JPH10175462A

JPH10175462A - パワートレーンの制御装置

Info

Publication number: JPH10175462A
Application number: JP8337263A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Yoshioka; 衛吉岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 1998-06-30
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: JP3661321B2

Abstract

(57)【要約】【課題】可変バルブタイミング機構の作動速度低下に
よるパワートレーンの動力性能低下を防止する。【解決手段】可変バルブタイミング装置１０により、
機関１００の吸気カムシャフトの回転位相を変えて、吸
気弁と排気弁とのバルブオーバラップ量を機関負荷と回
転数とに応じて設定する。機関の電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）３０は、可変バルブタイミング機構の作動速度を
検出し、検出した作動速度に応じて自動変速機２００の
変速特性を選択する。自動変速機の電子制御ユニット
（ＥＣＴ−ＥＣＵ）５０は選択された変速特性に基づい
て自動変速機の変速操作を行う。可変バルブタイミング
機構作動速度に応じて変速特性が選択されるため、作動
速度が低下した場合でも動力性能低下が生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変バルブタイミ
ング機構と、自動変速機とを備えた内燃機関のパワート
レーンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の回転数、負荷等の
運転状態に応じて吸排気弁の開閉タイミング（バルブタ
イミング）を変更し、各運転状態における出力や燃費の
向上を図る可変バルブタイミング機構が知られている。
可変バルブタイミング機構を備えた機関では、バルブタ
イミングを変更することにより、吸気弁と排気弁との両
方が同時に開弁している期間（以下、この期間の長さを
「バルブオーバラップ量」と称する）を調整し、各運転
状態において最適な機関性能を得ている。

【０００３】このような可変バルブタイミング機構を備
えた機関に自動変速機を適用する場合には、自動変速機
の変速特性をバルブタイミングに応じて変更することが
好ましい。可変バルブタイミング機構によりバルブタイ
ミングが変更されるとそれに応じて機関出力特性が変化
するため、自動変速機の変速特性もバルブタイミングの
変化に応じて変更し、機関出力特性の変化と変速特性と
を適合させるようにする必要があるためである。

【０００４】このように、バルブタイミングの変化に応
じて自動変速機の変速特性を変更するパワートレーンの
制御装置の例としては、例えば特開平２−３０３９３７
号公報に記載されたものがある。同公報の装置は、バル
ブオーバラップ量の小さい低速用バルブタイミングとバ
ルブオーバラップ量の大きい高速用バルブタイミングの
間で２段階にバルブタイミングを切換可能な可変バルブ
タイミング機構を有する自動車用機関の自動変速機の変
速特性の切換制御を行うものである。同公報の装置で
は、機関低温時には可変バルブタイミング機構を低速用
バルブタイミングに固定してバルブタイミング切換を行
わず、同時に自動変速機の変速特性を通常より動力性能
重視した特性に変更するようにしている。

【０００５】機関低温時には可変バルブタイミング機構
の作動油粘性が増大しているため、機構の作動遅れが生
じる。このため、上記公報のように２段階にバルブタイ
ミングを切り換える可変バルブタイミング機構では、加
速中等にバルブタイミングの切換が遅れる問題がある。
そこで、上記公報の装置では機関低温時にはバルブタイ
ミングを低速用に固定してバルブタイミング切換動作を
禁止するとともに、自動変速機の変速特性として動力性
能を重視する特性を選択するようにしている。

【０００６】後述するように、バルブタイミングをバル
ブオーバラップ量の小さい低速用バルブタイミングに固
定すると、機関中低速回転領域では吸気体積効率が低下
してしまうために機関出力が低下する問題が生じる。そ
こで、上記公報の装置では、機関低温時にバルブタイミ
ングを低速用に固定した場合には、同時に自動変速機の
変速特性を動力性能重視型の特性に変更して機関の出力
低下を補うようにしている。動力性能重視型の自動変速
機変速特性では、低速段ギヤと高速段ギヤとの間のシフ
トは比較的高い車両走行速度で行われるようになる。従
って、動力性能重視型の自動変速機変速特性では低速段
ギヤが使用される運転領域が拡大され、機関出力が多少
低下した場合でも加速時の車両駆動トルクを高く維持す
ることができる。このため、上記公報の装置では機関低
温時にバルブタイミングを低速用のタイミングに固定し
た場合でも、加速性能の悪化等が生じない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平２−３０３
９３７号公報のパワートレーン制御装置では、機関低温
時には、可変バルブタイミング機構の作動を停止してバ
ルブタイミングを固定するとともに、低速用の自動変速
機変速特性を選択するようにしているが、機関温度が上
昇し可変バルブタイミング機構の作動が許可されるよう
になると、自動変速機の変速特性は可変バルブタイミン
グ機構の作動速度とは無関係に選択されるようになる。

【０００８】ところが、実際には機関温度が上昇した場
合でも一律に可変バルブタイミング機構作動速度が増大
するとは限らず、機関温度が上昇したからといって可変
バルブタイミング機構の作動速度と無関係に自動変速機
の変速特性を選択すると問題が生じる場合がある。例え
ば、可変バルブタイミング機構の作動速度は作動油の粘
度以外にも機構各部のクリアランスによっても変化す
る。また、機構各部のクリアランスは公差の範囲内で製
品毎にばらつきがあるため機構作動速度自体も製品毎に
差が生じている。例えば、各部のクリアランスが比較的
大きい場合には、機関低温時で作動油粘度が増大した場
合でも機構の作動速度の低下は比較的少ないが、機関高
温時には作動油粘度が低下して各クリアランスからの作
動油の洩れが大きくなるため高温時の機構の作動速度の
低下が比較的大きくなる。従って、可変バルブタイミン
グ機構の作動速度と作動速度の温度変化特性は製品毎に
ばらつきが生じている。更に、上記の製品毎のばらつき
に加えて、可変バルブタイミング機構の作動速度は作動
油の油圧に応じて変化するため、機関駆動の油圧ポンプ
から作動油を供給している場合には可変バルブタイミン
グ機構の作動速度は機関回転数によっても変化するよう
になる。このため、上記公報の装置のように機関温度の
みに基づいて一律に可変バルブタイミング機構作動速度
を決定していると、自動変速機の変速特性を適切に制御
できない場合が生じる。

【０００９】また、上記公報の装置では、低速用と高速
用のバルブタイミングとの間の２段階のバルブタイミン
グ切換を行う可変バルブタイミング機構が使用されてい
るが、機関運転条件に応じて連続的に無段階にバルブタ
イミングを変化させる可変バルブタイミング機構を使用
する場合には、特に可変バルブタイミング機構作動速度
に応じて正確に自動変速機の変速特性を制御する必要が
生じる。この問題を図９を用いて以下に説明する。

【００１０】図９(A) 、(B) 、(C) は、連続的にバルブ
タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構を有
する機関の加速時におけるスロットル弁開度（図９(A)
）、バルブタイミング（図９(B) ）、機関出力トルク
（図９(C) ）の時間変化を示す図である。図９(B) のカ
ーブＡは機関バルブタイミングの設定値（目標値）の変
化を示し、カーブＢは可変バルブタイミング機構作動速
度が大きい場合の実際のバルブタイミング変化を、カー
ブＣは作動速度が小さい場合の実際のバルブタイミング
変化を示している。

【００１１】機関加速時に、図９(A) に示すようにスロ
ットル弁開度が増加すると、バルブタイミングの制御目
標値は、スロットル弁開度（負荷）の増大に応じて遅滞
なく図９(B) カーブＡのように変化する。しかし、実際
のバルブタイミングは目標値より遅れて変化し、可変バ
ルブタイミング機構の作動速度に応じて図９(B) カーブ
Ｂ、カーブＣのように変化する。従って、図９(A) のよ
うにスロットル弁開度が増加した場合でも、実際の機関
出力トルクの増大は、図９(C) に示したように、可変バ
ルブタイミング機構作動速度が遅い場合（図９(C) カー
ブＣ）には速い場合（同図カーブＢ）に較べて大幅に遅
れることになる。

【００１２】このため、可変バルブタイミング機構作動
速度が遅い（図９(B) 、(C) カーブＣ）にもかかわら
ず、高速用ギヤが選択されると、車両の動力性能が大幅
に低下してしまい加速性能の低下などを生じる問題があ
る。従って、可変バルブタイミング機構の作動速度が遅
い場合には、低速用ギヤでの運転領域が広い動力性能重
視型の変速特性で自動変速機を制御し、動力性能の低下
を補う必要がある。しかも、連続的にバルブタイミング
を変化させる可変バルブタイミング機構では、機関低温
時以外では常に機関運転状態に応じたバルブタイミング
の制御が行われており、バルブタイミングは変化してい
る。このため、機関低温時以外においても自動変速機の
変速特性を可変バルブタイミング機構の作動速度に応じ
て選択するようにしないと、機関の動力性能の低下が大
きくなる問題がある。

【００１３】本発明は上記問題に鑑み、自動変速機の変
速特性を可変バルブタイミング機構の作動速度に応じて
正確に選択することにより、機関動力性能を常に高く維
持することが可能な内燃機関のパワートレーン制御装置
を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関のバルブタイミングを変更することに
より機関運転状態に応じて機関のバルブオーバラップ量
を調節する可変バルブタイミング機構と、前記内燃機関
の出力軸に接続された自動変速機と、を備えたパワート
レーンの制御装置であって、前記可変バルブタイミング
機構によるバルブタイミング変更時のバルブタイミング
変化速度を検出する作動速度検出手段と、前記作動速度
検出手段により検出されたバルブタイミング変化速度を
予め定めた基準値と比較する比較手段と、前記バルブタ
イミング変化速度が前記基準値より小さい場合には前記
バルブタイミング変化速度が前記基準値より大きい場合
に較べて、前記自動変速機の変速操作をより動力性能を
重視した変速特性に制御する変速制御手段と、を備えた
パワートレーンの制御装置が提供される。

【００１５】すなわち、請求項１の発明では可変バルブ
タイミング機構のバルブタイミング変更速度、すなわち
実際の可変バルブタイミング機構作動速度を検出し、こ
の作動速度に応じて自動変速機の変速特性が選択され
る。このため、機関温度にかかわらず、常に可変バルブ
タイミング機構の作動速度に応じた適切な自動変速機変
速特性が選択される。

【００１６】請求項２に記載の発明によれば、更に、機
関回転数を検出する回転数検出手段と、前記作動速度検
出手段により検出されたバルブタイミング変化速度と前
記基準値とのうち少なくとも一方を、機関回転数に基づ
いて補正する回転数補正手段を備えた請求項１に記載の
パワートレーンの制御装置が提供される。請求項２の発
明では、機関回転数に基づく可変バルブタイミング機構
作動速度の補正が行われる。すなわち、機関高回転時に
は可変バルブタイミング機構作動油ポンプの吐出圧や吐
出流量が増大するため、可変バルブタイミング機構の作
動速度は機関低回転時より大きくなる。従って、例えば
機関高回転時に作動速度検出手段が検出した可変バルブ
タイミング機構作動速度に基づいて自動変速機変速特性
を選択すると、機関低回転時の変速特性が必ずしも適切
にならないおそれがある。請求項２の発明では、回転数
補正手段は作動速度検出手段の検出した可変バルブタイ
ミング機構作動速度を機関回転数に応じて補正する。こ
れにより、機関回転数にかかわらず、可変バルブタイミ
ング機構作動速度に応じて正確に自動変速機変速特性が
選択される。なお、回転数に応じて、検出した作動速度
を補正する代わりに、自動変速機の変速特性を選択する
ための基準値、または作動速度と基準値との両方を補正
するようにしても良い。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態について説明する。図１は、本発明のパワートレ
ーン制御装置を自動車用機関に適用した場合の概略全体
構成を示す図である。図１において、１００で示すのは
車両用内燃機関、２００で示すのは機関１００の出力軸
に接続された自動変速機、２１０で示すのは車両の各駆
動輪に接続される駆動軸である。本発明では、機関１０
０、自動変速機２００とを含む動力系統をパワートレー
ンと称している。

【００１８】本実施形態では、内燃機関１００として吸
気弁と排気弁との駆動用にそれぞれ別のカムシャフトを
有する４サイクルダブルオーバヘッドカムシャフト（Ｄ
ＯＨＣ）型機関が使用されており、吸気弁駆動用カムシ
ャフトには可変バルブタイミング機構１０が設けられて
いる。可変バルブタイミング機構１０は、リニアソレノ
イドバルブ２５により供給される作動油によって作動
し、吸気弁の開閉時期（バルブタイミング）を変化させ
ることにより、吸排気弁のバルブオーバラップ量を変化
させるものである。また、図１に３０で示すのは、機関
運転状態に応じてリニアソレノイドバルブ２５を制御
し、機関１００のバルブタイミングを調節する電子制御
ユニット（ＥＣＵ）３０である。可変バルブタイミング
機構１０、リニアソレノイドバルブ２５、ＥＣＵ３０に
ついては後に詳述する。

【００１９】本実施形態では、自動変速機２００として
は４速の変速ギヤを有する公知の形式のものが使用され
ている。自動変速機２００の変速ギヤは車両の走行速度
と機関１００のスロットル弁開度とに応じて自動的に選
択される。図１に５０で示すのは、車両走行速度と機関
スロットル弁開度とに応じて自動変速機２００の変速ギ
ヤの選択（変速操作）を行う自動変速機用電子制御ユニ
ット（ＥＣＴ−ＥＣＵ）である。ＥＣＴ−ＥＣＵ５０
は、本実施形態では後述するＥＣＵ３０と同様な構成の
ディジタルコンピュータが使用されており、ＥＣＴ−Ｅ
ＣＵ５０の入力ポートには、自動変速機２００の上記変
速制御のために車両の車輪近傍（図示せず）に配置され
た車速センサ５１から車両走行速度に比例した周波数の
車速パルス信号が入力されている他、機関１００のスロ
ットル弁（図示せず）に配置されたスロットル開度セン
サ５３からスロットル弁開度に応じた電圧信号がＡＤ変
換器５５を介して、それぞれ入力されている。ＥＣＴ−
ＥＣＵ５０は、一定時間毎に実行される図示しないルー
チンにより、車速センサ５１から入力する車速パルス信
号のパルス間隔から車両走行速度を算出し、最新の車両
走行速度データＳＰＤをＥＣＴ−ＥＣＵ５０のＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）の所定領域に常時格納して
いる。また、同様にＥＣＴ−ＥＣＵ５０は、スロットル
開度センサ５３から入力する電圧信号を一定時間毎にＡ
Ｄ変換し、常時最新のスロットル弁開度データＴＡをＲ
ＡＭの所定領域に格納している。

【００２０】図２は、本実施形態の自動変速機２００の
変速特性を示す図である。図２において縦軸はスロット
ル弁開度ＴＡ、横軸は車両走行速度ＳＰＤを表してお
り、図にＩからＩＶで示した領域はそれぞれ１速から４
速の変速ギヤが選択される運転領域を示す。また、図２
のカーブ１２、２３、３４（実線）及び１２′、２
３′、３４′（点線）は、それぞれ動力性能重視変速特
性（パターンＩ）及び燃費重視変速特性（パターンＩ
Ｉ）の変速線を示している。

【００２１】本実施形態では、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０は一
定時間毎に実行する図示しない変速制御ルーチンによ
り、車両走行速度ＳＰＤとスロットル弁開度ＴＡとに基
づいて自動変速機２００の変速ギヤを選択し、実際の使
用ギヤと選択したギヤとが相違する場合には選択したギ
ヤへの切換操作を行う。すなわち、動力性能重視変速特
性（パターン１）を例にとって説明すると、ＥＣＴ−Ｅ
ＣＵ５０は、例えば車速ＳＰＤとスロットル開度ＴＡと
で定まる点が図２の領域Ｉにある場合には自動変速機を
１速で運転する。また、この状態で例えば車速が上昇
し、運転点がカーブ１２を横切ると自動変速機を１速か
ら２速に切換、２速での運転を行う。

【００２２】本実施形態では、各変速ギヤの変速特性と
して、動力性能重視変速特性（パターンＩ）と燃費重視
変速特性（パターンＩＩ）とが設定されている。図２に
示すように、動力性能重視変速特性（パターンＩ）が選
択されると、各変速ギヤの変速操作は、運転点がカーブ
１２、２３、３４の各変速線を横切ったときに行われる
ようになり、燃費重視変速特性（パターンＩＩ、カーブ
１２′、２３′、３４′）に較べて変速線が、車速ＳＰ
Ｄが高い側、及びスロットル開度ＴＡが小さい側に設定
されるようになる。すなわち、動力性能重視変速特性
（パターンＩ）が選択されると、加速時（車速、スロッ
トル開度増大時）の低速ギヤと高速ギヤとの間の変速
は、燃費重視変速特性（パターンＩＩ）に較べて、より
高車速、低スロットル開度側で行われるようになり、低
速ギヤでの運転領域が拡大されるようになる。このた
め、動力性能重視変速特性（パターンＩ）では車両の駆
動力が大きくなり、動力性能が良好になる。

【００２３】一方、燃費重視変速特性（パターンＩＩ）
が選択されると加速時の低速ギヤと高速ギヤとの変速
は、動力性能重視変速特性（パターンＩ）に較べて、よ
り低車速、高スロットル開度側で行われるようになる。
このため、燃費重視変速特性（パターンＩＩ）では高速
ギヤでの運転領域が拡大され、機関の燃料消費量が低減
される。

【００２４】本実施形態では、ＥＣＵ３０は、後述する
ように可変バルブタイミング機構１０の作動速度に応じ
て自動変速機２００の変速特性を、動力性能重視変速特
性（パターンＩ）と燃費重視変速特性（パターンＩＩ）
とのうちから選択し、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０に変速特性を
指示する。このために、ＥＣＵ３０の出力ポートからは
ＥＣＴ−ＥＣＵ５０の入力ポートに変速特性選択信号が
供給されている。

【００２５】次に、本実施形態の可変バルブタイミング
機構１０について図３を用いて説明する。図３は、可変
バルブタイミング機構１０を４サイクル機関の吸気弁に
適用した場合の概略構成を示す図である。本実施形態に
おいては、前述のように、吸気弁と排気弁との駆動用に
にそれぞれ別のカムシャフトを有するダブルオーバヘッ
ドカムシャフト（ＤＯＨＣ）型機関が使用され、可変バ
ルブタイミング装置は吸気カムシャフトのみに設けられ
ている。すなわち、本実施形態では排気弁のバルブタイ
ミング変更は行わず、吸気弁のバルブタイミングのみを
運転条件に応じて変更することにより、吸気弁と排気弁
とのバルブオーバラップを変更するようにしている。な
お、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、
排気弁のみのバルブタイミング変更を行うもの、或いは
吸気弁と排気弁との両方のバルブタイミング変更を行う
ものについても適用可能である。

【００２６】図３において、１は機関１００の吸気弁
（図示せず）を開閉駆動する吸気カムシャフト、その全
体を１０で示すのは吸気カムシャフト端部に設けられた
可変バルブタイミング機構である。可変バルブタイミン
グ機構１０は、円筒状スリーブ１３を有するタイミング
プーリ１２と、カムシャフト１の端部を覆うカバー１４
とを備えており、タイミングプーリ１２は円筒状スリー
ブ１３を介して吸気カムシャフト１の周囲にカムシャフ
ト１に対して回転可能に装着されている。また、カバー
１４はタイミングプーリ１２にボルト１５により固定さ
れ、プーリ１２と一体に回転するようになっている。

【００２７】カバー１４内部にはピストン部材１７が設
けられている。ピストン部材１７は、円環状のピストン
部１９と、ピストン部１９から延びる円筒部２１とを備
えており、ピストン部１９の外周面と内周面とは、カバ
ー１４の内周面とプーリ１２のスリーブ１３の外周面と
にそれぞれ摺接している。また、ピストン部材１７の円
筒部２１の外周面と内周面とには、それぞれ所定の捩じ
れ角を有するアウターヘリカルギヤ２１ａとインナーヘ
リカルギヤ２１ｂとが刻設されており、アウターヘリカ
ルギヤ２１ａはカバー１４内周面に形成された内歯ヘリ
カルギヤ２２ａと、またインナーヘリカルギヤ２１ｂは
カムシャフト１の端面にボルト１ａ、ピン１ｂにより一
体に装着されたリング状の外歯ヘリカルギヤ２２ｂとそ
れぞれ噛合している。

【００２８】本実施形態の可変バルブタイミング機構１
０では、機関のクランク軸（図示せず）の回転は、タイ
ミングベルト１２ａを介してタイミングプーリ１２に伝
えられる。プーリ１２が回転すると、カバー１４がプー
リ１２と一体に回転し、ヘリカルギヤ２２ａ、２１ａを
介してカバー１４に連結されたピストン部材１７がカバ
ー１４と一体に回転する。ピストン部材１７は、ヘリカ
ルギヤ２１ｂ、２２ｂを介して同時にカムシャフト１に
も連結されているため、これによりカムシャフト１がプ
ーリ１２と一体に回転する。

【００２９】すなわち、本実施形態の可変バルブタイミ
ング機構１０では、カムシャフト１の回転駆動力は、ク
ランク軸からタイミングベルト１２ａを介してタイミン
グプーリ１２に伝達され、プーリ１２からカバー１４、
ヘリカルギヤ２２ａ、２１ａ、ピストン部材１７及びヘ
リカルギヤ２１ｂ、２２ｂを経てカムシャフト１に伝達
される。

【００３０】本実施形態の可変バルブタイミング機構１
０は、ピストン部材１７をカムシャフト１軸線方向に移
動させることにより吸気弁のバルブタイミングの変更を
行う。すなわち、ピストン部材１７は、互いに噛合す
る、それぞれ所定の捩じれ角のヘリカルギヤ２２ａ、２
１ａと２１ｂ、２２ｂとによってカバー１４およびカム
シャフト１に連結されている。このため、ピストン部材
１７がカムシャフト軸線方向に移動すると、ヘリカルギ
ヤ２２ａと２１ａ及び２１ｂ、２２ｂの噛合位置はそれ
ぞれの歯筋に沿って軸線方向に移動する。ところが、そ
れぞれのギヤの歯面は、カムシャフト軸線方向に対して
捩じれ角を有するため、噛合位置が軸線方向に移動する
と、カバー１４とピストン部材１７、及びピストン部材
１７とカムシャフト１とはそれぞれヘリカルギヤの歯筋
に沿って円周方向に相対移動する。このため、ピストン
部材１７の軸線方向移動にともなってカバー１４とピス
トン部材１７、及びピストン部材１７とカムシャフト１
とは相対的に回転することになる。従って、機関の運転
中にピストン部材１７をカムシャフト１軸線方向に移動
させることにより、タイミングプーリ１２の回転位相、
すなわちクランク軸の回転位相に対するカムシャフト１
の回転位相を進める（或いは遅らせる）ことが可能とな
り、カムシャフト１に駆動される吸気弁の開閉タイミン
グを進角（或いは遅角）させることができる。

【００３１】上述のように、本実施形態の可変バルブタ
イミング機構１０は吸気カムシャフト１の回転位相のみ
を変化させるものであるため、バルブタイミング変更の
際には吸気弁の開弁時期と閉弁時期とは常に同じ量だけ
変化し、吸気弁の開弁期間自体は一定に維持される。本
実施形態では、機関運転中に、油圧を用いてピストン部
材１７を移動させることによって吸気弁のバルブタイミ
ング変更操作を行う。図３に示すように、カムシャフト
１内には２つの油通路２及び３が軸線方向に沿って穿設
されている。油通路２はカムシャフト１の中心に設けら
れ、油通路２の軸端側はボルト１ａに穿設されたポート
２ａを介してカバー１４内面とピストン部材１７の軸端
側端面との間に形成される油圧室５に連通している。ま
た、油通路２のもう一方の端部はカムシャフト１に半径
方向に穿設されたポート２ｂを介して後述するリニアソ
レノイドバルブ２５に接続されている。一方、油通路３
の軸端側端部は前述のリング状外歯ヘリカルギヤ２２ｂ
により閉塞されている。また、油通路３は半径方向に穿
設されたポート３ａを介して、ピストン部材１７端面と
タイミングプーリ１２及びカバー１４とで形成される油
圧室８に連通するとともに、別のポート３ｂを介してリ
ニアソレノイドバルブ２５に連通している。

【００３２】リニアソレノイドバルブ２５は、スプール
２６を有するスプール弁であり、前述の油通路２のポー
ト２ｂに配管を介して接続された油圧ポート２６ａと、
油通路３のポート３ｂに配管を介して接続された油圧ポ
ート２６ｂ、機関潤滑油ポンプ等の油圧供給源２８に接
続されたポート２６ｃ及び２つのドレーンポート２６
ｄ、２６ｅを備えている。バルブ２５のスプール２６は
ポート２６ａと２６ｂのうちのいずれかをポート２６ｃ
に連通し、他方をドレーンポートに接続するように動作
する。

【００３３】すなわち、図３においてスプール２６が左
方向に移動すると、油通路２のポート２ｂに連通するポ
ート２６ａはポート２６ｃを介して油圧供給源２８に接
続され、ドレーンポート２６ｄは閉鎖される。また、こ
の時同時に油通路３のポート３ｂに接続されたポート２
６ｂはドレーンポート２６ｅに連通する。このため、可
変バルブタイミング機構１０の油圧室５には、機関の潤
滑油ポンプ等の油圧供給源２８から油通路２、ポート２
ａを介して潤滑油が流入し、ピストン部材１７を図３右
方向に押動する。また、この時油圧室８内の潤滑油はポ
ート３ａから油通路３、ポート３ｂ、リニアソレノイド
バルブ２５のポート２６ｂ等を通ドレーンポート２６ｅ
から排出される。このため、ピストン部材１７は図３右
方向に移動する。

【００３４】また、図３において逆にスプール２６が右
方向に移動すると、ポート２６ｂはポート２６ｃに接続
され、ポート２６ａはドレーンポート２６ｄに接続され
る。これにより、油圧室８には油通路３を通って潤滑油
が流入し、油圧室５からは油通路２を通ってドレーンポ
ート２６ｄに潤滑油が排出されるため、ピストン部材１
７は図３左方向に移動する。

【００３５】なお、本実施形態では、油圧室５に潤滑油
が供給されてピストン部材１７が図３右方向に移動する
と吸気弁バルブタイミングは進角側に変更され、油圧室
８に潤滑油が供給されてピストン部材１７が図３左方向
に移動すると吸気弁バルブタイミングは遅角側に変更さ
れるようにヘリカルギヤ２１ａ、２１ｂ及び２２ａ、２
２ｂの捩じり角が設定されている。

【００３６】また、図３に２５ｂで示すのは、スプール
２６を駆動するリニアソレノイドアクチュエータであ
る。リニアソレノイドアクチュエータ２５ｂは後述する
制御回路３０からの制御信号を入力し、この制御信号の
大きさに比例する量だけスプール２６を移動させること
により、ピストン部材１７の位置、すなわち吸気弁のバ
ルブタイミングを変更する。

【００３７】図３に３０で示すのは、リニアソレノイド
バルブ２５の作動を制御する機関電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）である。本実施形態では、ＥＣＵ３０はリードオ
ンリメモリ（ＲＯＭ）３２、ランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）３３、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）３４、
入力ポート３５、出力ポート３６を相互に双方向性バス
３１で接続した公知の構成のディジタルコンピュータと
して構成される。また、ＥＣＵ３０はバッテリ等の電源
に直結され、機関が停止されても記憶保持が可能なバッ
クアップＲＡＭ３７を備えている。本実施形態のＥＣＵ
３０は、機関運転条件に応じてリニアソレノイドバルブ
２５の作動を制御して吸気弁のバルブタイミングを調節
し、吸排気弁のバルブオーバラップ量を制御する。この
制御のため、ＥＣＵ３０の入力ポート３５には、機関の
吸気通路に設けられたエアフローメータ４１から機関吸
入空気量（体積流量）に比例する電圧信号と、機関冷却
水通路に設けられた水温センサ４２から機関冷却水温度
ＴＨＷに比例する電圧信号とが、それぞれＡＤ変換器４
３を介して入力されているほか、機関クランク軸に設け
られたクランク軸回転角センサ４４からクランク軸回転
角ＣＡを表すパルス信号と、カムシャフトに設けられた
カム回転角センサ４５からカムシャフト１の回転角ＣＭ
Ａを表すパルス信号とが入力されている。

【００３８】エアフローメータ４１で検出した機関吸入
空気量は、公知の方法で重量流量Ｇに換算され、更に機
関回転数ＮＥを用いて機関１回転当たりの吸気重量流量
ＧＮ（＝Ｇ／ＮＥ）が一定時間毎に算出され、ＥＣＵ３
０のＲＡＭ３３に格納される。クランク軸回転角センサ
４４からのパルス信号は、クランク軸回転７２０度毎に
発生するクランク軸の基準位置を示すＮ１信号と、クラ
ンク軸回転３０度毎に発生するＮＥ信号とからなり、カ
ム回転角センサ４５からはカムシャフト回転３６０度毎
にカムシャフトが基準位置に到達したことを示すＣＮ１
パルス信号が発生する。ＥＣＵ３０は一定時間毎にＮＥ
信号のパルス間隔から機関回転数ＮＥを計算するととも
に、この機関回転数ＮＥを用いてＮ１信号とＣＮ１信号
との時間間隔からカムシャフト１の回転位相（吸気弁の
バルブタイミング）ＶＴを演算する。この演算結果はＲ
ＡＭ３３に格納される。また、冷却水温度ＴＨＷは一定
時間毎にＡＤ変換され同様にＲＡＭ３３に格納される。
つまり、ＲＡＭ３３に格納されるＮＥ、ＶＴ、ＧＮ、Ｔ
ＨＷ等の各検出値値は一定時間毎に更新され、常時最新
の値がＲＡＭ３３に格納されている。

【００３９】後述するように、機関回転数ＮＥと機関吸
入空気量ＧＮとは機関の負荷条件を表すパラメータとし
て使用される。また、冷却水温度ＴＨＷは後述するバル
ブタイミングの機関温度に基づく補正のために使用され
る。一方ＥＣＵ３０の出力ポート３６は、駆動回路４８
を介してリニアソレノイドバルブ２５のアクチュエータ
２５ｂに接続され、制御信号をアクチュエータ２５ｂに
供給している。

【００４０】本実施形態では、ＥＣＵ３０は、後述する
ように可変バルブタイミング機構の作動速度を検出する
作動速度検出手段、作動速度を所定の速度と比較する比
較手段、及び、比較結果に基づいて自動変速機２００の
変速特性を選択する変速制御手段として機能している。
次に、本実施形態の吸気弁のバルブタイミング設定につ
いて図４を用いて説明する。

【００４１】図４は吸気弁と排気弁との一般的な開閉時
期を模式的に示す図である。図４ににおいて、ＴＤＣは
ピストン行程上死点、ＢＤＣは下死点を示し、ＩＯ、Ｉ
Ｃはそれぞれ吸気弁の開弁時期と閉弁時期、ＥＯ、ＥＣ
はそれぞれ排気弁の開弁時期と閉弁時期とを表してい
る。図４に示すように、吸気弁は排気行程上死点（ＴＤ
Ｃ）前から開弁し、吸気行程下死点（ＢＤＣ）後に閉弁
する。また、排気弁は爆発行程下死点（ＢＤＣ）前から
開弁し、排気行程上死点（ＴＤＣ）後に閉弁する。図４
に示すように、排気行程では排気弁が閉じる（ＥＣ）前
に吸気弁が開く（ＩＯ）ようにバルブタイミングが設定
されるため、吸気弁と排気弁との両方が開弁している期
間（図４にＯＬで示す期間）が存在する。本実施形態で
は期間ＯＬの長さ（角度）をバルブオーバラップ量と称
する。また、本実施形態では吸気弁開弁時期から上死点
までの角度をバルブタイミング値ＶＴと定義している。
図４から判るように、本実施形態では排気弁の閉弁時期
は固定されているため、バルブタイミング値ＶＴとバル
ブオーバラップ量ＯＬとは一対一に対応する。すなわ
ち、ＶＴが大きい（吸気弁の開弁時期ＩＯが早い）こと
はバルブオーバラップ量ＯＬもそれに応じて大きくなっ
ていることを意味し、ＶＴが小さい（吸気弁の開弁時期
ＩＯが遅い）ことは、バルブオーバラップ量ＯＬもそれ
に応じて小さくなっていることを意味している。

【００４２】一般に、吸気弁のバルブタイミングＶＴ
（バルブオーバラップＯＬ）の設定が機関性能に及ぼす
影響は以下の通りである。（１）ＶＴを増大させてバルブオーバラップ量ＯＬを大
きく設定すると、吸気管負圧が増大（吸気ポート絶対圧
力が低下）する低負荷時には、既燃ガスの吸気ポートへ
の吹き返しが大きくなる。また、吸気ポートに吹き返し
た既燃ガスが燃焼室内に再吸入されるため燃焼室内の残
留既燃ガス量が大きくなる、いわゆる内部ＥＧＲ効果が
増大する。一方、負荷が増大するにつれてスロットル弁
開度が増大し吸気負圧は減少するため、高負荷時にはバ
ルブオーバラップ量ＯＬを大きく設定しても既燃ガスの
吹き返しは小さくなる。

【００４３】（２）ＶＴを減少させてバルブオーバラッ
プ量ＯＬを小さく設定すると、吸気弁の開弁時期と閉弁
時期とはバルブオーバラップ量ＯＬが大きい場合に較べ
て遅くなる（図４、ＩＯ′、ＩＣ′はバルブオーバラッ
プ量ＯＬを小さく設定したときの吸気弁の開弁時期と閉
弁時期とを示す）。この場合、圧縮行程時に吸気弁が開
弁している期間（図４にＩＢで示す期間）が長くなるた
め、低中速回転領域では気筒内に吸入された新気が圧縮
行程初期に気筒から吸気ポートに押し戻されるようにな
り、気筒の充填効率が低下する。従って、バルブオーバ
ラップ量ＯＬを小さく設定すると、気筒の実圧縮比が低
下する。

【００４４】一方、高回転領域では吸気の流速が早くな
るため吸気慣性効果が生じ、閉弁時期を遅くするほど充
填効率が向上して実圧縮比が増大する。このため、機関
高回転領域では、バルブオーバラップ量ＯＬを小さく設
定すると、気筒の実圧縮比は増大する。本実施形態で
は、上記の機関性能に対するバルブタイミング値の影響
を考慮して、以下に説明するように機関の各運転領域に
おける吸気弁バルブタイミングを設定している。

【００４５】図５は、本実施形態における標準状態にお
ける運転時、すなわち機関の暖機完了後の運転時のバル
ブタイミング値ＶＴの設定値の一例を示している。以
下、この標準状態における、バルブタイミング設定値を
基本バルブタイミング値（ｔＶＶＴ）と称する。図５の
表中、縦軸は機関負荷を表すパラメータとして使用する
機関１回転当たりの吸入空気重量ＧＮ（グラム／回
転）、横軸は機関回転数ＮＥ（ＲＰＭ）を表しており、
基本バルブタイミング値ｔＶＶＴはクランク軸の回転角
度（°ＣＡ）で表してある。図５に示すように、基本バ
ルブタイミング値ｔＶＶＴは、機関の中回転中負荷運転
領域（図５においてＮＥ≒２４００〜３２００ＲＰＭ、
ＧＮ≒１．０〜１．２５グラム／回転付近の領域）で最
大値をとり（すなわち、バルブオーバラップＯＬも最大
となり）、この中回転中負荷領域から回転数または負荷
が離れるほど遅角され、バルブオーバラップ量ＯＬも小
さくなる。

【００４６】すなわち、本実施形態では低負荷領域（例
えば、ＧＮ＜１．００）では、負荷が低いほど基本バル
ブタイミング値ｔＶＶＴ（すなわち、バルブオーバラッ
プ量ＯＬ）を小さく設定して、既燃ガスの吹き返しによ
る内部ＥＧＲを低減による燃焼の安定を図っている。ま
た、中負荷領域では、内部ＥＧＲ量を大幅に増大するこ
とによりエミッションの改善とポンピングロスの低減を
図ることができるためバルブオーバラップ量ＯＬ（基本
バルブタイミング値ｔＶＶＴ）は低負荷または高負荷時
より全般的に大きく設定される。しかし、中負荷領域に
おいても、低速領域でバルブオーバラップ量ＯＬをあま
り大きく設定すると燃焼不安定が生じやすくなるため、
また高速中負荷領域ではバルブオーバラップ量ＯＬを大
きく設定すると吸気慣性を利用できなくなり逆に充填効
率が低下するため、低速領域と高速領域ではＯＬは比較
的小さい値に設定される。このため本実施形態では、中
速中負荷領域でバルブオーバラップＯＬが最大となるよ
うに基本バルブタイミング値ｔＶＶＴの値が設定されて
いる。

【００４７】また、高負荷領域では、内部ＥＧＲを低減
して出力を増大する必要があるためＶＴは全般的に小さ
く設定される。特に高速領域ではＶＴを小さくするほど
吸気慣性による新気充填効率の向上効果が大きいため、
低、中速領域よりもＶＴが小さく設定されている。この
ため、本実施形態では、高負荷領域（ＧＮ＞１．２５の
領域）では、負荷が大きくなるほどバルブオーバラップ
量ＯＬは小さくなり、更に同一負荷では低速領域（ＮＥ
＜１６００ＲＰＭ）より高速領域（ＮＥ＞３２００ＲＰ
Ｍ）でバルブオーバラップ量ＯＬが小さくなるように基
本バルブタイミング値ｔＶＶＴが設定されている。

【００４８】次に、本実施形態の機関低温時における基
本バルブタイミング値ｔＶＶＴの補正について説明す
る。上述したように、図５に示した基本バルブタイミン
グ値ｔＶＶＴは機関が十分に暖機され可変バルブタイミ
ング機構１０の作動速度が十分に高い標準状態における
ものである。ところが、機関温度が低い状態で上記標準
状態におけるバルブタイミング設定値を用いて可変バル
ブタイミング機構１０を制御すると問題が生じる場合が
ある。

【００４９】前述のように、本実施形態では油圧により
可変バルブタイミング機構１０を駆動しているが、作動
油（この場合は機関１００の潤滑油）の粘度は機関温度
が低いほど増大する。また、可変バルブタイミング機構
１０各部のフリクションは作動油の粘度が高いほど増大
する。このため、機関が低温になるほど可変バルブタイ
ミング機構１０を作動させるために必要とされる油圧は
大きくなり、可変バルブタイミング機構１０の作動速度
は機関が低温になるほど低下する。

【００５０】図６は、可変バルブタイミング機構の作動
速度（すなわち、可変バルブタイミング機構作動時のバ
ルブタイミング変化速度。本実施形態では可変バルブタ
イミング機構作動速度は単位時間あたりのバルブタイミ
ング変化量（クランク回転角換算）、すなわち℃Ａ／秒
で表す。）の機関温度（機関冷却水温度ＴＨＷ）に対す
る一般的な変化を表している。図６に示すように、機関
温度が非常に低い場合（図６でＴＨＷ≦ＴＨＷ０）に
は、可変バルブタイミング機構各部のフリクションが大
きいため可変バルブタイミング機構は作動不能となる
（すなわち作動速度は０になる）。また、機関温度が上
昇し、ＴＨＷ＞ＴＨＷ０となると可変バルブタイミング
機構作動速度は作動油の粘度低下に応じて機関温度とと
もに上昇するようになる。このため、本実施形態では、
この機関温度が低い領域ではバルブタイミング値が０に
なるように機関温度によりバルブタイミング設定値を補
正（すなわち、可変バルブタイミング機構を非作動位置
に固定）することにより、可変バルブタイミング機構の
誤作動を防止している。また、本実施形態では、機関温
度が上昇するにつれて、全体的にバルブタイミング設定
値を徐々に増大させる温度補正を行い、機関温度が所定
値以上になったときに図５の基本バルブタイミングが得
られるようにしている。

【００５１】図７は、本実施形態におけるバルブタイミ
ング制御を示すフローチャートである。本ルーチンは、
ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行される。図７のルー
チンでは、機関負荷状態に応じて基本バルブタイミング
値を決定するとともに、この基本バルブタイミング値を
機関温度（機関冷却水温度ＴＨＷ）に応じて補正し、実
際のバルブタイミング制御目標値を算出している。

【００５２】図７においてルーチンがスタートすると、
ステップ７０１では、機関１回転当たりの吸気重量流量
ＧＮと機関回転数ＮＥが読み込まれる。次いでステップ
７０３では、このＧＮとＮＥとの値を用いて図５から基
本バルブタイミングｔＶＶＴが読みだされる。図５の関
係は、予めＧＮとＮＥとを用いた数値マップとしてＥＣ
Ｕ３０のＲＯＭ３２に格納されている。

【００５３】基本バルブタイミングｔＶＶＴ算出後、ス
テップ７０５では、現在の冷却水温度ＴＨＷが読み込ま
れ、ステップ７０７では、この冷却水温度ＴＨＷから図
８の関係を用いて温度補正量ｔＶＴＨＷが決定される。
図８は、冷却水温度ＴＨＷとバルブタイミング温度補正
量ｔＶＴＨＷとの関係を示すグラフである。図８に示す
ように、温度補正量ｔＶＴＨＷの値は、暖機完了後（冷
却水温度ＴＨＷが所定値ＴＨＷ１以上）では０に設定さ
れ、ＴＨＷ＜ＴＨＷ１の温度範囲では冷却水温度が低い
ほど大きな値に設定され、さらに冷却水温度が所定値Ｔ
ＨＷ０以下の領域では一定の大きな値（図５の基本バル
ブタイミング値ｔＶＶＴの最大値以上の値）に設定され
ている。図８の温度補正量ｔＶＴＨＷの値は、冷却水温
度ＴＨＷを用いた数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭ
３２に格納されている。

【００５４】次いで、ステップ７０９では、上記により
求めた温度補正量ｔＶＴＨＷを用いて、基本バルブタイ
ミング値ｔＶＶＴが補正され、バルブタイミングの設定
値ＶＶＴが、ＶＶＴ＝ｔＶＶＴ−ｔＶＴＨＷとして算出
される。次いで、ステップ７１１、７１３では、ステッ
プ７０９で補正したバルブタイミング設定値ＶＶＴが負
の値になっている場合にはＶＶＴ＝０に再設定され、バ
ルブタイミング設定値ＶＶＴが常にＶＶＴ≧０になるよ
うに制限する。

【００５５】そして、ステップ７１５では、カム軸回転
角センサ４５で検出した実際のバルブタイミングＶＴが
設定値ＶＶＴに一致するようにリニアソレノイドバルブ
２５を制御してルーチンを終了する。この制御は、例え
ばＶＶＴとＶＴとの偏差に基づくＰＤＩ（比例微分積
分）制御とされる。上記補正を行うことにより、バルブ
タイミング設定値は機関冷却水温度ＴＨＷが所定値ＴＨ
Ｗ０以下の場合には、全ての負荷領域で０になるように
設定され、可変バルブタイミング機構１０は負荷領域に
かかわらず非作動位置に固定されるようになる。また、
機関冷却水温度ＴＨＷがＴＨＷ０以上になると、バルブ
タイミング設定値ＶＶＴは機関温度とともに徐々に増大
し、冷却水温度がＴＨＷ１以上になると図５の基本バル
ブタイミング値ｔＶＶＴに一致するようになる。

【００５６】ところで、本実施形態では機関のバルブタ
イミングは機関負荷状態に応じて連続的に変化するよう
に設定されている（図５参照）。このため、機関低温時
で可変バルブタイミング機構が作動不能となる領域（図
６でＴＨＷ≦ＴＷＨ０の領域）以外では、できるだけ可
変バルブタイミング機構を作動させてバルブタイミング
を適切に制御するようにしている。すなわち、本実施形
態では可変バルブタイミング機構が作動不能となる温度
領域以外では、常に運転状態に応じてバルブタイミング
が変更されていることになる。このため、可変バルブタ
イミング機構が作動領域（図６でＴＨＷ＞ＴＨＷ０の領
域）にある場合には、可変バルブタイミング機構の作動
速度が低いと、図９を用いて説明したように加速時等に
適正なバルブタイミングが得られず機関の出力低下が生
じることになる。この出力低下を補うために、例えば加
速時等の機関出力低下が生じる場合には、自動変速機を
動力性能を重視した変速特性（図２、パターンＩ）で制
御して機関出力低下を変速特性で補うようにすることが
可能である。

【００５７】しかし、本実施形態のように負荷条件に応
じて連続的にバルブタイミングの調整を行う可変バルブ
タイミング機構では、従来技術のように単に機関温度に
基づいて一律に自動変速機の変速特性の選択を行ってい
たのでは問題が生じる。すなわち、可変バルブタイミン
グ機構の作動速度は製品毎にばらつきがあり、更に同一
の製品でも経年的に変化する場合がある。このため、同
一の機関温度でも、製品毎に、あるいは同一製品でも時
期により作動速度は変化する。

【００５８】また、図６に示したように、可変バルブタ
イミング機構作動速度は、機関温度が高くなると増大す
るが、機関温度がある温度を越えると減少するようにな
る。これは、温度上昇により作動油温度が低下すると可
変バルブタイミング機構内部の各クリアランス部からの
作動油の洩れ量が大きくなり、内部油圧が低下するため
である。

【００５９】前述したように、可変バルブタイミング機
構の作動速度は可変バルブタイミング機構各部のクリア
ランスと作動油の粘度とによって大きく変化する。ここ
で、可変バルブタイミング機構各部のクリアランスは、
製品毎に公差の範囲内でばらつきがある。また、作動油
の粘度は使用する油（潤滑油）の種類や作動油の劣化の
程度（使用時間）により大きく変化する。このため、機
関温度が同一であっても可変バルブタイミング機構の作
動速度は、製品毎や使用条件毎に大きくばらつきを生じ
る。

【００６０】従って、自動変速機の変速特性を単に機関
温度に基づいて一律に選択したのでは、実際には可変バ
ルブタイミング機構作動速度が低下しており、機関出力
低下が大きいにもかかわらず燃費重視変速特性が選択さ
れてしまい車両の動力性能が低下したり、逆に可変バル
ブタイミング機構作動速度が大きく機関出力低下が生じ
ていないにもかかわらず動力性能重視変速特性が選択さ
れ、不必要に燃料消費量が悪化することなる。

【００６１】本実施形態では、実際に可変バルブタイミ
ング機構１０の作動速度を検出し、この実際の作動速度
に応じて自動変速機２００の変速特性を選択することに
より、上記の問題を防止している。上記のように、実際
の可変バルブタイミング機構作動速度に基づいて自動変
速機の変速特性を選択するためには、可変バルブタイミ
ング機構の作動速度を検出する必要がある。本実施形態
では、図１０に示す方法で可変バルブタイミング機構の
実際の作動速度を検出している。

【００６２】図１０は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に
実行される可変バルブタイミング機構作動速度検出ルー
チンを説明するフローチャートである。図１０において
ルーチンがスタートすると、ステップ１００１では現在
の実際のバルブタイミングの値ＶＴと、図７のバルブタ
イミング制御ルーチンで算出されたバルブタイミング設
定値（制御目標値）ＶＶＴとが読み込まれ、ステップ１
００３では、バルブタイミング制御目標値ＶＶＴと現在
のバルブタイミング値ＶＴとの偏差｜ＶＶＴ−ＶＴ｜が
所定値Ａより大きいか否かが判定され、｜ＶＶＴ−ＶＴ
｜＞Ａの場合にのみステップ１００５を実行し、前回ル
ーチン実行時からのバルブタイミング値ＶＴの変化量Δ
ＶＴが、ΔＶＴ＝｜ＶＴ−ＶＴ_i-1｜として算出され
る。ＶＴ_i-1は、前回ルーチン実行時のバルブタイミン
グ値である。本ルーチンは一定時間間隔で実行されるた
め、この変化量ΔＶＴは現在の可変バルブタイミング機
構の実際の作動速度を表すことになる。そして、ステッ
プ１００７では、次回のルーチン実行に備えてＶＴ_i-1
の値を更新する。

【００６３】ステップ１００３で偏差｜ＶＶＴ−ＶＴ｜
が所定値Ａ以下の場合には、作動速度ΔＶＴの算出は行
わず、ステップ１００７でＶＴ_i-1の値を更新するのみ
でルーチンを終了する。偏差｜ＶＶＴ−ＶＴ｜が所定値
Ａより大きい場合にのみ作動速度ΔＶＴを算出するよう
にしたのは、制御目標値ＶＶＴと実際のバルブタイミン
グＶＴとの偏差がある程度大きく、可変バルブタイミン
グ機構１０の作動速度が十分に大きくなっている状態で
計測したバルブタイミング値変化量ΔＶＴを作動速度と
して採用するようにするためである。すなわち、制御目
標値と実際のバルブタイミング値との偏差がある程度大
きい状態では、可変バルブタイミング機構の作動速度も
大きくなっており、作動速度のばらつきも少なくなって
いる。このため、この状態で計測した変化量ΔＶＴを作
動速度として採用することにより、信頼性の高い作動速
度検出を行うことができるためである。

【００６４】図１１は、上記により算出した可変バルブ
タイミング機構作動速度ΔＶＴに基づく自動変速機２０
０の変速特性選択ルーチンを示す。本ルーチンもＥＣＵ
３０により一定時間毎に実行される。図１１ステップ１
１０１では、現在のバルブタイミング値ＶＴと図１０で
算出した可変バルブタイミング機構作動速度ΔＶＴとが
読み込まれる。次いで、ステップ１１０３では現在のバ
ルブタイミングの値ＶＴが所定値αより小さいか否かが
判定される。ここで、αは機関の低中速トルクがある程
度増大するバルブタイミング値であり、例えば本実施形
態ではα＝２０°ＣＡ（クランク角）程度の値に設定さ
れる。ステップ１１０３で現在のバルブタイミング値Ｖ
Ｔがα以上であった場合には、現在のバルブタイミング
ではある程度低中速トルクが向上しており可変バルブタ
イミング機構作動速度が多少遅くとも機関出力低下の問
題は生じないと判断されるため、ステップ１１１１に進
み、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０に燃費重視変速特性（パターン
ＩＩ）を選択する信号を出力する。これにより、自動変
速機２００は動力性能より燃費を重視した特性（図２、
変速線１２′、２３′、３４′）で制御されるようにな
る。

【００６５】一方、ステップ１１０３でＶＴ＜αであっ
た場合には、ステップ１１０５に進み、図１０のルーチ
ンで算出した変化量ΔＶＴが所定値βより大きいか否か
を判断し、ΔＶＴ≦βの場合には現在の選択されている
変速特性をそのままホールドした状態でルーチンを終了
する。ここで、βはβ≒０の値に設定されている。すな
わち、本ルーチンでは、可変バルブタイミング機構が作
動中でない場合（すなわち、ΔＶＴ≒０）の場合には変
速特性は前回選択したままにホールドされる。ΔＶＴ≒
０では変速特性の切換を行わないのは、可変バルブタイ
ミング機構が作動中でない場合には、可変バルブタイミ
ング機構作動速度による機関出力の低下が問題になるこ
とはないため、可変バルブタイミング機構作動速度に応
じて変速特性を切り換える必要はないためである。

【００６６】ステップ１１０５でΔＶＴ＞βであった場
合、すなわち現在可変バルブタイミング機構が作動中の
場合には、次にステップ１１０７に進み、可変バルブタ
イミング機構作動速度が予め定めた判定値Ｂより小さい
か否かを判定する。そして、ΔＶＴ＜Ｂであった場合に
は、可変バルブタイミング機構作動速度が低下してお
り、機関出力の低下を自動変速機の変速特性で補う必要
があるためステップ１１０９に進み、ＥＣＴ−ＥＣＵ５
０に動力性能重視変速特性（パターンＩ）を選択する信
号を出力する。これにより、自動変速機２００は燃費よ
り動力性能を重視した特性（図２、変速線１２、２３、
３４）で制御されるようになる。

【００６７】また、ステップ１１０７でΔＶＴ≧Ｂであ
った場合には、可変バルブタイミング機構作動速度は十
分に高く機関出力の低下は生じていないと判断されるた
め、ステップ１１１１に進み、ＥＣＴ−ＥＣＵ５０に燃
費重視変速特性（パターンＩＩ）選択信号を出力してル
ーチンを終了する。図１０、図１１のルーチンを実行す
ることにより、本実施形態では可変バルブタイミング機
構１０の実際の作動速度に応じて自動変速機２００の変
速特性が選択されるようになるため、可変バルブタイミ
ング機構作動速度低下時にも車両動力性能の低下が生じ
ない。

【００６８】次に、図１２を用いて本発明の別の実施形
態について説明する。図１１の実施形態では、自動変速
機２００の変速特性の選択は、現在可変バルブタイミン
グ機構が進角動作中か遅角動作中かにかかわらず一律に
行われていた。しかし、実際には可変バルブタイミング
機構は、機関の運転中バルブ駆動反力を受けており、一
定の方向（例えば遅角動作方向）への作動中の作動速度
が、他の方向（例えば進角動作方向）に作動中の作動速
度より大きくなる傾向がある。このため、現在可変バル
ブタイミング機構が遅角方向に作動中の場合には、算出
した作動速度は機構各部のクリアランスと作動油粘度と
で決まる真の作動速度より大きな値となっている可能性
がある。また逆に現在可変バルブタイミング機構が進角
動作中である場合には、算出した作動速度が真の作動速
度より小さくなっている可能性がある。そこで、本実施
形態では現在可変バルブタイミング機構が進角動作中か
遅角動作中かに応じて作動速度の判定値を変更し、正確
に変速特性の選択を行うようにしている。

【００６９】図１２のルーチンでは、作動速度ΔＶＴ算
出と変速特性の選択とを同一のルーチンで行う。本ルー
チンは、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行される。図
１２においてルーチンがスタートするとステップ１２０
１では実際のバルブタイミング値ＶＴとバルブタイミン
グ設定値ＶＶＴとが読み込まれ、ステップ１２０３で
は、ＶＴ＜αか否かが判定される。また、ＶＴ≧αの場
合にはステップ１２２３に進み燃費重視変速特性（パタ
ーンＩＩ）が選択されるのは、図１１のルーチンと同様
である。更に、ステップ１２０５、ステップ１２０７で
は、図１０のルーチンと同様、｜ＶＶＴ−ＶＴ｜＞Ａの
場合にのみ作動速度ΔＶＴがΔＶＴ＝｜ＶＴ−ＶＴ_i-1
｜として算出される。また、本実施形態においても、可
変バルブタイミング機構が作動中でない場合（ステップ
１２０９でΔＶＴ≦βの場合）には、変速特性の変更は
行わずにそのままルーチンを終了する。なお、本実施形
態ではＶＴ_i-1の値の更新はルーチン終了直前にステッ
プ１２２５で行われる。

【００７０】ステップ１２１１は、可変バルブタイミン
グ機構が現在進角動作中か遅角動作中かの判定を示す。
本実施形態では、バルブタイミングの設定値ＶＶＴが実
際のバルブタイミング値ＶＴより大きい（進角してい
る）場合には現在可変バルブタイミング機構が進角動作
中、そうでない場合には現在遅角動作中と判断する。そ
して、本実施形態では進角動作中の場合には、ステップ
１２１３で、遅角動作中の場合にはステップ１２１９
で、それぞれΔＶＴの異なる判定値を用いて自動変速機
の変速特性を決定する。

【００７１】すなわち、現在進角動作中であった場合に
は判定値Ｃを用いて変速特性を決定し（ステップ１２１
３からステップ１２１７）、現在遅角動作中であった場
合には判定値Ｄを用いて変速特性を決定する（ステップ
１２１９からステップ１２２３）。ここで、判定値Ｃと
Ｄとは一定値とされ、Ｃ＜Ｄとなるように設定されてい
る。すなわち、現在進角動作中である場合には、真の作
動速度は算出したΔＶＴよりも大きいと考えられるた
め、ΔＶＴが小さい値であっても燃費重視の変速特性
（パターンＩＩ）を選択するようにし、逆に現在遅角動
作中である場合には、真の作動速度は算出したΔＶＴよ
り小さいと考えられるため、ΔＶＴが大きい値であって
も動力性能重視の変速特性（パターンＩ）を選択するよ
うにする。

【００７２】このように、現在可変バルブタイミング機
構が進角動作中か遅角動作中かに応じてΔＶＴの判定値
を変えることにより、より正確に変速特性を選択するこ
とができるようになる。次に、図１３から図１６を用い
て本発明のパワートレーン制御の別の実施形態について
説明する。図１２の実施形態では、バルブタイミングの
設定値ＶＶＴと実際のバルブタイミング値ＶＴとの差が
ある程度大きければ、機関回転数にかかわらずバルブタ
イミング値の変化速度ΔＶＴを可変バルブタイミング機
構作動速度として採用している。しかし、実際には可変
バルブタイミング機構の作動速度は機関回転数によって
変化する。例えば、機関低回転時には機関駆動の油圧ポ
ンプの回転数も低くなるため、可変バルブタイミング機
構作動油の油圧が低下し、可変バルブタイミング機構の
作動速度も低下する。また、逆に機関高回転時には油圧
ポンプの回転数が上昇し、作動油の油圧が上昇するため
可変バルブタイミング機構の作動速度は大きくなる。

【００７３】このため、正確に自動変速機の変速特性を
選択するためには、回転数の影響を排除して、純粋に可
変バルブタイミング機構の各部クリアランスや作動油粘
度で定まる真の作動特性を求める必要がある。そこで、
本実施形態では作動速度ΔＶＴの算出時の機関回転数Ｎ
Ｅに基づいて算出した作動速度ΔＶＴの値を補正するこ
とにより、作動速度算出時の回転数にかかわらず正確に
変速特性を選択可能としている。

【００７４】図１４、図１５は機関回転数による可変バ
ルブタイミング機構作動速度変化の一例を示している。
図１４は、機関駆動の油圧ポンプの吐出圧力の機関回転
数による変化を示している。図１４に示すように、ポン
プ吐出圧力は機関回転数が上昇するにつれて高くなる。
また、図１５は図１４の油圧変化による可変バルブタイ
ミング機構作動速度の変化を進角動作時（カーブＡ）と
遅角動作時（カーブＢ）とについて示す。図１５に示す
ように可変バルブタイミング機構作動速度は、油圧ポン
プの吐出圧力と略同一の変化を示す。

【００７５】すなわち、図１５に示すように、回転数が
高い場合には算出した作動速度ΔＶＴの値は回転数の影
響により真の作動速度より大きな値になり、回転数が低
い場合にはΔＶＴの値は真の作動速度より小さな値にな
る。そこで、本実施形態では、図１６に示すような回転
数補正係数ｔＶＮＥを、算出したΔＶＴに乗じることに
より上記傾向を補正し、真の作動速度を求めるようにし
ている。すなわち、補正係数ｔＶＮＥは図１５の傾向と
逆の傾向を持つように設定されており、回転数が高い場
合には低い場合より小さな値をとり、かつ遅角動作中
（図１６カーブＢ）は進角動作中（同カーブＡ）より小
さい値になるように設定されている。このように設定し
た回転数補正係数ｔＶＮＥの値を用いてΔＶＴを補正す
ることにより、算出されたΔＶＴの値を、純粋に各部ク
リアランスや作動油粘度により定まる真の作動速度に補
正することができる。

【００７６】図１３は、図１６の回転数補正を行うΔＶ
Ｔの算出ルーチンを説明するフローチャートである。本
ルーチンは、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行され
る。図１３においてルーチンがスタートすると、ステッ
プ１３０１では、現在のバルブタイミング値ＶＴとバル
ブタイミング設定値ＶＶＴに加えて現在の機関回転数Ｎ
Ｅが読み込まれる。また、ステップ１３０３からステッ
プ１３１１では、バルブタイミング変化速度ΔＶＴの算
出（ステップ１３０５、ステップ１３０７）と変速特性
の選択実行条件の判定（ステップ１３０３、ステップ１
３０９）、及び現在可変バルブタイミング機構が進角動
作中か否かの判定（ステップ１３１１）が行われる。こ
れらのステップは図１２のルーチンのものと同一である
ので、ここでは説明を省略する。

【００７７】ステップ１３１１で、現在可変バルブタイ
ミング機構が進角動作中であった場合にはステップ１３
１２ａに進み、ステップ１３０１で読み込んだ機関回転
数ＮＥに基づいて図１６のカーブＡ（進角動作中）から
回転数補正係数ｔＶＮＥを決定する。そして、ステップ
１３１２ｂでは、ステップ１３０７で算出した作動速度
ΔＶＴにステップ１３１２ａで決定した回転数補正係数
ｔＶＮＥを乗じて、補正後の作動速度ΔＶＴ０を算出す
る（すなわち、ΔＶＴ０＝ΔＶＴ×ｔＶＮＥ）。そし
て、ステップ１３１３から１３１７では補正後の作動速
度ΔＶＴ０を用いて、図１２のステップ１２１３から１
２１７と同様の変速特性の選択を行う。また、ステップ
１３１１で現在遅角動作中であった場合には、ステップ
１３１３ｃとステップ１３１３ｄでは機関回転数ＮＥか
ら、図１６カーブＢ（遅角動作中）を用いて回転数補正
係数ｔＶＮＥを決定し、この補正係数ｔＶＮＥを用いて
補正した作動速度ΔＶＴ０に基づいてステップ１３１９
からステップ１３２３で変速特性の選択を行う。ステッ
プ１３１９からステップ１３２３及びステップ１３２５
は、それぞれ図１２、ステップ１２１９からステップ１
２２３及びステップ１２２５と同一である。

【００７８】上記のように、本実施形態によれば機関回
転数ＮＥを用いて検出した可変バルブタイミング機構作
動速度を補正し、補正後の値を用いて自動変速機変速特
性を選択することにより、機関回転数にかかわらず正確
に変速特性の選択を行うことが可能となる。次に、図１
７を用いて本発明のパワートレーン制御の別の実施形態
について説明する。図１３の実施形態では、算出した作
動速度ΔＶＴを機関回転数ＮＥに基づいて補正し、補正
後の作動速度ΔＶＴ０を所定の判定値（一定値）と比較
することにより自動変速機の変速特性を選択していた
（ステップ１３１３、ステップ１３１９）。これに対し
て、本実施形態では算出した作動速度ΔＶＴを補正する
代わりに、ステップ１３１３とステップ１３１９の判定
値Ｃ、Ｄを機関回転数ＮＥに応じて変更するようにした
点が図１３の実施形態と相違している。

【００７９】図１７において、ステップ１７０１から１
７１１及びステップ１７１５、１７１７、１７２１から
１７２５は、それぞれ図１３ステップ１３０１から１３
１１及びステップ１３１５、１３１７、１３２１から１
３２５と同一の操作を示している。図１７のルーチンで
は、ステップ１７１１で現在可変バルブタイミング機構
が進角動作中か遅角動作中かを判断した後、進角動作中
の場合にはステップ１７１２ａで、遅角動作中の場合に
はステップ１７１２ｃで、それぞれ作動速度ΔＶＴの判
定値ｔＶＣ、ｔＶＤを機関回転数ＮＥに基づいて算出す
る。

【００８０】図１８は、本実施形態の判定値ｔＶＣ、ｔ
ＶＤと回転数ＮＥとの関係を示す図である。図１８に示
すように、判定値ｔＶＣ、ｔＶＤは図１５の作動速度の
変化と同様に、機関回転数ＮＥが高くなるにつれて大き
な値になるように、また、同一回転数では遅角動作時の
判定値ｔＶＣが進角動作時の判定値ｔＶＤより大きくな
るように設定されている。

【００８１】ステップ１７１３とステップ１７１９で
は、ステップ１７０７で算出した作動速度ΔＶＴがそれ
ぞれ判定値ｔＶＣとｔＶＤと比較され、ステップ１７１
５、１７１７及び１７２１、１７２３ではこの比較結果
に基づいて変速特性が選択される。上述のように、図１
７のルーチンでは、算出した作動速度ΔＶＴを機関回転
数ＮＥに基づいて補正する代わりに、機関回転数ＮＥに
基づいて作動速度の判定値を変更するようにしたことに
より、図１３のルーチンと同様、機関回転数にかかわら
ず正確に自動変速機の変速特性を選択することが可能と
なる。

【００８２】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、可変バ
ルブタイミング機構作動速度を検出し、この作動速度に
応じて自動変速機の変速特性を選択するようにしたこと
により機関動力性能を常に高く維持することが可能とな
る共通の効果を奏する。更に、請求項２に記載の発明に
よれば、上記変速特性の選択の際に機関回転数による可
変バルブタイミング機構作動速度の変化を考慮するよう
にしたことにより、上記共通の効果に加えて、機関回転
数にかかわらず適切な変速特性の選択が可能となる効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパワートレーン制御装置の概略全体構
成を説明する図である。

【図２】図１の自動変速機の変速特性の設定の一例を示
す図である。

【図３】図１の可変バルブタイミング機構の詳細を示す
図である。

【図４】吸気弁と排気弁との一般的な開閉タイミングを
模式的に示す図である。

【図５】機関の暖機完了後の基本バルブタイミング値の
設定例を示す図である。

【図６】可変バルブタイミング機構の作動速度の機関温
度による変化傾向を説明する図である。

【図７】可変バルブタイミング機構のバルブタイミング
制御ルーチンの一例を説明するフローチャートである。

【図８】バルブタイミングの温度補正量と機関温度との
関係を示す図である。

【図９】可変バルブタイミング機構作動速度の低下によ
るパワートレーンの動力性能低下を説明する図である。

【図１０】可変バルブタイミング機構の作動速度検出ル
ーチンの一例を説明するフローチャートである。

【図１１】可変バルブタイミング機構作動速度に基づく
自動変速機変速特性の選択ルーチンの一実施形態を説明
するフローチャートである。

【図１２】可変バルブタイミング機構作動速度に基づく
自動変速機変速特性の選択ルーチンの別の実施形態を説
明するフローチャートである。

【図１３】可変バルブタイミング機構作動速度に基づく
自動変速機変速特性の選択ルーチンの別の実施形態を説
明するフローチャートである。

【図１４】機関回転数による可変バルブタイミング機構
作動油圧の変化を説明する図である。

【図１５】機関回転数による可変バルブタイミング機構
作動速度の変化を説明する図である。

【図１６】機関回転数と回転数補正係数との関係を示す
グラフである。

【図１７】可変バルブタイミング機構作動速度に基づく
自動変速機変速特性の選択ルーチンの別の実施形態を説
明するフローチャートである。

【図１８】図１７のルーチンで使用する作動速度判定値
と機関回転数との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…カムシャフト１０…可変バルブタイミング装置３０…機関電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０…自動変速機電子制御ユニット（ＥＣＴ−ＥＣＵ）１００…内燃機関２００…自動変速機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のバルブタイミングを変更する
ことにより機関運転状態に応じて機関のバルブオーバラ
ップ量を調節する可変バルブタイミング機構と、前記内燃機関の出力軸に接続された自動変速機と、を備えたパワートレーンの制御装置であって、前記可変バルブタイミング機構によるバルブタイミング
変更時のバルブタイミング変化速度を検出する作動速度
検出手段と、前記作動速度検出手段により検出されたバルブタイミン
グ変化速度を予め定めた基準値と比較する比較手段と、前記バルブタイミング変化速度が前記基準値より小さい
場合には前記バルブタイミング変化速度が前記基準値よ
り大きい場合に較べて、前記自動変速機の変速操作をよ
り動力性能を重視した変速特性に制御する変速制御手段
と、を備えたパワートレーンの制御装置。
【請求項２】更に、機関回転数を検出する回転数検出
手段と、前記作動速度検出手段により検出されたバルブタイミン
グ変化速度と前記基準値とのうち少なくとも一方を、機
関回転数に基づいて補正する回転数補正手段を備えた請
求項１に記載のパワートレーンの制御装置。