JPH09158749A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速ギア時には、内部ＥＧＲを多くして燃費。
排気エミッションを向上し、低速ギア時には、内部ＥＧ
Ｒを少なくして、燃焼安定性を増すことができるため、
ドライバビリティの悪化を防止する。 【解決手段】エンジン１における吸気バルブ１２の開閉
タイミングを可変にし、バルブオーバラップ量を変更す
る可変バルブタイミング機構３０を設け、エンジン１の
回転数センサ６１と、吸気圧センサ６０を設ける。回転
数センサ６１と吸気圧センサ６０とが検出した回転数
と、吸気圧とから電子制御装置（ＥＣＵ）５０はバルブ
オーバラップ量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。ＥＣＵ５０は、エンジン回転数
と、車速センサ５９が検出した車速の比からギア位置を
検出する。ＥＣＵ５０はギア位置の検出結果が、低速ギ
ア位置のとき内部ＥＧＲが減少するように可変バルブタ
イミング機構３０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】本発明は、内燃機関の吸気・
排気バルブの開閉タイミングを調節可能なバルブタイミ
ング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から可変バルブタイミング機構を備
えたエンジンにおいては、可変バルブタイミング機構が
エンジン回転数、及び負荷（例えば吸入空気量、スロッ
トル開度等）に基づいてバルブタイミング位置を可変動
作を行うようにしている。例えば、エンジン回転数が高
回転で、吸入空気量が大きい全負荷の場合には、トルク
特性を良好にして高出力を最大とするようにバルブオー
バラップ量は小さくされ、エンジン回転数が中回転で、
吸入空気量が中位の部分負荷運転時には、オーバーラッ
プ量を拡大して燃費及び排気エミッションの改善を図
る。さらに、アイドル時においては、バルブオーバラッ
プ量を最小とすべく最遅角制御を行い、機関安定性を確
保している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、排気エミッ
ションや燃費の改善のためにバルブオーバラップを大き
くしたい領域（部分負荷運転時）において、燃焼が不安
定になり始める限界までバルブオーバラップ量を大きく
すると、ドライバビリティの不良が発生する。その際、
変速装置のギアシフト位置の低い方がドライバビリティ
の不良を体感しやすいため、一旦高いギアシフト位置
（高速ギア比）で適合したバルブタイミング位置で走行
中、低いギアシフト位置（低速ギア比）に変わると、ド
ライバビリティの不良が発生する虞がある。

【０００４】反対に、低いギアシフト位置で適合したバ
ルブタイミング位置で、高いギアシフト位置に変更され
ると、排気エミッション、燃費の改善が行えない問題が
ある。

【０００５】なお、従来技術において、歯車式変速装置
のギアシフト位置に応じて吸気若しくは排気時期を調整
するバルブタイミング制御装置も提案されている（特開
昭６４−６６４１４号公報）。しかし、この提案されて
いる技術では、現在のギアシフト位置が後進、ニュート
ラル位置では低回点重視型の出力特性とし、２速の場合
には、高回転型重視型の出力特性とし、トップである場
合には機関出力特性を増大させることにより高速巡航時
の車速安定を得るためのバルブタイミング位置を制御す
るものであり、ドライバビリティの改善を行うことは開
示されていない。

【０００６】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
に着目してなされたものであって、高速ギア時には、内
部ＥＧＲが多くなって、燃費、排気エミッションを向上
し、低速ギア時には、内部ＥＧＲを少なくすることによ
り、燃焼安定性を増すことができるため、ドライバビリ
ティの悪化を防止す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を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、内燃機関の吸気通路及び排気通路
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
方の開閉タイミングを可変にし、バルブオーバラップ量
を変更す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いて、前記バルブオーバラ
ップ量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、ギア比を変える変速手段の
ギア位置を検出するギア位置検出手段とを備え、前記駆
動制御手段は、前記ギア位置検出手段の検出結果が、低
速ギア位置のとき内部ＥＧＲが減少するように可変バル
ブタイミング機構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をその要旨としている。

【０００８】（作用）この発明によれば、運転状態検出
手段が内燃機関の運転状態を検出すると、運転状態検出
手段の検出結果に基づいて、駆動制御手段はバルブオー
バラップ量を制御すべく可変バルブタイミング機構を駆
動制御する。又、ギア位置検出手段はギア比を変える変
速手段のギア位置を検出すると、駆動制御手段は、前記
ギア比検出手段の検出結果が、低速ギア位置のとき内部
ＥＧＲが減少するように可変バルブタイミング機構を制
御する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を連続位相可変が可
能な可変バルブタイミング機構を備えたエンジンシステ
ムに具体化した実施の形態を図１〜図７を参照して説明
する。

【００１０】図１は内燃機関としてのガソリンエンジン
（以下、エンジンとする）１を示す概略構成図である。
シリンダブロック２には、シリンダボア３が形成されて
おり、また、シリンダブロック２の外周面を流動する冷
却水の温度を検出する水温センサ６３が配設されてい
る。シリンダボア３内には、クランクシャフト４にロッ
ド５を介して支持されたピストン６が配置されている。
燃焼室７はシリンダボア３に形成され、シリンダブロッ
ク２の上面にはシリンダボア３を覆うシリンダヘッド８
が固定されている。点火プラグ９は燃焼室７に臨むよう
にして装着されている。吸気通路１０は吸気ポート１０
αを介して燃焼室７に接続され、燃焼室７から排気ポー
ト１１αを介して排気通路１１に連通されている。

【００１１】吸気バルブ１２及び排気バルブ１３は、吸
気ポート１０α及び排気ポート１１αにそれぞれ設けら
れている。吸気側カムシャフト１４及び排気側カムシャ
フト１５は、それぞれシリンダヘッド８とベアリングキ
ャップ１６との間で回転可能に支持されている。そし
て、吸気バルブ１２及び排気バルブ１３は、吸気側カム
シャフト１４及び排気側カムシャフト１５の回転によ
り、図示しないカムを介して開閉動作される。また、回
転体としての吸気側タイミングプーリ１７及び排気側タ
イミングプーリ１８は、各カムシャフト１４、１５の一
端にそれぞれ設けられている。更に、各タイミングプー
リ１７、１８は、タイミングベルト１９を介してクラン
クシャフト４に駆動連結されている。

【００１２】従って、エンジン１の運転時には、クラン
クシャフト４からタイミングベルト１９及び各タイミン
グプーリ１７、１８を介して各カムシャフト１４、１５
に回転動力が伝達され、吸気バルブ１２及び排気バルブ
１３が開閉駆動される。また、これら吸気バルブ１２及
び排気バルブ１３は、クランクシャフト４の回転に同期
して、即ち吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張行程及び排
気行程の一連の四行程に同期して、所定の開閉タイミン
グで駆動される。

【００１３】エアクリーナ２０は吸気通路１０の入口側
に設けられている。また、燃料噴射用のインジェクタ２
１は、吸気ポート１０αの近傍に設けられている。そし
て、吸気通路１０にはエアクリーナ２０を通じて外気が
取り込まれる。また、その外気の取り込みと同時にイン
ジェクタ２１から燃料が噴射されることにより、外気と
燃料との混合気が吸入行程における吸気バルブ１２の開
放に同期して燃焼室７に吸入される。

【００１４】更に、燃焼室７に吸入された混合気が点火
プラグ９の作動により爆発・燃焼され、これによりピス
トン６及びロッド５を介してクランクシャフト４が回転
されてエンジン１の駆動力が得られる。そして、燃焼後
の排気ガスは、排気行程における排気バルブ１３の開き
に同期して、燃焼室７から排気ポート１１α及び排気通
路１１を介して外部へ排出される。触媒コンバータ２２
は排気通路１１の途中に設けられ、内蔵する三元触媒に
より排気ガスを浄化する。

【００１５】スロットルバルブ２３は吸気通路１０の途
中に設けられ、アクセルペダル２４の操作に連動して開
閉される。このスロットルバルブ２３が開閉されること
により、吸気通路１０への吸入空気量が調節される。ア
イドルスイッチ６２はアクセルペダル２４に設けられ、
アクセルペダル２４が操作されていない場合（スロット
ルバルブ２３が全閉状態）には「１」のアイドル信号Ｉ
ＤＬを出力し、アクセルペダル２４が操作されている場
合（スロットルバルブ２３が非全閉状態）には「０」の
アイドル信号ＩＤＬを出力する。サージタンク２５はス
ロットルバルブ２３の下流側に設けられ、吸気脈動を平
滑化する。吸気圧センサ６０は、サージタンク２５に連
通して設けられ、吸気圧ＰＭを検出する。

【００１６】点火プラグ９は、ディストリビュータ２６
を介してイグナイタ２７に接続されている。イグナイタ
２７は高電圧を出力し、ディストリビュータ２６はその
高電圧をクランクシャフト４の回転角（クランク角）に
同期して点火プラグ９に印加する。この点火プラグ９の
点火タイミングは、イグナイタ２７からの高電圧の出力
タイミングにより決定される。

【００１７】ディストリビュータ２６は図示しないロー
タを有し、同ロータは排気側カムシャフト１５に連結さ
れてクランクシャフト４の回転に同期して回転される。
回転数センサ６１はディストリビュータ２６に取り付け
られ、ロータの回転からエンジン回転数ＮＥを検出す
る。また、気筒判別センサ５６はディストリビュータ２
６に取り付けられ、そのロータの回転に応じてクランク
シャフト４の回転基準位置を所定の割合で検出する。ク
ランク角センサ５７はクランクシャフトの近傍に設けら
れ、気筒判別センサ５６によるクランクシャフト４の回
転基準位置信号の検出タイミングを基に、クランクシャ
フト４の回転角度を検出する。カム角センサ５８は吸気
側カムシャフト１４の近傍に配設され、同カムシャフト
１４のカム角度を検出する。さらに、この実施の形態で
は、車両の走行速度（車速）ＳＰＤを検出する車速セン
サ５９が設けられている。この車速センサ５９は、前進
３段、後進１段の切換が可能な歯車機構を備えた変速手
段としての自動変速機６４の出力軸側のギアの回転数を
検出するものである。

【００１８】本発明の実施の形態においては、車速セン
サ５９、吸気圧センサ６０、回転数センサ６１及びアイ
ドルスイッチ６２により、エンジン１の運転状態を検出
する運転状態検出手段が構成されている。また、同回転
数センサ６１によりエンジン１の回転数を検出する回転
数検出手段が構成されている。さらに、クランク角セン
サ５７及びカム角センサ５８により、バルブタイミング
検出手段が構成されている。又、車速センサ５９により
車速検出手段が構成されている。

【００１９】そして、可変バルブタイミング機構（以
下、ＶＶＴとする）３０は、吸気側カムシャフト１４と
吸気側タイミングプーリ１７との間に介在され、吸気バ
ルブ１２の開閉タイミングを変更する。以下、同ＶＶＴ
３０及びその周辺構成について説明する。

【００２０】図２に示すように、円筒状のスリーブ３１
は、吸気側カムシャフト１４の先端部に外嵌されてお
り、中空ボルト３２及びピン３３により一体回転可能に
取り付けられている。ヘリカルスプライン３１αはスリ
ーブ３１の外周面に形成されている。

【００２１】吸気側タイミングプーリ１７は、吸気側カ
ムシャフト１４の前部外周に外嵌され、同カムシャフト
１４のフランジ部１４αとスリーブ３１との間に配置さ
れている。ハウジング３４はタイミングプーリ１７の前
側面においてカムシャフト１４の先端部を包囲するよう
にして取着され、このハウジング３４の内周面とタイミ
ングプーリ１７の前側面とにより囲まれた空間が環状空
間Ｋをなしている。ヘリカルスプライン３４αは同ハウ
ジング３４の内周面に形成されている。

【００２２】ＶＶＴスプール３５は環状空間Ｋ内におい
て、カムシャフト１４の軸線方向に移動可能に配置され
ている。即ち、円筒状をなすＶＶＴスプール３５には、
その内外周面にそれぞれ内側及び外側ヘリカルスプライ
ン３５α，３５βが形成されている。そして、同ＶＶＴ
スプール３５はスリーブ３１とハウジング３４との間に
介在され、その内側ヘリカルスプライン３５αはスリー
ブ３１のヘリカルスプライン３１αに、外側ヘリカルス
プライン３５βはハウジング３４のヘリカルスプライン
３４αにそれぞれ噛合される。従って、吸気側タイミン
グプーリ１７に伝達されたクランクシャフト４の回転力
は、ＶＶＴスプール３５及びスリーブ３１を介して吸気
側カムシャフト１４に伝達される。

【００２３】ＶＶＴスプール３５の外周面にはフランジ
部３５γが形成され、同フランジ部３５γが有するシー
ル部材３５δにより、環状空間Ｋが区画されている。そ
して、そのフランジ部３５γによるシール部分から前方
側（図面左側）の空間が進角側圧力室３６、後方側（同
右側）の空間が遅角側圧力室３７となっている。

【００２４】第１及び第２油圧供給孔１６α，１６βは
ベアリングキャップ１６に形成されている。また、第１
及び第２油圧供給通路１４β，１４γは吸気側カムシャ
フト１４に形成され、同第１油圧供給通路１４βは中空
ボルト３２を介して第１油圧供給孔１６αと進角側圧力
室３６とを接続し、また、第２油圧供給通路１４γは第
２油圧供給孔１６βと遅角側圧力室３７とを接続してい
る。

【００２５】油圧発生手段としてのオイルポンプ３８、
オイルパン３９及びオイルフィルタ４０等はエンジン１
の潤滑系が兼ねるものであり、第１及び第２油圧供給孔
１６α，１６βは、作動油圧調節手段としての電磁制御
式のオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶとする）
４１を介してこの油圧発生手段に接続されている。この
ＯＣＶ４１は、電磁式アクチュエータ４２及びコイルス
プリング４３によって駆動されるプランジャ４４がバル
ブスプール４５を軸方向に往復移動させることにより、
作動油の流れ方向を切り換える４ポート方向制御弁であ
る。そして、電磁式アクチュエータ４２がデューティ比
制御されることによって、後述するポートの開度が調整
され、各圧力室３６、３７に供給する油圧の大きさが調
整される。

【００２６】すなわち、ＯＣＶ４１のケーシング４６
は、タンクポート４６α、Ａポート４６β、Ｂポート４
６γ及びリザーバポート４６δを有している。そして、
タンクポート４６αは、オイルポンプ３８、オイルフィ
ルタ４０を介してオイルパン３９と接続されており、Ａ
ポート４６βは第１油圧供給孔１６αと、Ｂポート４６
γは第２油圧供給孔１６βとそれぞれ接続されている。
また、リザーバポート４６δは、オイルパン３９と連通
されている。

【００２７】バルブスプール４５は円筒状の弁体であ
り、２つのポート４６β，４６γ間における作動油の流
れを封止する４つのランド４５αと、２つのポート４６
β，４６γ間を連通し、作動油の流れを許容する中央の
パセージ４５βと、同中央のパセージ４５βの両側に位
置される２つのパセージ４５γとを有している。

【００２８】これらの構成を備えるＶＶＴ３０では、電
磁式アクチュエータ４２が最大励磁電流（デューティ比
＝１００％）により励磁され、バルブスプール４５がコ
イルスプリング４３に抗して図面左方に移動された場合
には、中央のパセージ４５βはタンクポート４６αとＡ
ポート４６βとを連通し、第１油圧供給孔１６αに作動
油が供給される。そして、第１油圧供給孔１６αに供給
された作動油は、第１油圧供給路１４βを介して進角側
圧力室３６に供給され、ＶＶＴスプール３５の先端側に
油圧が印加される。この第１油圧供給孔１６αとタンク
ポート４６αとの接続量は最大（１００％）となってい
る。

【００２９】これと同時に、図中右側のパセージ４５γ
は、Ｂポート４６γとリザーバポート４６δとを連通
し、遅角側圧力室３７内の作動油は、第２油圧供給路１
４γ、第２油圧供給孔１６β及びＯＣＶ４１のＢポート
４６γを介してオイルパン３９に排出される。この第２
油圧供給孔１６βとリザーバポート４６δとの接続量は
最大（１００％）となっている。

【００３０】従って、ＶＶＴスプール３５は、先端側に
印加された油圧によって後端側（図面右方）に回動しな
がら最大速度で移動され、スリーブ３１を介して吸気側
カムシャフト１４に捻じりが付与される。この結果、吸
気側タイミングプーリ１７（クランクシャフト４）に対
する吸気側カムシャフト１４の相対回転位相が変更さ
れ、同カムシャフト１４は最遅角位置から最進角位置に
向けて回転し、吸気バルブ１２の開弁タイミングが進角
される。なお、ＶＶＴスプール３５は吸気側タイミング
プーリ１７に当接されることによりそれ以上の移動が規
制され、同ＶＶＴスプール３５がこの当接位置（最進角
位置）に変位された状態において吸気バルブ１２の開弁
タイミングが最も早くなる。

【００３１】一方、電磁式アクチュエータ４２が消励
（デューティ比＝０％）された場合には、コイルスプリ
ング４３の付勢力によりバルブスプール４５が図面右側
に移動される。すると、中央のパセージ４５βはタンク
ポート４６αとＢポート４６γとを連通し、第２油圧供
給孔１６βに作動油が供給される。そして、第２油圧供
給孔１６βに供給された作動油は、第２油圧供給通路１
４γを介して遅角側圧力室３７に供給され、ＶＶＴスプ
ール３５の後端側に油圧が印加される。この第２油圧供
給孔１６βとタンクポート４６αとの接続量は最大（１
００％）となる。

【００３２】これと同時に、図中左側のパセージ４５γ
は、Ａポート４６βとリザーバポート４６δとを連通
し、進角側圧力室３６内の作動油は、第１油圧供給路１
４β、第１油圧供給孔１６α及びＯＣＶ４１のＡポート
４６β、リザーバポート４６δを介して、オイルパン３
９に排出される。この第１油圧供給孔１６αとリザーバ
ポート４６δとの接続量は最大（１００％）となる。

【００３３】従って、ＶＶＴスプール３５は、後端側に
印加された油圧によって先端側（図面左方）に回動しな
がら最大速度で移動され、スリーブ３１を介して吸気側
カムシャフト１４に逆向きの捻じりが付与される。この
結果、吸気側タイミングプーリ１７（クランクシャフト
４）に対する吸気側カムシャフト１４の回転位相が変更
され、同カムシャフト１４は最進角位置から最遅角位置
に向けて回転し、吸気バルブ１２の開弁タイミングが遅
角される。なお、ＶＶＴスプール３５はプーリ１７のハ
ウジング３４に当接されることによりそれ以上の移動が
規制され、同ＶＶＴスプール３５がこの当接位置（最遅
角位置）に変位された状態において吸気バルブ１２の開
弁タイミングが最も遅くなる。

【００３４】上記のように、電磁式アクチュエータ４２
を制御するデューティ比を０％〜１００％の間で変更す
ることにより、ＶＶＴスプール３５のストロークが変更
される。従って、第１及び第２油圧供給孔１６α，１６
βとタンクポート４６αとの接続量、及び第１及び第２
油圧供給孔１６α，１６βとリザーバポート４６δとの
接続量が０％〜１００％の間で変更され、ＶＶＴスプー
ル３５の最進角側或いは最遅角側への移動速度が変更さ
れる。

【００３５】ここで、電磁式アクチュエータ４２が、あ
るデューティ比により制御されると、バルブスプール４
５はそのランド４５αを以てＡポート４６β、Ｂポート
４６γを閉塞する位置に変位される。従って、第１及び
第２油圧供給孔１６α，１６βとタンクポート４６α、
及び同第１及び第２油圧供給孔１６α，１６βとリザー
バポート４６δとの接続量がそれぞれ０％となり、ＶＶ
Ｔスプール３５は進角側又は遅角側のいずれにも変位さ
れず（移動速度がゼロとなり）、その位置で保持され
る。このデューティ比に対応する信号が保持デューティ
値ＧＤＶＴＨとして予め定められている。そして、本発
明の実施の形態においてこの保持デューティ値ＧＤＶＴ
Ｈは、部品公差、経年劣化等による誤差を除くため、学
習により更新される。

【００３６】次に、本発明の実施の形態のＶＶＴ３０を
有するエンジン１を制御するための電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）５０の電気的構成について図３のブロック図に従い
説明する。

【００３７】本発明の実施の形態の駆動制御手段、及び
ギア位置検出手段を構成するＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（中
央演算処理装置）５１、後記する「ＶＶＴ算出ルーチ
ン」を含む各種プログラムを記憶したＲＯＭ（読み出し
専用のメモリ）５２及び各種情報等を一時的に記憶する
ＲＡＭ（読み書き可能なメモリ）５３等により構成され
ている。

【００３８】気筒判別センサ５６、クランク角センサ５
７、カム角センサ５８、車速センサ５９、吸気圧センサ
６０、回転数センサ６１、アイドルスイッチ６２、及び
水温センサ６３は、外部入力回路５４を介してＣＰＵ５
１に接続されている。

【００３９】また、ＯＣＶ４１（電磁式アクチュエータ
４２）、インジェクタ２１及びイグナイタ２７等は外部
出力回路５５を介してＣＰＵ５１に接続されている。そ
して、ＣＰＵ５１は各センサ５６〜６１及びアイドルス
イッチ６２等からの信号に基づき、ＲＯＭ５２内に格納
された制御プログラムに従い、ＯＣＶ４１、インジェク
タ２１（燃料噴射時期等）及びイグナイタ２７（点火時
期）等を好適に制御する。

【００４０】次に、上記構成を備えた内燃機関のバルブ
タイミング制御装置におけるバルブタイミング制御に関
するプログラムについて、図４のフローチャートを参照
して説明する。このフローチャートはＶＶＴ３０を駆動
制御するための目標バルブタイミングＶＴＴを算出する
「ＶＶＴ算出ルーチン」であり、所定時間毎に周期的に
実行される。

【００４１】まず、ステップ（以下、ステップをＳとい
う）１０１において、アイドル信号ＩＤＬが「０」か否
か、すなわち、アイドルオフか否かを判定する。このＳ
１０１ではアクセルペダルの操作がされているか否かを
判定するのである。アイドル信号ＩＤＬが「０」でなく
「１」であれば、アクセルペダルの操作がされていない
として、Ｓ１０６に移行して、図５に示されるアイドル
オン時ＶＴＴマップを参照し、エンジン回転数ＮＥに基
づいてアイドル時目標変位角ＶＴＴＮを検索する。この
アイドルオン時ＶＴＴマップは、アイドル時におけるそ
の時々のエンジン回転数ＮＥに対応して好適な出力特性
が得られるように実験等により予め求められたバルブタ
イミングをマップ化したものである。そして、次のＳ１
０７において、検索されたアイドル時目標変位角ＶＴＴ
Ｎを目標バルブタイミングＶＴＴとしてＲＡＭ５３にス
トアし、このルーチンを抜け出る。

【００４２】又、前記Ｓ１０１において、アイドル信号
ＩＤＬが「０」であれば、「ＹＥＳ」と判定し、すなわ
ち、アイドルオフと判定する。次に、Ｓ１０２に移行し
て、図６に示されるアイドルオフ時ＶＴＴマップを参照
し、エンジン回転数ＮＥ、吸気圧ＰＭに基づいてアイド
ルオフ時の目標変位角ベース値ＶＴＴＢを検索する。こ
のアイドルオフ時ＶＴＴマップは、アイドルオフ時にお
けるその時々のエンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＭに対
応して、好適な出力特性が得られるように実験等により
予め求められたバルブタイミングをマップ化したもので
ある。

【００４３】このマップは、エンジン回転数ＮＥが高回
転で、吸気圧ＰＭが大きい全負荷の場合には、バルブオ
ーバラップ量を小さくして、トルク特性を良好にして高
出力を最大とするように目標変位角ベース値ＶＴＴＢが
設定され、エンジン回転数ＮＥが中回転で、吸気圧ＰＭ
が中位の部分負荷運転時には、オーバーラップ量を拡大
して燃費及び排気エミッションの改善を図るべく、目標
変位角ベース値ＶＴＴＢが設定されている。

【００４４】次に、Ｓ１０３において、ギア位置判定指
数ＮＶＲが判別値αよりも大きいか小さいかを判定す
る。このギア位置判定指数ＮＶＲは下記式で求められて
いる。 ギア位置判定指数ＮＶＲ＝エンジン回転数ＮＥ／車速Ｓ
ＰＤ 又、判別値αは下記のように決定されている。

【００４５】ギア位置判定指数ＮＶＲは、各ギア位置、
すなわち、自動変速機６４のシフトポジションでほぼ一
定値が求まるため、前進３段のこの実施の形態では、３
ｒｄにおけるギア位置判定指数と２ｎｄにおけるギア位
置判定指数の間の値を判定値αとしている。従って、ギ
ア位置判定指数ＮＶＲが判定値αよりも大きければ、現
在の走行状態におけるギア位置は２ｎｄ、又は１ｓｔの
低速ギア位置（低速ギア比）と判定し、ギア位置判定指
数ＮＶＲが判定値αよりも小さければ、３ｒｄの高速ギ
ア位置（高速ギア比）と判定する。

【００４６】Ｓ１０３において、ギア位置判定指数ＮＶ
Ｒが判定値αよりも小さいと判定すると、すなわち、３
ｒｄの高速ギア位置（高速ギア比）と判定すると、Ｓ１
０８に移行し、目標変位角ベース値ＶＴＴＢをそのまま
目標バルブタイミングＶＴＴとしてＲＡＭ５３にストア
し、このルーチンを抜け出る。

【００４７】反対に、Ｓ１０３において、ギア位置判定
指数ＮＶＲが判定値αよりも大きいと判定すると、すな
わち、２ｎｄ、又は１ｓｔの低速ギア位置（低速ギア
比）と判定すると、Ｓ１０４に移行し、低速ギア時補正
マップを参照し、エンジン回転数ＮＥ、吸気圧ＰＭに基
づいてから低速ギア時補正値ＶＴＴＬＧを検索する。

【００４８】なお、低速ギア時補正値ＶＴＴＬＧは下記
の理由から、設定されている。前記アイドルオフ時ＶＴ
Ｔマップでは、部分負荷時に自動変速機のシフト位置が
高速ギア位置において、最も燃費、エミッションが改善
されるように、オーバラップが拡大されるバルブタイミ
ングとされている。しかし、燃焼が不安定となる限界ま
でこのオーバラップが拡大された場合、ドライバビリテ
ィの不良となるが、このドライバビリティ不良は自動変
速機のシフト位置が高速ギア位置よりも低速ギア位置の
方が体感し易い。従って、低速ギア位置において、前記
高速ギア位置と同じバルブタイミングとすると、そのド
ライバビリティの不良の発生頻度等が増えるため、高速
ギア位置のときよりもバルブタイミングの変位角を少な
くして、バルブオーバラップを小さくし、ドライバビリ
ティの不良の発生を抑制するべく、この補正値は、実験
等により低速ギア位置において、ドライバビリティが悪
化しないように予め最適な値が選ばれている。

【００４９】従って、低速ギア位置においては、高速ギ
ア位置のときのアイドルオフ時目標変位角ベース値ＶＴ
ＴＢよりもバルブタイミングを遅角する補正値として低
速ギア時補正値ＶＴＴＬＧが設定されている。

【００５０】Ｓ１０４において低速ギア時補正値ＶＴＴ
ＬＧの検索が終了すると、Ｓ１０５においてアイドルオ
フ時目標変位角ベース値ＶＴＴＢから低速ギア時補正値
ＶＴＴＬＧを減算し、この減算結果を目標バルブタイミ
ングＶＴＴとしてＲＡＭ５３にストアし、このルーチン
を抜け出る。

【００５１】以上のようにして、ＶＴＴ算出ルーチンが
終了すると、ＣＰＵ５１は、ＶＶＴ３０の駆動制御を実
行する。この駆動制御は、まず、カム角センサ５８及び
クランク角センサ５７による検出値からＶＶＴ３０の実
バルブタイミングＶＴが算出される。

【００５２】次に、駆動デューティ値ＤＶＴの演算を下
式によって算出する。 ＤＶＴ＝ＧＤＶＴＨ＋Ｋ×（ＶＴＴ−ＶＴ） 上式において、ＧＤＶＴＨは前述したＶＶＴスプール３
５を任意の位置で保持させる保持デューティ値、Ｋは比
例制御ゲイン値をそれぞれ表している。

【００５３】この駆動デューティ値ＤＶＴが出力される
ことにより、実バルブタイミングＶＴを目標バルブタイ
ミングＶＴＴに収束させるようにＶＶＴ３０がフィード
バック制御される。そして、実バルブタイミングＶＴが
目標バルブタイミングＶＴＴに収束された時点（ＶＴＴ
＝ＶＴ）で、保持デューティ値ＧＤＶＴＨが出力される
ことになり、従って、目標バルブタイミングＶＴＴにお
いてのＶＶＴ３０の位相保持制御が行われる。 （ａ） さて、上記のように構成された実施の形態で
は、Ｓ１０３において高速ギア位置（高速ギア比）時に
おいては、オーバラップが拡大されるバルブタイミング
とされるように、アイドルオフ時目標変位角ベース値Ｖ
ＴＴＢが目標バルブタイミングＶＴＴとされる。従っ
て、この場合には、内部ＥＧＲを多くすることができ、
燃費、エミッションが改善される。

【００５４】又、Ｓ１０３において、低速ギア位置（低
速ギア比）時と判定されると、高速ギア位置のときのア
イドルオフ時目標変位角ベース値ＶＴＴＢから低速ギア
時補正値ＶＴＴＬＧが減算されるため、バルブタイミン
グは高速ギア位置のバルブタイミングよりも遅角された
ものとされる。この結果、バルブオーバラップは縮小さ
れ、内部ＥＧＲを減少することにより、燃焼安定性が増
すため、ドライバビリティの悪化を防止することができ
る。 （ｂ） 又、この実施の形態では、ＣＰＵ５１がギア位
置判定指数ＮＶＲをエンジン回転数ＮＥと車速ＳＰＤと
から演算し、このＮＶＲを判定値αと比較することによ
り、ギア位置検出を行った。この結果、自動変速機６４
にシフトポジションセンサが必要でなく、ソフト的に対
応しているため、部品点数を少なくすることができ、コ
ストを低下することができる。

【００５５】なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で
以下の態様でも実施できる。 （イ）上記実施の形態においては、吸気側のバルブにＶ
ＶＴ３０が配設されていた。これを変更し、排気側のバ
ルブにＶＶＴ３０を配設しても良いし、両バルブ側共に
ＶＶＴ３０を配設しても良い。 （ロ）上記実施の形態ではアイドル状態か否かを判定す
るのにアイドルスイッチを使用したが、その代わりにス
ロットルの開度を検出するスロットル開度センサを使用
してもよい。 （ハ）目標バルブタイミングＶＴＴを算出するにあた
り、スロットル開度や吸気量等の他のパラメータを用い
てもよい。 （ニ）上記実施の形態では、前進３段の自動変速機にお
いて判定値αを３ｒｄと２ｎｄとのギア位置判定指数の
間の値にしたが、この変速段の間に限定するものではな
く、複数段の変速が可能な歯車機構を有する自動変速機
において、低速ギア位置と高速ギア位置との間に判定値
αを設定してもよい。 （ホ）ガソリンエンジンシステムの代わりにディーゼル
エンジンシステムに具体化してもよい。 （へ）上記実施の形態では、ギア位置判定指数ＮＶＲを
算出して、このＮＶＲを判定値αと比較することによ
り、ギア位置検出を行ったが、この代わりに自動変速機
６４にシフトポジションセンサを設けて、シフト位置を
検出してもよい。

【００５６】上記発明の実施の形態から把握できる技術
的思想を効果とともに記載する。 （１） 可変バルブタイミング機構は、吸気バルブ及び
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
に可変にすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機
関のバルブタイミング制御装置。こうすることにより、
排気バルブにおいて、上記実施の形態と同様の作用効果
を得ることができる。 （２） ギア位置検出手段は、運転状態検出手段が検出
した車速とエンジン回転数との比に基づいてギア位置を
判定するものである請求項１に記載の内燃機関のバルブ
タイミング制御装置。変速手段にシフトポジションセン
サが必要でなく、ソフト的に対応しているため、部品点
数を少なくすることができ、コストを低下することがで
きる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、高速ギア時には、内部ＥＧＲが多くなって、燃費、
排気エミッションを向上でき、低速ギア時には、内部Ｅ
ＧＲを少なくすることにより、燃焼安定性を増すことが
できるため、ドライバビリティの悪化を防止することが
できる優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの概略構成図。

【図２】可変バルブタイミング機構及びその周辺構成の
概略構成図。

【図３】ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図。

【図４】この発明の実施の形態に係るＶＴＴ算出ルーチ
ンを示すフローチャート。

【図５】アイドルオンマップを示す説明図。

【図６】アイドルオフＶＴＴマップを示す説明図。

【図７】低速ギア時補正マップを示す説明図。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのガソリンエンジン、１２…吸気バ
ルブ、１４…吸気側カムシャフト、１７…吸気側タイミ
ングプーリ、３０…可変バルブタイミング機構（バルブ
タイミング制御機構）、３５…ＶＶＴスプール、３５α
…内側ヘリカルスプライン、３５β…外側ヘリカルスプ
ライン、３６…進角側圧力室、３７…遅角側圧力室、３
８…オイルポンプ、４１…作動油圧調節手段としてのオ
イルコントロールバルブ、５０…ギア位置検出手段及び
駆動制御手段を構成するＥＣＵ、５９〜６２…運転状態
検出手段を構成するセンサ及びスイッチ、６１…回転数
センサ、６４…変速手段を構成する自動変速機。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気通路及び排気通路に設け
   られた吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開
   閉タイミングを可変にし、バルブオーバラップ量を変更
   す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いて、前記バル
   ブオーバラップ量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、 ギア比を変える変速手段のギア位置を検出するギア位置
   検出手段とを備え、 前記駆動制御手段は、前記ギア位置検出手段の検出結果
   が、低速ギア位置のとき内部ＥＧＲが減少するように可
   変バルブタイミング機構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。