JPH05171991A

JPH05171991A - 内燃機関の点火時期制御装置

Info

Publication number: JPH05171991A
Application number: JP3341401A
Authority: JP
Inventors: Kenji Watanabe; 健司渡辺
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1993-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）
を有する内燃機関の点火時期制御装置に関し、バルブタ
イミングを切り換える制御と点火時期を切り換える制御
とを併せて行う場合に、過度的に発生する点火時期の過
遅角または過進角を防止することを目的とする。【構成】ＶＶＴオフ時の進角マップ値ＡＢＳＥ１とＶＶ
Ｔオン時の進角マップ値ＡＢＳＥ２との差ＤＬＡＢＳＥ
を、ＶＶＴ作動中の点火回数ｆで除算することにより点
火周期毎の進角補正量ａを求める。点火周期毎に起動さ
れるルーチンにおいて、上記ＡＢＳＥ１に初期値が設定
されているＡＢＳＥからａを減算してＡＢＳＥを更新す
ることにより、ＶＶＴが作動完了するまでの時間に合わ
せて実行進角値ＡＢＳＥが初期値であるＡＢＳＥ１から
ＡＢＳＥ２まで徐々に進角補正され、過渡的な点火時期
の過遅角または過進角が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の点火時期制御
装置に係り、特に吸気バルブのバルブタイミングを切り
換える可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）を有する内
燃機関の点火時期制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、特開昭６３−１９０１４
７号公報に開示されている如く、内燃機関の運転状態を
良好とするために、内燃機関の運転条件によって吸気バ
ルブのバルブタイミングを変化させ、この時に併せて点
火時期をも変化させる制御が行われている。上記公報に
開示された構成は、過給機を有した内燃機関における例
であり、過給機が作動した時に燃焼室の圧力および温度
が高くなりノッキングが発生し易くなるため、吸気バル
ブのバルブタイミングを遅延することにより、ピストン
が圧縮に寄与する有効ストロークを小さくして上記問題
点を解決することを基本としている。しかしながら、バ
ルブタイミングの遅延動作はアクチュエータによってス
テップ的に行われるため、過給機作動による燃焼室の圧
力および温度の上昇に比べて作動遅れが生じ、過給機作
動時においては過渡的にノッキングが発生しまう。この
ため、従来の構成においては、バルブタイミングの遅延
が行われた時（ＶＶＴオフ時）の点火時期の進角マップ
と、バルブタイミングの遅延が行われていない時（ＶＶ
Ｔオン時）の点火時期の進角マップとの２つのマップを
有しており、過給機作動に対してバルブタイミングの遅
延が行われた上記過度時においてノッキングが検出され
た場合には、これを防止すべく点火時期の進角マップを
ＶＶＴオン時のものからＶＶＴオフ時のものに切り換え
て実質的に点火遅角を行い、上記過度時においてもノッ
キングを防止していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、内燃機関
の運転状態の向上を目的として、ＶＶＴによりバルブタ
イミングを変化させる制御と点火時期を切り換える制御
とを併せて行う構成のものが種々提案されている。しか
しながらこのような構成の場合、点火時期の切り換え
は、上記のようにＶＶＴオン時のマップ値からＶＶＴオ
フ時のマップ値へ瞬時に行われるのに対し、ＶＶＴによ
りバルブタイミングが変化して吸気、圧縮行程に変化が
現れるまでには相当の応答遅れが発生する。このため、
バルブタイミングが変化し、この時に同時に点火時期が
切り換わると、点火時期が過渡的に過遅角または過進角
状態となり、出力トルクの一時的な低下（上昇）が発生
してドライバビリティの段差が発生するという問題が生
じる。

【０００４】そこで本発明は上記課題に鑑みなされたも
ので、ＶＶＴによるバルブタイミングの変化に対応させ
て点火時期の切り換えを行うことにより、バルブタイミ
ングを変化させる制御と点火時期を切り換える制御とを
併せて行う場合においても、点火時期の過遅角または過
進角の発生を防止した内燃機関の点火時期制御装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図である。上記目的を達成するために図１に示した発明
では、吸気バルブ１のバルブタイミングを切り換える可
変バルブタイミング機構２と、内燃機関３の運転条件に
応じて前記可変バルブタイミング機構２を制御して、前
記バルブタイミングを要求値に切り換えるバルブタイミ
ング切換手段４と、該バルブタイミング切換手段４によ
る前記バルブタイミングの切り換え時に点火時期の切り
換えを行う点火時期切換手段５とを有する内燃機関の点
火時期制御装置において、前記点火時期切換手段５によ
る点火時期の切り換えを、前記バルブタイミング切換手
段４による前記バルブタイミングの切り換え動作に対応
させて徐々に行う対応制御手段６を設けた構成である。

【０００６】

【作用】本発明において、対応制御手段６は、点火時期
の切り換えをバルブタイミング切換手段４によるバルブ
タイミングの変化に対応させて徐々に行うことにより、
バルブタイミングの変化によって変化する内燃機関３の
状態に最適な点火時期が設定され、点火時期の過遅角ま
たは過進角の発生が防止される。

【０００７】

【実施例】図２は本発明の一実施例のシステム構成図を
示す。本実施例は前記内燃機関３として４気筒４サイク
ル火花点火式内燃機関（エンジン）に適用した例で、図
２には任意の一気筒の構造断面図を示している。この内
燃機関（エンジン）の各部は後述するマイクロコンピュ
ータによって制御される。

【０００８】図２において、１０はエンジン本体であ
り、エンジンブロック２２内に図中、上下方向に往復運
動するピストン２３が収納されている。ピストン２３の
上部に形成された燃焼室２４が吸気バルブ２６（前記吸
気バルブ１に相当）を介してインテークマニホルド２５
に連通される一方、排気バルブ２７を介してエキゾース
トマニホルド２８に連通されている。また、燃焼室２４
にプラグギャップが突出するように点火プラグ２９が設
けられている。

【０００９】インテークマニホルド２５の上流側はサー
ジタンク３０を介して４気筒共通に吸気管３１に連通さ
れている。この吸気管３１内にはスロットルバルブ３
３、エアフローメータ３２が夫々設けられている。スロ
ットルバルブ３３はアクセルペダルに連動して開度が調
整される構成とされており、またその開度はスロットル
ポジションセンサ３４により検出される構成とされてい
る。エアフローメータ３２の下流側には吸入空気温を測
定する吸気温センサ３５が設けられている。

【００１０】また、スロットルバルブ３３を迂回し、か
つ、スロットルバルブ３３の上流側と下流側とを連通す
るバイパス通路３６が設けられ、そのバイパス通路３６
の途中にソレノイドによって弁開度が制御されるアイド
ル・スピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣＶ）３７
が取付けられている。

【００１１】３８は燃料噴射弁で、インテークマニホル
ド２５を通る空気流中に、後述のマイクロコンピュータ
２１の指示に従い、燃料を噴射する。また、酸素濃度検
出センサ（Ｏ₂センサ）３９はエキゾーストマニホルド
２８を一部貫通突出するように設けられ、触媒装置に入
る前の排気ガス中の酸素濃度を検出する。４０は水温セ
ンサで、エンジンブロック２２を貫通して一部がウォー
タジャケット内に突出するように設けられており、エン
ジン冷却水の水温を検出する。４１はイグナイタで、イ
グニッションコイル（図示せず）の一次電流を開閉す
る。

【００１２】また、４２はディストリビュータで、エン
ジンクランクシャフトの基準位置検出信号を発生する気
筒判別センサ４３と、エンジン回転数信号を例えば３０
℃Ａ毎に発生する回転角センサ４４とを有している。

【００１３】更に、４５は油圧コントロールソレノイド
バルブ（以下、単にソレノイドバルブという）で、動弁
機構４６と共に前記可変バルブタイミング機構２に該当
する可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）４７を構成し
ている。４８は動弁機構４６に供給されるオイルである
エンジンの潤滑油の温度を検出する油温センサであり、
その出力値が後述するように本発明の制御に使用される
ものである。ＶＶＴ４７は後述するように、吸気バルブ
２６または排気バルブ２７の開閉タイミングの制御をソ
レノイドバルブ４５からの油圧のオン／オフに応じて切
り換える周知の構造とされている。

【００１４】このような構成の各部の動作を制御するマ
イクロコンピュータ２１は図３に示す如きハードウェア
構成とされている。同図中、図２と同一構成部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。図３において、マ
イクロコンピュータ２１は中央処理装置（ＣＰＵ）５
０，処理プログラムを格納したリード・オンリ・メモリ
（ＲＯＭ）５１，作業領域として使用されるランダム・
アクセス・メモリ（ＲＡＭ）５２，エンジン停止後もデ
ータを保持するバックアップＲＡＭ５３，入力インタフ
ェース回路５４，マルチプレクサ付きＡ／Ｄコンバータ
５６及び入出力インタフェース回路５５などから構成さ
れており、それらはバス５７を介して互いに接続されて
いる。

【００１５】Ａ／Ｄコンバータ５６はエアフローメータ
３２からの吸入空気量検出信号、吸気温センサ３５から
の吸気温検出信号、スロットルポジションセンサ３４か
らの検出信号、水温センサ４０からの水温検出信号、Ｏ
₂センサ３９からの酸素濃度検出信号を入力インタフェ
ース回路５４を通して順次切換えて取り込み、それをア
ナログ・ディジタル変換してバス５７へ順次送出する。

【００１６】入出力インタフェース回路５５はスロット
ルポジションセンサ３４からの検出信号及び回転角セン
サ４４からのエンジン回転数（ＮＥ）に応じた回転数信
号などが夫々入力され、それをバス５７を介してＣＰＵ
５０へ入力する。

【００１７】また、ＣＰＵ５０は上記の入出力インタフ
ェース回路５５及びＡ／Ｄ変換器５６からバス５７を通
して入力された各データに基づいて、各種演算処理を実
行し、得られたデータをバス５７及び入出力インタフェ
ース回路５５を通してＩＳＣＶ３７，燃料噴射弁３８，
イグナイタ４１及び油圧コントロールソレノイドバルブ
４５へ適宜選択出力し、ＩＳＣＶ３７の開度を制御して
アイドル回転数を目標回転数に制御したり、燃料噴射弁
３８による燃料噴射時間、すなわち単位時間当りの燃料
噴射量を制御したり、イグナイタ４１により点火時期制
御を行なわせ、またソレノイドバルブ４５を駆動して動
弁機構４６による公知のバルブタイミング制御を行な
う。

【００１８】次に、上記ＶＶＴ４７の構成を図４乃至図
６に基づいて説明する。図４は上記動弁機構４６の構成
断面図、図５は動弁機構４６の平面図を示す。

【００１９】両図中、動弁機構４６は気筒列方法に配置
したカムシャフト６０に設けた吸気用カムと排気用カム
（図示せず）との２種を備え、そのうち吸気用カムは、
低速用カムプロフィルを有する２個の低速用カムと、該
低速用カムよりも吸気バルブ２６の開口面積が大きくな
ると共に、吸気バルブ２６の開閉タイミングが後述する
ように遅延される特性を有する１個の高速用カムとの２
種を備える。また、各低速用カムの動きを各吸気バルブ
２６に伝達する２個の低速用ロッカアーム６１と、該両
低速用ロッカアーム６１間に配置され、上記高速用カム
の動きを各吸気バルブ２６に伝達する１個の高速用ロッ
カアーム６２とを備えている。

【００２０】上記低速用および高速用のロッカアーム６
１，６２には、これらに削設した中空部６３内に２つの
係合機構６４，６５が配置されている。各係合機構６
４，６５は、中空部６３内の低速用ロッカアーム６１内
に配置したスプリング６６と、スプリング６６により高
速用ロッカアーム６２側に付勢されたリターンピン６７
と、中空部６３の高速用ロッカアーム６２内に配置され
た摺動自在な２個の係合ピン６８とで構成されていて、
該各係合ピン５８間には、オイル注入室６９が形成され
ている。しかして、エンジン本体１０の中・低速回転時
（低速時）には、各係合ピン６８をリターンピン６７で
中空部６３の高速用ロッカアーム６２内に収納配置させ
て、低速用と高速用とのロッカアーム間の係合を断つこ
とにより、カムシャフト６０の低速用カムの動きを低速
用ロッカアーム６１介して吸気バルブ２６に伝達して、
吸気バルブ２６の開閉タイミングを早める。

【００２１】一方、高速回転時には、低圧のオイルをオ
イル注入室６９に注入して、各係合ピン６８をスプリン
グ６６の付勢力に抗して低速用ロッカアーム６１に夫々
押し込んで、低速用と高速用のロッカアーム６１，６２
を係合機構６４，６５により係合することにより、カム
シャフト６０の高速用カムの動きを高速用ロッカアーム
６２を介して吸気バルブ２６に伝達して、吸気バルブ２
６の開閉タイミングを遅延させる。

【００２２】図６は上記オイル注入室６９へのオイルの
注入制御を説明する図である。

【００２３】同図において、係合機構６４，６５のオイ
ル注入室６９には、オイル供給通路７５が連通接続さ
れ、該オイル供給通路７５の途中には、上流から順に、
一方向弁７６と、アキュムレータ７７が介設されてい
る。また、アキュムレータ７７の下流側には、一方向弁
８３を介してオイルをタンクにリターンするリターン通
路７８が連通接続されていると共に、その接続部には係
合機構６４，６５のオイル注入室６９をオイル供給通路
７５とリターン通路７８とに選択的に連通接続する上記
油圧コントロールソレノイドバルブ（ソレノイドバル
ブ）４５が設けられている。ソレノイドバルブ４５は、
そのオン時には、その弁体４５ａの図中、２点鎖線で示
す前進位置によりオイル注入室６９をリターン通路７８
に連通して、オイル注入室６９のオイルをタンクにリタ
ーンし、上記の如く低速用カムでもって吸気バルブ２６
の開閉タイミングを早める制御を行う。一方、オフ時に
は、その弁体４５ａの図中実線で示す後退位置によりオ
イル注入室６９にオイルを供給し、上記の如く高速用カ
ムでもって吸気バルブ２６の開閉タイミングを遅延させ
る制御を行う。

【００２４】以上のように、ＶＶＴ４７においてバルブ
タイミングの切り換えを行う場合には、弁体４５ａの位
置を変化させてオイルの流路を変えることにより、動弁
機構４６内のオイル注入室６９に対してオイルを供給ま
たは排除し、その結果変化するオイル注入室６９内の油
圧によって上記係合ピン６８が変位して高速用ロッカア
ーム６２が低速用ロッカアーム６１に係合、離脱するこ
とによって行われる。この場合、特に弁体４５ａが移動
してからオイル注入室６９内の油圧が変化するまでの間
に比較的長い時間が必要となる。このため、ＶＶＴ４７
では、マイクロコンピュータ２１からソレノイドバルブ
４５に対してバルブタイミング変更の信号が出力されて
から、実際にバルブタイミングの変更が完了するまでの
間に応答遅れが発生してしまう。ＶＶＴには、上記の如
く油圧によりバルブタイミングを変化させる構成の他に
も、従来で説明した特開昭６１−１９０１４７号に開示
されている如く、ステップモータを使用した構成のもの
が周知である。しかしながら、この場合にも、バルブタ
イミングの変化がステップ的に行われるため、所望のバ
ルブタイミングの変化量を得るためには、上記構成と同
様に応答遅れが発生してしまう。

【００２５】次に、上記ＶＶＴ４７によるバルブタイミ
ング制御について説明する。図７は可変バルブタイミン
グ機構（ＶＶＴ）制御テーブルを示し、縦軸はスロット
ルバルブ開度等で検出されるエンジン負荷、横軸はエン
ジン回転数（単位ｒｐｍ）を示す。同図に示すように、
エンジンの所定値以下の低負荷運転状態、及びエンジン
回転数が所定値Ｎ₁以上の高速運転状態の運転領域Ｉで
は、ソレノイドバルブ４５はオフとされ、オイル注入室
６９内の油圧が高く維持されて高速用カムにより吸気バ
ルブ２６の開閉タイミングが遅くなるように制御され
る。上記運転領域ＩをＶＶＴオフ領域と称し、図８
（Ａ）はＶＶＴオフ領域において設定される吸気バルブ
２６開閉のタイミングチャートを示す。

【００２６】また、エンジン負荷が所定値以上で、か
つ、エンジン回転数がＮ₁未満の低中速高負荷運転領域
IIでは、反対にソレノイドバルブ４５はオンとされ、オ
イル注入室６９内の油圧が低くなり、低速用カムにより
吸気バルブ２６の開閉タイミングが早くなるように制御
される。上記運転領域IIをＶＶＴオン領域と称し、図８
（Ｂ）はＶＶＴオン領域において設定される吸気バルブ
２６開閉のタイミングチャートを示す。

【００２７】図８（Ａ），（Ｂ）を比較すると、ＶＶＴ
オフ領域における吸気バルブ２６の閉弁（Ｉ．Ｃ）タイ
ミングは、ＶＶＴオン領域における閉弁（Ｉ．Ｃ）タイ
ミングに比べて遅れている（β′＞β）。一般にエンジ
ンの高回転領域においては、吸入空気の流速が速いた
め、吸気バルブ２６の閉弁を遅らせることにより吸入空
気の慣性力による慣性過給効果が期待でき、これによっ
て充填効率が向上して出力トルクを上昇させることがで
きる。また、反対に低回転領域においては吸入空気の流
速が遅く吸気の慣性力が小さいため、吸気バルブ２６の
閉弁を早めることにより、ピストンの上昇に伴ってシリ
ンダ内の吸気が吸気ポート内に押し戻されることが防止
される。このように、基本的には、高回転領域で吸気バ
ルブの閉弁を遅らせ、低回転領域で閉弁を早めるように
制御される。

【００２８】しかしながら、更に、図８（Ａ），（Ｂ）
を比較すると、吸気バルブの開弁（Ｉ．Ｏ）から閉弁
（Ｉ．Ｃ）までの期間Ｔは一定であることから、図８
（Ｂ）の如く吸気バルブの閉弁を早くすると、吸気バル
ブ２６と排気バルブ２７とが両方開弁しているオーバー
ラップ期間が大きくなる（α＞α′）。尚、排気バルブ
２７の開弁（Ｅ．Ｏ）および閉弁（Ｅ．Ｃ）のタイミン
グは変わらないものとする。このため、エンジンの低回
転領域のなかでも吸入空気量の少ない低負荷域において
図８（Ｂ）に示すバルブタイミングとすると、上記オー
バーラップ期間αが大きいことにより排出されるべき排
気ガスが吸気ポート内へ逆流したり、また、吸気バルブ
の開弁当初においては、シリンダ内へ入ろうとする吸気
がピストンに押し上げられたりする弊害が発生し、出力
トルクの大きな低下が起きてしまう。従って、エンジン
の低回転領域のなかでも吸入空気量の少ない低負荷域に
おいては、図８（Ａ）に示すバルブタイミングとするこ
とにより、上記出力トルクの大きな低下を防止するとこ
ができる。低回転領域のなかでも吸入空気量の多い高負
荷域においては、上記オーバーラップ期間αが大きいこ
とによる影響が少なく、上記吸気バルブの閉弁（Ｉ．
Ｃ）を早めることによる効果が期待できる。

【００２９】以上のことから、エンジンの低負荷運転状
態、及び高速運転状態の運転領域Ｉにおいては、ＶＶＴ
４７をオフとして図８（Ａ）に示す吸気バルブの開閉タ
イミングを遅らせたバルブタイミングを使用し、エンジ
ンの低中速高負荷運転領域IIにおいては、ＶＶＴ４７を
オンとして図８（Ｂ）に示す吸気バルブの開閉タイミン
グを早めたバルブタイミングを使用する。

【００３０】本実施例においては、上記の如くエンジン
の運転状態に応じて吸気バルブの開閉タイミングを切り
換える制御を行うと共に、エンジンの運転状態を良好と
するために、バルブタイミングの切り換えに関連させて
点火プラグ２９の点火時期を最適値に切り換える制御を
行っている。この点火時期の制御が本発明の主要部とな
る部分である。以下、上記マイクロコンピュータ２１で
処理される本発明の実施例のプログラムについて説明す
るが、それに先立って本発明の制御の概要について説明
する。エンジンの運転状態がアクセルペダルによる運転
者の命令等によって、図７に説明したＶＶＴオフ領域と
ＶＶＴオン領域との間を移行する場合、図４乃至図６に
て説明したように、ＶＶＴの機構上の制約により、マイ
クロコンピュータ２１がソレノイドバルブ４５にバルブ
タイミング切り換えの信号を出力してから、実際にバル
ブタイミングが切り換わるまでに応答遅れが発生する。
これに対して、点火時期の切り換えは、点火時期をマイ
クロコンピュータ２１内で演算した後コンピュータ２１
からイグナイタ４１へ出力することにより瞬時に切り換
えることができ、応答遅れは発生しない。従って、バル
ブタイミングの変化を伴うエンジンの運転状態の移行時
において上記の如くバルブタイミングの切り換えと点火
時期の切り換えとが同時に行われると、バルブタイミン
グの切り換えに応答遅れがあるため点火時期が一時的に
過進角または過遅角となる。そしてその結果、エンジン
の出力トルクが一時的に上昇または低下し、ドライバビ
リティの段差が発生する。そこで本発明の点火時期の制
御では、バルブタイミングの応答遅れに対応させて点火
時期の切り換えを徐々に行うことにより、上記問題点を
解決するものである。

【００３１】図９乃至図１１夫々は本発明の第１実施例
を示す。図９はマイクロコンピュータ２１にて処理さ
れ、前記バルブタイミング切換手段４を実現するＶＶＴ
制御フラグ操作ルーチンのフローチャートを示す。同図
に示すルーチンは所定時間毎に割り込み起動される。

【００３２】同図に示されるルーチンが起動されると、
先ずステップ１０２にてフラグＸＶＶＴがセット状態で
あるか否かをチェックする。このフラグＸＶＶＴとは、
ＶＶＴがオン状態、即ち吸気バルブ２６のバルブタイミ
ングが図８（Ｂ）に示す早閉じ状態であることを示すＶ
ＶＴ制御フラグである。ＸＶＶＴがリセット状態、即
ち、現在ＶＶＴがオフ状態（バルブタイミングが図８
（Ａ）に示す遅閉じ状態）である場合にはステップ１０
４に進み、ここでＶＶＴがオン状態となる条件が成立し
ているか否かの判定を行う。この判定は、上記図７に示
すＶＶＴ制御テーブルにおいて、エンジンの運転状態が
ＶＶＴオン領域であるか否かを判定することによって行
われる。

【００３３】ステップ１０４でＶＶＴのオン条件が成立
している場合、即ち、現時点までＶＶＴがオフ状態であ
り、ステップ１０４でＶＶＴのオン条件が成立して、Ｖ
ＶＴをオフ状態からオン状態へ移行する場合にはステッ
プ１０６に進む。ステップ１０６では、後述するルーチ
ンにてＶＶＴの移行と共に点火時期の進角補正を実行す
るためにフラグＸＡＶＶＴをセットする。このフラグＸ
ＡＶＶＴとは、ＶＶＴ作動時に点火時期の進角補正を行
うことを表す進角補正実行フラグである。そして続くス
テップ１０８では、上記ＶＶＴ制御フラグＸＶＶＴをセ
ットして、ＶＶＴをオン状態へ移行させる。

【００３４】ステップ１１０では、後述するルーチンで
点火時期の進角補正を実行するために、先ずここでＶＶ
Ｔオフ時の点火時期の進角マップ値ＡＢＳＥ１を実行進
角値ＡＢＳＥに格納する。このＡＢＳＥ１は、ＶＶＴオ
ン時の点火時期の進角マップ値ＡＢＳＥ２よりも進角側
に設定されている。また、このＡＢＳＥ１，ＡＢＳＥ２
は、周知の如くエンジン回転数と負荷とによる２次元マ
ップのマップ値であり、ＶＶＴオン状態およびオフ状態
の条件下において燃焼状態が最適となるように実験によ
り求められた値である。そして、後述するルーチンで
は、ＡＢＳＥ１が格納されて進角側にある実行進角値Ａ
ＢＳＥをＡＢＳＥ２に向けて進角側から遅角側へ移行さ
せる制御が行われる。

【００３５】一方、ステップ１０２にて、上記フラグＸ
ＶＶＴがセット状態、即ち、現在ＶＶＴがオン状態であ
る場合にはステップ１１２に進み、ここでＶＶＴがオフ
状態となる条件が成立しているか否かの判定を行う。こ
の判定も上記ステップ１０４によるオン条件成立の判定
と同様に、図７に示すＶＶＴ制御テーブルによって行
う。ＶＶＴオフ条件が成立していない場合には、そのま
まこのルーチンを終了し、ＶＶＴオン状態でのエンジン
の運転を継続する。また、ＶＶＴオフ条件が成立してい
る場合、即ち、ＶＶＴをオン状態からオフ状態へ移行す
る場合には、ステップ１１４にてＶＶＴ制御フラグＸＶ
ＶＴをリセットしてＶＶＴをオフ状態へ移行させ、この
ルーチンを終了する。

【００３６】このように、上記ルーチンにおいては、ス
テップ１０２，１０４，１１２夫々の処理により現在の
エンジンの運転状態、およびＶＶＴのオン状態とオフ状
態との間の移行が必要か否かを判定し、移行が必要であ
る場合には、ステップ１０８，１１４にてＶＶＴを作動
させ、実際にバルブタイミングを切り換える処理が行わ
れるため、前記バルブタイミング切換手段４が実現され
る。

【００３７】図１０は前記点火時期切換手段５および対
応制御手段６を実現する点火進角補間計算ルーチンのフ
ローチャートを示す。同図に示すルーチンは点火周期毎
に割り込み起動される。

【００３８】同図に示されるルーチンが起動されると、
先ずステップ２０２にてＡＢＳＥ１，ＡＢＳＥ２を計算
する。即ち、上記ＶＶＴオフ時の点火時期の進角マップ
およびＶＶＴオン時の進角マップに基づき、現時点での
エンジンの回転数と負荷からＶＶＴオフ状態において最
適となる進角マップ値ＡＢＳＥ１と、ＶＶＴオン状態に
おいて最適となる進角マップ値ＡＢＳＥ２とを求める。

【００３９】次にステップ２０４にて上記進角補正実行
フラグＸＡＶＶＴがセット状態であるか否かを判定す
る。セット状態である場合には点火時期の進角補正を実
行すべくステップ２０６に進む。ステップ２０６では、
上記ステップ２０２で計算したＡＢＳＥ１とＡＢＳＥ２
との差分をＤＬＡＢＳＥとして格納する。続くステップ
２０８では、図１１に示すＶＶＴ作動時間テーブルに基
づいて、ＶＶＴのオフ状態からオン状態への作動完了ま
でに要する時間内のエンジンの点火回数ｆを求め、上記
ＤＬＡＢＳＥをｆで除算することにより、点火周期毎の
進角補正量ａを算出する。そして、ステップ２１０に
て、実行進角値ＡＢＳＥから進角補正量ａを減算して実
行進角値ＡＢＳＥを点火周期毎に補正する。尚、最初の
ルーチン通過時におけるＡＢＳＥの初期値としては、図
９に示すルーチンのステップ１１０にてＶＶＴオフ状態
の進角マップ値ＡＢＳＥ１が格納されている。

【００４０】尚、図１１のＶＶＴ作動中の点火回数ｆを
算出するためのＶＶＴの作動時間は、ＶＶＴ４７におけ
るオイルの油圧によって決まる値である。また、この油
圧は油温およびエンジンの回転数によって決まる値であ
る。即ち、油温およびエンジンの回転数をパラメータと
してＶＶＴの作動時間が決まり、ＶＶＴの作動時間とエ
ンジン回転数との関係から図１１に示すテーブルが求め
られる。従って、図１１に示すテーブルは油温のパラメ
ータが省略されており、本来は上記の如く、油温とエン
ジン回転数とから点火回数ｆが求められるものである。

【００４１】ステップ２１２では、ＡＢＳＥ−ＡＢＳＥ
２＝０を判定することにより、実行進角値ＡＢＳＥがＶ
ＶＴオン時の進角マップ値ＡＢＳＥ２まで補正されたこ
とを確認し、確認された場合にはステップ２１４にてフ
ラグＸＡＶＶＴをリセットする。ステップ２１６では、
進角補正された実行進角値ＡＢＳＥに基づいて点火を実
行すると共に、上記ＡＢＳＥ１，ＡＢＳＥ２の値を０に
初期化してこのルーチンを終了する。ステップ２１２に
てＡＢＳＥ−ＡＢＳＥ２≠０の場合には、ステップ２１
４によるＸＡＶＶＴのリセットの処理を行わずに次のス
テップ２１６に進む。この場合、ＸＡＶＶＴはリセット
されていないため、ステップ２０４〜２１４の処理によ
りステップ２１２にてＡＢＳＥがＡＢＳＥ２となったこ
とが判定されるまでＡＢＳＥが補正され続ける。また、
ステップ２０４でフラグＸＡＶＶＴのリセット状態が判
定された場合には、ステップ２０６〜２１４による点火
時期の進角補正の処理を全てバイパスして進角補正を一
切行わずにステップ２１６に進み、そのままの進角値Ａ
ＢＳＥで点火実行される。

【００４２】このように、上記ルーチンにおいては、ス
テップ２０８において図１１のテーブルからＶＶＴ作動
中の点火回数ｆ、即ちＶＶＴ作動時間が求められ、ステ
ップ２０４〜２１４の各処理内容により、求められたＶ
ＶＴ作動時間でちょうど実行進角値ＡＢＳＥがＡＢＳＥ
１からＡＢＳＥ２へ徐々に変化するように補正される。
このため、上記ルーチンにおいて前記点火時期切換手段
５、対応制御手段６夫々が実現される。その結果、ＶＶ
Ｔがオフ状態からオン状態へ切り換わる場合に併せて点
火時期の切り換えが行われる場合でも、点火時期の過進
角または過遅角は発生せず、出力トルクの一時的な上昇
または低下を防止することができる。

【００４３】尚、上記第１実施例においては、ＶＶＴが
オフ状態からオン状態への移行時の点火時期の進角補正
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、オン状態からオフ状態への移行時、即ち図９に
おいてステップ１１４を通過する場合にも同様の効果を
得ることができる。即ち、詳細な説明は省略するが、ス
テップ１１４を通過した際、ＸＡＶＶＴに準ずる別のフ
ラグがセットされ、図１０に示すルーチンにと同様のル
ーチンによりＶＶＴの作動時間に合わせて実行進角値Ａ
ＢＳＥがＡＢＳＥ２からＡＢＳＥ１へ進角補正され、上
記と同様に出力トルクの一時的な上昇または低下を防止
することができる。

【００４４】また、上記第１実施例では、図１１に示し
たテーブルよりＶＶＴの作動時間を用いて進角値を補正
していたが、ＶＶＴ位相角センサを有するエンジンの場
合には、その位相角に応じた進角値を直接求めることに
より、バルブタイミングの切り換えに対応させて点火時
期を切り換えることが可能である。

【００４５】次に、図１２乃至図１５夫々は本発明の第
２実施例を示す。第２実施例は点火時期の進角マップを
１つのみ使用した実施例である。図１２は前記バルブタ
イミング切換手段４を実現するＶＶＴ制御フラグ操作ル
ーチンのフローチャートを示し、ステップ３１０の処理
内容を除いては、第１実施例の図９に示すフローチャー
トと同等である。即ち、同図に示すルーチンのステップ
３０２〜３０８、およびステップ３１２，３１４の処理
内容は、図９におけるステップ１０２〜１０８、および
ステップ１１２，１１４の処理内容と全く同一であり、
よって同一ステップの説明は省略する。ステップ３０４
にてＶＶＴオン状態となる条件が成立してＶＶＴのオフ
状態からオン状態への移行が行われる場合に進むステッ
プ３１０では、次の図１３に示すルーチンで使用される
進角補正値ＡＶＶＴの初期値を、図１４に示す進角補正
初期値テーブルから計算して求める。

【００４６】図１３は前記点火時期切換手段５および対
応制御手段６を実現するＶＶＴ作動時進角補正制御ルー
チンのフローチャートを示す。同図に示すルーチンは所
定時間毎に割り込み起動される。

【００４７】同図に示されるルーチンが起動されると、
先ずステップ４０２にて実行進角値ＡＢＳＥを計算す
る。このＡＢＳＥは通常の点火時期の進角マップから、
現時点でのエンジンの運転状態により求められる進角値
である。図１２に示すルーチンのステップ３０２ではＶ
ＶＴオフ状態であったため、このステップ４０２におけ
るＡＢＳＥは、図７に示すＶＶＴ制御テーブルのＶＶＴ
オフ領域における進角値が設定される。

【００４８】次にステップ４０４では上記ＶＶＴ作動時
進角補正実行フラグＸＡＶＶＴがセット状態であるか否
かの判定を行い、セット状態、即ち図１２に示すルーチ
ンにおいて、ＶＶＴのオフ状態からオン状態への移行が
判定され、これに併せてＶＶＴ作動時の点火時期の進角
補正が実行される場合にはステップ４０６に進む。ステ
ップ４０６では、ステップ４０２で求められたＡＢＳＥ
に進角補正値ＡＶＶＴを加算したものを新しいＡＢＳＥ
として格納する。この進角補正値ＡＶＶＴは次のステッ
プ４０８でルーチン通過毎に更新されるものであり、ま
た、初期値としては上記ステップ３１０で求められたＡ
ＶＶＴが使用される。

【００４９】ステップ４０８では、ＡＶＶＴから減衰値
ｂを減算してＡＶＶＴをルーチン通過毎に更新する。こ
の減衰値ｂは、図１５の進角補正減衰値マップから求め
られるものであり、上述したように、ＶＶＴのオフ状態
からオン状態への移行、またはその反対方向の作動時間
を決定するエンジン回転数ｎとエンジン油温ｔによって
決まる値である。従って、ステップ３１０で初期値が設
定された進角補正値ＡＶＶＴは、エンジン回転数ｎとエ
ンジン油温ｔによって決まる減衰値ｂによって、ＶＶＴ
作動時間と同じ時間で０（ゼロ）まで減衰するようにな
っている。また、そのようになるように図１５に示すマ
ップが実験から求められている。

【００５０】その結果、ステップ４０６で算出されるＡ
ＢＳＥは、最初のルーチン通過時においてはＡＶＶＴの
初期値が加算されて大きな値（進角側）とされているも
のの、ルーチンが繰り返されることにより上記の如くＶ
ＶＴ作動時間に対応してＡＶＶＴが減衰するため徐々に
遅角側に移行し、最終的にＶＶＴの作動完了と同時点で
進角補正値ＡＶＶＴが加算されていない小さい値（遅角
側）のＡＢＳＥとなる。

【００５１】ステップ４１０では進角補正値ＡＶＶＴの
減衰完了（＝０）をチェックし、減衰が完了していない
場合には、ステップ４１２における進角補正実行フラグ
ＸＡＶＶＴをリセットする処理をバイパスしてステップ
４１４に進む。ステップ４１４ではステップ４０６にて
上記の如く求められた実行進角値ＡＢＳＥに基づいて点
火を実行すると共に、このＡＢＳＥを０に初期化してこ
のルーチンを終了する。ステップ４１０にて減衰が完了
していない場合には、ステップ４１２にて進角補正実行
フラグＸＡＶＶＴがリセットされないため、上記ステッ
プ４０６〜４１４までの処理が繰り返し実行され、上記
のようにＡＢＳＥ、ＡＶＶＴの更新が行われる。

【００５２】ステップ４１０でＡＶＶＴ＝０が判定され
た場合にはステップ４１２に進み、ここでＸＡＶＶＴが
リセットされる。そして、以降のルーチンにおいてはス
テップ４０４でＮＯが選択されてステップ４０６〜４１
２の処理が全てバイパスされ、点火時期の進角補正は一
切実行されない。また、図１２に示すルーチンにおいて
ＸＡＶＶＴがセットされない場合も同様に、点火時期の
進角補正は行われず、ステップ４０２で求められた実行
進角値ＡＢＳＥで点火実行される。

【００５３】このように、上記ルーチンにおいては、ス
テップ４０６，４０８の処理内容により、ＶＶＴの作動
時間と同じ時間で実行進角値ＡＢＳＥが、ＡＶＶＴの初
期値が加算されたＶＶＴオフ時の進角側の値から、ＡＶ
ＶＴが０まで減衰されたＶＴＴオン時の遅角側の値まで
徐々に進角補正されるため、前記点火時期切換手段５、
対応制御手段６夫々が実現される。その結果、上記第２
実施例においても、ＶＶＴがオフ状態からオン状態へ切
り換わる場合に併せて点火時期の切り換えが行われる場
合に、点火時期の過進角または過遅角は発生せず、出力
トルクの一時的な上昇または低下を防止することができ
る。

【００５４】尚、本第２実施例においても上記第１実施
例と同様に、ＶＶＴがオン状態からオフ状態へ移行する
場合においても本発明の実施が可能であり、この場合に
も上記と同様の効果を得ることができる。

【００５５】また、上記第２実施例においても、第１実
施例で示したように、進角補正値ＡＶＶＴの初期値を図
１１のテーブルから得られるＶＶＴ作動完了までの点火
回数ｆで除算した補正量によりＡＶＶＴの初期値を減衰
する方法、或いは、エンジン回転数と油温によって決ま
るＶＶＴ作動時間そのもので単位時間当たりの減衰量を
求め、これによってＡＶＶＴを０（ゼロ）まで減衰する
方法等による変形例が可能となる。

【００５６】更に、上記第１、第２実施例においては、
ＶＶＴの作動時間を求めるためにＶＶＴ４７に使用する
オイル（エンジンの潤滑油）の油温を油温センサ４８に
より測定してその信号を使用していたが、エンジンの潤
滑油の温度はエンジンの冷却水の温度と殆ど等しいとい
う事実に着目して、他の制御に使用している水温センサ
４０の信号を用いてＶＶＴの作動時間を求める構成とし
ても本発明の目的は達成される。この場合は油温センサ
４８が省略できるため、システムのコスト低減を図るこ
とができるという効果が更にもたらされる。また、上述
したように、油圧を用いたＶＶＴだけではなく、ステッ
プモータを用いたＶＶＴにおいてもバルブタイミングの
切り換え命令と実際の切り換え完了との間に応答遅れが
発生する。このため、本発明は油圧によるＶＶＴを用い
たエンジンだけではなく、ステップモータによるＶＶＴ
を用いたエンジンに対しても有効に作用し、上記と同様
の効果を得ることができる。

【００５７】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、点火時期
の切り換えが、バルブタイミング切換手段によるバルブ
タイミングの変化に対応して徐々に行われるため、バル
ブタイミングの変化によって変化する内燃機関の運転状
態に最適な点火時期が設定され、バルブタイミングを切
り換える制御と点火時期を切り換える制御とを同時に行
う場合に過度的に発生する点火時期の過遅角または過進
角の発生を防止することができる。その結果、バルブタ
イミングを切り換える制御と点火時期を切り換える制御
とを同時に行う場合においても、点火時期の過遅角また
は過進角によって発生する一時的な出力トルクの低下ま
たは上昇が防止され、ドライバビリティの段差を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例のシステム構成図である。

【図３】図２中のマイクロコンピュータのハードウェア
構成図である。

【図４】図２中の動弁機構の構成断面図である。

【図５】図２中の動弁機構の平面図である。

【図６】図５中のオイル注入室へのオイルの注入制御を
説明する図である。

【図７】可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）制御テー
ブルを示す図である。

【図８】ＶＶＴオフ領域およびＶＶＴオン領域において
設定される吸気バルブの開閉タイミングを説明するバル
ブタイミングチャートである。

【図９】本発明の第１実施例を構成するＶＶＴ制御フラ
グ操作ルーチンのフローチャートである。

【図１０】本発明の第１実施例を構成する点火進角補間
計算ルーチンのフローチャートである。

【図１１】ＶＶＴ作動時間テーブルを示す図である。

【図１２】本発明の第２実施例を構成するＶＶＴ制御フ
ラグ操作ルーチンのフローチャートである。

【図１３】本発明の第２実施例を構成するＶＶＴ作動時
進角補正制御ルーチンのフローチャートである。

【図１４】進角補正初期値テーブルを示す図である。

【図１５】進角補正減衰値マップを示す図である。

【符号の説明】

１，２６吸気バルブ２，４７可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）３内燃機関４バルブタイミング切換手段５点火時期切換手段６対応制御手段１０機関本体２１マイクロコンピュータ２７排気バルブ２９点火フラグ４１イグナイタ４５油圧コントロールソレノイドバルブ４５ａ弁体４６動弁機構４８油温センサ６０カムシャフト６１低速用ロッカアーム６２高速用ロッカアーム６４，６５係合機構６８係合ピン６９オイル注入室７７アキュムレータ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ 9150−3Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気バルブのバルブタイミングを切り換
える可変バルブタイミング機構と、内燃機関の運転条件
に応じて前記可変バルブタイミング機構を制御して、前
記バルブタイミングを要求値に切り換えるバルブタイミ
ング切換手段と、該バルブタイミング切換手段による前
記バルブタイミングの切り換え時に点火時期の切り換え
を行う点火時期切換手段とを有する内燃機関の点火時期
制御装置において、前記点火時期切換手段による点火時期の切り換えを、前
記バルブタイミング切換手段による前記バルブタイミン
グの切り換え動作に対応させて徐々に行う対応制御手段
を設けたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装
置。