第２の油圧室５０に供給される油圧力を制御
することにより、図３に示すリングギア４８をカバー３
５に接近する終端位置まで移動させることができる。リ
ングギア４８が終端位置に達したとき、吸気バルブ８の
バルブタイミングが最も遅れる。

【００２９】この実施形態では、各油圧室４９，５０に
対する油圧力の供給がＯＣＶ５５により制御される。こ
こで、各油圧室４９，５０に対する油圧力のバランスを
適宜に制御することにより、リングギア４８が図面左方
へ移動したり、図面右方へ移動したりする。あるいは、
その移動ストローク上の中間位置においてリングギア４
８が保持される。これにより、ＶＶＴ２５を適宜に制御
して吸気バルブ８のバルブタイミングを図４（ａ）に示
す位置から図４（ｂ）に示す位置まで連続的（無段階）
に変更することができる。即ち、ＶＶＴ２５を作動させ
ることにより、吸気バルブ８の位相を０〜６０°ＣＡの
範囲において変更することが可能となっている。

【００３０】この実施形態では、所要の駆動デューティ
比ＤＶＴの値に基づいてＯＣＶ５５制御することによ
り、バルブタイミングが制御される。このとき、バルブ
タイミングを目標値に一致させるために、ＯＣＶ５５を
制御するためのパラメータとして駆動デューティ比ＤＶ
Ｔが使用される。

【００３１】ここで、ＥＣＵ（電子制御装置）８０は前
述した各種センサ等７１〜７３，７６〜７８から出力さ
れる信号を入力する。ＥＣＵ８０はそれらの入力信号に
基づき各部材１６，２２，５５等を制御する。

【００３２】図５にブロック図で示すように、ＥＣＵ８
０は中央処理装置（ＣＰＵ）８１、記憶手段としての読
み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８２及びランダムアクセス
メモリ（ＲＡＭ）８３等を備える。ＥＣＵ８０はこれら
各部８１〜８３と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路８
５と、外部出力回路８５等とをバス８６により接続して
なる論理演算回路を構成する。この実施形態で、ＣＰＵ
８１はオートインクリメントカウンタを含む各種カウン
タの機能を兼ね備える。ＲＯＭ８２は所定の制御プログ
ラム、関数データ等を予め記憶する。ＲＡＭ８３はＣＰ
Ｕ８１の演算結果等を一時記憶する。前述した各センサ
等７１〜７３，７６〜７８は外部入力回路８５に接続さ
れる。前述した各部材１６，２２，５５は外部出力回路
８６に接続される。このＥＣＵ８０は電源用のバッテリ
（図示しない）から電力の供給を受ける。ＣＰＵ８１は
外部入力回路８５を介して入力される各センサ等７１〜
７３，７６〜７８の信号を入力値として読み込む。ＣＰ
Ｕ８１はそれらの入力値に基づき、バルブタイミング制
御及び燃料噴射量制御を実行するために各部材１６，５
５等を制御する。ＥＣＵ８０は本発明の第１及び第２の
制御手段を構成する。

【００３３】ここで、バルブタイミング制御とは、エン
ジン１の運転状態に応じて算出される駆動デューティ比
ＤＶＴの値に基づきＯＣＶ５５を制御することにより、
ＶＶＴ２５を制御して吸気バルブ８のバルブタイミン
グ、延いてはバルブオーバラップを制御することであ
る。燃料噴射量制御とは、エンジン１の運転状態に応じ
て算出される目標値に基づき各インジェクタ１６を制御
することにより、燃焼室に噴射される燃料の量を制御す
ることである。

【００３４】次に、バルブタイミング制御の処理内容に
ついて説明する。図６は、「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。ＥＣＵ８０はこの
ルーチンを所定の時間間隔をもって周期的に実行する。

【００３５】ステップ１００において、ＥＣＵ８０は各
センサ７２，７３，７６，７８からの信号に基づきスロ
ットル開度ＴＡ、吸気圧力ＰＭ、エンジン回転速度ＮＥ
及び実変位角度ＶＴの値をそれぞれ読み込む。

【００３６】ステップ１１０において、ＥＣＵ８０は今
回読み込まれた各種パラメータＴＡ，ＰＭ，ＮＥの値に
基づき、ＶＶＴ２５を制御するための目標変位角度ＶＴ
Ｔの値を算出する。ＥＣＵ８０はこの目標変位角度ＶＴ
Ｔの値を図７にグラフで示す関数データを参照すること
により算出する。この関数データにおいて、目標変位角
度ＶＴＴは吸気圧力ＰＭ及びエンジン回転速度ＮＥより
求められるエンジン１の負荷ＬＤと、エンジン回転速度
ＮＥとの関係から予め実験的に最適に定められている。
この関数データにおいて、目標変位角度ＶＴＴの値は最
遅角側の値である「０°ＣＡ」から最進角側の値である
「６０°ＣＡ」までの範囲をもって設定されている。こ
の「０〜６０°ＣＡ」の値は一例に過ぎない。この関数
データにおいて、エンジン１のアイドル運転時には、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ゼ
ロとなるように、目標変位角度ＶＴＴの値が設定されて
いる。その他、各パラメータＴＡ，ＰＭ，ＮＥの値に応
じた、即ちエンジン１の運転状態に応じた最適な目標変
位角度ＶＴＴの値が得られるように関数データが設定さ
れている。この実施形態で、ステップ１１０の処理を実
行するＥＣＵ８０は、エンジン１の運転状態に応じたバ
ルブタイミングに係る目標変位角度ＶＴＴを算出するた
めの算出手段に相当する。

【００３７】ステップ１２０において、ＥＣＵ８０は算
出された目標変位角度ＶＴＴをＲＡＭ８３に一時記憶す
る。ステップ１３０において、ＥＣＵ８０は以下の計算
式に従い、ＯＣＶ５５を制御するための駆動デューティ
比ＤＶＴの値を算出する。

【００３８】ＤＶＴ＝（ＶＴＴ−ＶＴ）＊ＫＰ ここで、「ＫＰ」は定数であり、目標変位角度ＶＴＴと
実変位角度ＶＴとの差を駆動デューティ比ＤＶＴの値に
換算するための値に相当する。この実施形態で、ステッ
プ１３０の処理を実行するＥＣＵ８０は、バルブタイミ
ング制御に係る目標値をＯＣＶ５５を制御するための指
令値に換算するための換算手段に相当する。

【００３９】ステップ１４０において、ＥＣＵ８０はＶ
ＶＴ２５を制御するために今回算出された駆動デューテ
ィ比ＤＶＴの値に基づきＯＣＶ５５をデューティ制御
し、その後の処理を一旦終了する。これにより、吸気バ
ルブ８のバルブタイミングが調整され、エンジン１の運
転状態に応じたバルブオーバラップが得られる。この実
施形態で、ステップ１１０〜１４０の処理を実行するＥ
ＣＵ８０は、各センサ７２，７３，７６の検出結果に基
づき目標変位角度ＶＴＴを算出して、その目標変位角度
ＶＴＴに基づきＶＶＴ２５を制御するための本発明の第
１の制御手段に相当する。ステップ１４０の処理を終了
した後、その後の処理を一旦終了する。

【００４０】次に、燃料噴射量制御の処理内容について
説明する。図８は、「燃料噴射量制御ルーチン」を示す
フローチャートである。ＥＣＵ８０はこのルーチンを所
定の時間間隔をもって周期的に実行する。

【００４１】ステップ２００において、ＥＣＵ８０は各
センサ７３，７６，７８からの信号に基づき吸気圧力Ｐ
Ｍ、エンジン回転速度ＮＥ及び実変位角度ＶＴの値をそ
れぞれ読み込むと共に、ＲＡＭ８３に記憶されている目
標変位角度ＶＴＴの値を読み込む。

【００４２】ステップ２１０において、ＥＣＵ８０は実
変位角度ＶＴの値から目標変位角度ＶＴＴの値を差し引
いた値を偏差ΔＶＴとして算出する。この実施形態で、
ステップ２１０の処理を実行するＥＣＵ８０は、吸気バ
ルブ８の目標変位角度ＶＴＴに対する実変位角度ＶＴの
偏差ΔＶＴを算出するための算出手段に相当する。

【００４３】ステップ２２０において、ＥＣＵ８０は偏
差ΔＶＴに基づき、ＲＯＭ８２に記憶された燃料目標値
ＴＡＵに係る複数の関数データマップから偏差ΔＶＴの
大きさに応じた特定の関数データマップを選択する。図
９は複数の関数データマップを示す。各関数データマッ
プは、カムシャフト１０の実変位角度（吸気バルブ８の
進角量）ＶＴ、吸気圧力ＰＭ及びエンジン回転速度ＮＥ
をパラメータとする３次元の関数であり、それら各パラ
メータに基づいて燃料目標値ＴＡＵの値が予め実験的に
最適に設定されている。この図では、エンジン回転速度
ＮＥがそれぞれ所定値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄである場合のみの
関数データマップが便宜的に示されている。図９におい
て、各関数データマップは個別の曲線グラフで示され
る。実線で示すグラフはカムシャフト１０の実変位角度
ＶＴと目標変位角度ＶＴＴとの偏差ΔＶＴが「０」とな
る場合のものである。鎖線で示す他の４つの曲線グラフ
は、目標変位角度ＶＴＴに対する偏差ΔＶＴの大きさに
よって設定されている。即ち、実線で示す「ΔＶＴ＝
０」の曲線グラフから、横軸にそれぞれ偏差ΔＶＴが
「−２０」，「−１０°」，「１０」，「２０」（単位
はそれぞれ「°ＣＡ」）だけ偏って設定されている。各
関数データマップを構成する個々の関数データは四角の
記号で示される。個々の関数データは吸気圧力ＰＭ、エ
ンジン回転速度ＮＥ及び実変位角度ＶＴの値の組み合わ
せにつき、エンジン１の運転状態において、実際にあり
得る組み合わせに対してのみ燃料目標値ＴＡＵが設定さ
れている。ＥＣＵ８０は、例えば、偏差ΔＶＴが「２
０」である場合、最も左側に位置する関数データマップ
を選択し、偏差ΔＶＴが「０」である場合、実線で示す
関数データマップを選択する。この実施形態で、ステッ
プ２２０の処理を実行するＥＣＵ８０は偏差ΔＶＴに基
づき関数データマップを選択する選択手段に相当する。

【００４４】ステップ２３０において、ＥＣＵ８０は吸
気圧力ＰＭ、エンジン回転速度ＮＥ及び実変位角度ＶＴ
に基づき、選択された関数データマップから個々の関数
データを参照することにより、燃料目標値ＴＡＵを決定
する。例えば、ΔＶＴが０である状態において、各パラ
メータＰＭ，ＮＥ，ＶＴの検出結果がそれぞれ吸気圧力
ＰＭ１，エンジン回転速度Ａ，実変位角度５０である場
合、ＥＣＵ５０はそれらに対応した１つの関数データＤ
１を決定する。この関数データＤ１には予め燃料目標値
ＴＡＵが定められている。個々の関数データは１つの関
数データマップに対して数点しか設定されていないが、
設定されていない領域における関数データは、隣接する
個々の関数データを補間することにより燃料目標値ＴＡ
Ｕを決定する。この実施形態で、ステップ２３０の処理
を実行するＥＣＵ８０は、個々の関数データを参照する
ことにより燃料目標値ＴＡＵを決定する噴射量決定手段
に相当する。

【００４５】ステップ２４０において、ＥＣＵ８０は決
定された燃料量を燃焼室４へ噴射するようにインジェク
タ１６を制御する。即ち、インジェクタ１６の開弁時間
を制御する。この実施形態で、ステップ２３０，２４０
の処理を実行するＥＣＵ８０は、決定された燃料目標値
ＴＡＵに基づいてインジェクタ１６を制御する本発明の
第２の制御手段に相当する。ステップ２４０の処理を終
了した後、ＥＣＵ８０はその後の処理を一旦終了する。

【００４６】以上説明したように、この実施形態の構成
によれば、ＥＣＵ８０はエンジン１の運転状態に基づい
て吸気バルブ８のバルブタイミングを変更するために、
目標変位角度ＶＴＴを算出し、その目標変位角度ＶＴＴ
に向かってＶＶＴ２５を制御する。これにより、吸気バ
ルブ８のバルブタイミングが変更される。

【００４７】バルブタイミングが変更される際、カムセ
ンサ７８は実変位角度ＶＴを検出し、ＥＣＵ８０は目標
変位角度ＶＴＴに対する実変位角度ＶＴの偏差ΔＶＴを
算出する。ＥＣＵ８０はその偏差ΔＶＴの大きさに基づ
き、参照すべき関数データマップを選択する。ＥＣＵ８
０は、参照する関数データマップにおいて、吸気圧力Ｐ
Ｍ、エンジン回転速度ＮＥ及び実変位角度ＶＴの値に基
づき個々の関数データを参照することにより燃料目標値
ＴＡＵを決定する。これにより、バルブタイミングに応
じた最適な量の燃料が燃焼室４に噴射され、燃焼に供さ
れる。このため、エンジン１は所定の回転速度をもって
作動する。

【００４８】通常、吸気バルブ８の実変位角度ＶＴはそ
の目標変位角度ＶＴＴへ向かって制御されているため、
実変位角度ＶＴは目標変位角度ＶＴＴの近傍にある。こ
のため、実変位角度ＶＴＴが実変位角度ＶＴから大きく
ずれていることは稀であり、目標変位角度ＶＴＴに対す
る実変位角度ＶＴの偏差ΔＶＴは小さな値であることが
多い。実際、過渡的には偏差ΔＶＴが「２０°ＣＡ」以
上となる場合もあり得るが、この場合にはバルブタイミ
ングを大幅に変更する要求があるため、通常の燃料噴射
量制御を実行するよりも、別途の過渡制御を実行するこ
とにより、対処することができる。ここでは、その制御
の説明を省略する。

【００４９】従って、この実施形態では、変わり得る各
パラメータＰＭ，ＮＥ，ＶＴの関係における全領域にわ
たって個々の関数データが設定される場合とは異なり、
偏差ΔＶＴに応じた個々の関数データを含む複数の関数
データマップのみが設定されている。このため、関数デ
ータマップの数を少なくすることが可能となり、それら
関数データマップを記憶するためのＲＯＭ８２の容量を
節約することができる。

【００５０】この実施形態では、個々の関数データに係
り、各パラメータＰＭ，ＮＥ，ＶＴの値の組み合わせに
つき、実際にあり得る組み合わせに対してのみ燃料目標
値ＴＡＵが設定されている。従って、通常ではほぼ有り
得ないエンジン１の運転状態における個々の関数データ
を省略することができる。例えば、吸気圧力ＰＭが比較
的に大きな状態では、実変位角度ＶＴを小さくする要求
はほとんどなく、吸気圧力ＰＭが比較的に小さな状態で
は、実変位角度ＶＴを大きくする要求はほとんどない。
図９に示すように、上記各状態に対応する領域には、個
々の関数データが設定されておらず、その分だけ個々の
関数データの数は少なくなっている。

【００５１】この実施形態では、ＲＯＭ８２に記憶すべ
き個々の関数データの数を少なくできるので、各パラメ
ータＰＭ，ＮＥ，ＶＴの組み合わせに対して最適な燃料
目標値ＴＡＵを設定するための作業を軽減することがで
きる。

【００５２】尚、この発明は次のような別の実施形態に
具体化することもできる。以下の別の実施形態でも、前
記実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。 （１）上記実施形態では、目標変位角度ＶＴＴに対して
それぞれ「−２０，−１０，１０，２０°ＣＡ」の偏差
ΔＶＴを有する４つの関数データマップを設定した。こ
れに対して、目標変位角度ＶＴＴの近傍では関数データ
マップを他の領域よりも密に設定してもよい。例えば、
目標変位角度の近傍では、「５°ＣＡ」の偏差ΔＶＴ毎
に関数データマップを設定し、それ以外では、「１０°
ＣＡ」の偏差ΔＶＴ毎に関数データマップを設定しても
よい。この場合、図１０に示すように、エンジン回転速
度ＮＥが所定値Ａである場合、「−１５，−５，５，１
５°ＣＡ」の偏差ΔＶＴ毎に関数データマップを設定す
る。これにより、通常のＶＶＴ２５の制御時に生じるよ
うな偏差ΔＶＴが小さな領域では、燃料目標値ＴＡＵを
より精度良く決定することができる。また、ＶＶＴ２５
の制御性を向上させて偏差ΔＶＴを小さくすることによ
り、目標変位角度ＶＴＴに対する偏差ΔＶＴの大きい関
数データは参照されない傾向となる。従って、偏差ΔＶ
Ｔが小さい場合の関数データを設定すればよく、個々の
関数データの数を少なくすることが可能となる。この意
味で、各関数データを記憶するためのＲＯＭ８２の容量
を更に節約することができる。

【００５３】（２）上記実施形態では、バルブ特性とし
て吸気バルブ８のバルブタイミングを変更するようにし
た。これに対して、排気バルブ９のバルブタイミングの
みを変更するようにしてもよく、両バルブ８，９のバル
ブタイミングを変更してもよい。また、吸気バルブ８又
は排気バルブ９のバルブリフト量を変更するようにして
もよい。バルブリフト量を変更する場合には、ＲＯＭ８
２に目標のバルブリフト量と実際のバルブリフト量が一
致した状態の関数データマップを基準として、目標のバ
ルブリフト量に対する実際のバルブリフト量の偏差の大
きさによって複数の関数データマップが設定される。こ
れらの構成により、エンジン１の運転状態をより広範囲
に調節することができる。

【００５４】（３）上記実施形態では、吸入空気量ＱＡ
の相関値として吸気圧力ＰＭを吸気圧センサ７３により
検出し、その値を燃料目標値ＴＡＵの決定に反映させ
た。これに対して、吸気圧力ＰＭに代えて、吸入空気量
ＱＡの相関値としてスロットル開度ＴＡをスロットルセ
ンサ７２により検出し、その値を燃料目標値ＴＡＵの決
定に反映させてもよい。この構成によれば、運転者のア
クセルペダル（図示しない）の操作に対する応答性が向
上し、燃料目標値ＴＡＵをより速く決定することができ
る。

【００５５】（４）上記実施形態では、インナキャップ
４５とカバー３５との間に両者４５，３５に対して噛合
するリングギア４８を備えたＶＶＴ２５を用いた。これ
に対して、本発明をロータリー式の可変機構に具体化し
てもよい。即ち、ロータリー式の可変機構は、ベーンを
有するロータがカムシャフトに固定され、そのロータの
外周にカムシャフト及びロータに対して相対回転可能な
ハウジングが設けられる。ロータの回転方向において、
ベーンの両側にそれぞれ油圧室が形成され、ベーンをそ
の始動位置又は終動位置において係止するロックピンが
設けられる。

【００５６】（５）上記実施形態では、第１及び第２の
油圧室４９，５０に供給する油圧力を制御することによ
り、吸気バルブのバルブタイミングを連続的（無段階）
に変更可能とした。これに対し、第１及び第２の油圧室
４９，５０に供給する油圧力を多段階に制御し、吸気バ
ルブのバルブタイミングを多段階に変更可能としてもよ
い。

【００５７】更に、上記実施形態には、特許請求の範囲
に記載した技術的思想に係る次の実施態様が含まれるこ
とを、以下にその効果と共に記載する。 （イ）請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置
において、前記バルブ特性は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更して調整さ
れることを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。

【００５８】この構成によれば、第１の制御手段は吸気
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
ングを進角させたり遅角させたりして内燃機関の運転状
態を最適に調節する。関数データはバルブタイミングの
目標値に対する実際のバルブタイミングの偏差の大きさ
によって異なり、予め記憶手段により記憶される。これ
により、記憶手段により記憶される関数データの数が低
減されるため、関数データを記憶するための容量を節約
することができる。

【００５９】（ロ）請求項１に記載の内燃機関の燃料噴
射量制御装置において、前記特性目標値の近傍では前記
関数データが他の領域よりも密に設定されることを特徴
とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。

【００６０】この構成によれば、特性目標値の近傍、即
ち偏差の小さな領域では関数データが密に設定されるた
め、その領域における燃料目標値をより精度良く決定す
ることができる。

【００６１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、記憶手
段は、特性目標値とバルブ特性状態との偏差の大きさに
よって異なる複数の関数データを予め記憶し、第２の制
御手段は、算出される特性目標値と検出されるバルブ特
性状態との偏差を算出し、その偏差の大きさに応じた関
数データを選択して参照することにより燃料目標値を決
定している。

【００６２】従って、パラメータである空気量の相関
値、機関回転速度及び実際のバルブ特性の全領域にわた
って関数データが設定される場合とは異なり、特性目標
値に対する実際のバルブ特性状態の偏差の大きさによっ
て関数データが設定されるため、関数データの数を低減
することが可能となる。このため、関数データを記憶す
るための記憶手段の容量を節約することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の基本的な概念構成を示す概念構成
図。

【図２】 ガソリンエンジンシステムを示す概略構成
図。

【図３】 ＶＶＴを示す断面図。

【図４】 バルブオーバラップの変化を示す説明図。

【図５】 ＥＣＵの構成を示すブロック図。。

【図６】 「バルブタイミング制御ルーチン」を示すフ
ローチャート。

【図７】 目標変位角度に係る関数データを示すグラ
フ。

【図８】 「燃料噴射量制御ルーチン」を示すフローチ
ャート。

【図９】 燃料噴射量に係る関数データマップを示すグ
ラフ。

【図１０】 燃料噴射量に係る関数データマップを示す
別のグラフ。

【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、１６…燃料噴射手段としてのインジェクタ、２５…
可変機構（ＶＶＴ）、７３…吸気圧センサ、７６…回転
速度センサ、７８…特性状態検出手段としてのカムセン
サ（７３，７６，７８は運転状態検出手段を構成す
る。）、８０…ＥＣＵ（８０は第１及び第２の制御手段
を構成する。）、８２…記憶手段としてのＲＯＭ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室に吸入される空気が流れる吸気通
   路を選択的に開閉するための吸気バルブと、 前記燃焼室から排出されるガスが流れる排気通路を選択
   的に開閉するための排気バルブと、 前記吸気バルブ及び前記排気バルブの少なくとも一方に
   係るバルブ特性を多段階又は無段階に可変とするための
   可変機構と、 前記燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射手段とを備
   えた内燃機関に適用され、 前記燃焼室に吸入される空気量に相関する相関値及び前
   記内燃機関の回転速度をパラメータとして含む前記内燃
   機関の運転状態を検出するための運転状態検出手段と、 前記可変機構により変えられる実際のバルブ特性状態を
   検出するための特性状態検出手段と、 前記検出される運転状態に基づき前記バルブ特性に係る
   特性目標値を算出し、その算出された特性目標値に基づ
   き前記可変機構を制御するための第１の制御手段と、 前記燃焼室に噴射されるべき燃料量に係る燃料目標値
   を、前記空気量の相関値、前記回転速度及び前記バルブ
   特性状態の関係から予め定められた関数データを記憶す
   る記憶手段と、 前記検出される空気量の相関値、回転速度及びバルブ特
   性状態に基づき、前記関数データを参照することにより
   前記燃料目標値を決定し、その決定された燃料目標値に
   基づき前記燃料噴射手段を制御するための第２の制御手
   段とを備えた制御装置において、 前記記憶手段は、前記特性目標値と前記バルブ特性状態
   との偏差の大きさによって異なる複数の関数データを予
   め記憶することと、 前記第２の制御手段は、前記算出される特性目標値と前
   記検出されるバルブ特性状態との偏差を算出し、その偏
   差の大きさに応じた関数データを選択して参照すること
   により前記燃料目標値を決定することを特徴とする内燃
   機関の制御装置。