JPH09144571A

JPH09144571A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置

Info

Publication number: JPH09144571A
Application number: JP30597495A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Ezaki; 保司江崎; Sukenori Ban; 典則伴
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 1997-06-03

Abstract

(57)【要約】【課題】カムシャフトに生じるトルク変動に起因した
制御性の悪化を防止することが可能な内燃機関のバルブ
タイミング制御装置を提供する。【解決手段】電子制御装置（ＥＣＵ）８０は、カム角
とカムシャフト１０に生じるトルク値との関係に基づい
て決定された補正用データを記憶している。ＥＣＵ８０
はエンジン１の運転状態に適合する目標変位角を算出す
る。ＥＣＵ８０は、リニアソレノイドバルブ（ＬＳＶ）
５５を所定のデューティ比に基づきデューティ制御す
る。可変バルブタイミング機構２５はＬＳＶ５５を介し
て供給される油圧により作動し、カムシャフト１０の変
位角が目標変位角となるように変更する。ＥＣＵ８０は
補正用データに基づいて、カムシャフト１０のトルク変
動に起因した制御性の悪化を抑制するための補正をデュ
ーティ比に対して行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関に設けら
れた吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバル
ブタイミングを内燃機関の運転状態に応じて制御するバ
ルブタイミング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バルブタイミング制御装置を備えたエン
ジンでは、その運転状態に応じてバルブタイミングを変
更することができる。即ち、吸気バルブ、或いは排気バ
ルブの少なくとも一方のバルブタイミングを、エンジン
の低回転領域に適した低速タイミングから、高速回転領
域に適した高速タイミングまで選択的に変更することが
できる。

【０００３】この種のバルブタイミング制御装置として
は、特開昭６３−１３１８０８号公報に開示されるもの
が公知である。このバルブタイミング制御装置では、エ
ンジンのカムシャフトにおける一端部にタイミングプー
リが回転可能に設けられており、このタイミングプーリ
とカムシャフトの間には筒状のピストンギヤが設けられ
ている。そして、このピストンギヤと、タイミングプー
リ及びカムシャフトとはそれぞれに形成されたヘリカル
歯により噛合されている。従って、タイミングプーリの
回転駆動力はピストンギヤを介してカムシャフトに伝達
される。また、ピストンギヤがカムシャフトの軸方向に
移動した場合には、カムシャフトの変位角がその移動に
伴って変更される。

【０００４】また、上記バルブタイミング制御装置で
は、カムシャフトの軸方向において、ピストンギヤの前
後側に第１圧力室及び第２圧力室がそれぞれ設けられて
いる。これら第１圧力室及び第２圧力室に供給される油
圧を調整することにより、前記ピストンギヤをカムシャ
フトの軸方向において所定の位置へと移動させることが
できる。そして、このバルブタイミング制御装置では、
ピストンギヤを移動させることにより、カムシャフトの
変位角を変更し、カムシャフトによって開閉弁駆動され
る吸気或いは排気バルブのバルブタイミングを制御する
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術におけるバルブタイミング装置には次のような問
題があった。

【０００６】即ち、吸気・排気バルブはカムシャフトに
よって開閉弁駆動されるが、この際、カムシャフトには
バルブスプリングのバネ力、或いはバルブ自身の慣性力
が作用してトルク変動が常に生じている。トルク変動が
カムシャフトに生じると、同シャフトの軸方向における
ピストンギヤの位置が変化し、カムシャフトの変位角が
変化する。その結果、バルブタイミングを目標値に対し
て安定した状態で保持できなくなる虞があった。

【０００７】また、バルブタイミングを変更するために
ピストンギヤを所定位置へと移動させる際、カムシャフ
トにトルク変動が生じていると、ピストンギヤの円滑な
移動が行われず、同ギヤは脈動しながら移動するように
なる。従って、ピストンギヤを安定して所定位置まで移
動させることが困難となることがあった。

【０００８】以上のように、従来のバルブタイミング装
置では、カムシャフトに生じたトルク変動により、バル
ブタイミングを目標値に対して安定して保持できず、或
いは、ピストンギヤを安定して所定位置まで移動させる
ことが困難となる結果、同装置における制御性が悪化し
てしまうという問題があった。

【０００９】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、カムシャフトに生じるトルク変
動に起因した制御性の悪化を防止することが可能な内燃
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。

【００１０】

【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記載の発明では、内燃機関の機関本体に
回動可能に支持されたバルブ駆動用カムシャフトと、前
記カムシャフトの一端部に設けられ、前記内燃機関のク
ランクシャフトに駆動連結された回転体と、前記カムシ
ャフトと前記回転体との間に介在され、内周に設けられ
た歯が前記カムシャフト側の外歯に噛合されるとともに
外周に設けられた歯が前記回転体側の内歯に噛合され、
且つ、内外周に設けられた歯の少なくとも一方がヘリカ
ル歯であるピストンギヤと、前記カムシャフトの変位角
を変更すべく前記ピストンギヤをカムシャフトの軸方向
に移動させる駆動手段と、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、前記変位角が前記運転状態
検出手段により検出された運転状態に適合する目標変位
角となるように前記駆動手段を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
記制御手段は、予め求められた、内燃機関の運転状態と
その状態においてカムシャフトに生じるトルクとの関係
に基づいて、そのトルクの変動に起因した前記ピストン
ギヤの位置変化を抑制しつつ前記駆動手段を制御するこ
とを要旨とするものである。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１に記載し
た内燃機関のバルブタイミング装置において、前記運転
状態検出手段は、少なくともカムシャフトの回転角を検
出するカム角検出手段を有し、前記制御手段は、前記変
位角が内燃機関の運転状態に適合する目標変位角となる
位置に前記ピストンギヤを配置するための制御指令値を
生成する指令値生成手段と、少なくとも前記回転角と前
記トルクとの関係に基づいて予め決定された補正用デー
タが記憶されている第１の記憶手段と、前記カム角検出
手段によって検出された回転角に対応する補正用データ
を前記第１の記憶手段から取得し、その補正用データに
基づいて、前記指令値生成手段によって生成された制御
指令値に対して前記トルク変動に起因したピストンギヤ
の位置変化を抑制するための補正を行う補正手段と、前
記補正手段により補正された制御指令値に基づいて前記
駆動手段を駆動制御する第１の駆動制御手段とを含むこ
とをその要旨とするものである。

【００１２】請求項３記載の発明では、請求項１に記載
し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は、少なくともカムシャフトの回転
角を検出するカム角検出手段を有し、前記制御手段は、
前記回転角と、カムシャフトにおけるトルクの状態とを
対応させて示す判別データが記憶された第２の記憶手段
と、カムシャフトにおけるトルクの状態が、カムシャフ
トの回転方向と逆方向のトルクが生じる正トルク領域、
及び前記回転方向と同方向のトルクが生じる負トルク領
域のいずれの領域に属するかを、前記カム角検出手段に
よって検出された回転角と、前記第２の記憶手段に記憶
された判別データとに基づいて判断する判断手段と、前
記変位角を前記運転状態検出手段により検出された運転
状態に適合する目標変位角に変更する際、前記判断手段
による判断結果に基づいて、カムシャフトのトルク状態
が前記両領域のいずれか一方の領域に属する場合にのみ
前記ピストンギヤの移動動作が行われるように前記駆動
手段を駆動制御する第２の駆動制御手段とを含むことを
その要旨とするものである。

【００１３】（作用）上記構成を備えた請求項１記載の
発明によれば、運転状態検出手段により内燃機関の運転
状態が検出される。そして、制御手段は、カムシャフト
の変位角が運転状態検出手段により検出された運転状態
に適合した目標変位角となるように駆動手段を制御して
ピストンギヤを前記目標変位角に対応する所定位置に配
置する。

【００１４】このように、ピストンギヤを所定位置に配
置する際、制御手段は、予め求められた、内燃機関の運
転状態とその運転状態においてカムシャフトに生じるト
ルクとの関係に基づいて、そのトルクの変動に起因した
ピストンギヤの位置変化を抑制しつつ駆動手段を制御す
る。従って、ピストンギヤのカムシャフト軸方向におけ
る位置がトルク変動に起因して変化してしまうことが抑
制される。

【００１５】また、請求項２記載の発明によれば、カム
シャフトの変位角が目標変位角となる位置にピストンギ
ヤを配置するための制御指令値が指令値生成手段によっ
て生成される。また、第１の記憶手段には、少なくとも
カムシャフトの回転角及び前記トルクとの関係に基づい
て予め決定された補正用データが記憶されている。そし
て、補正手段は、カム角検出手段によって検出された回
転角に対応する補正用データを第１の記憶手段から取得
するとともに、その補正用データに基づいて前記制御指
令値に対し前記トルク変動に起因したピストンギヤの位
置変化を抑制するための補正を行う。そして、第１の駆
動制御手段は、この補正がなされた制御指令値に基づい
て駆動手段を制御し、ピストンギヤを目標変位角に対応
する位置に配置する。

【００１６】このように、第１の駆動制御手段が駆動手
段を制御する際の制御指令値には、前記トルク変動に起
因したピストンギヤの位置変化を抑制するための補正が
なされているため、ピストンギヤはそのトルク変動によ
る位置変化が抑制された状態で目標変位角に対応する所
定位置に配置される。

【００１７】以上のように請求項１及び２記載の発明に
よれば、前記トルク変動に起因したピストンギヤの位置
変化が抑制されるため、例えば、バルブタイミングを変
更する際には円滑なピストンギヤの移動動作が実行さ
れ、また、バルブタイミングを目標値に保持する場合に
は、ピストンギヤが所定位置に安定した状態で保持され
る。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、請求項１に
記載した発明の作用に加え、第２の記憶手段には、カム
シャフトの回転角と、カムシャフトに生じるトルクの状
態とを対応させて示す判別データが記憶されている。そ
して、判断手段は、カムシャフトにおけるトルクの状態
が、カムシャフトの回転方向と逆方向のトルクが生じる
正トルク領域、及び前記回転方向と同方向のトルクが生
じる負トルク領域のいずれの領域に属するかを、前記カ
ム角検出手段によって検出された回転角と、前記第２の
記憶手段に記憶された判別データとに基づいて判断す
る。更に、第２の駆動制御手段は、前記変位角が前記運
転状態検出手段により検出された運転状態に適合する目
標変位角となるように駆動手段を駆動制御する。この
際、第２の駆動制御手段は、前記判断手段による判断結
果に基づいて、カムシャフトにおけるトルクの状態が前
記両領域のいずれか一方の領域に属する場合にのみ前記
ピストンギヤの移動動作が行われるように駆動手段を制
御する。

【００１９】従って、ピストンギヤが移動する際にカム
シャフトに生じているトルクは、正トルク、或いは負ト
ルクのいずれか一方のみとなる。このため、ピストンギ
ヤが移動する際、カムシャフトのトルクによりピストン
ギヤに作用する付勢力は、カムシャフトの軸方向におい
て一方向に限定される。従って、ピストンギヤがカムシ
ャフト軸方向において脈動しながら移動することが抑制
され、同ギヤはカムシャフトの変位角が目標変位角とな
る位置まで円滑に移動する。

【００２０】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、この発明における内燃機関
のバルブタイミング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一実施の形態を図１〜図１１を
参照して詳細に説明する。

【００２１】図１はこの実施の形態のバルブタイミング
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を備えている。各シリンダ２内にそれぞれ設けら
れたピストン３はクランクシャフト１ａの回転に伴っ
て、各シリンダ２内で上下動可能となっている。

【００２２】各シリンダ２においてピストン３の上側は
燃焼室４を構成している。各燃焼室４には、それぞれに
対応して点火プラグ５が設けられており、同点火プラグ
５により燃焼室４に導入された混合気が点火される。ま
た、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７ａのそれぞれは吸気通路６及び排気通路
７の一部を構成している。各燃焼室４には吸気バルブ８
及び排気バルブ９が対応して設けられ、各バルブ８，９
により各ポート６ａ，７ａはそれぞれ開閉される。これ
らの各バルブ８，９は異なるカムシャフト１０，１１の
回転に基づいて作動するようになっている。また、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に駆動連結されている。

【００２３】エンジン１の運転時には、クランクシャフ
ト１ａの回転力がタイミングベルト１４及び各タイミン
グプーリ１２，１３を介して各カムシャフト１０，１１
に伝達され、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が開閉駆動される。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の上下動に応じた吸気行程、圧縮行程、爆
発・膨張行程及び排気行程に同期して、所定のタイミン
グで作動可能となっている。

【００２４】吸気通路６の入口には、同通路６に取り込
まれる外気を清浄化するエアクリーナ１５が設けられ、
また、各吸気ポート６ａの近傍には吸気ポート６ａへ燃
料を噴射するためのインジェクタ１６がそれぞれ設けら
れている。インジェクタ１６には、図示しない燃料タン
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、インジェクタ１６から
噴射されて吸気通路６に取込まれた燃料と外気との混合
気が、吸気バルブ８が開かれる際に、吸気ポート６ａを
通じて燃焼室４へ導入される。また、燃焼室４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。更に、燃焼室４にて燃焼された既燃焼ガス
は、排気バルブ９が開かれる際に、排気ポート７ａから
排気通路７を通じて外部へと排出される。

【００２５】吸気通路６の途中には、図示しないアクセ
ルペダルの操作に連動して開閉されるスロットルバルブ
１７が設けられている。そして、このスロットルバルブ
１７が開閉されることにより、吸気通路６への吸入空気
量が調節される。又、スロットルバルブ１７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
１８が設けられている。

【００２６】更に、吸気通路６においてエアークリーナ
１５の近傍には、吸気温を検出するための吸気温センサ
７１が設けられている。スロットルバルブ１７の近傍に
は、そのスロットル開度を検出するスロットルセンサ７
２が設けられている。更に、サージタンク１８には、同
タンク１８に連通して吸気圧力を検出するための吸気圧
センサ７３が設けられている。

【００２７】一方、排気通路７の途中には排気ガスを浄
化するための三元触媒を内蔵してなる触媒コンバータ１
９が設けられている。又、排気通路７の途中には排気中
の酸素濃度を検出する酸素センサ７４が設けられてい
る。また、エンジン１には冷却水温度を検出するための
水温センサ７５が設けられている。

【００２８】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をさせるた
めの点火信号として各点火プラグ５へ分配する。従っ
て、各点火プラグ５の点火タイミングはイグナイタ２２
からの高電圧出力タイミングにより決定されている。デ
ィストリビュータ２８にはカムシャフト１１に同期して
回転する図示しないロータが設けられるとともに、その
ロータの回転からエンジン回転数を検出する回転数セン
サ７６が設けられている。又、ディストリビュータ２１
には、前記ロータ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、その基準信号を出力
する気筒判別センサ７７が設けられている。

【００２９】更に、クランクシャフト１ａの近傍には、
クランク角センサ７９が配設されている。クランク角セ
ンサ７９はクランクシャフト１ａに連結されているロー
タ（図示しない）と、電磁ピックアップ（図示しない）
とから構成されている。そして、このクランク角センサ
７９の検出信号と前記気筒判別センサ７７の検出信号に
基づいてクランクシャフト１ａの回転角が検出されるよ
うになっている。また、吸気側のカムシャフト１０の近
傍には、吸気バルブ８のバルブタイミングを検出するた
めのカム角センサ７８が配設されており、カム角センサ
７８は前記カムシャフト１０の連結されたロータ（図示
しない）と電磁ピックアップ（図示しない）とから構成
されている。このカム角センサ７８の検出信号と前記気
筒判別センサ７７の検出信号に基づいてカムシャフト１
０の回転角（以下、「カム角」という）θが検出される
ようになっている。

【００３０】更に、カム角センサ７８から出力されるカ
ム角度信号と、前記クランク角センサ７９から出力され
るクランク角度信号とに基づいて、クランクシャフト１
ａに対する吸気側のカムシャフト１０の実変位角ＶＴが
算出される。尚、上記各センサ７３，７６〜７９により
本発明の運転状態検出手段が構成されている。また、カ
ム角センサ７８及び気筒判別センサ７７により前記カム
角θを検出するためのカム角検出手段が構成されてい
る。これら各センサ７１〜７９の検出信号は、図１に示
すようにエンジン１の電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」
という）８０に対して出力されるようになっている。
尚、このＥＣＵ８０は本発明における制御手段を構成す
るものである。

【００３１】吸気側カムシャフト１０の先端側には吸気
バルブ８のバルブタイミングを可変にするために油圧に
より駆動される可変バルブタイミング機構（以下、単に
「ＶＶＴ」という）２５が設けられている。

【００３２】以下、このＶＶＴ２５等の構成について説
明する。図２，３は、ＶＶＴ２５及びそれに付随するリ
ニアソレノイドバルブ（以下、「ＬＳＶ」という）５５
の構造を示している。カムシャフト１０はジャーナル１
０ａにおいて、エンジン１のシリンダヘッド２６及びベ
アリングキャップ２７により回転可能に支持されてい
る。また、前記ジャーナル１０ａには、その周方向に延
びる二つの油溝３１，３２が形成されている。ベアリン
グキャップ２７には油路３３，３４が形成されており、
各油路３３，３４によりジャーナル１０ａ及び各油溝３
１，３２には潤滑油が供給されている。

【００３３】この実施の形態では、図１に示すように、
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等によりエンジン１の各部
を潤滑するための潤滑装置が構成されている。エンジン
１の運転に連動してオイルポンプ２９が作動されると、
同ポンプ２９によりオイルパン２８からは潤滑油が吸引
されるとともに吐出される。そして、吐出された潤滑油
はオイルフィルタ３０を介してＬＳＶ５５により前記各
油路３３，３４へ選択的に圧送され、ジャーナル１０ａ
の潤滑に供されるとともに、各油溝３１，３２に供給さ
れる。

【００３４】ＶＶＴ２５のハウジング３６は、略円板状
をなすタイミングプーリ１２と、同プーリ１２に取り付
けられたカバー３５とを備えている。このカバー３５
は、有底円筒状をなし、プーリ１２の一側面及びカムシ
ャフト１０の先端を覆うようにして設けられている。前
記プーリ１２はその外周に複数の外歯３７を有するとと
もに、その中央にボス３８を有している。プーリ１２は
ボス３８内にカムシャフト１０が嵌挿されることによ
り、カムシャフト１０に対して相対回動可能に取付けら
れている。また、プーリ１２の外歯３７には前述したタ
イミングベルト１４が掛装されている。

【００３５】カバー３５の外周にはフランジ３９が設け
られ、また、底部中央には孔４０が形成されている。フ
ランジ３９は複数のボルト４１及びピン４２により前記
プーリ１２の一側面に固定されている。前記孔４０には
蓋４３が脱着可能に装着されている。また、カバー３５
の内周にはヘリカル歯となった複数の内歯３５ａが形成
されている。

【００３６】プーリ１２及びカバー３５により囲まれた
環状空間４４には、円筒状をなすインナキャップ４５等
が収容されている。このインナキャップ４５はカムシャ
フト１０の先端部に、中空ボルト４６及びピン４７によ
って固定されている。インナキャップ４５の周壁４５ａ
はボス３８の一部を内包するように配設され、両者４
５，３８は相対回動可能となっている。また、前記周壁
４５ａの外周にはヘリカル歯となった複数の外歯４５ｂ
が形成されている。

【００３７】前記環状空間４４において、カバー３５と
インナキャップ４５との間にはピストンギヤとしてのリ
ングギヤ４８が介在されており、同ギヤ４８によりカバ
ー３５とカムシャフト１０とが連結されている。このリ
ングギヤ４８は環状をなし、カムシャフト１０の軸方向
に沿って移動可能となっている。リングギヤ４８の内外
周には複数の歯４８ａ，４８ｂが形成されており、その
双方がヘリカル歯となっている。そして、リングギヤ４
８の内周に形成された歯４８ａはインナキャップ４５の
外歯４５ｂに、外周に形成された歯４８ｂはカバー３５
の内歯３５ａにそれぞれ噛合されている。この噛合によ
り、リングギヤ４８がカムシャフト１０の軸方向に移動
すると、同シャフト１０はプーリ１２に対して相対的に
回転するようになっている。また、プーリ１２がタイミ
ングベルト３７から伝達される回転駆動力により回転す
ると、リングギヤ４８により連結されたカバー３５とキ
ャップ４５とが一体に回転し、カムシャフト１０とカバ
ー３５とが一体的に回転する。

【００３８】図２，３に示すように、前記環状空間４４
はリングギヤ４８によって第１及び第２の油圧室４９，
５０に区画されている。第１の油圧室４９はリングギヤ
４８の左端とカバー３７の底壁との間に位置し、第２の
油圧室５０はリングギヤ４８の右端とプーリ１２との間
に位置している。

【００３９】カムシャフト１０の内部には第１の油圧室
４９に潤滑油による油圧を供給するための油路５１が、
同シャフト１０の軸方向に沿って形成されている。この
油路５１の先端側は、前記中空ボルト４６の孔４６ａを
通じて第１の油圧室４９に連通され、基端側は、カムシ
ャフト１０の半径方向へ延びる油孔５２を介して前記油
溝３１に通じている。

【００４０】一方、第２の油圧室５０に潤滑油による油
圧を供給するために、カムシャフト１０の内部には前記
油路５１と平行に延びる別の油路５３が形成されてい
る。そして、この油路５３と第２の油圧室５０とは前記
ボス３８に形成された油孔５４により連通されている。

【００４１】上記構成において、油路３３、油孔５２、
油路５１及び孔４６ａ等は、第１の油圧室４９に潤滑油
による油圧を供給するための第１の油圧供給通路を構成
している。また、油路３４、油路５３及び油孔５４等
は、第２の油圧室５０に潤滑油による油圧を供給するた
めの第２の油圧供給通路を構成している。ここで、両油
圧供給通路の途中に設けられたＬＳＶ５５は、その開度
がデューティ制御されることにより各油圧室４９，５０
に供給される油圧を制御するものである。図１には、こ
のＬＳＶ５５とオイルパン２８、オイルポンプ２９及び
オイルフィルタ３０との接続の関係を示す。

【００４２】以下、このＬＳＶ５５の構成について説明
する。図２，３に示すように、ＬＳＶ５５を構成するケ
ーシング５６は、第１〜第５のポート５７，５８，５
９，６０，６１を有している。第１のポート５７は油路
３３に連通され、第２のポート５８は油路３４に連通さ
れている。また、第３及び第４のポート５９，６０はオ
イルパン２８に連通され、第５のポート６１はオイルフ
ィルタ３０を介してオイルポンプ２９の吐出側に連通さ
れている。ケーシング５６の内部には串形のスプール６
２が設けられている。このスプール６２は円筒状をなす
４つの弁体６２ａを有しており、その軸方向に往復動可
能となっている。また、ケーシング５６には、スプール
６２を図２に示す第１の作動位置と、図３に示す第２の
作動位置との間で移動させるための電磁ソレノイド６３
が設けられている。また、ケーシング５６内にはスプリ
ング６４が設けられており、このスプリング６４により
スプール６２は第１の作動位置側へ向けて付勢されてい
る。

【００４３】図３に示すように、スプリング６４の付勢
力に抗してスプール６２が第２の作動位置に配置される
と、オイルポンプ２９の吐出側と油路３３とが連通さ
れ、油路３４とオイルパン２８とが連通される。その結
果、第１の油圧室４９には潤滑油が供給され、リングギ
ヤ４８は第２の油圧室５０内の油圧に抗して軸方向へ移
動しながら回動する。そして、カムシャフト１０とハウ
ジング３６との間の相対的な変位角が変化する。ここで
は、カムシャフト１０の変位角がプーリ１２のそれより
も進む結果、吸気バルブ８のバルブタイミングが進むよ
うになる。

【００４４】一方、図２に示すように、スプール６２が
第１の作動位置に配置されると、オイルポンプ２９の吐
出側と油路３４とが連通され、油路３３とオイルパン２
８とが連通される。その結果、第２の油圧室５０に油圧
が供給され、リングギヤ４８は第１の油圧室４９内の油
圧に抗して軸方向へ移動しながら回動する。そして、カ
ムシャフト１０とハウジング３６との間の相対的な変位
角が、上記とは反対の方向へと変化する。ここでは、カ
ムシャフト１０の変位角がハウジング３６のそれよりも
遅れる結果、吸気バルブ８のバルブタイミングが遅れる
ようになる。

【００４５】本実施の形態では、上記のようにＶＶＴ２
５を制御することにより、吸気バルブ８のバルブタイミ
ングを連続的（無段階）に変更することができる。次
に、前記ＥＣＵ８０に係る電気的構成について図４に示
すブロック図を参照して説明する。

【００４６】図４に示すように、ＥＣＵ８０は中央処理
装置（ＣＰＵ）８１、所定の制御プログラム等が予め記
憶された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８２、ＣＰＵ８
１の演算結果を一時的に記憶するためのランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ）８３及び予め記憶されたデータ等を
保存するためのバックアップＲＡＭ８４等を備えてい
る。ＥＣＵ８０は、これら各部８１〜８４と、Ａ／Ｄ変
換器を含む外部入力回路８５と、外部出力回路８６等と
をバス８７によって接続した論理演算回路として構成さ
れている。前述した各センサ７１〜７９は外部入力回路
８５に接続されている。また、前述したインジェクタ１
６，イグナイタ２２，ＬＳＶ５５は外部出力回路８６に
接続されている。

【００４７】ＣＰＵ８１は、外部入力回路８５を介して
入力される各センサ７１〜７９の信号を入力値として読
み込み、それらの入力値に基づき燃料噴射量制御、点火
時期制御及びバルブタイミング制御等を実行すべく前記
各部材１６，２２，５５等を制御する。

【００４８】尚、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４へ供給される燃
料量を制御することである。点火時期制御とは、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いてイ
グナイタ２２を制御することにより、各点火プラグ５の
点火タイミングを制御することである。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
デューティ比の値に基づいてＬＳＶ５５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
イミングを制御することである。

【００４９】本実施の形態において、前記ＲＯＭ８２に
は、前記バルブタイミング制御時において、前記デュー
ティ比に対して補正を行うための補正用データαが格納
されている。この補正用データαは、カム角θとカムシ
ャフト１０に生じるトルクとの関係に基づいて予め決定
されるものである。以下、この補正用データαについて
説明する。

【００５０】図５はカム角θとカムシャフト１０に生じ
るトルクとの関係を示している。同図に示すように、カ
ムシャフト１０にはカム角に応じて「正トルク」及び
「負トルク」の状態を周期的に繰り返すトルク変動が生
じていることがわかる。これは、カムシャフト１０の回
転に伴ってカムが吸気バルブ８を開閉弁駆動することに
起因するものである。

【００５１】即ち、図６（ａ）に示すように、カムシャ
フト１０のカム１０ａが吸気バルブ８を押し下げる際、
カムシャフト１０にはバルブスプリングからのバネ力、
及び吸気バルブ８の慣性力等によってシャフト１０の回
転方向（同図において矢印で示す）とは逆方向のトルク
（この方向のトルクを「正トルク」と定義する）が作用
する。

【００５２】一方、カムシャフト１０が図６（ｂ）に示
す状態となると、前記バネ力及び慣性力等によりカムシ
ャフト１０にはその回転方向と同方向のトルク（この方
向のトルクを「負トルク」と定義する）が作用する。

【００５３】カムシャフト１０が回転すると、その回転
に伴って以上のような、「正トルク」、「負トルク」が
カムシャフト１０に対して交互に作用することにより、
同シャフト１０には図５に示すようなトルク変動が生じ
ることとなる。また、このトルク変動の大きさは、前述
したバルブスプリングのバネ力、吸気バルブの慣性力の
他、エンジンの運転状態、即ち、吸気圧力、或いはエン
ジン回転数といった諸条件によっても変化するものであ
る。

【００５４】本実施の形態では、次の計算式により補正
用データαが求められている。 α＝Ｃ＊ＳＩＮ｛ａ＊（θ−ｓ）｝・・・（１）ここで、「Ｃ」はカムリフト特性によって決まる定数
を、「θ」はカム角を示し、また、「ａ」，「ｓ」は補
正用データαを図５に示すようなトルク変動と同期させ
て変化させるようにするための補正値である。この補正
値α，ｓは、図５に示すようなカム角θとトルクとの関
係が予め実験等により求められ、その関係に基づいて設
定されている。図８は、上記計算式（１）によって求め
られた、カム角θと補正用データαとの関係を示してい
る。前記ＲＯＭ８２には、同図に示すカム角θと補正用
データαとの関係がマップとして予め記憶されている。
尚、補正用データαが記憶されたＲＯＭ８２は本発明に
おける第１の記憶手段を構成するものである。

【００５５】次に、上記のように構成されたバルブタイ
ミング制御装置の作用について説明する。図７はバルブ
タイミング制御ルーチン（以下、「（ＶＶＴ制御ルーチ
ン」という）のフローチャートであり、同ルーチンはＥ
ＣＵ８０のＣＰＵ８１により所定時間毎の定時割り込み
で実行される。

【００５６】処理がこのルーチンへ移行すると、ステッ
プ１０５において、ＣＰＵ８１は各センサ７３，７６〜
７９からの信号に基づき吸気圧力ＰＭ、エンジン回転数
ＮＥ、カムシャフト１０の実変位角ＶＴ、及びカム角θ
の値をそれぞれ読み込む。

【００５７】続いて、ステップ１１０において、ＣＰＵ
８１はステップ１０５にて読み込まれた吸気圧力ＰＭ、
エンジン回転数ＮＥに基づきカムシャフトの目標変位角
ＶＴＴを算出する。ＣＰＵ８１はこの目標変位角ＶＴＴ
を図９に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ＶＴＴは吸気
圧力ＰＭ及びエンジン回転数ＮＥとの関係から求められ
エンジン１の負荷ＬＤと、エンジン回転数ＮＥとの関係
から予め実験等により最適に設定されている。

【００５８】その後、ステップ１１５において、ＣＰＵ
８１はステップ１１０において算出した目標変位角ＶＴ
Ｔと、実変位角ＶＴとの偏差が所定の基準値β（本実施
の形態では、「３°」とした。）以下であるか否かを判
断する。そして、実変位角ＶＴと目標変位角ＶＴＴとの
偏差が基準値βよりも大きい場合（ステップ１１５が
「ＮＯ」の場合）、ＣＰＵ８１はステップ１２０に移行
する。

【００５９】ステップ１２０において、ＣＰＵ８１は、
ステップ１０５において読み込んだカム角θに対応する
補正用データαをＲＯＭ８２から取得する。そして、Ｃ
ＰＵ８１はステップ１２５において、その補正用データ
α、吸気圧力ＰＭ、及びエンジン回転数ＮＥから以下に
示す計算式に基づき、補正デューティ比ＤＶＴＣを算出
する。

【００６０】ＤＶＴＣ＝Ｆ（ＰＭ，ＮＥ）＊α ・・・（２）ここで、Ｆ（ＰＭ，ＮＥ）は吸気圧力ＰＭ及びエンジン
回転数ＮＥを変数とした関数を示し、本実施の形態にお
いては次式によって定義される。

【００６１】Ｆ（ＰＭ，ＮＥ）＝Ｋ１＊ＰＭ＊ＮＥ・・・（３）Ｋ１：比例定数次に、ＣＰＵ８１はステップ１３０に移行し、次に示す
計算式に基づいて設定デューティ比ＤＶＴＳを算出す
る。

【００６２】ＤＶＴＳ＝（ＶＴＴ−ＶＴ）＊ＫＰ＋γ ・・・（４）上式において、ＫＰは比例定数であり、γは保持デュー
ティ比を示す。また、前記ステップ１１５において、目
標変位角ＶＴＴと実変位角ＶＴとの偏差が基準値β以下
である場合（ステップ１１５が「ＹＥＳ」の場合）に
は、ＣＰＵ８１はステップ１１５からステップ１４５に
移行する。そして、ステップ１４５において、前記設定
デューティ比ＤＶＴＳを保持制御を実行するための保持
デューティ比γに設定する。ここで、保持制御とは、カ
ムシャフト１０の変位角を目標変位角ＶＴＴに保持する
ための制御である。尚、本実施の形態において、ステッ
プ１３０及びステップ１４５の処理を実行するＣＰＵ８
１は、エンジン１の運転状態に適合した目標変位角ＶＴ
Ｔとなる位置にリングギヤ４８を配置するための制御指
令値を生成する指令値生成手段に相当する。

【００６３】更に、ＣＰＵ８１は、ステップ１３０或い
はステップ１４５から、ステップ１３５に移行し、設定
デューティ比ＤＶＴＳに対して補正処理を行う。即ち、
ＣＰＵ８１は次式に示すように設定デューティ比ＤＶＴ
Ｓに対して前記補正デューティ比ＤＶＴＣを加えたもの
を、ＬＳＶ５５をデューティ制御するための駆動デュー
ティ比ＤＶＴとして設定する。

【００６４】ＤＶＴ＝ＤＶＴＳ＋ＤＶＴＣ・・・（５）そして、ＣＰＵ８１はステップ１３５において、前記駆
動デューティ比ＤＶＴに基づいてＬＳＶ５５をデューテ
ィ制御する。その結果、ＶＶＴ２５によりカムシャフト
１０の変位角が、遅角、或いは進角され、目標変位角Ｖ
ＴＴとなるように変更される。尚、本実施の形態におい
て、ステップ１３５及びステップ１４０の処理を実行す
るＣＰＵ８１は補正手段及び第１の駆動制御手段に相当
するものである。

【００６５】以上説明したように、ＶＶＴ制御ルーチン
では、カムシャフト１０の実変位角ＶＴが目標変位角Ｖ
ＴＴとなるように制御される。そして、ステップ１４０
の処理を実行した後、ＣＰＵ８１は所定の制御周期を待
ってステップ１０５からの処理を再開する。

【００６６】さて、前記ステップ１３５において、設定
デューティ比ＤＶＴＳに対して補正処理がなされ、即
ち、前記計算式（５）に基づいて設定デューティ比ＤＶ
ＴＳに対して補正デューティ比ＤＶＴＣが加えられて駆
動デューティ比ＤＶＴが設定されている。この補正デュ
ーティ比ＤＶＴＣは、前述した各計算式（１）〜（４）
から明らかなように、カムシャフト１０に生じるトルク
変動と同期して変化するとともに、その大きさは吸気圧
力ＰＭ及びエンジン回転数ＮＥに応じて変化するもので
ある。

【００６７】図１０において実線は、吸気圧力ＰＭ及び
エンジン回転数ＮＥを一定とした場合における、駆動デ
ューティ比ＤＶＴとカム角θとの関係を、カムシャフト
１０の変位角を進角させる場合、遅角させる場合、及び
目標変位角ＶＴＴに保持する場合の各場合についてそれ
ぞれ示している。また、同図において点線は、前記補正
処理を行わない場合における駆動デューティ比とカム角
θとの関係を本実施の形態に対する比較例として示して
いる。

【００６８】比較例においては、カムシャフト１０の変
位角を進角、遅角させる場合、或いは保持する場合のい
ずれも場合においても、駆動デューティ比ＤＶＴは一定
である。

【００６９】これに対して、本実施の形態における駆動
デューティ比ＤＶＴは、カム角θに応じて図５に示すカ
ムシャフト１０のトルク変動と同様の周期で変動してい
る。このように、駆動デューティ比ＤＶＴがカム角θに
応じて変動することにより、リングギヤ４８の位置に対
して、同シャフト１０のトルク変動が影響することを抑
制することができる。

【００７０】カムシャフト１０の変位角を進角させる場
合を例として詳細に説明すると、図５、図１０の区間Ａ
において、カムシャフト１０のトルクが「正トルク」と
なると、駆動デューティ比ＤＶＴは一時的に増大してい
る。ここで、カムシャフト１０に生じた「正トルク」
は、同シャフト１０の変位角を遅角させるように、換言
すればリングギヤ４８をカムシャフト１０の先端側（図
２，３において左側）に付勢するように作用する。一
方、駆動デューティ比ＤＶＴが一時的に増加すると、こ
の増加分はカムシャフト１０の変位角を進角させるよう
に、換言すればリングギヤ４８をカムシャフト１０の基
端側（図２，３において右側）に付勢するように作用す
る。従って、前記「正トルク」によってリングギヤ４８
に生じる付勢力は、駆動デューティ比ＤＶＴが一時的に
増加することにより打ち消される。

【００７１】また、図５、図１０の区間Ｂにおいて、カ
ムシャフト１０のトルクが「負トルク」となると、駆動
デューティ比ＤＶＴは一時的に減少している。ここで、
カムシャフト１０に生じた「負トルク」は、同シャフト
１０の変位角を進角させるように、換言すればリングギ
ヤ４８をカムシャフト１０の基端側に付勢するように作
用する。一方、駆動デューティ比ＤＶＴが一時的に減少
すると、この減少分はカムシャフト１０の変位角を見掛
け上、遅角させるように、換言すればリングギヤ４８を
カムシャフト１０の先端側（図２，３において左側）に
付勢するように作用する。従って、前記「負トルク」に
よってリングギヤ４８に生じる付勢力は、駆動デューテ
ィ比ＤＶＴが一時的に減少することにより打ち消され
る。

【００７２】その結果、リングギヤ４８はカムシャフト
１０に生じたトルク変動による位置変化が抑制された状
態で、カムシャフト１０の目標変位角に対応する位置に
まで円滑に移動することができる。以上、カムシャフト
１０の変位角を進角させる場合について説明したが、本
実施の形態では、同変位角を遅角させる場合、或いは目
標変位角にその変位角を保持する場合も同様に、前記ト
ルク変動によるリングギヤ４８の位置変化が抑制され
る。

【００７３】また、カムシャフト１０に生じるトルク変
動の大きさは、例えば、吸気圧力ＰＭ或いはエンジン回
転数ＮＥといったエンジン１の運転状態によっても変化
するものである。本実施の形態では、上記計算式
（２），（３）より明らかなように、前記補正デューテ
ィ比ＤＶＴＣの大きさを吸気圧力ＰＭ及びエンジン回転
数ＮＥに応じて変更するようにしたため、前記トルク変
動によるリングギヤ４８の位置変化をより確実に抑制す
ることができる。

【００７４】図１１は前述したＶＶＴ制御ルーチンによ
って、カムシャフト１０の変位角を実変位角ＶＴ₁から
目標変位角ＶＴＴ₁まで進角させた場合における、前記
変位角の時間的変化を示している。同図において、実線
は前述したステップ１３５における補正処理を行った場
合、点線は同補正処理を行わない場合における前記変位
角を示している。同図に示すように、補正処理を行わな
い場合には、カムシャフト１０の変位角はトルク変動の
影響を受けて変動しながら目標変位角ＶＴ₁にまで変化
していることがわかる。また、目標変位角ＶＴ₁に対し
て安定せず、同変位角ＶＴＴ₁を中心値として変動して
いることがわかる。

【００７５】これに対して補正処理を行った場合には、
前述したようにカムシャフト１０のトルク変動の影響が
抑制されているため、カムシャフト１０の変位角は円滑
に変更されるとともに、目標変位角ＶＴＴ₁となった状
態を安定して維持していることがわかる。

【００７６】以上、説明した本実施の形態は以下の特徴
を有するものである。（ａ）本実施の形態によれば、カムシャフト１０のトル
ク変動によるリングギヤ４８の位置変化を抑制すること
ができる。従って、カムシャフト１０の変位角を変更す
る場合には、リングギヤ１０を円滑に移動させることが
でき、また、前記変位角を目標変位角に保持する場合に
は、リングギヤ４８を目標変位角に対応する位置に安定
して保持することができる。その結果、バルブタイミン
グ制御において、前記トルク変動に起因してバルブタイ
ミング制御における制御性が悪化してしまうことを防止
することができる。

【００７７】（ｂ）本実施の形態では、カム角θと、カ
ムシャフト１０に生じるトルクとの関係に基づいて決定
された補正用データαがＲＯＭ８２に記憶され、その補
正用データαに基づいて駆動デューティ比ＤＶＴが決定
されている。従って、バルブタイミングを制御する際、
カムシャフト１０に生じるトルク変動を予め見越した制
御を行うことができ、同トルク変動に起因したリングギ
ヤ４８の位置変化をより確実に抑制することができる。

【００７８】（ｃ）本実施の形態では、前記補正処理を
行うことによって、駆動デューティ比ＤＶＴをカムシャ
フト１０のトルク変動と同期して変化させるとともに、
その大きさを吸気圧力ＰＭ或いはエンジン回転数ＮＥに
応じて変化させている。従って、前記トルク変動による
リングギヤ４８の位置変化をより確実に抑制することが
できる。

【００７９】（ｄ）カムシャフト１０の変位角を目標変
位角ＶＴＴに保持する場合において、前記トルク変動に
起因したリングギヤ４８の不要な移動動作が抑制され
る。従って、その移動動作に伴ってリングギヤ４８の内
外歯４８ａ，４８ｂが磨耗してしまうことを防止するこ
とができる。

【００８０】（第２の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第２の実施の形態について図１２，１３を参照し
て説明する。本実施の形態においてＶＶＴ２５、ＬＣＶ
５５、ＥＣＵ８０等の構成については、前述した第１の
実施の形態と同様であるため、以下、第１の実施の形態
との相違点を中心にして本実施の形態について説明す
る。

【００８１】本実施の形態において、第２の記憶手段と
しての前記ＲＯＭ８２には、カムシャフトのカム角θ
と、同シャフトに生じるトルク変動状態との関係を示す
判別データが図１３に示すようなマップとして記憶され
ている。この判別データは、予め実験等により求められ
た、カム角θと、カムシャフト１０におけるトルクとの
関係に基づいて決定されるものであり、カムシャフトに
作用するトルクが前述した「正トルク」或いは「負トル
ク」のいずれの状態にあるかを判別するためのデータで
ある。ＣＰＵ８１はこの判別データに基づいて、カムシ
ャフト１０に生じたトルク変動に起因したリングギヤ４
８の位置変化を抑制しつつバルブタイミング制御を行
う。以下、この制御について詳細に説明する。

【００８２】図１２は本実施の形態におけるＶＶＴ制御
ルーチンを示すフローチャートである。このＶＶＴ制御
ルーチンは、ＥＣＵ８０のＣＰＵ８１により所定時間毎
の定時割り込みで実行される。

【００８３】本実施の形態において、図１２に示すステ
ップ２０５〜ステップ２１５までの処理は、図７に示す
第１の実施の形態でのＶＶＴ制御ルーチンにおけるステ
ップ１０５〜ステップ１１５までの処理と同様である。
ＣＰＵ８１はステップ２１０からステップ２１５に移行
すると、実変位角ＶＴと目標変位角ＶＴＴとの偏差が基
準値β以下であるか否かを判断する。そして、ＣＰＵ８
１はその偏差が基準値βより大きいと判断すると、ステ
ップ２２０に移行する。

【００８４】ステップ２２０において、ＣＰＵ８１はカ
ム角θに対応する判別データを前記ＲＯＭ８２から読み
込む。そして、ＣＰＵ８１はステップ２２５に移行し、
同ステップ２２５において実変位角ＶＴを目標位相角Ｖ
ＴＴに一致させるためには、バルブタイミングを進角さ
せるかべき、或いは遅角させるべきかの判断を行う。そ
して、進角させるべきであると判断した場合（ステップ
２２５が「ＹＥＳ」の場合）、ＣＰＵ８１はステップ２
３０に移行する。

【００８５】ステップ２３０において、ＣＰＵ８１は、
カム角θ及びステップ２２０において読み込んだ判別デ
ータに基づき、現在、カムシャフト１０に生じているト
ルクが「負トルク域」にあるか否かを判断する。そし
て、そのトルクが「負トルク域」にはない、即ち「正ト
ルク域」にあると判断した場合（ステップ２３０におい
て「ＮＯ」の場合）、ＣＰＵ８１はステップ２６０に移
行して駆動デューティ比ＤＶＴを保持デューティ比γに
設定してステップ２４０に移行する。また、カムシャフ
ト１０に生じているトルクが「負トルク域」にあると判
断した場合（ステップ２３０において「ＹＥＳ」の場
合）、ＣＰＵ８１はステップ２３５に移行する。

【００８６】一方、前記ステップ２２５において、遅角
させるべきであると判断した場合（ステップ２２５が
「ＮＯ」の場合）、ＣＰＵ８１はステップ２５０に移行
する。そして、ＣＰＵ８１はステップ２５０において、
カム角θ及び前記判別データに基づき、現在、カムシャ
フト１０に生じているトルクが「正トルク域」にあるか
否かを判断する。そして、そのトルクが「正トルク域」
にはない、即ち、「負トルク域」にあると判断した場合
（ステップ２５０において「ＮＯ」の場合）、ＣＰＵ８
１はステップ２５５に移行して駆動デューティ比ＤＶＴ
を前記保持デューティ比γに設定して次のステップ２４
０に移行する。また、カムシャフト１０に生じているト
ルクが「正トルク域」にあると判断した場合（ステップ
２５０が「ＹＥＳ」の場合）、ＣＰＵ８１はステップ２
３５に移行する。尚、本実施の形態において、前記ステ
ップ２３０及びステップ２５０の処理を行うＣＰＵ８１
は、判断手段に相当する。

【００８７】上記ステップ２３０或いはステップ２５０
からステップ２３５に移行すると、ＣＰＵ８１は次の計
算式に基づいて駆動デューティ比ＤＶＴを算出する。ＤＶＴ＝（ＶＴＴ−ＶＴ）＊ＫＰ＋γ ・・・（６）ＫＰ：ゲインに相当する比例定数また、前記ステップ２１５において、カムシャフト１０
の実変位角ＶＴと目標変位角ＶＴＴとの偏差が基準値β
以下であると判断した場合（ステップ２１５において
「ＹＥＳ」の場合）、ＣＰＵ８１はステップ２６５に移
行する。そして、ステップ２６５において、ＣＰＵ８１
は駆動デューティ比ＤＶＴを、前記保持デューティ比γ
に設定する。

【００８８】そして、前記各ステップ２３５，２６０，
２５５，２６５からステップ２４０に移行すると、ＣＰ
Ｕ８１は駆動デューティ比ＤＶＴに基づきＬＳＶ５５を
制御し、カムシャフト１０の実変位角ＶＴと目標変位角
ＶＴＴとの偏差が減少するように実変位角ＶＴを変更す
る。尚、ステップ２４０において、駆動デューティ比Ｄ
ＶＴが保持デューティ比γに設定されている場合、ＣＰ
Ｕ８１は、カムシャフト１０の変位角を目標変位角ＶＴ
Ｔに保持する制御を行い、前述したような実変位角ＶＴ
の変更を行わない。そして、ＣＰＵ８１はステップ２４
０における処理を実行した後、所定の制御周期を待っ
て、ステップ２０５からの処理を再開する。尚、本実施
の形態において、ステップ２４０の処理を行うＣＰＵ８
１は第２の駆動制御手段に相当する。

【００８９】以上説明したように、本実施の形態におけ
るＶＶＴ制御ルーチンによれば、カムシャフト１０の変
位角を進角させる場合、同シャフト１０に生じているト
ルクが前記「負トルク域」にある時にのみ、ＬＳＶ５５
が制御されて変位角が変更される。また、カムシャフト
１０の変位角を遅角させる場合には、同シャフト１０に
生じているトルクが「正トルク域」にある時にのみ、Ｌ
ＳＶ５５が制御されて変位角が変更される。

【００９０】このように、本実施の形態では、カムシャ
フト１０に生じるトルクが「正トルク」或いは「負トル
ク」のいずれか一方である場合にのみ、リングギヤ４８
を移動させバルブタイミングの変更を実行する。従っ
て、リングギヤ４８を移動させてバルブタイミングを変
更する際、カムシャフト１０のトルクにより、同シャフ
ト軸方向においてリングギヤ４８に作用する付勢力は一
方向に限定される。従って、リングギヤ４８を移動させ
る際、その移動動作における脈動の発生が抑制されるよ
うになり、同リングギヤ４８をカムシャフト１０の変位
角が目標変位角となる位置まで円滑に移動させることが
できる。

【００９１】また、本実施の形態において、例えば、カ
ムシャフト１０の変位角を進角させる場合、カムシャフ
ト１０にはリングギヤ４８の移動により図６（ｂ）にお
いて時計回り方向の回転が生じるが、この回転の方向
は、同シャフト１０に生じる「負トルク」の方向と一致
している。また、カムシャフト１０の変位角を遅角させ
る場合には、リングギヤ４８の移動により図６（ａ）に
おいて反時計回り方向の回転が生じるが、この回転の方
向は、同シャフト１０に生じる「正トルク」の方向と一
致している。

【００９２】このように、本実施の形態では、リングギ
ヤ４８の移動に伴うカムシャフト１０の回転の方向と、
同シャフト１０に生じるトルクの方向とが一致した場合
にのみ、バルブタイミングの変更が実行される。従っ
て、リングギヤ４８の移動が前記トルクにより阻害され
てしまうことが抑制され、その移動の際における駆動力
が低減される。

【００９３】以上説明した本実施の形態は、以下の特徴
を有するものである。（ａ）本実施の形態によれば、リングギヤ４８を移動さ
せる際に、トルク変動に起因した脈動が生じることを抑
制することができるため、リングギヤ１０を円滑に移動
させてカムシャフト１０の変位角を変更することが可能
となる。その結果、前記トルク変動に起因したバルブタ
イミング制御における制御性の悪化を防止することがで
きる。

【００９４】（ｂ）本実施の形態では、リングギヤ４８
の移動に伴うカムシャフト１０の回転の方向と、同シャ
フト１０に生じるトルクの方向とが一致させてバルブタ
イミングの変更を行うようにしたため、リングギヤ４８
の移動が前記トルクにより阻害されてしまうことを抑制
することができるとともに、その移動の際における駆動
力を低減することができる。従って、カムシャフト１０
の変位角変更動作を容易なものとすることができる。

【００９５】尚、前述した各実施の形態は以下に示すよ
うに構成の一部を適宜変更して実施することができる。（１）第１の実施の形態では、カムシャフト１０の変位
角を目標変位角ＶＴＴへ変更する場合（図７においてス
テップ１１５が「ＮＯ」の場合）、及び同変位角を目標
変位角に保持する場合（ステップ１１５が「ＹＥＳ」の
場合）のいずれの場合においても、ステップ１３５にお
ける補正処理を行うようにしたが、いずれか一方の場合
にのみ前記補正処理を行うようにしてもよい。

【００９６】（２）第１の実施の形態において、補正デ
ューティ比ＤＶＴＣは、上記計算式（１）〜（３）に示
すように、補吸気圧力ＰＭ、エンジン回転数ＮＥ、及び
カム角θをパラメータとして決定されるものであった
が、このパラメータは前記吸気圧力ＰＭ、エンジン回転
数ＮＥ、及びカム角θの組み合わせに限定されるもので
はない。例えば、カム角θとエンジン回転数ＮＥをパラ
メータとしてもよく、また、計算式（２）における関数
Ｆ（ＰＭ，ＮＥ）を定数とし、補正デューティ比ＤＶＴ
Ｃがカム角θのみによって定められるようにしてもよ
い。

【００９７】（３）第１の実施の形態において、補正デ
ューティ比ＤＶＴＣは、計算式（２），（３）に示すよ
うに吸気圧力ＰＭ及びエンジン回転数ＮＥに対して線形
的に変化するよう設定されているが、カムシャフト１０
に実際に生じるトルク変動により適応した制御がなされ
るように、計算式（３）に示す関数Ｆ（ＰＭ，ＮＥ）を
変更してもよい。同様に、補正用データαを求める計算
式（１）を適宜変更してもよい。

【００９８】（４）前記各実施の形態では、吸気バルブ
８のバルブタイミングのみを可変とするＶＶＴ２５を設
けたが、排気バルブ９のバルブタイミングのみを可変と
するＶＶＴ２５や、吸気バルブ８及び排気バルブ９の双
方のバルブタイミングをそれぞれ可変とするＶＶＴ２５
を設けることもできる。

【００９９】以上、本発明を具体化した各実施の形態に
ついて説明したが、各実施の形態から把握できる技術的
思想についてその効果とともに記載する。（イ）請求項３に記載した内燃機関のバルブタイミング
制御装置において、第２の駆動制御手段は、判断手段に
よる判断結果に基づき、前記カムシャフトにおけるトル
クの方向と、前記ピストンギヤの移動動作に伴うカムシ
ャフトの回転の方向とが一致した状態で前記ピストンギ
ヤの移動動作が行われるように前記駆動手段を駆動制御
するものであること。

【０１００】上記（イ）のバルブタイミング制御装置に
よれば、第２の駆動制御手段は、カムシャフトの変位角
が運転状態検出手段により検出された運転状態に適合す
る目標変位角となるように駆動手段を駆動制御する。こ
の際、第２の駆動制御手段は、判断手段による判断結果
に基づき、前記カムシャフトにおけるトルクの方向と、
前記ピストンギヤの移動動作に伴うカムシャフトの回転
の方向とが一致した状態で前記ピストンギヤの移動動作
が行われるように駆動手段を駆動制御する。このよう
に、カムシャフトにおけるトルクの方向と、前記ピスト
ンギヤの移動動作に伴うカムシャフトの回転の方向とを
一致させるようにしたため、ピストンギヤを駆動手段に
よって移動させる際の駆動力を低減することができ、カ
ムシャフトにおける変位角の変更動作を容易なものとす
ることができる。

【０１０１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１又
は２記載の発明によれば、カムシャフトに生じるトルク
変動により同シャフトの軸方向におけるピストンギヤの
位置が変化してしまうことを抑制することができる。従
って、例えば、バルブタイミングを変更する際には円滑
なピストンギヤの移動動作が実行され、また、バルブタ
イミングを目標値に保持する場合には、ピストンギヤを
所定位置に安定した状態に保持することができるように
なる結果、前記トルク変動に起因してバルブタイミング
制御装置における制御性が悪化してしまうことを防止す
ることができる。

【０１０２】特に、請求項２記載の発明によれば、第１
の駆動制御手段がカム角検出手段によって検出された回
転角に対応する補正用データを第１の記憶手段から取得
し、その補正用データに基づき、移動制御指令値に対し
てトルク変動によるピストンギヤの位置変化を抑制する
ための補正を行うようにしたため、トルク変動の影響を
より確実に抑制する補正を移動制御指令値に対して行う
ことができる。

【０１０３】請求項３記載の発明によれば、請求項１に
記載した発明の効果に加え、第２の駆動制御手段は、判
断手段の判断結果に基づき、カムシャフトにおけるトル
クの状態が正トルク領域或いは負トルク領域のいずれか
一方の領域に属する場合にのみピストンギヤの移動動作
が行われるよう駆動手段を制御する。即ち、ピストンギ
ヤが移動する際に、カムシャフトに生じるトルクは正ト
ルク、或いは負トルクのいずれか一方のみであり、カム
シャフトからピストンギヤに作用する回転力は一方向の
みに限定される。従って、ピストンギヤの移動動作にお
ける脈動の発生を抑制することができ、ピストンギヤを
目標変位角に対応する所定位置まで円滑に移動させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係るガソリンエンジンシス
テムを示す概略構成図。

【図２】ＶＶＴ及びＬＳＶの構造等を示す断面図。

【図３】ＶＶＴ及びＬＳＶの構造等を示す断面図。

【図４】ＥＣＵ等の構成を示すブロック図。

【図５】カム角とカムシャフトのトルク値との関係を
示す図。

【図６】カムシャフトに生じるトルクの方向を説明す
るための断面図。

【図７】第１の実施の形態における「ＶＶＴ制御ルー
チン」を示すフローチャート。

【図８】カム角と補正用データとの関係を示す図。

【図９】目標変位角に係る関数データを示す図。

【図１０】カム角と駆動デューティ比との関係を示す
図。

【図１１】カムシャフトの変位角における時間的変化
を示す図。

【図１２】第２の実施の形態における「ＶＶＴ制御ル
ーチン」を示すフローチャート。

【図１３】カム角と判別データとの関係を示す図。

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関）、１ａ…クランクシャフト
（出力軸）、８…吸気バルブ（バルブ）、１０…カムシ
ャフト、１２…タイミングプーリ（回転体）、３５ａ…
内歯（回転体側の内歯）、４５ｂ…外歯（カムシャフト
側の外歯）、４８…リングギヤ（ピストンギヤ）、４８
ａ…内歯（ピストンギヤの内歯）、４８ｂ…外歯（ピス
トンギヤの外歯）、４９…第１の油圧室、５０…第２の
油圧室（４９，５０等は駆動手段を構成する）７３…吸
気圧センサ、７６…回転数センサ、７７…気筒判別セン
サ、７８…カム角センサ、７９…クランク角センサ（７
３，７６〜７９は運転状態検出手段を構成し、７８、７
９はカム角検出手段を構成する）、８１…ＣＰＵ（制御
手段、指令値生成手段、補正手段、第１及び第２の駆動
制御手段、判断手段を構成する）、８２…ＲＯＭ（第１
及び第２の記憶手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の機関本体に回動可能に支持さ
れたバルブ駆動用カムシャフトと、前記カムシャフトの一端部に設けられ、前記内燃機関の
クランクシャフトに駆動連結された回転体と、前記カムシャフトと前記回転体との間に介在され、内周
に設けられた歯が前記カムシャフト側の外歯に噛合され
るとともに外周に設けられた歯が前記回転体側の内歯に
噛合され、且つ、内外周に設けられた歯の少なくとも一
方がヘリカル歯であるピストンギヤと、前記カムシャフトの変位角を変更すべく前記ピストンギ
ヤをカムシャフトの軸方向に移動させる駆動手段と、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、前記変位角が前記運転状態検出手段により検出された運
転状態に適合する目標変位角となるように前記駆動手段
を制御する制御手段とを備えた内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置であって、前記制御手段は、予め求められた、内燃機関の運転状態
とその状態においてカムシャフトに生じるトルクとの関
係に基づいて、そのトルクの変動に起因した前記ピスト
ンギヤの位置変化を抑制しつつ前記駆動手段を制御する
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。
【請求項２】前記運転状態検出手段は、少なくともカムシャフトの回転角を検出するカム角検出
手段を有し、前記制御手段は、前記変位角が内燃機関の運転状態に適合する目標変位角
となる位置に前記ピストンギヤを配置するための制御指
令値を生成する指令値生成手段と、少なくとも前記回転角と前記トルクとの関係に基づいて
予め決定された補正用データが記憶されている第１の記
憶手段と、前記カム角検出手段によって検出された回転角に対応す
る補正用データを前記第１の記憶手段から取得し、その
補正用データに基づいて、前記指令値生成手段によって
生成された制御指令値に対して前記トルク変動に起因し
たピストンギヤの位置変化を抑制するための補正を行う
補正手段と、前記補正手段により補正された制御指令値に基づいて前
記駆動手段を駆動制御する第１の駆動制御手段とを含む
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置。
【請求項３】前記運転状態検出手段は、少なくともカムシャフトの回転角を検出するカム角検出
手段を有し、前記制御手段は、前記回転角と、カムシャフトにおけるトルクの状態とを
対応させて示す判別データが記憶された第２の記憶手段
と、カムシャフトにおけるトルクの状態が、カムシャフトの
回転方向と逆方向のトルクが生じる正トルク領域、及び
前記回転方向と同方向のトルクが生じる負トルク領域の
いずれの領域に属するかを、前記カム角検出手段によっ
て検出された回転角と、前記第２の記憶手段に記憶され
た判別データとに基づいて判断する判断手段と、前記変位角を前記運転状態検出手段により検出された運
転状態に適合する目標変位角に変更する際、前記判断手
段による判断結果に基づいて、カムシャフトのトルク状
態が前記両領域のいずれか一方の領域に属する場合にの
み前記ピストンギヤの移動動作が行われるように前記駆
動手段を駆動制御する第２の駆動制御手段とを含むこと
を特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置。