JPH10259747A - 内燃機関用バルブタイミング制御装置 - Google Patents

内燃機関用バルブタイミング制御装置

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JPH10259747A
JPH10259747A JP6611797A JP6611797A JPH10259747A JP H10259747 A JPH10259747 A JP H10259747A JP 6611797 A JP6611797 A JP 6611797A JP 6611797 A JP6611797 A JP 6611797A JP H10259747 A JPH10259747 A JP H10259747A
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timing control
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＶＶＴ（バルブタイミング制御機構）による
エミッション・燃費等の向上を図ると共に、急加速を抑
制して失火領域への突入を防止すること。 【解決手段】 電源の投入と同時にステップＳ１００に
よる初期化ののち、ステップＳ２００で内燃機関の運転
状態によりＶＶＴの応答性能が推定され、ステップＳ３
００でＶＶＴの相対回転角が制御され、ステップＳ４０
０でＶＶＴの応答性能に適合するようにスロットルバル
ブの開度を補正するためのスロットル補正ゲインが演算
され、ステップＳ５００でスロットルバルブが制御され
る。これにより、ＶＶＴの応答性能が低下しているとき
には、その応答性能に基づきスロットルバルブの開度が
補正され制御されるため、ＶＶＴの有効性が最大限に引
出されエミッション・燃費等の向上が図られると共に、
急加速が抑制されることで失火域への突入が防止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気バ
ルブまたは排気バルブの少なくともいずれか一方の開閉
タイミングを運転状態に応じて変更自在な内燃機関用バ
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、内燃機関用バルブタイミング制御
装置に関連する先行技術文献としては、特開昭６４−８
０７３３号公報にて開示されたものが知られている。こ
のものでは、アクセル操作量等に応じてモータを駆動し
てスロットルバルブの開度を制御する所謂、『電子スロ
ットルシステム』と、内燃機関の吸気バルブの開閉タイ
ミングを運転状態に応じて変更自在とするバルブタイミ
ング制御機構（弁作動変更機構）とを備えている。そし
て、バルブタイミング制御機構におけるカムを切替作動
させる際に発生するトルク差によるショックを、アクセ
ルペダル操作量とスロットルバルブの開度との関係を変
更して解消する技術が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のもの
では、作動油の油温を検出し要求されるバルブタイミン
グ制御機構の応答性が満足される油温となるまで、その
バルブタイミング制御機構による制御量を所定以下にガ
ードまたは制御を禁止している。このような制御では、
バルブタイミング制御機構を備えた内燃機関におけるエ
ミッション・燃費等の向上に対する有効性を最大限に引
出すことができないという不具合があった。
【０００４】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、バルブタイミング制御機構に
よるエミッション・燃費等の向上を図った内燃機関用バ
ルブタイミング制御装置の提供を課題としている。更
に、バルブタイミング制御機構の応答性能に応じて急加
速を抑制して失火域への突入を防止可能な内燃機関用バ
ルブタイミング制御装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の内燃機関用バ
ルブタイミング制御装置によれば、応答性能推定手段で
推定されたバルブタイミング制御機構の応答性能に基づ
き、スロットル開度制御手段で制御されるアクセルペダ
ル操作量とは独立して内燃機関への吸気量を調節するス
ロットルバルブの開度がスロットル開度補正手段にて補
正される。これにより、油温が低くバルブタイミング制
御機構の応答性能が低下しているときには、その応答性
能に基づきスロットルバルブの開度が補正され制御され
るため、バルブタイミング制御機構の有効性が最大限に
引出されエミッション・燃費等の向上が図られる。更
に、バルブタイミング制御機構の応答性能が低下してい
るときには、急加速が抑制されることで失火域への突入
が防止されるという効果が得られる。
【０００６】請求項２の内燃機関用バルブタイミング制
御装置では、応答性能推定手段でバルブタイミング制御
機構の応答性能が油温検出手段で検出された直接的また
は間接的な作動油の油温に基づき推定され、更に、その
推定された応答性能が応答性能補正手段で機関回転速度
にて補正されるため、バルブタイミング制御機構の応答
性能を内燃機関の運転状態に応じて正確に知ることがで
きるという効果が得られる。
【０００７】請求項３の内燃機関用バルブタイミング制
御装置では、油温検出手段で内燃機関の現在の冷却水
温、始動時の冷却水温、始動後経過時間、始動後点火回
数、始動後燃料噴射回数のうち少なくとも１つに基づき
油温が間接的に検出、即ち、内燃機関の運転状態におけ
る冷却水温の遷移状態、内燃機関の爆発行程やシリンダ
等の摩擦による総発熱量に基づき作動油の油温が推定さ
れるため、油温センサが不要となるという効果が得られ
る。
【０００８】請求項４の内燃機関用バルブタイミング制
御装置では、バルブタイミング制御機構の応答性能から
スロットル開度制御手段でスロットルバルブの開度を制
御する際のスロットル制御時定数が算出され、そのスロ
ットル制御時定数を用いてスロットル開度補正手段でス
ロットルバルブの開度が補正される。即ち、スロットル
バルブの開度補正としてバルブタイミング制御機構の応
答速度に基づきスロットルバルブの開度の制御時のスロ
ットル制御時定数が算出され、そのスロットル制御時定
数によりバルブタイミング制御機構の応答性能に対応さ
せスロットルバルブの操作速度が平滑化されているた
め、バルブタイミング制御機構の有効性と相まって急加
速が抑制されるという効果が得られる。
【０００９】請求項５の内燃機関用バルブタイミング制
御装置では、スロットル開度補正手段でバルブタイミン
グ制御機構の応答性能が低下しており、かつ内燃機関の
運転状態が急激に減速側へ移行したと判断されたときに
は、アクセルペダル操作量に基づきバルブタイミング制
御機構の遅角側制御が行われると共に、スロットル閉制
御手段でアクセルペダル操作量に対して所定時間遅らせ
スロットルバルブが閉制御される。これにより、バルブ
タイミング制御機構の急激な遅角操作に対してバルブタ
イミング制御機構の遅れによる内部ＥＧＲ（燃焼室内の
残留ガス）の増大に起因する内燃機関の失火を防止する
ことができるという効果が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。
【００１１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関用バルブタイミング制御装置を適用したダ
ブルオーバヘッドカム式内燃機関とその周辺機器を示す
概略構成図である。
【００１２】図１において、１は内燃機関、２は内燃機
関１の駆動軸としてのクランクシャフト３１の回転角θ
1 信号を検出するクランク角センサ、３は内燃機関１の
冷却水温ＴＨＷ信号を検出する水温センサ、４は内燃機
関１の吸気バルブ３２側の従動軸としてのカムシャフト
３３の回転角θ2 信号を検出し、クランク角センサ２か
らの回転角θ1 信号との位相差から相対回転角（変位
角）を算出するためのカム角センサ、５はスロットルバ
ルブ１４のスロットル開度ＴＡ信号を検出するスロット
ル開度センサ、６は内燃機関１への吸入空気量ＱＡ信号
を検出するエアフローメータ等の吸気量センサ、７は油
路の途中に設置され、作動油の油温ＴＨＯ信号を検出す
る油温センサ、８はアクセルペダル操作量としてのアク
セル開度ＡＰ信号を検出するアクセル開度センサ、９は
作動油の油圧を調整制御する油圧制御バルブ（Oil-flow
Control Valve：以下『ＯＣＶ』と記す）、１０はＯＣ
Ｖ９にて調整された油圧にてカムシャフト３３をクラン
クシャフト３１との目標とする位相差である目標相対回
転角（目標変位角）に制御するアクチュエータとしての
吸気バルブ３２側に設置された油圧式のバルブタイミン
グ制御機構（VariableValve Timming Control Mechanis
m：以下、『ＶＶＴ』と記す）、１１は作動油を内燃機
関１のオイルパン内より吸上げるためのオイルストレー
ナ、１２は作動油を圧送するオイルポンプ、１３はスロ
ットルバルブ１４のスロットル開度を指示される目標ス
ロットル開度に一致させるように駆動するアクチュエー
タとしてのＤＣモータ、２０は各種センサからの入力信
号に基づき内燃機関１の運転状態を検知し、最適な制御
値を演算し、ＯＣＶ９やＤＣモータ１３に駆動信号を出
力するＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御装
置）である。
【００１３】次に、ＥＣＵ２０の電気的構成について図
２を参照して説明する。
【００１４】図２において、ＥＣＵ２０は、周知の中央
処理装置としてのＣＰＵ２１、制御プログラムを格納し
たＲＯＭ２２、各種データを格納するＲＡＭ２３、水温
センサ３からの冷却水温ＴＨＷ信号、スロットル開度セ
ンサ５からのスロットル開度ＴＡ信号、吸気量センサ６
からの吸入空気量ＱＡ信号、油温センサ７からの油温Ｔ
ＨＯ信号及びアクセル開度センサ９からのアクセル開度
ＡＰ信号の各アナログ信号をディジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換回路２４、クランク角センサ２からの回転角
θ1 信号及びカム角センサ４からの回転角θ2 信号を波
形整形する波形整形回路２５、これら各種情報に基づき
ＣＰＵ２１で算出される後述のＯＣＶＤuty （デューテ
ィ比）制御値ＤＯＣＶに基づく駆動信号ＩDOCVをＯＣＶ
９、出力スロットル開度ＴＡＥＸに基づく駆動信号ＩTA
EXをＤＣモータ１３にそれぞれ出力するための出力回路
２６からなる論理演算回路として構成されている。
【００１５】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関用バルブタイミング制御装置で使用されて
いるＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１のベースルーチンを示す
図３のフローチャートに基づき説明する。なお、このベ
ースルーチンは所定時間毎にＣＰＵ２１にて繰返し実行
される。
【００１６】図３において、まず、電源の投入と同時
（電源起動時）にステップＳ１００で、初期化が実行さ
れる。この初期化では、ＲＡＭ２３等のメモリ内容が初
期値に設定されたり、各種センサからの入力信号がチェ
ックされる。このステップＳ１００による初期化のの
ち、以下のループ内の本格的な制御処理が繰返し実行さ
れる。
【００１７】ステップＳ２００では、内燃機関１の運転
状態によりＶＶＴ１０の応答性能の推定処理が実行され
る。次にステップＳ３００に移行して、ＶＶＴ相対回転
角制御処理が実行される。次にステップＳ４００に移行
して、ステップＳ２００で推定されたＶＶＴ１０の応答
性能に適合すべくスロットルバルブ１４のスロットル開
度を補正するためのスロットル補正ゲインの演算処理が
実行される。次にステップＳ５００に移行して、スロッ
トル制御処理が実行されたのち、ステップＳ２００に戻
り同様な処理が繰返し実行される。
【００１８】次に、上述のベースルーチンにおける各処
理を各サブルーチン毎に詳細に説明する。
【００１９】図３のステップＳ２００におけるＶＶＴ応
答性能推定処理ルーチンの詳細について、図４のフロー
チャートに基づき、図５のＶＶＴ応答特性図を参照して
説明する。なお、このサブルーチンは１２０ｍｓ毎にＣ
ＰＵ２１にて繰返し実行される。
【００２０】図４において、まず、ステップＳ２０１で
ＶＶＴ１０の作動油の油温ＴＨＯが読込まれる。次にス
テップＳ２０２に移行して、ステップＳ２０１で読込ま
れた油温ＴＨＯに対してＶＶＴ１０が進角側へ変位する
ときの応答速度ＡＲＢＡＳがテーブルから算出される。
この油温ＴＨＯと応答速度ＡＲＢＡＳとの関係を表すテ
ーブルは後述のように予め油温ＴＨＯの影響を受けるＶ
ＶＴ応答速度を考慮して実験等により求められた最適値
である。次にステップＳ２０３に移行して、同様に、ス
テップＳ２０１で読込まれた油温ＴＨＯに対してＶＶＴ
１０が遅角側へ変位するときの応答速度ＲＲＢＡＳがテ
ーブルから算出される。なお、ＶＶＴ応答速度は同じ油
温ＴＨＯに対して進角側と遅角側とではＶＶＴ応答特性
が異なるため各々のテーブルが用意されている。
【００２１】ここで、図５（ａ）に示すように、ＯＣＶ
９に出力されるＯＣＶＤuty 制御値ＤＯＣＶを０％から
１００％に変化させたときの目標相対回転角ＶＴＴ〔°
ＣＡ〕に追従して遷移する相対回転角ＶＴ〔°ＣＡ〕の
傾き（Ａ／Ｂ）をＶＶＴ応答速度〔°ＣＡ／ｓｅｃ〕と
すると、進角側及び遅角側のＶＶＴ応答速度は油温
〔℃〕に対応して図５（ｂ）に示すような特性にて遷移
する。
【００２２】次に、本実施例ではＶＶＴ１０の作動油の
オイルポンプ１２は内燃機関１の駆動部に連動している
ために機関回転速度ＮＥに比例した吐出量でありＶＶＴ
１０の駆動に同じ作動油を用いているため影響を受ける
こととなり、ステップＳ２０４で機関回転速度ＮＥに対
する速度補正係数ＦＮＥがテーブルから算出される。こ
の機関回転速度ＮＥと速度補正係数ＦＮＥとの関係を表
すテーブルは予めポンプ特性から計算・実験等により求
められた最適値である。
【００２３】次にステップＳ２０５に移行して、ステッ
プＳ２０２で算出された進角側応答速度ＡＲＢＡＳに速
度補正係数ＦＮＥが乗算され最終的な進角側応答速度Ａ
ＲＰＮＳが算出される。次にステップＳ２０６に移行し
て、ステップＳ２０３で算出された遅角側応答速度ＲＲ
ＢＡＳに速度補正係数ＦＮＥが乗算され最終的な遅角側
応答速度ＲＲＰＮＳが算出され、本ルーチンを終了す
る。
【００２４】本実施例では、吸気側のみにＶＶＴ１０に
よるバルブタイミング制御を実施する方式であり、吸気
バルブ３２に対する進角／遅角の考え方は、図６に示す
ように、ＴＤＣ(Top Dead Center：上死点）に対して排
気バルブ３４のバルブタイミングが固定され、フレキシ
ブルに吸気バルブのバルブタイミングを進角／遅角させ
ることでオーバラップ量が制御されている。
【００２５】次に、図３のステップＳ３００におけるＶ
ＶＴ相対回転角制御処理ルーチンの詳細について、図７
のフローチャートに基づき説明する。なお、このサブル
ーチンは１６ｍｓ毎にＣＰＵ２１にて繰返し実行され
る。
【００２６】図７において、ステップＳ３０１で機関回
転速度ＮＥ、吸入空気量ＱＡが読込まれる。次にステッ
プＳ３０２に移行して、ステップＳ３０１で読込まれた
機関回転速度ＮＥと吸入空気量ＱＡとに基づきマップか
らＶＶＴ１０の目標相対回転角が算出される。ここで、
マップから例えば、ＮＥ＝ｎe1，ＱＡ＝ｑa1のとき目標
相対回転角としてａが算出される。このマップから求ま
る目標相対回転角は予め計算・実験等により求められた
最適値である。
【００２７】次にステップＳ３０３に移行して、ステッ
プＳ３０２で算出された目標相対回転角ａがＲＡＭ２３
の目標相対回転角の記憶領域の“ＶＴＴ”に格納され
る。したがって、以下の説明においては目標相対回転角
ＶＴＴと記す。次にステップＳ３０４に移行して、クラ
ンク角センサ２及びカム角センサ４からの各入力信号に
基づくＶＶＴ１０の現在の相対回転角（実相対回転角と
も記す）ＶＴが読込まれる。次にステップＳ３０５に移
行して、前回の相対回転角ＶＴ(i-1) と今回の相対回転
角ＶＴ(i) との偏差から微分値ＤＬＶＴが算出される。
次にステップＳ３０６に移行して、今回の相対回転角Ｖ
Ｔ(i) と目標相対回転角ＶＴＴとの偏差から相対回転角
偏差ＥＲＶＴが算出される。
【００２８】次にステップＳ３０７に移行して、ステッ
プＳ３０６で算出された相対回転角偏差ＥＲＶＴに基づ
きテーブルからＰ（比例）項補正値ＰＶＴが算出され
る。次にステップＳ３０８に移行して、ステップＳ３０
５で算出された微分値ＤＬＶＴに基づきテーブルからＤ
（微分）項補正値ＤＶＴが算出される。なお、ステップ
Ｓ３０７でテーブルから算出されるＰ項補正値ＰＶＴ及
びステップＳ３０８でテーブルから算出されるＤ項補正
値ＤＶＴは予め計算・実験等により求められた最適値で
ある。次にステップＳ３０９に移行して、ステップＳ３
０７で算出されたＰ項補正値ＰＶＴとステップＳ３０８
で算出されたＤ項補正値ＤＶＴと前回のＯＣＶＤuty 制
御値ＤＯＣＶとが加算され最終的なＯＣＶＤuty 制御値
ＤＯＣＶが算出され、本ルーチンを終了する。このＯＣ
ＶＤuty 制御値ＤＯＣＶが出力されるＯＣＶ９を介して
ＶＶＴ１０によりＶＶＴ相対回転角制御が実行される。
ここで、ＯＣＶ９の作動では、図８に特性図を示すよう
に、ＯＣＶＤuty 制御値ＤＯＣＶ〔％〕に比例して油量
が増加されることで相対回転角制御値〔°ＣＡ〕が増加
される。
【００２９】次に、図３のステップＳ４００におけるス
ロットル補正ゲイン演算処理ルーチンの詳細について、
図９のフローチャートに基づき説明する。なお、このサ
ブルーチンは８ｍｓ毎にＣＰＵ２１にて繰返し実行され
る。
【００３０】図９において、ステップＳ４０１で、図７
のステップＳ３０５で算出された微分値ＤＬＶＴが読込
まれる。次にステップＳ４０２に移行して、微分値ＤＬ
ＶＴが０以上であるかが判定される。微分値ＤＬＶＴが
０以上であるときには、相対回転角ＶＴの進角側への変
位が指示されているとしてステップＳ４０３に移行し、
図４のステップＳ２０５で内燃機関１の運転状態から推
定され算出された進角側応答速度ＡＲＰＮＳが読込まれ
る。次にステップＳ４０４に移行して、ステップＳ４０
３で読込まれた進角側応答速度ＡＲＰＮＳに基づきテー
ブルから進角側制御時のスロットル制御時定数Ｔが算出
され、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ４０４
で用いるテーブルにはＶＶＴ１０の応答性能に適合して
スロットルバルブ１４の操作速度を制御するための進角
側応答速度ＡＲＰＮＳに対応するスロットル制御時定数
Ｔが予め計算・実験等により求められ設定されている。
【００３１】一方、ステップＳ４０２の判定条件が成立
せず、微分値ＤＬＶＴが０未満であるときには、相対回
転角ＶＴの遅角側への変位が指示されているとしてステ
ップＳ４０５に移行し、図４のステップＳ２０６で内燃
機関１の運転状態から推定され算出された遅角側応答速
度ＲＲＰＮＳが読込まれる。次にステップＳ４０６に移
行して、ステップＳ４０５で読込まれた遅角側応答速度
ＲＲＰＮＳに基づきテーブルから遅角側制御時のスロッ
トル制御時定数Ｔが算出され、本ルーチンを終了する。
なお、ステップＳ４０６で用いるテーブルにはＶＶＴ１
０の応答性能に適合してスロットルバルブ１４の操作速
度を制御するための遅角側応答速度ＲＲＰＮＳに対応す
るスロットル制御時定数Ｔが予め計算・実験等により求
められ設定されている。
【００３２】次に、図３のステップＳ５００におけるス
ロットル制御処理ルーチンの詳細について、図１０のフ
ローチャートに基づき説明する。なお、このサブルーチ
ンは８ｍｓ毎にＣＰＵ２１にて繰返し実行される。
【００３３】図１０において、ステップＳ５０１でアク
セル開度ＡＰが読込まれる。次にステップＳ５０２に移
行して、ステップＳ５０１で読込まれたアクセル開度Ａ
Ｐに対する目標スロットル開度ＴＴＡがテーブルから算
出される。このテーブルには、アクセル開度ＡＰに対し
内燃機関１のドライバビリティ(Drivability）や制御性
等を考慮し変換したときの目標スロットル開度ＴＴＡが
設定されている。次にステップＳ５０３に移行して、目
標スロットル開度ＴＴＡに伝達関数のモデル｛１／（１
＋Ｔ・Ｓ）｝を介してゲイン補正を行い最終的な出力ス
ロットル開度ＴＡＥＸが算出される。なお、モデル中の
Ｔは図９のステップＳ４０４またはステップＳ４０６で
求めたスロットル制御時定数である。
【００３４】次にステップＳ５０４に移行して、現在の
スロットル開度ＴＡが読込まれる。次にステップＳ５０
５に移行して、ステップＳ５０４で読込まれた現在のス
ロットル開度ＴＡがステップＳ５０３で算出された出力
スロットル開度ＴＡＥＸを越えているかが判定される。
現在のスロットル開度ＴＡが出力スロットル開度ＴＡＥ
Ｘを越えているときには、ステップＳ５０６に移行し、
スロットルバルブ１４を開閉するＤＣモータ１３を閉側
に駆動し現在のスロットル開度ＴＡを出力スロットル開
度ＴＡＥＸに一致させる操作処理を行い、本ルーチンを
終了する。
【００３５】一方、ステップＳ５０５の判定条件が成立
しないときには、ステップＳ５０７に移行し、ステップ
Ｓ５０４で読込まれた現在のスロットル開度ＴＡがステ
ップＳ５０３で算出された出力スロットル開度ＴＡＥＸ
未満であるかが判定される。現在のスロットル開度ＴＡ
が出力スロットル開度ＴＡＥＸ未満であるときには、ス
テップＳ５０８に移行し、スロットルバルブ１４を開閉
するＤＣモータ１３を開側に駆動し現在のスロットル開
度ＴＡを出力スロットル開度ＴＡＥＸに一致させる操作
処理を行い、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ
５０７の判定条件が成立しないときには、現在のスロッ
トル開度ＴＡが出力スロットル開度ＴＡＥＸに一致して
いるとしてステップＳ５０９に移行し、スロットルバル
ブ１４を開閉するＤＣモータ１３を停止状態とし現在の
スロットル開度ＴＡをホールド（保持）する処理を行
い、本ルーチンを終了する。
【００３６】次に、本実施例の作用について、図１１の
タイムチャートを用いて説明する。なお、本タイムチャ
ートでは説明の都合上、ＶＶＴ１０の進角側への制御の
みについて述べる。
【００３７】ＶＶＴ１０を作動するための油温ＴＨＯに
基づき、ＶＶＴ１０が追従可能な進角側応答速度ＡＲＰ
ＮＳが求められる。次に、進角側応答速度ＡＲＰＮＳよ
り速いスロットルバルブ１４の加速／減速により失火等
の不具合が発生しないよう、適合するスロットル制御時
定数Ｔが算出され、このスロットル制御時定数Ｔにより
スロットル制御速度、即ち、出力スロットル開度ＴＡＥ
Ｘが補正されることで、そのときの油温ＴＨＯにより決
定されるＶＶＴ応答速度に対応した目標相対回転角ＶＴ
Ｔが設定されるため、目標相対回転角ＶＴＴと現在の相
対回転角ＶＴとの偏差である相対回転角偏差ＥＲＶＴを
小さく抑えることができる。これにより、燃料系や点火
系制御における内燃機関１のバルブタイミングの追従性
が良好となり、ドライバビリティやエミッション等が向
上される。
【００３８】更に、上述の実施例では、減速域またはＶ
ＶＴ１０の遅角域においても、スロットル制御時定数Ｔ
によりＶＶＴ１０の応答性能に適合させスロットルバル
ブ１４の操作速度を平滑化しているが、図１２にタイム
チャートを示すように、アクセル操作量としてのアクセ
ル開度ＡＰの閉側へのアクセル開度微分値ＤＬＡＰが所
定値γ以上となったときには、アクセル開度ＡＰに基づ
き予めＶＶＴ１０を遅角側へ操作し所定期間ディレイ
（遅延）したのちスロットルバルブ１４を閉側に制御す
ることにより、ＶＶＴ１０の急激な遅角操作に対してＶ
ＶＴ１０の遅れによる内部ＥＧＲの増大に起因する内燃
機関１の失火を防止することができる。
【００３９】このように、本実施例の内燃機関用バルブ
タイミング制御装置は、内燃機関１の駆動軸としてのク
ランクシャフト３１から吸気バルブ３２を開閉する従動
軸としてのカムシャフト３３に駆動力を伝達する駆動力
伝達系に設けられ、カムシャフト３３を所定角度範囲内
で相対回転自在なＶＶＴ１０と、クランクシャフト３１
の回転角θ1 を検出する駆動軸回転角検出手段としての
クランク角センサ２と、カムシャフト３３の回転角θ2
を検出する従動軸回転角検出手段としてのカム角センサ
４と、クランク角センサ２で検出されたクランクシャフ
ト３１の回転角θ1 に対するカム角センサ４で検出され
たカムシャフト３３の回転角θ2 の位相差、即ち、カム
シャフト３３の相対回転角ＶＴを算出するＥＣＵ２０内
のＣＰＵ２１にて達成される相対回転角演算手段と、内
燃機関１の運転状態に応じてクランクシャフト３１の回
転角θ1 とカムシャフト３３の回転角θ2 との目標とす
る位相差である目標相対回転角ＶＴＴを算出するＥＣＵ
２０内のＣＰＵ２１にて達成される目標相対回転角演算
手段と、前記相対回転角演算手段で算出された相対回転
角ＶＴと前記目標相対回転角演算手段で算出された目標
相対回転角ＶＴＴとの偏差ＥＲＶＴに応じて制御回転角
を算出し、ＶＶＴ１０によりカムシャフト３３を相対回
転するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される相対回
転角制御手段と、各種情報に基づきアクセルペダル操作
量としてのアクセル開度ＡＰとは独立して内燃機関１へ
の吸気量を調節するスロットルバルブ１４の開度を制御
するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成されるスロット
ル開度制御手段と、ＶＶＴ１０の応答性能を推定するＥ
ＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される応答性能推定手
段と、前記応答性能推定手段で推定された応答性能に基
づき前記スロットル開度制御手段で制御されるスロット
ルバルブ１４の開度を補正するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２
１にて達成されるスロットル開度補正手段とを具備する
ものである。
【００４０】したがって、応答性能推定手段を達成する
ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１で推定されたＶＶＴ１０の応
答性能に基づき、スロットル開度制御手段を達成するＥ
ＣＵ２０内のＣＰＵ２１で制御されるアクセルペダル操
作量としてのアクセル開度ＡＰとは独立して内燃機関１
への吸気量を調節するスロットルバルブ１４の開度がス
ロットル開度補正手段を達成するＥＣＵ２０内のＣＰＵ
２１にて補正される。これにより、油温が低くＶＶＴ１
０の応答性能が低下しているときには、その応答性能に
基づきスロットルバルブ１４の開度が補正され制御され
るため、ＶＶＴ１０の有効性が最大限に引出されエミッ
ション・燃費等の向上が図られる。更に、ＶＶＴ１０の
応答性能が低下しているときには、急加速が抑制される
ことで失火域への突入が防止される。
【００４１】また、本実施例の内燃機関用バルブタイミ
ング制御装置は、ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成さ
れる応答性能推定手段が、ＶＶＴ１０の作動油の油温Ｔ
ＨＯを直接的に油温検出手段としての油温センサ７で検
出された油温ＴＨＯに基づきＶＶＴ１０の応答性能を推
定し、その推定された応答性能を内燃機関１の機関回転
速度ＮＥで補正する応答性能補正手段とを含むものであ
る。即ち、ＶＶＴ１０の応答性能として具体的には、図
４に示すように、作動油の油温ＴＨＯに基づき進角側応
答速度ＡＲＢＡＳ、遅角側応答速度ＲＲＢＡＳが算出さ
れ、更に、機関回転速度ＮＥで補正され進角側応答速度
ＡＲＰＮＳ、遅角側応答速度ＲＲＰＮＳが求められるた
め、ＶＶＴ１０の応答性能を内燃機関１の運転状態に応
じて正確に知ることができる。
【００４２】そして、本実施例の内燃機関用バルブタイ
ミング制御装置は、ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成
されるスロットル開度補正手段がＶＶＴ１０の応答性能
からＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成されるスロット
ル開度制御手段でスロットルバルブ１４の開度を制御す
る際のスロットル制御時定数Ｔを算出し、そのスロット
ル制御時定数Ｔを用いてスロットルバルブ１４の開度を
補正するものである。即ち、スロットルバルブ１４の開
度補正として具体的には、図９に示すように、微分値Ｄ
ＬＶＴの正負、ＶＶＴ１０の進角側応答速度ＡＲＰＮ
Ｓ、遅角側応答速度ＲＲＰＮＳに基づきスロットルバル
ブ１４の開度の制御時のスロットル制御時定数Ｔが算出
され、図１０に示すように、そのスロットル制御時定数
ＴによりＶＶＴ１０の応答性能に適合させスロットルバ
ルブ１４の操作速度が平滑化されているため、ＶＶＴ１
０の有効性と相まって急加速が抑制される。
【００４３】更に、本実施例の内燃機関用バルブタイミ
ング制御装置は、ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成さ
れるスロットル開度補正手段がＶＶＴ１０の応答性能が
低下しており、かつ内燃機関１の運転状態が急激に減速
側へ移行したと判断したときには、アクセルペダル操作
量としてのアクセル開度ＡＰに基づきＶＶＴ１０の遅角
側制御を行うと共に、アクセル開度ＡＰに対して所定時
間遅らせスロットルバルブ１４を閉制御するスロットル
閉制御手段を含むものである。即ち、アクセルペダル操
作量として具体的には、図１２に示すように、アクセル
開度ＡＰの閉側へのアクセル開度微分値ＤＬＡＰが所定
値γ以上となったときには、アクセル開度ＡＰに基づき
予めＶＶＴ１０を遅角側へ操作し所定期間ディレイした
のちスロットルバルブ１４が閉側に制御されるため、Ｖ
ＶＴ１０の急激な遅角操作に対してＶＶＴ１０の遅れに
よる内部ＥＧＲの増大に起因する内燃機関１の失火を防
止することができる。
【００４４】ところで、上記実施例では、ＶＶＴ応答性
能推定において、直接、油温センサ７により作動油の油
温を検出しているが、本発明を実施する場合には、これ
に限定されるものではなく、内燃機関の冷却水温の遷移
状態やシリンダ壁の温度の遷移状態、始動時の冷却水
温、経過時間等から推定してもよい。
【００４５】このような内燃機関用バルブタイミング制
御装置は、油温検出手段が内燃機関１の現在の冷却水
温、始動時の冷却水温、始動後経過時間、始動後点火回
数、始動後燃料噴射回数のうち少なくとも１つに基づき
油温ＴＨＯを間接的に検出するものである。即ち、内燃
機関１の運転状態における冷却水温の遷移状態、内燃機
関１の爆発行程やシリンダ等の摩擦による総発熱量に基
づき作動油の油温が推定されるため、上述の実施例にお
けるような油温センサ７を必ずしも配設する必要はな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関用バルブタイミング制御装置を適用したダブ
ルオーバヘッドカム式内燃機関とその周辺機器を示す概
略構成図である。
【図２】 図２は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関用バルブタイミング制御装置におけるＥＣＵ
内の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】 図３は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関用バルブタイミング制御装置で使用されてい
るＥＣＵ内のＣＰＵにおけるベースルーチンの処理手順
を示すフローチャートである。
【図４】 図４は図３におけるＶＶＴ応答性能推定の処
理手順を示すフローチャートである。
【図５】 図５は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関用バルブタイミング制御装置におけるＶＶＴ
応答特性図である。
【図６】 図６は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関用バルブタイミング制御装置における吸気バ
ルブに対する進角／遅角制御を示す説明図である。
【図７】 図７は図３におけるＶＶＴ相対回転角制御の
処理手順を示すフローチャートである。
【図８】 図８は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関用バルブタイミング制御装置で用いられてい
るＯＣＶの作動特性図である。
【図９】 図９は図３におけるスロットル補正ゲイン演
算の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】 図１０は図３におけるスロットル制御の処
理手順を示すフローチャートである。
【図１１】 図１１は本発明の実施の形態の一実施例に
かかる内燃機関用バルブタイミング制御装置における作
用を説明するタイムチャートである。
【図１２】 図１２は本発明の実施の形態の一実施例に
かかる内燃機関用バルブタイミング制御装置における変
形例の作用を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２ クランク角センサ ４ カム角センサ ５ スロットル開度センサ ７ 油温センサ ９ ＯＣＶ（油圧制御バルブ） １０ ＶＶＴ（バルブタイミング制御機構） １３ ＤＣモータ １４ スロットルバルブ ２０ ＥＣＵ（電子制御装置） ３１ クランクシャフト（駆動軸） ３３ カムシャフト（従動軸）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年３月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】図２において、ＥＣＵ２０は、周知の中央
処理装置としてのＣＰＵ２１、制御プログラムを格納し
たＲＯＭ２２、各種データを格納するＲＡＭ２３、水温
センサ３からの冷却水温ＴＨＷ信号、スロットル開度セ
ンサ５からのスロットル開度ＴＡ信号、吸気量センサ６
からの吸入空気量ＱＡ信号、油温センサ７からの油温Ｔ
ＨＯ信号及びアクセル開度センサ８からのアクセル開度
ＡＰ信号の各アナログ信号をディジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換回路２４、クランク角センサ２からの回転角
θ1 信号及びカム角センサ４からの回転角θ2 信号を波
形整形する波形整形回路２５、これら各種情報に基づき
ＣＰＵ２１で算出される後述のＯＣＶＤuty （デューテ
ィ比）制御値ＤＯＣＶに基づく駆動信号ＩDOCVをＯＣＶ
９、出力スロットル開度ＴＡＥＸに基づく駆動信号ＩTA
EXをＤＣモータ１３にそれぞれ出力するための出力回路
２６からなる論理演算回路として構成されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｊ 41/06 ３１０ 41/06 ３１０ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｑ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の駆動軸から吸気バルブまたは
    排気バルブの少なくともいずれか一方を開閉する従動軸
    に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記駆動
    軸または前記従動軸のいずれか一方を所定角度範囲内で
    相対回転自在なバルブタイミング制御機構と、 前記駆動軸の回転角を検出する駆動軸回転角検出手段
    と、 前記従動軸の回転角を検出する従動軸回転角検出手段
    と、 前記駆動軸回転角検出手段で検出された前記駆動軸の回
    転角と前記従動軸回転角検出手段で検出された前記従動
    軸の回転角との位相差である相対回転角を算出する相対
    回転角演算手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じて前記駆動軸の回転角と
    前記従動軸の回転角との目標とする位相差である目標相
    対回転角を算出する目標相対回転角演算手段と、 前記相対回転角演算手段で算出された前記相対回転角と
    前記目標相対回転角演算手段で算出された前記目標相対
    回転角との偏差に応じて制御回転角を算出し、前記バル
    ブタイミング制御機構により前記駆動軸または前記従動
    軸を相対回転する相対回転角制御手段と、 各種情報に基づきアクセルペダル操作量とは独立して前
    記内燃機関への吸気量を調節するスロットルバルブの開
    度を制御するスロットル開度制御手段と、 前記バルブタイミング制御機構の応答性能を推定する応
    答性能推定手段と、 前記応答性能推定手段で推定された応答性能に基づき前
    記スロットル開度制御手段で制御される前記スロットル
    バルブの開度を補正するスロットル開度補正手段とを具
    備することを特徴とする内燃機関用バルブタイミング制
    御装置。
  2. 【請求項２】 前記応答性能推定手段は、前記バルブタ
    イミング制御機構の作動油の油温を直接的または間接的
    に油温検出手段で検出された油温に基づき前記バルブタ
    イミング制御機構の応答性能を推定し、その推定された
    応答性能を前記内燃機関の機関回転速度で補正する応答
    性能補正手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載
    の内燃機関用バルブタイミング制御装置。
  3. 【請求項３】 前記油温検出手段は、前記内燃機関の現
    在の冷却水温、始動時の冷却水温、始動後経過時間、始
    動後点火回数、始動後燃料噴射回数のうち少なくとも１
    つに基づき油温を間接的に検出することを特徴とする請
    求項２に記載の内燃機関用バルブタイミング制御装置。
  4. 【請求項４】 前記スロットル開度補正手段は、前記バ
    ルブタイミング制御機構の応答性能から前記スロットル
    開度制御手段で前記スロットルバルブの開度を制御する
    際の時定数を算出し、前記時定数を用いて前記スロット
    ルバルブの開度を補正することを特徴とする請求項１に
    記載の内燃機関用バルブタイミング制御装置。
  5. 【請求項５】 前記スロットル開度補正手段は、前記バ
    ルブタイミング制御機構の応答性能が低下しており、か
    つ前記内燃機関の運転状態が急激に減速側へ移行したと
    判断したときには、前記アクセルペダル操作量に基づき
    前記バルブタイミング制御機構の遅角側制御を行うと共
    に、前記アクセルペダル操作量に対して所定時間遅らせ
    前記スロットルバルブを閉制御するスロットル閉制御手
    段を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用
    バルブタイミング制御装置。
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