JPH06213019A - 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】スロットル全閉時において車速、エンジン回転
数が所定値以下の時のアイドル特性の向上を図り、アイ
ドル回転数の制御性を向上することができる。 【構成】可変バルブタイミング機構２３はタイミングプ
ーリ２４及びステップモータ２５とからなり、吸気バル
ブ９の開閉タイミングを連続的に可変する。ＶＶＴＥＣ
Ｕ４１はスロットルの全閉信号がオンである場合には、
減速時若しくはアイドル時であるとして、車速が１０ｋ
ｍ／ｈ未満か否かを判断し、車速が１０ｋｍ／ｈ以下の
場合にはさらに、エンジン回転数が２０００ｒｐｍを越
えるか否かを判断する。エンジン回転数が２０００ｒｐ
ｍ以下の場合には、目標進角値（固定値）に対応するス
テップモータ２５の制御のためのステップ数（固定値）
を目標ステップ数としてセットする。ＶＶＴＥＣＵ４１
はこの目標ステップ数に基づいて可変バルブタイミング
機構を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関の運転状態に
応じて吸気バルブ或いは排気バルブの開閉タイミングを
連続的に可変にする可変バルブタイミング機構を備えた
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、特開昭５９−１２０７０７号公報
に示されているように内燃機関の出力制御については、
内燃機関の吸入空気量、エンジン回転数、温度等の運転
条件、すなわち、低負荷、高負荷等に応じてバルブオー
バラップを制御して、アイドルの安定性、エミッション
の低減、燃費の向上等をバランス良く達成することが行
なわれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、吸入空気量
とエンジン回転数に基づいて、バルブタイミングを連続
的に変化させる場合には、同じアイドル時でも、エアコ
ンの作動やＡＴのシフト位置、或いは電気的負荷等によ
り、バルブタイミングが変化し、アイドル特性が悪くな
ったり、エンジンストールが生じたりする問題があっ
た。

【０００４】この発明の目的は内燃機関のエンジン回転
数、吸入空気量とに基づいてバルブタイミングを連続的
に制御する場合、スロットル全閉時において車速、エン
ジン回転数が所定値以下の時のアイドル特性の向上を図
り、アイドル回転数の制御性を向上することができる内
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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、図１に示すように、車両に搭載される内
燃機関Ｍ１の回転に同期して所定のタイミングで駆動さ
れ、燃焼室Ｍ２に通じる吸気通路Ｍ３及び排気通路Ｍ４
をそれぞれ開閉する吸気バルブＭ５及び排気バルブＭ６
と、前記吸気バルブＭ５及び前記排気バルブＭ６の少な
くとも一方の開閉タイミングを連続的に可変にするため
に駆動される可変バルブタイミング機構Ｍ７と、前記内
燃機関Ｍ１の運転状態を検出する運転状態検出手段Ｍ８
と、前記運転出力検出手段Ｍ８の検出結果に基づき、前
記開閉タイミングを制御すべく前記可変バルブタイミン
グ機構Ｍ７を駆動制御する駆動制御手段Ｍ９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、さら
に、前記車両の走行速度を検出する車速検出手段Ｍ１２
が設けられ、前記運転状態検出手段Ｍ８は、吸気通路に
設けられたスロットルＭ１０の開閉状態を検出するスロ
ットル開閉状態検出手段Ｍ１１と、内燃機関の回転数を
検出する回転数検出手段Ｍ１３とを少なくとも備えてお
り、駆動制御手段Ｍ９は、前記スロットル開閉状態検出
手段Ｍ１１のスロットル全閉検出時に前記車速検出手段
Ｍ１２からの車速データ、及び回転数検出手段Ｍ１３か
らの回転数データの各々が所定値以下の場合、駆動制御
手段Ｍ９における前記可変バルブタイミング機構Ｍ７の
開閉タイミングを固定制御することを要旨とするもので
ある。

【０００６】

【作用】上記の構成により、図１に示すように、内燃機
関Ｍ１の運転時に、吸気バルブＭ５及び排気バルブＭ６
は、内燃機関Ｍ１の回転に同期して所定のタイミングで
駆動され、吸気通路Ｍ３及び排気通路Ｍ４をそれぞれ開
閉されて燃焼室Ｍ２における吸排気が行なわれる。又、
運転状態検出手段Ｍ８は内燃機関の運転状態を検出し、
駆動制御手段Ｍ９は運転状態検出手段Ｍ８の検出結果に
基づき、内燃機関Ｍ１の開閉タイミングを制御すべく可
変バルブタイミング機構Ｍ７を駆動制御する。

【０００７】さらに、駆動制御手段Ｍ９は、スロットル
開閉状態検出手段Ｍ１１のスロットル全閉検出時には車
速検出手段Ｍ１２からの車速データ、及び回転数検出手
段Ｍ１３からの回転数データの各々が所定値以下の場
合、前記可変バルブタイミング機構Ｍ７の開閉タイミン
グを固定制御する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明における内燃機関のバルブタイ
ミング装置を具体化した一実施例を図２〜図７に従って
説明する。

【０００９】図２はこの実施例の車両に搭載された内燃
機関としてのガソリンエンジン１を説明する（１気筒分
のみ図示した）概略構成図である。エンジン１のシリン
ダブロック２に形成されたシリンダボア２ａにはピスト
ン３が上下動可能に設けられている。ピストン３はロッ
ド４を介して図示しないクランクシャフトに連結されて
いる。そして、ピストン３、シリンダボア２ａ及びその
ボア２ａの上方を覆うシリンダヘッド５によって囲まれ
る空間が燃焼室６となっている。

【００１０】燃焼室６には吸気通路７と排気通路８とが
それぞれ連通して設けられている。吸気通路７の燃焼室
６に開口する吸気ポート７ａには、開閉用の吸気バルブ
９が組付けられている。又、排気通路８の燃焼室６に開
口する排気ポート８ａには、開閉用の排気バルブ１０が
組付けられている。

【００１１】吸気通路７には図示しないエアクリーナを
介して外気が導入される。又、吸気通路７にはその吸気
ポート７ａの近傍において燃料噴射用のインジェクタ１
１が設けられ、吸気通路７に燃料が取り込まれるように
なっている。周知のように、このインジェクタ１１に
は、図示しないフューエルタンクから燃料ポンプの動作
により所定圧力の燃料が供給されるようになっている。
そして、そのインジェクタ１１から噴射されて吸気通路
７に取込まれた燃料と外気との混合気が、吸気バルブ９
の開かれる際に、吸気ポート７ａを通じて燃焼室６へ導
入される。又、燃焼室６に導入された混合気が爆発・燃
焼されることにより、ピストン３及びクランクシャフト
等を介してエンジン１の駆動力が得られる。さらに、燃
焼室６にて燃焼された既燃焼ガスは、排気バルブ１０が
開かれる際に、排気ポート８ａから排気通路８を通じて
外部へと排出される。

【００１２】吸気通路７の途中には、アクセルペダル１
２の操作に連動して開閉されるスロットルバルブ１３が
設けられている。そして、このスロットルバルブ１３が
開閉されることにより、吸気通路７への吸入空気量が調
節される。

【００１３】スロットルバルブ１３の近傍には、そのス
ロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ１４と、
スロットルバルブ１３が全閉位置にあるときに「オン」
されて全閉信号ＬＬを出力する全閉スイッチ１４ａがそ
れぞれ設けられている。又、スロットルバルブ１３より
も下流側には、吸入空気量の脈動を平滑化させるサージ
タンク１５が設けられている。さらに、スロットルバル
ブ１３よりも上流側には、外部からの吸気通路７に取込
まれる吸入空気量を検出する周知のエアーフローメータ
１６が設けられている。

【００１４】次に、吸気バルブ９及び排気バルブ１０の
ための動弁機構について説明する。吸気バルブ９及び排
気バルブ１０はそれぞれ上方へ延びるステム９ａ，１０
ａを備え、各ステム９ａ，１０ａの上部にはバルブスプ
リング１７，１８及びバルブリフタ１９，２０等がそれ
ぞれ組付けられている。各バルブリフタ１９，２０に
は、カム２１ａ，２２ａがそれぞれ係合するように設け
られている。これらカム２１ａ，２２ａはシリンダ５に
支持された吸気側のカムシャフト２１上と、排気側のカ
ムシャフト２２上とにそれぞれ全気筒分の数だけ形成さ
れている。そして、吸気バルブ９及び排気バルブ１０は
バルブスプリング１７，１８の付勢力によって上方へ、
かつ吸気ポート７ａ及び排気ポート８ａを閉じる方向へ
付勢されている。この付勢状態では、各ステム９ａ，１
０ａの上端がバルブリフタ１９，２０を介して常にカム
２１ａ，２２ａに当接されている。

【００１５】この実施例では、吸気バルブ９の開閉タイ
ミングのみを可変にすべく、吸気側のカムシャフト２１
の先端部に、可変バルブタイミング機構（以下単に「Ｖ
ＶＴ」という）２３を構成するタイミングプーリアッシ
ィ２４とステップモータ２５が設けられている。このス
テップモータ２５は複数の電磁コイルを備え、その中の
励磁すべき電磁コイルを順次選択することにより、所定
方向へ１ステップ毎に回転するようになっている。これ
に対し、排気側のカムシャフト２２の先端部には、タイ
ミングプーリ２６のみが設けられている。これらタイミ
ングプーリーアッシィ２４及びタイミングプーリ２６は
図示しないタイミングベルトを介してクランクシャフト
に駆動連結されている。

【００１６】従って、エンジン１の運転時にクランクシ
ャフトからタイミングベルトを介してタイミングプーリ
アッシィ２４及びタイミングプーリ２６に動力が伝達さ
れることにより、各カムシャフト２１，２２がそれぞれ
回転駆動されて各カム２１ａ，２２ａがそれぞれ回転さ
れる。又、回転される各カム２１ａ，２２ａのプロフィ
ルに従って各バルブリフタ１９，２０がバルブスプリン
グ１７，１８の付勢力に抗して押圧されることにより、
吸気バルブ９及び排気バルブ１０が下方へ移動して吸気
ポート７ａ及び排気ポート８がそれぞれ開かれる。吸気
バルブ９及び排気バルブ１０の基本的な開閉タイミング
は、周知のようにクランクシャフトの２回転の間に行な
われるピストン３の４つの行程（吸気行程、圧縮行程、
膨張行程、排気行程）に伴う上下動に相対して予め設定
されている。ここで、ピストン３の吸気行程に伴う下動
により吸気ポート７ａが開かれる際、すなわち、吸気バ
ルブ９が開かれる時に、燃焼室６へ混合気が吸入され
る。又、ピストン３の排気行程に伴う上動により排気ポ
ート８ａが開かれる際、すなわち吸気バルブ１０が開か
れる時に、燃焼室６から排気通路８へと既燃焼ガスが排
出される。

【００１７】そして、吸気側のＶＶＴ２３は、吸気バル
ブ９の基本的な開閉タイミングをその時々の運転状態に
応じて変更するために駆動制御され、カムシャフト２
１、延びては各カム２１ａの回転位相を適宜変更するよ
うになっている。すなわち、吸気側のＶＶＴ２３は燃焼
室６への混合気の吸入タイミングを変更すべく駆動制御
されるようになっている。そして、吸気バルブ９の基本
的な開閉タイミングが変えられることにより、吸気バル
ブ９と排気バルブ１０とのバルブオーバラップが変更さ
れる。

【００１８】燃焼室６に導入された混合気に着火するた
めに、気筒中心部のシリンダヘッド５には点火プラグ２
７が固定され、その放電部２７ａが燃焼室６内に配置さ
れている。この点火プラグ２７はディストリビュータ２
８に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２８はイグナイタから出力される高電圧
をエンジン１のクランク角に同期して点火プラグ２７に
分配するためのものである。ディストリビュータ２８に
はエンジン１の回転に連動して回転されるロータが設け
られ、そのロータ２８ａの回転からエンジン回転数ＮＥ
を検出する回転数センサ３０が設けられている。又、デ
ィストリビュータ２８には、ロータ２８ａの回転に応じ
てエンジン１のクランク角基準位置を所定の割合で検出
し、その基準信号Ｇを出力する気筒判別センサ３１が設
けられている。

【００１９】前述したスロットルセンサ１４、スロット
ル開閉状態検出手段としての全閉スイッチ１４ａ、エア
ーフローメータ１６、回転数検出手段としての回転数セ
ンサ３０、スタータスイッチ３９及び気筒判別センサ３
１はエンジン１の運転状態を検出する運転状態検出手段
を構成しており、この他に運転状態検出手段としてシリ
ンダブロック２にはエンジン１の冷却水の温度（冷却温
度）ＴＨＷを検出する水温センサ３２が取付けられてい
る。この水温センサ３２はエンジン１の温度を検出する
温度検出手段も兼ねている。又、排気通路８の途中に
は、排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ３３が取付
けられている。さらに、この実施例では、車両の走行速
度（車速）ＳＰを検出する車速検出手段としての車速セ
ンサ３４が設けられている。この車速センサ３４は、図
示しないトランスミッションに取付けられ、そのギアの
回転によって駆動されるものである。加えて、この実施
例では車両制動のために操作されるブレーキペダル３５
の操作を検知して「オン」され、ブレーキ信号ＢＳを出
力するブレーキセンサ３６が設けられている。

【００２０】又、ブレーキペダル３５にはブレーキブー
スタ３７が接続して設けられている。このブレーキブー
スター３７は一方向弁３７ａを備え、同弁３７ａから連
通管３７ｂを通じ、スロットルバルブ１３より下流側の
吸気通路７に連通されている。周知のようにこのブレー
キブースタ３７は、吸気通路７の負圧を利用した制動力
倍増装置であり、その構造についてはここでは説明を省
略する。

【００２１】又、この実施例においてエンジン１にはそ
の始動時にクランキングによって回転力を付与するため
のスタータ３８が設けられている。又、このスタータ３
８には、そのオン・オフ動作を検知するスタータスイッ
チ３９が設けられている。周知のようにスタータ３８
は、図示しないイグニッションスイッチの操作によりオ
ン・オフ動作されるものであり、イグニッションスイッ
チが操作されている間はスタータ３８がオン動作され
て、スタータスイッチ３９からスタータ信号ＳＴが出力
されるようになっている。

【００２２】そして、図２に示すように、前述したスロ
ットルセンサ１４、全閉スイッチ１４ａ、エアフローメ
ータ１６、回転数センサ３０、気筒判別センサ３１、水
温センサ３２、酸素センサ３３、車速センサ３４及びス
タータスイッチ３９等はエンジン電子制御装置（以下単
に「エンジンＥＣＵ」という）４０の入力側に電気的に
接続されている。又、このエンジンＥＣＵ４０の出力側
には、前述したインジェクタ１１及びイグナイタ２９等
が電気的に接続されている。そして、エンジンＥＣＵ４
０は全閉スイッチ１４ａ、エアーフローメータ１６、各
センサ１４、３０〜３４及びスタータスイッチ３９から
の出力信号に基づき、インジェクタ１１及びイグナイタ
２９等を好適に制御する。

【００２３】エンジンＥＣＵ４０は主にエンジン１の燃
料量制御装置及び点火時期制御等を司どる制御装置であ
り、これに加えて、この実施例では図２に示すように、
ＶＶＴ２３を駆動制御するため駆動制御手段を構成する
ＶＶＴＥＣＵ４１が設けられている。このＶＶＴＥＣＵ
４１はステップモータ２５出力軸の回転方向及び回転量
の制御を司どるようになっている。そのために、ＶＶＴ
ＥＣＵ４１の入力側にはエンジンＥＣＵ４０からスロッ
トル開度ＴＡ、全閉信号ＬＬ、エンジン回転数ＮＥ、冷
却水温ＴＨＷ、車速ＳＰ、スタータ信号ＳＴ及び吸入空
気量Ｇａの各検出値等がデータ信号として入力される。
又、ＶＶＴＥＣＵ４１の入力側には、ブレーキセンサ３
６からのブレーキ信号ＢＳが入力される。さらに、ＶＶ
ＴＥＣＵ４１はエンジン１のポンピングロスを低減させ
るるように吸気バルブ９の開閉タイミングを制御すべ
く、入力されるデータ信号等に基づきその時々のエンジ
ン１の運転状態に応じたバルブオーバラップの大きさを
決定し、ステップモータ２５を好適に制御するためのバ
ルブタイミング制御信号を出力側から出力する。

【００２４】次に前記エンジンＥＣＵ４０及びＶＶＴＥ
ＣＵ４１の構成について、図３，４のブロック図に従っ
て説明する。図３はエンジンＥＣＵ４０に係る電気的構
成を説明するブロック図である。エンジンＥＣＵ４０は
中央処理装置（ＣＰＵ）４２、所定の制御プログラム等
を予め記憶した読出し専用メモリ（ＲＯＭ）４３、ＣＰ
Ｕ４２の演算結果を一時記憶するランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）４４、予め記憶されたデータを保存するバ
ックアップＲＡＭ４５等と、これら各部と外部入力回路
４６及び外部出力回路４７等とをバス４８によって接続
した理論演算回路として構成されている。

【００２５】外部入力回路４６には、前記スロットルセ
ンサ１４、全閉スイッチ１４ａ、エアフローメータ１
６、回転数センサ３０、気筒判別センサ３１、水温セン
サ３２、酸素センサ３３、車速センサ３４及びスタータ
スイッチ３９がそれぞれ接続されている。一方、外部出
力回路４７には、インジェクタ１１、イグナイタ２９及
びＶＶＴＥＣＵ４１がそれぞれ接続されている。

【００２６】そして、ＣＰＵ４２は外部入力回路４６を
介して入力される全閉スイッチ１４ａ、エアフローメー
タ１６、各センサ１４，３０〜３４及びスタータスイッ
チ３９等からの信号を入力値として読み込む。この入力
値の読み込みに際して、外部入力回路４６では、スロッ
トルセンサ１４、エアフローメータ１６、水温センサ３
２及び酸素センサ３からの入力値がアナログ・デジタル
変換処理されるようになっている。又、外部入力回路４
６では、回転数センサ３０、気筒判別センサ３１及び車
速センサ３４等からの入力値が波形成形処理されるよう
になっている。そして、ＣＰＵ４２は全閉スイッチ１４
ａ、エアフローメータ１６、各センサ１４，３０〜３４
及びスタータスイッチ３９等から読み込んだ入力値に基
づきインジェクタ１１及びイグナイタ２９等を好適に制
御する。

【００２７】又、ＣＰＵ４２は全閉スイッチ１４ａ、エ
アフローメータ１６、各センサ１４，３０〜３４及びス
タータスイッチ３９等から外部入力回路４６を介して入
力値として読み込んだ信号のうち、スロットル開度Ｔ
Ａ、全閉信号ＬＬ、エンジン回転数ＮＥ、冷却水温ＴＨ
Ｗ、車速ＳＰ、スタータ信号ＳＴ及び吸入空気量Ｇａ等
を外部出力回路１７を介してデータ信号としてＶＶＴＥ
ＣＵ４１へ出力する。

【００２８】図４はＶＶＴＥＣＵ４１に係る電気的構成
を説明するブロック図である。ＶＶＴＥＣＵ４１はマイ
クロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）５０、ＶＶＴ２
３等のための所定の制御プログラム等を予め記憶したＲ
ＯＭ５１、ＭＰＵ５０の演算結果等を一時記憶するＲＡ
Ｍ５２等と、これら各部と入出力ポート５３及び出力ポ
ート５４等とをバス５５によって接続した理論演算回路
として構成されている。又、ＶＶＴＥＣＵ４１は周期的
なクロックパルスを発生させるクロックジェネレータ５
６を備え、同ジェネレータ５６からＭＰＵ５０にクロッ
クパルスが供給されるようになっている。さらに、ＶＶ
ＴＥＣＵ４１はその出力ポート５４に接続されたラッチ
回路５７及びゲート５８を備えている。

【００２９】入出力回路５３はエンジンＥＣＵ４０に接
続されている。又、入出力ポート５３にはブレーキセン
サ３６が接続され、ゲート５８にはステップモータ２５
が接続されている。

【００３０】そして、ＭＰＵ５０は入出力ポート５３を
介して入力されるスロットル開度ＴＡ、全閉信号ＬＬ、
エンジン回転数ＮＥ、冷却水温ＴＨＷ、車速ＳＰ、スタ
ータ信号ＳＴ、吸入空気量ＧＥ、ブレーキ信号ＢＳ等の
信号を入力値として読み込み、その読み込んだ入力値に
基づきステップモータ２５を好適に制御する。すなわ
ち、ＭＰＵ５０は読み込んだ入力値に基づきＲＯＭ５１
に記憶された制御プログラムに従ってステップモータ２
５の回転すべき方向及びステップ数を演算決定し、その
演算結果をバルブタイミング制御信号として出力ポート
５４を介してラッチ回路５７へ出力する。ラッチ回路５
７はそのバルブタイミング制御信号を受け、それを実行
させるべくゲート信号５８の開閉指令を所定のシーケン
スにしたがい出力する。そして、ゲート５８はその開閉
指令に従い、励磁すべき電磁コイルを選択してステップ
モータ２５を駆動させる。

【００３１】続いて、前記ＶＶＴ２３の構成について図
５に従って説明する。吸気バルブ９を駆動する吸気側の
カムシャフト２１は、そのカムジャーナル２１ｂにてシ
リンダヘッド５に回転可能に支持されている。そして、
そのカムシャフト２１の先端部において、ＶＶＴ２３を
構成するタイミングプーリアッシィ２４及びステップモ
ータ２５が設けられている。このタイミングプーリアッ
シィ２４は、外周に複数の外歯６１を有するプーリ本体
６２と、そのプーリ本体６２に組付けられた内キャップ
６３及び円筒ギヤ６４とから構成されている。

【００３２】すなわち、プーリ本体６２はその中心寄り
にボス６２ａ及び円周壁６２ｂを備え、それらボス６２
ａと円周壁６２ｂとの間が円周溝６２ｃになっている。
円周壁６２ｂの内周にはヘリカル歯６２ｄが形成されて
いる。そして、プーリ本体６２はそのボス６２ａにてカ
ムシャフト２１上に相対回転可能に組付けられている。
一方、内キャップ６３は大筒部６３ａとその反対側へ延
びる小筒部６３ｂとを備え、大筒部６３ａの外周にはヘ
リカル歯６３ｃが形成されている。そして、内キャップ
６３はその大筒部ａがボス６２ａを覆うように嵌着さ
れ、プーリ本体６２に対し相対回転可能に組付けられて
いる。又、内キャップ６３はカムシャフト２１の先端に
対しボルト６５及びノックピン６６により一体回転可能
に固定されている。さらに、円筒ギヤ６４は外周壁６４
ａと内周壁６４ｂとから形成され、その底壁には穴６４
ｃが形成されている。内周壁６４ｂの内外周にはヘリカ
ル歯６４ｄ，６４ｅがそれぞれ形成され、外周壁６４ａ
と内周壁６４ｂとの間が円周溝６４ｆになっている。そ
して、その円筒ギヤ６４の内周壁６４ｂ及び円周溝６４
ｆが、プーリ本体６２の円周壁６２ｂ及び円周溝６２ｃ
に対して凹凸の関係で組付けられている。

【００３３】この組付け状態において、各ヘリカル歯６
２ｄ，６３ｃ，６４ｄ，６４ｅがそれぞれ噛み合わされ
ており、その噛み合いの関係から円筒ギヤ６４は軸方向
への移動によってカムシャフト２１と相対回転可能にな
っている。又、プーリ本体６２の外歯６１に掛装された
図示しないタイミングベルトを介して、タイミングプー
リアッシィ２４がクランクシャフトに駆動連結されてい
る。

【００３４】従って、クランクシャフトからタイミング
プーリアッシィ２４に駆動伝達されることにより、円筒
ギヤ６４より連結されたプーリ本体６２と内キャップ６
３とが一体的に回転され、さらにボルト６５及びノック
ピン６６により内キャップ６３に連結されたカムシャフ
ト２１が一体的に回転駆動される。

【００３５】前記ステップモータ２５は図示しないブラ
ケットによってエンジン１に取付けられている。ステッ
プモータ２５は円筒ギヤ６４を軸方向へ移動させるため
のものであり、その出力軸には円筒状をなして外周に歯
６７ａを有するウォームギヤ６７が取付けられている。
このウォームギヤ６７は内キャップ６３の小筒部６３ｂ
に対し相対回転可能に嵌着されるとともに、円筒ギヤ６
４の穴６４ｃを貫通して配置されている。一方、円筒ギ
ヤ６４の穴６４ｃの周囲には、内周に歯６８ａを有する
リングギヤ６８がボールベアリング６９によって相対回
転可能に組付けられている。そして、そのリングギヤ６
８がウォームギヤ６７の外周上に噛み合わされ、その噛
み合いの関係からウォームギヤ６７の回転によって軸方
向へ移動可能になっている。又、リングギヤ６８の回り
止めを行なうために、リングギヤ６８のステップモータ
５８側における外周には、その軸方向に延びる長溝６８
ｂが形成されている。あわせて、ステップモータ２５の
ケーシングには、筒状をなしてタイミングプーリアッシ
ィ２４側へ延びる回り止め部材７０が取付けられてい
る。この回り止め部材７０の内周には、前記長溝６８ｂ
に係合する突起７０ａと長溝６８ｂの係合の関係から、
リングギヤ６８が回り止めされて軸方向への移動のみが
許容されるようになっている。

【００３６】従って、タイミングプーリアッシィ２４と
カムシャフト２１とが一体回転されているときに、ステ
ップモータ２５が駆動されてウォームギヤ６７がある方
向へ所定量だけ回転されることにより、リングギヤ６８
がウォームギヤ６７上で回り止めされながら軸方向へ移
動される。これに伴い、円筒ギヤ６４が同じ軸方向へ移
動され、プーリ本体６２とカムシャフト２１との間に相
対回転が生じてカムシャフト２１に捩りが付与される。
このようにこの実施例のＶＶＴ２３では、ステップモー
タ２５が駆動制御されることにより、円筒ギヤ６４の軸
方向における位置が変更され、その結果としてカムシャ
フト２１に捩りが付与される。そして、カムシャフト２
１に捩りが付与されることにより、吸気バルブ９の開閉
タイミングが変更されてバルブオーバラップが変更され
る。

【００３７】なお、カムシャフト２１の内部には油路７
１，７２が形成され、その油路７１，７２を通じてタイ
ミングプーリアッシィ２４の内部に潤滑油が供給される
ようになっている。

【００３８】さて、上記のように構成された内燃機関の
バルブタイミング制御装置の作用について図６乃び図７
に従って説明する。図６乃び図７はＶＶＴ２３を駆動制
御するためにＶＶＴＥＣＵ４１により実行されるＶＶＴ
制御ルーチンのフローチャートであり、所定時間毎の定
時割り込みで実行される。

【００３９】このルーチンではまずステップ１０１でス
ロットルセンサ１４、全閉スイッチ１４ａ、回転数セン
サ３０、水温センサ３２、車速センサ３４及びスタータ
スイッチ３９の検出等によるスロットル開度ＴＡ、全閉
信号ＬＬ、エンジン回転数ＮＥ、冷却水温ＴＨＷ、スタ
ータ信号ＳＴ、吸入空気量Ｇａ及び車速ＳＰをそれぞれ
エンジンＥＣＵ４０から読み込む。又、ブレーキセンサ
３６の検出によるブレーキ信号ＢＳを読み込む。

【００４０】続いて、ステップ１０２において、スター
タ信号ＳＴが「オン」であるか否か、すなわち、エンジ
ン１の始動中であるか否かを判断する。ここでスタータ
信号ＳＴが「オン」である場合には、始動中であるとし
てステップ１０５で始動後の目標進角値（固定値）に対
応するステップモータ２５の制御のためのステップ数Ｖ
STAを目標ステップ数Ｖstとしてセットする。ステップ
１０２でスタータ信号ＳＴが「オン」でない場合にはエ
ンジン１の始動完了後であるとして、ステップ１０３で
全閉信号ＬＬが「オン」であるか、否か、すなわち、減
速時若しくはアイドル時であるか否かを判断する。

【００４１】ここで、全閉信号ＬＬが「オン」である場
合には、減速時若しくはアイドル時であるとして、ステ
ップ１０６へ移行する。ステップ１０６では車速が「１
０ｋｍ／ｈ」未満か否かを判断する。車速ＳＰが「１０
ｋｍ／ｈ」以下の場合にはステップ１０７でエンジン回
転数ＮＥが「２０００ｒｐｍ」を越えるか否かを判断す
る。又、ステップ１０６で車速ＳＰが「１０ｋｍ／ｈ」
を越える場合にはステップ１０４に移行する。ステップ
１０７でエンジン回転数ＮＥが「２０００ｒｐｍ」以下
の場合には、ステップ１０８で目標進角値（固定値）に
対応するステップモータ２５の制御のためのステップ数
Ｖidle（固定値）を目標ステップ数Ｖstとしてセットす
る。又、ステップ１０７でエンジン回転数が「２０００
ｒｐｍ」を越えている場合には、ステップ１０４に移行
する。

【００４２】又、ステップ１０３で全閉信号ＬＬが「オ
ン」でない場合には、減速時でもアイドル時でもない通
常走行として、ステップ１０４に移行する。ステップ１
０４では先に読み込まれたエンジン回転数ＮＥ及び吸入
空気量ＧＥに基づき、それらの値をパラメータとする関
数ｆ（ＮＥ，Ｇａ）の演算結果を吸気バルブ９の開閉タ
イミング制御のための目標ステップ数Ｖstとして設定し
た後、ステップ１０９に移行する。この関数ｆ（ＮＥ，
Ｇａ）の演算は予めＲＯＭ５１に記憶されたマップを参
照して行なわれる。

【００４３】ステップ１０９では先に読み込まれた水温
ＴＨＷに基づき、この値をパラメータとする関数ｆ（Ｔ
ＨＷ）の演算結果を吸気バルブ９の開閉タイミング制御
のための補正ステップ数ＶTHWとして設定した後、ステ
ップ１１０に移行する。この関数ｆ（ＴＨＷ）の演算は
予めＲＯＭ５１に記憶されたマップを参照して行なわれ
る。

【００４４】ステップ１１０では、ステップ１０５又は
ステップ１０８でセットされた目標ステップ数Ｖstから
補正ステップ数ＶTHWを減算した水温補正後の目標ステ
ップ数Ｖstを求め、ステップ１１１に移行する。ステッ
プ１１１ではこのＶＶＴ制御ルーチン処理がスタートし
てから２ｍｓｅｃ経過したか否かを判定し、２ｍｓｅｃ
経過していなければ、ステップ１０１にジャンプし、ス
テップ１０２〜ステップ１１０を繰返す。ステップ１１
１で２ｍｓｅｃを経過していると判断すると、ステップ
１１２に移行する。

【００４５】ステップ１１２において、設定された目標
ステップ数Ｖstからステップモータ２５での現在のステ
ップ数Ｖｐｏを減算した結果を制御ステップ数ＳＴＥＰ
として設定する。

【００４６】次にステップ１１３において、制御ステッ
プ数ＳＴＥＰが「０」であるか否かを判断する。ここで
制御ステップ数ＳＴＥＰが「０」である場合には、ステ
ップモータ２５を駆動させることなくそのままその後の
処理を一旦終了する。一方、ステップ１１３で制御ステ
ップ数ＳＴＥＰが「０」でない場合には、ステップ１１
４において、制御ステップ数ＳＴＥＰが「０」よりも大
きいか否か、すなわち制御ステップ数ＳＴＥＰが正の数
であるか否かを判断する。ここで、制御ステップ数ＳＴ
ＥＰが正の数である場合には、ステップ１１５で制御フ
ラグＤＩＲを「０」にリセットした後、ステップ１１８
へ移行する。

【００４７】又、ステップ１１４において、制御ステッ
プ数ＳＴＥＰが負の数である場合には、ステップ１１６
で制御フラグＤＩＲを「１」にセットする。次いで、ス
テップ１１７において、制御ステップ数ＳＴＥＰの絶対
値を新たな制御ステップ数ＳＴＥＰとして設定した後、
ステップ１１８へ移行する。そして、ステップ１１８に
おいては、制御フラグＤＩＲが「１」であるか否かを判
断する。制御フラグＤＩＲが「１」である場合には、ス
テップ１１９で吸気側ＶＶＴ２３のステップモータ２５
を１ステップだけ逆転させた後、ステップ１２１へ移行
する。又、制御フラグＤＩＲが「０」の場合には、ステ
ップ１２０でステップモータ２５を１ステップだけ正転
させた後、ステップ１２１へ移行する。

【００４８】ステップ１２１では制御ステップ数ＳＴＥ
Ｐから「１」だけ減算した結果を新たな制御ステップ数
ＳＴＥＰとして設定する。そして、ステップ１２２にお
いて、新たに設定した制御ステップ数ＳＴＥＰが「０」
であるか否かを判断する。そして、新たな制御ステップ
数が「０」でない場合には、ステップ１１８へジャンプ
し、ステップ１１８〜ステップ１２２の処理を繰返す。
すなわち、吸気側ＶＶＴ２３を駆動制御するのである。

【００４９】一方、ステップ１２６において、新たな制
御ステップ数ＳＴＥＰが「０」である場合には、そのま
まその後の処理を一旦終了する。このようにステップモ
ータ２５の制御によってＶＶＴ２３が駆動制御され、吸
気バルブ９の開閉タイミングが制御される。

【００５０】このように本実施例では、スロットルバル
ブ２３が全閉の場合、車速が「１０ｋｍ／ｈ」以下でか
つエンジン回転数が「２０００ｒｐｍ」以下であると、
目標進角値（固定値）に対応するステップモータ２５の
制御のための目標ステップ数Ｖidleが固定値となってい
る。そのため、このようなアイドル状態において、エア
コンが作動されたり、ＡＴ用のシフトレバーのシフト位
置が変更されたり、或いは他の外乱によってエンジン回
転数が上がってもバルブタイミングが変化することはな
く、アイドル特性が悪くなることはない。

【００５１】そのため、アイドル安定性の悪化によるエ
ンジンストールが生じることはなく、円滑なアイドル特
性を得ることができる。又、アイドル時のバルブタイミ
ングが固定されているため、アイドル時の燃焼状態を安
定させることができ、このことによってアイドル時の燃
費を改善することができるとともに、有害排気ガス量の
低減を図ることができる。

【００５２】次に第二実施例を図８に従って説明する。
なお、説明の便宜上前記第一実施例の構成と異なるとこ
ろのみを説明する。この実施例では第一実施例の構成に
加えていずれも図示はしないがＡＴ用のシフトレバーが
どのシフトに位置しているかを検出するシフトポジショ
ンスイッチと、車両に搭載されたエアコンのオン・オフ
スイッチと、他の電気負荷のオン・オフスイッチとが前
記エンジンＥＣＵ４０に接続されている。そして、エン
ジンＥＣＵ４０のＣＰＵ４２は外部入力回路４６を介し
て入力される全閉スイッチ１４ａ、エアフローメータ１
６、各センサ１４，３０〜３４、スタータスイッチ３
９、シフトポジションスイッチ、車両に搭載されたエア
コンのオン・オフスイッチ及び他の電装品のオン・オフ
スイッチ等からの信号を入力値として読み込むようにな
っている。

【００５３】そして、前記第一実施例のフローチャート
においてステップ１０１においてはスロットルセンサ１
４、全閉スイッチ１４ａ、回転数センサ３０、水温セン
サ３２、車速センサ、スタータスイッチ３９、シフトポ
ジションスイッチ、車両に搭載されたエアコンのオン・
オフスイッチ、及び他の電気負荷のオン・オフスイッチ
の検出等によるスロットル開度ＴＡ、全閉信号ＬＬ、エ
ンジン回転数ＮＥ、冷却水温ＴＨＷ、スタータ信号Ｓ
Ｔ、吸入空気量ＧＥ、車速ＳＰ、シフトポジション信
号、エアコンのオンオフ信号、及び他の電気負荷のオン
オフ信号をそれぞれエンジンＥＣＵ４０から読み込むよ
うになっている。

【００５４】そして、前記第一実施例のフローチャート
においてステップ１０７とステップ１０９との間に図８
に示すようなステップ１２０〜ステップ１２５が設けら
れているところが異なっている。

【００５５】すなわち、ステップ１０７でエンジン回転
数ＮＥが「２０００ｒｐｍ」以下の場合には、ステップ
１２０でＡＴ用のシフトレバーのシフトポジションが
「Ｄ」に入っているか、否かを判断する。シフトポジシ
ョンが「Ｄ」である場合にはステップ１２５に移行す
る。ステップ１２５では目標進角値（固定値）に対応す
るステップモータ２５の制御のためのステップ数Ｖidle
１（固定値）を目標ステップ数Ｖstとしてセットし、ス
テップ１０９に移行する。

【００５６】又、ステップ１２０でＡＴ用のシフトレバ
ーのシフトポジションが「Ｄ」に入っていない場合に
は、ステップ１２１でエアコンのオンオフ信号に基づい
てオンになっているか、否かを判断する。オンになって
いる場合には、ステップ１２４に移行する。ステップ１
２４では目標進角値（固定値）に対応するステップモー
タ２５の制御のためのステップ数Ｖidle２（固定値）を
目標ステップ数Ｖstとしてセットし、ステップ１０９に
移行する。

【００５７】ステップ１２１でエアコンのオンオフ信号
に基づいてオンになっていない場合、すなわち、オフの
場合にはステップ１２２に移行し、他の電気負荷のオン
オフ信号に基づいてオンになっているか、否かを判断す
る。オンになっている場合には、ステップ１２４に移行
する。

【００５８】又、ステップ１２２で他の電気負荷のオン
オフ信号がオフになっている場合には、ステップ１２３
に移行する。ステップ１２３では目標進角値（固定値）
に対応するステップモータ２５の制御のためのステップ
数Ｖidle３（固定値）を目標ステップ数Ｖstとしてセッ
トし、ステップ１０９に移行する。

【００５９】なお、上記各ステップ数Ｖidle１，Ｖidle
２，Ｖidle３は各々互いに違う値となっており、それぞ
れの状態における最も好適な目標進角値（固定値）に対
応するステップモータ２５の制御のためのステップ数と
なっている。

【００６０】従って、この第二実施例では第一実施例と
比較してエンジン運転状態に応じたより好適な開閉タイ
ミングを得ることができる。なお、この発明は前記実施
例に限定されるものではなく、この発明の趣旨から逸脱
しない範囲で任意に変更することも可能である。

【００６１】（１）前記実施例では、吸気バルブ９の開
閉タイミングのみを可変にするＶＶＴ２３を設けたが、
排気バルブ１０の開閉タイミングのみを可変にするＶＶ
Ｔや、吸気バルブ９及び排気バルブ１０の両方の開閉タ
イミングをそれぞれ可変にするＶＶＴを設けることもで
きる。

【００６２】（２）前記実施例では、ステップモータ２
５を駆動限とする吸気側ＶＶＴ２３を採用したが、油圧
駆動式のＶＶＴを採用することも可能である。 （３）前記実施例では、ガソリンエンジン１に具体化し
たが、ディーゼルエンジンに具体化することもできる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
内燃機関のエンジン回転数、吸入空気量とに基づいてバ
ルブタイミングを連続的に制御する場合、スロットル全
閉時において車速、エンジン回転数が所定値以下の時の
アイドル特性の向上を図ることができる。又、エアコン
が作動されたり、ＡＴ用のシフトレバーのシフト位置が
変更されたり、或いは他の外乱によってエンジン回転数
が上がってもバルブタイミングが変化することはなく、
アイドル特性が悪くなることはない。そのため、アイド
ル安定性の悪化によるエンジンストールが生じることは
なく、円滑なアイドル特性を得ることができるばかり
か、アイドル時の燃焼状態を安定させることができ、こ
のことによってアイドル時の燃費を改善することができ
るとともに、有害排気ガス量の低減を図ることができる
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な概念構成を説明する概念構成
図である。

【図２】本発明を具体化した一実施例におけるガソリン
エンジンを説明する概略構成図である。

【図３】同じくエンジンＥＣＵの電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図４】同じくＶＶＴＥＣＵの電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】同じくＶＶＴの構成を示す断面図である。

【図６】同じくＶＶＴＥＣＵにより実行される「ＶＶＴ
制御ルーチン」を説明するフローチャートである。

【図７】同じく「ＶＶＴ制御ルーチン」を説明するフロ
ーチャートである。

【図８】他の実施例の「ＶＶＴ制御ルーチン」を説明す
る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、６…燃焼室、７…吸気
通路、８…排気通路、９…吸気バルブ、１０…排気バル
ブ、２３…ＶＶＴ、１４…スロットルセンサ、１４ａ…
全閉スイッチ、３０…回転数センサ、３４…車速セン
サ、３９…スタータスイッチ（１４，１４ａ、３０、３
９は運転状態検出手段を構成している）、４１…駆動制
御手段を構成するＶＶＴＥＣＵ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載される内燃機関の回転に同期し
   て所定のタイミングで駆動され、燃焼室に通じる吸気通
   路及び排気通路をそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排気
   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の
   開閉タイミングを連続的に可変にするために駆動される
   可変バルブタイミング機構と、 前記内燃機関の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の検出結果に基づき、前記開閉タ
   イミングを制御すべく前記可変バルブタイミング機構を
   駆動制御する駆動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、 さらに、前記車両の走行速度を検出する車速検出手段が
   設けられ、 前記運転状態検出手段は、吸気通路に設けられたスロッ
   トルの開閉状態を検出するスロットル開閉状態検出手段
   と、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段とを少
   なくとも備えており、 駆動制御手段は、前記スロットル開閉状態検出手段のス
   ロットル全閉検出時に前記車速検出手段からの車速デー
   タ、及び回転数検出手段からの回転数データの各々が所
   定値以下の場合、駆動制御手段における前記可変バルブ
   タイミング機構の開閉タイミングを固定制御することを
   特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。