(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷検出手段が検出した負荷に基づき燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、燃料噴射タイミングを演算する噴射タイミング演算手段と、オーバーラップ可変機構と、オーバーラップ拡大時に吸気管から気筒内に吸入された吸気の排気ポートへ吹き抜けの度合いを検出する吹き抜け検出手段を備える内燃機関であって、
負荷検出手段が、吸気管を通過する吸気管通過空気量で負荷を検出する第１負荷検出手段と、吸入管通過空気量以外の指標で負荷を検出する第２負荷検出手段からなり、
吹き抜け検出手段が検出した吹き抜けの度合いが予め定めた値を超えない時は、燃料噴射量演算手段が第１負荷検出手段の検出した吸気管通過空気量を用いて燃料噴射量を演算し、噴射タイミング演算手段が予め定めたタイミングマップに基づいて噴射タイミングを決定し、
吹き抜け検出手段が検出した吹き抜けの度合いが予め定めた値を超えた時は、燃料噴射量演算手段が第２負荷検出手段の検出した吸気管通過空気量以外の指標による負荷を用いて燃料噴射量を演算し、噴射タイミング演算手段が、予め定めたタイミングマップに基づく噴射タイミングの決定を中止し、吸気バルブが開き排気バルブが閉じている間に燃料が噴射されるように噴射タイミングを決定する、ものにおいて、
吹き抜け検出手段が、第１負荷検出手段の検出する吸気管通過空気量と、第２負荷検出手段の検出する吸気管通過空気量以外の負荷指標の関係を監視する監視手段であって、吸気管通過空気量と吸気管通過空気量以外の負荷指標の関係が予め定めた所定の範囲を超えた時に、燃料噴射量演算手段が第２負荷検出手段の検出した吸気管通過空気量以外の指標による負荷を用いて燃料噴射量を演算する、
ことを特徴とする内燃機関。
【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、特に可変オーバーラップ機構を備えた内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変バルブタイミング機構によって吸気バルブと排気バルブが共に開弁している所謂オーバーラップ期間を運転条件に応じて変更するようにした内燃機関が公知である。
ところで、良い燃焼を得るためには、燃焼の終わったガス、すなわち排気ガスを排気ポートから出やすくし、その結果、新気を流入しやすくして、いわゆる掃気効率の向上しなければならない、そのために、オーバーラップ時に排気ポート付近を負圧になるように排気管の長さを最適にすることが望ましい。
一方、大きな出力を得るためには気筒内に新気が大量に入るようにオーバーラップを拡大することが望ましい。
【０００３】
ところが、上記のオーバーラップ時に排気ポート付近を負圧にすることと、オーバーラップの拡大を併用した場合には、吸入空気が排気ポートに吹き抜けるという問題も発生する。吹き抜けが発生すると以下のような問題が誘発される。
吹き抜けが発生した場合には、気筒内に残留する空気と排気ポートへ吹き抜ける空気を加算した量の空気が吸気管を通るのでエアフローメータは両者の和を出力する。燃料噴射量はエアフローメータの計測した空気量に基づき決定されるので、吹き抜けが発生した場合には燃料噴射量が急激に増大する。
【０００４】
したがって、実際に筒内に残留して燃焼に使用される空気量に対しては過多な燃料が噴射され空燃比がリッチになる（図１３参照）。
その結果、フィードバック制御をおこなっていれば空燃比を薄くする動作が続けられ運転性が悪化するという問題を引き起こす。
また、吹き抜けにより空気とともに未燃焼の燃料が触媒に運ばれ、そこで燃焼することにより触媒が過熱するという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この問題に対処するために、実際に気筒内に流入する空気量をエアフローメータの検出した吸気管通過空気量から、計算でもとめて記憶しておいた吹き抜け空気量を差し引いてもとめ、この値に基づいて燃料噴射量を演算し所定の空燃比を得るようにした内燃機関（特開昭６３−２９７７４６号公報参照）がある。
上記公報の機関では、オーバーラップが拡大され、吹き抜けの発生が予想されるすべての運転条件において演算をおこなっている。ところが、必ずしもすべての吹き抜けに対処する必要はなく、実際上は上述したような問題の発生が予想される吹き抜けにのみ対処すればよい。上記公報のやり方は実際には不必要な制御までおこなっており無駄がある。
【０００６】
また、上記のようにして実際に気筒内に流入する空気量に見合うように決定される燃料を噴射するタイミングについては配慮がされていないため折角適切に決定された燃料がオーバーラップ中に噴射された場合は燃料が吹き抜けてしまい実際に空燃比を適切にすることはできない。
本発明は上記問題に鑑み、吹き抜けによる問題に適切に効果的に対処できる可変オーバーラップ機構を有する内燃機関を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、負荷検出手段が検出した負荷に基づき燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、燃料噴射タイミングを演算する噴射タイミング演算手段と、オーバーラップ可変機構と、オーバーラップ拡大時に吸気管から気筒内に吸入された吸気の排気ポートへ吹き抜けの度合いを検出する吹き抜け検出手段を備える内燃機関であって、
負荷検出手段が、吸気管を通過する吸気管通過空気量で負荷を検出する第１負荷検出手段と、吸入管通過空気量以外の指標で負荷を検出する第２負荷検出手段からなり、
吹き抜け検出手段が検出した吹き抜けの度合いが予め定めた値を超えない時は、燃料噴射量演算手段が第１負荷検出手段の検出した吸気管通過空気量を用いて燃料噴射量を演算し、噴射タイミング演算手段が予め定めたタイミングマップに基づいて噴射タイミングを決定し、
吹き抜け検出手段が検出した吹き抜けの度合いが予め定めた値を超えた時は、燃料噴射量演算手段が第２負荷検出手段の検出した吸気管通過空気量以外の指標による負荷を用いて燃料噴射量を演算し、噴射タイミング演算手段が、予め定めたタイミングマップに基づく噴射タイミングの決定を中止し、吸気バルブが開き排気バルブが閉じている間に燃料が噴射されるように噴射タイミングを決定する、ものにおいて、
吹き抜け検出手段が、第１負荷検出手段の検出する吸気管通過空気量と、第２負荷検出手段の検出する吸気管通過空気量以外の負荷指標の関係を監視する監視手段であって、吸気管通過空気量と吸気管通過空気量以外の負荷指標の関係が予め定めた所定の範囲を超えた時に、燃料噴射量演算手段が第２負荷検出手段の検出した吸気管通過空気量以外の指標による負荷を用いて燃料噴射量を演算する、ことを特徴とする内燃機関が提供される。
この様に構成された内燃機関では、吸気管通過空気量と吸気管通過空気量以外の負荷指標の関係が予め定めた所定の範囲を超えた時に、燃料噴射量演算手段が第２負荷検出手段の検出した吸気管通過空気量以外の指標による負荷を用いて燃料噴射量が演算され、この様に演算された燃料が吸気バルブが開き排気バルブが閉じている間に燃料が噴射される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の全体の構造を示す図である。
エンジン１の吸気ポート（図示せず）には、吸気管２、サージタンク３、吸気マニホールド４を介して吸入空気が供給される。吸気管２にはエアクリーナ５とエアフローメータ２１１と電子スロットル２５１が配設されている。吸気マニホールド４には各気筒毎に燃料噴射弁２５２が取り付けられている。
電子スロットル２５１は、アクセルペダル（図示しない）の踏み込み量に応じてスロットル開度を変化せしめるが、また、スロットル開度センサとしての機能も有する。
【００１５】
一方、エンジン１の排気ポート（図示しない）には排気マニホールド６が取り付けられている。ここで、このエンジンの点火の順序は＃１気筒→＃４気筒→＃３気筒→＃２気筒の順であるが、これに対して、図示される様に、排気マニホールド６は、＃１気筒と＃３気筒が、＃２気筒と＃４気筒が、それぞれ等長的に一旦集合され、それがさらに１本に集合されている。そして、オーバーラップ期間中に排気ポートが負圧になるよう長さが最適にされている。
排気マニホールド６の下流に接続された排気管７内には触媒８が配設されている。触媒８の上流には空燃比センサ２１５が配設されていて、空燃比センサ２１５の信号をもとに、触媒８が最適に浄化作用をおこなうように燃料噴射弁２５２の燃料噴射量がフィードバック制御される。また、エンジン１の各気筒に対してイグナイタ一体式の点火栓２５３が配設されている。
【００１６】
また、エンジン１には、特に、本発明に係わるものとして、前述した、エアフローメータ２１１の他に、クランクシャフトの角度位置を検出するクランクポジションセンサ２１２、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ２１３、吸気カムシャフト５０、排気カムシャフト５０’の位相を検出するカム角センサ２１４、２１４’等のセンサが配設されていて、これらのセンサからの信号は電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００に送られる。
【００１７】
エアフローメータ２１１は負荷としての吸気管通過空気量に応じた信号電圧を発生する。
クランクポジションセンサ２１２は構造の詳細は省略するが、例えば、クランクシャフトに取り付けられた信号発生円板の突起に近接して電磁ピックアップが配され、この電磁ピックアップが突起が通過する毎に信号電圧を発生する。信号発生円板の突起は１０°毎に設けられているが、２つ欠歯しているので３４個ある。欠歯箇所は例えば１番気筒の上死点に対して所定の角度位置に設けられているので、欠歯箇所が発した信号から上死点を正確に求めるもとができる。そして、１０°おきに発生される信号はさらに分周され計測時点の上死点からのクランク角度を精確にもとめることができる。
【００１８】
エンジン水温センサ２１３はエンジン１の冷却水温ＴＷに対応した信号を発生する。
吸気カム角センサ２１４と排気カム角センサ２１４’は、カムシャフトの適切な場所に設けられた信号発生突起に近接して電磁ピックアップが突起が通過する毎に信号電圧を発生するというものである。この突起は、カムシャフトの１回転につき１回、すなわちクランクシャフト２回転につき１回信号を発生する。この突起は、例えば、第１気筒のカム山の最大リフト時に信号を発生する様に設けられている。
【００１９】
ＥＣＵ２００は相互に連結された入力インターフェイス２１０、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２２０、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２３０、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２４０、出力インターフェイス２５０から成るデジタルコンピュータである。
ＥＣＵ２００のＣＰＵ２２０は、入力インターフェイス２１０に入力された各センサの信号、ＲＯＭ２４０に記憶されたデータ等、から後述する本発明にかかわる演算をおこない出力インターフェイス２５０を介して、電子スロットル２５１、点火栓２５３や後述のバルブ特性制御装置１００、１００’に出力して本発明の制御を実行するが、その他、空燃比のフィードバック制御、点火時期の制御等をおこなう。
【００２０】
そして、吸気バルブ（図示しない）の開弁期間の位相、および、排気バルブ（図示しない）の開弁期間の位相を変えてオーバーラップ期間を変更するために、同じ構造のベーンタイプのバルブ特性制御装置１００と１００’が、吸気カムシャフト５０、排気カムシャフト５０’に取り付けられている。
そこで、以下、吸気カムシャフト５０に取り付けられたバルブ特性制御装置１００を例にして説明する。
なお、同じ番号で“’”が付されたのは排気用のものである。
【００２１】
図２は吸気カムシャフト５０に取り付けられたこのベーンタイプのバルブ特性制御装置１００を吸気カムシャフト５０の中心軸線Ｘを通る平面で切った断面図である。
図２を参照すると、クランクシャフト（図示しない）によりチェーン（図示しない）を介して１／２の回転比で駆動されるギア１０に、ギア１０と共働して進角油室１１０と遅角油室１２０を形成するハウジング２０とサイドカバ−３０がＢ１（４本の内１本のみ図示）により固定されている。ハウジング２０の内側にはロータ４０が所定角度回動自在に配設されている。ロータ４０は吸気カムシャフト５０にボルトＢ２で固定されている。
【００２２】
図３はサイドカバー３０とボルトＢ１、ボルトＢ２を除去した状態でバルブ特性制御装置１を軸端側（図１の左側）から見た図である。
図３に示されるようにハウジング２０は外周部２１と４つの内側突起部２２からなる。内側突起部２２の内周側にはシール部材２３が配設されている。２４はボルトＢ１が通る穴である。図２においては、ハウジング２０は吸気カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも上側では外周部２１と内側突起部２２が一体でシール部材２３と共に示され、吸気カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも下側ではハウジング２０は外周部２１が示されており、破線２０ａは外周部２１と内側突起部２２の境目である。
【００２３】
また、図３に示されるように、ロータ４０はボス４１とそこから放射状に外側に突き出た４つのベーン４２から成る。各ベーン４０の外周側にはシール部材４３が配設されている。図２においては、ロータ４０は、吸気カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも上側ではボス４１のみが示され、吸気カムシャフト５０の中心軸線Ｘよりも下側ではボス４１とベーン４２が一体でシール部材４３と共に示されており、破線４０ａはボス４１とベーン４２の境目である。
ロータ４０のボス４１には進角時にカムシャフト内進角油路５５を通って来た作動油をボス４１の中央部のボルトＢ２の周りに形成される中央油室４４に導く２本の傾斜油路４５と、中央油室４４から、ロータ４０のベーン４２とハウジング２０の内側突起部２２の間に形成される、進角油室１１０に作動油を導入する４本の分配油路４６が形成されている。
【００２４】
図２に戻り吸気カムシャフト５０に注目すると、吸気カムシャフト５０は外側フランジ５１と内側フランジ５２の間で、半割りの上側メタルベアリング６０Ａ、下側メタルベアリング６０Ｂを介して、シリンダヘッド７０とカムキャップ８０により回転自在に支持されている。そして、外側フランジ５１と内側フランジ５２の間で、内側フランジ５２に近い方に環状進角油路５３が、外側フランジ５２に近い方に環状遅角油路５４が形成されている。
環状進角油路５３は中心軸線Ｘに平行に形成されたカムシャフト内進角油路５５と短い油路５５ａを介して連通している。そしてカムシャフト内進角油路５５はロータ４０の傾斜油路４５に連通している。
環状遅角油路５４は中心軸線Ｘに平行に形成されたカムシャフト内遅角油路５６と短い油路５６ａを介して連通している。カムシャフト内進角油路５６は外側フランジ５１よりも軸端側に設けられている軸端側環状遅角油路５７に連通している。
軸端側環状遅角油路５７は、ギヤ１０の内周側に設けられたギヤ内環状油路１１とギヤ内分配油路１２を介して、遅角油室１２０に連通している。
【００２５】
一方、シリンダヘッド７０には各油室への作動油の供給を制御するオイルコントロールバルブ９０が嵌入されている。
図４にオイルコントロールバルブ９０の詳細を示す。図４に示されているようにオイルコントロールバルブ９０はスリーブ９１内で電磁ソレノイド９２のプランジャ９３とスプリング９４によってスプール弁９５を移動して作動油の流れ方向を切り換える。
【００２６】
スリーブ９１は進角ポート９１ａ、遅角ポート９１ｂ、供給ポート９１ｃ、ドレインポート９１ｄ、９１ｅを有している。一方、スプール弁９５は、４つのランド９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄと、３つの溝通路９５ｅ、９５ｅ、９５ｆを有する。
そして電磁ソレノイド９２は電子コントロールユニット（以下ＥＣＵ）２００からの信号によりデューテイ制御で励磁されるがそのデューティ比を変えることによりスプール弁９５の位置が変化させて作動油の進角油室１１０、遅角油室１２０への給排を制御する。
【００２７】
例えば、デューティ比１００％で励磁されるとスプール弁９５は最も左側まで移動し進角ポート９１ａは全開で供給ポート９１ｃと連通され、遅角ポート９１ｂが全開でドレインポート９１ｅと連通され、バルブ特性制御装置１００の進角油室１１０に向けて作動油が最大能力で供給され、遅角油室１２０から作動油が最大能力で排出され、吸気カムシャフト５０はクランクシャフトに対して最大速度で進角方向に移動する。
また、デューテイ比０％（励磁されない）の場合は、スプール弁９５は最も右側まで移動し供給ポート９１ｃと遅角ポート９１ｂが全開で連通され、進角ポート９１ａがドレインポート９１ｄと全開で連通され、バルブ特性制御装置１００の遅角油室１２０に向けて作動油が最大能力で供給され、進角油室１１０から作動油が最大能力で排出され、吸気カムシャフト５０はクランクシャフトに対して最大速度で遅角方向に移動する。
図４はこの供給ポート９１ｃと遅角ポート９１ｂが全開で連通された状態を示している。
【００２８】
一方、エンジン１は前述のように吸気カムシャフト５０のクランクシャフトに対する位相差を検出する吸気カム角センサ２１４を有していて（図１参照）、吸気カムシャフト５０のクランクシャフトに対する位相差が予め定めた位相差になると、電磁ソレノイド９２は中間のデューテイ比で励磁されスプール弁９５はランド９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄによって、進角ポート９１ａと供給ポート９１ｃ、ドレインポート９１ｄとの連通をそれぞれ遮断し、遅角ポート９１ｂと供給ポート９１ｃ、ドレインポート９１ｄとの連通をそれぞれ遮断する位置で停止し、吸気カムシャフト５０はクランクシャフトに対してその位相差を保つ。
【００２９】
図２において、７１で示されるのはオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａと吸気カムシャフト５０に形成された環状進角油路５３を連通するためのシリンダヘッド内進角油路である。また、７２で示されるのはオイルコントロールバルブ９０の遅角ポート９１ｂと吸気カムシャフト５０に形成された環状遅角油路５４を連通するためのシリンダヘッド内遅角油路である。
同じく、図２において７３で示されるのはオイルコントロールバルブ９０の供給ポート９１ｃとオイルポンプ（図示しない）を連通するための供給油路であり、７４で示されるのはオイルコントロールバルブ９０のドレーンポート９１ｄ、９１ｅとオイルパンを連通するためのドレーン油路である。
【００３０】
図５は図２の４−４線に沿って見た断面図であって、環状進角油路５３とシリンダヘッド内進角油路７１との連通、および、環状遅角油路５４とシリンダヘッド内遅角油路７２との連通を示している。
図４に示されるように、シリンダヘッド内進角油路７１はオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａからカムキャップ８０に向かって上方に延伸しシリンダヘッド７０の上面７６に突き抜けている。このシリンダヘッド内進角油路７１と上側ベアリングメタル６０Ａの外側を結ぶようにカムキャップ８０の下面８１に溝８２が形成されている。一方、上側ベアリングメタル６０Ａには穴６１が形成されていて、穴６１の径は環状進角油路５３の幅よりも大きく設定されている。そして、この穴６１とカムキャップ８０の下面８１に溝８２を連通するように傾斜油路８３が形成されている。
【００３１】
一方、シリンダヘッド内遅角油路７２はオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａからカムキャップ８０に向かって上方に延伸するが途中で斜めに曲がって下側ベアリングメタル６０Ｂの外側の開口７２ａに達している。
上記の開口７２ａの径よりも幅の大きな断面三日月状の溝７８が、この開口７２ａから軸端方向に向かって、下側ベアリングメタル６０Ｂを受けるシリンダヘッド７０に形成されている。
【００３２】
一方、下側ベアリングメタル６０Ｂには、そのフランジ部６０Ｆが立ち上がる角部に切り欠き６２が形成されている。切り欠きを軸方向から見た大きさは少なくとも溝７８の三日月状の断面よりも大きく、切り欠きを軸に直角な方向から見た時の幅は、この部分に内接する吸気カムシャフト５０の環状遅角油路５４の幅よりも大きい。
【００３３】
したがって、進角用の作動油はオイルコントロールバルブ９０の進角ポート９１ａから、シリンダヘッド内油路７１、カムキャップ８０の溝８２、傾斜油路８３、上側ベアリングメタル６０Ａの穴６１を通って、吸気カムシャフト５０の環状進角油路５３に達する。環状進角油路５３からは短い連絡油路５５ａを通ってカムシャフト内進角油路５５に入って軸端方向に進み、ロータ４０の傾斜油路４５を通って中央油室４４に達し、そこから分配油路４６を通って各進角油室１１０に分配される。
【００３４】
また、遅角用の作動油はオイルコントロールバルブ９０の遅角ポート９１ｂからシリンダヘッド内油路７２から、断面三日月状の溝７８と下側ベアリングメタル６０Ｂの背面の間に形成される油路７９に入って軸端方向に進み、下側ベアリングメタル６０Ｂの軸端のフランジ部６０Ｆが立ち上がる角部に形成された切り欠き６２を通って吸気カムシャフト５０の環状遅角油路５４に達する。環状遅角油路５４からは短い連絡油路５６ａを通ってカムシャフト内遅角油路５６に入って軸端方向に進み、短い連絡油路５６ｂを通って軸端側環状遅角油路５７に達する。そこからは、軸端側環状遅角油路５７に対向してギヤ１０に形成された環状油路１１を経て傾斜分配油路１２に入り、各遅角油室１２０に分配される。
【００３５】
次に、排気マニホールド６の長さの最適化について説明する。前述したように、このエンジンは排気マニホールド６の長さが最適にされてオーバーラップの期間に排気ポートの圧力Ｐｅが負圧になるようにされている。
したがって、スロットル開度が大きくなると排気ポートの圧力よりも吸気ポートＰｉの圧力が高くなり吸気が排気ポートへ吹き抜ける。図６はその説明図である。
【００３６】
以下、上記の様に構成された、本発明の各実施の形態について説明する。
各実施の形態はオーバーラップ拡大した時に実行されるものであるので、先ず、オーバーラップの制御について説明する。
図７に、負荷に応じてオーバーラップを制御するルーチンのフローチャートが示されている。
【００３７】
ステップ７０１で各パラメータの読み込みをおこない、ステップ７０２に進んで図８に示すマップよりスロットル開度ＴＨＡと回転数ＮＥから先ずオーバーラップを無しにする領域にあるか否かを判定する。ステップ７０２で肯定判定された場合はステップ７０３と７０４において図９に示されるように設定されている位相になるように排気カムの位相ＥＸＣＰを最も進み側のＥＸＣＡにし、吸気カムの位相ＩＮＣＰを最も遅れ側のＩＮＣＲにしてリターンする。
【００３８】
ステップ７０２で否定判定された場合はステップ７０５に進んでオーバーラップを中程度にする領域にあるか否かを判定する。ステップ７０５で肯定判定された場合はステップ７０６と７０７において図９に示されるように設定されている位相になるように排気カムの位相ＥＸＣＰを中間のＥＸＣＭにし、吸気カムの位相ＩＮＣＰを中間のＩＮＣＭにしてリターンする。
ステップ７０５で否定判定された場合はオーバーラップを大きくする領域にあることを意味しているので、図９に示されるように設定されている位相になるように排気カムの位相ＥＸＣＰを最も遅れ側のＥＸＣＲにし、吸気カムの位相ＩＮＣＰを最も進み側にＩＮＣＡにしてリターンする。
【００３９】
次に、上記のようにおこなわれるオーバーラップ量の変更について説明する。オーバーラップ量を無し、中、大にする変更は排気バルブと吸気バルブの開き始め位置と開き終わり（閉じ）位置が図１０に示すようになるようにする。
オーバーラップを拡大する場合について以下説明する。オーバーラップの拡大は、例えば、図１０の（ａ）に示す様な状態から図１０の（ｃ）に示す様な状態にすることである。このためには、吸気バルブの開弁期間を進角側にずらすと同時に排気バルブ開弁期間を遅角側にずらす必要がある。そこで、吸気カムシャフト５０と排気カムシャフト５０’の回転位相をそれぞれ、進角側と遅角側に移動する。このカムシャフトの移動は、クランクポジションセンサ２１２と吸気カム角センサ２１４と排気カム角センサ２１４’で、吸気カムシャフト５０と排気カムシャフト５０’の位相を検出しながらフィードバック制御でおこなう。
【００４０】
現在の吸気カムシャフト５０、排気カムシャフト５０’の位相はクランクポジションセンサ２１２からの信号と、吸気カム角センサ２１４、排気カム角センサ２１４’からの信号に基づいてもとめる。この位相をあらわすパラメータとして＃１気筒の圧縮上死点から吸気カム角センサ２１４、排気カム角センサ２１４’が信号を発生する時点、すなわち＃１気筒のカムの最大リフト時点、までのクランク角を計算する。なお、圧縮上死点は前述のようにクランクポジションセンサ２１２が欠歯部の信号を発生してから所定のクランク角を過ぎた点としてもとめる。
【００４１】
吸気バルブと排気バルブを、図１０の（ｃ）に示すように開閉せしめるための位相は図９に示されているものである。図９にはＥＸＣＭ，ＩＮＣＡで示されているが、実際には前述のカムシャフトの位相の測定に用いたのと同じパラメータで、すなわち、＃１気筒の圧縮上死点から吸気カム角センサ２１４、排気カム角センサ２１４’が信号を発生する時点、すなわち＃１気筒のカムの最大リフト時点、までのクランク角で、記憶されている。
【００４２】
そして、マップからもとめたカムシャフトの目標位相値に対して、実測したカムシャフトの位相が遅れていた場合は、オイルコントロールバルブ９０の電磁ソレノイド９２にデューテイ比１００％の励磁電流を送る指令を出し、バルブタイミング制御装置１００の進角油室１１０に作動油が流れるようにして、カムシャフトの位相を進めて目標の位相に近づける。逆に、マップからもとめたカムシャフトの目標位相値に対して、実測したカムシャフトの位相が進んでいた場合は、オイルコントロールバルブ９０の電磁ソレノイド９２を消磁する指令を出して、バルブタイミング制御装置１００の遅角油室１２０に作動油が流れるようにして、カムシャフトの位相を遅らせ目標の位相に近づける。そして、カムシャフトの位相が目標値と一致したら中間のデューテイ比の励磁電流を送り、その位相を保持する。
【００４３】
図１１、１２は、それぞれ、吸気カムシャフト５０の位相を最も進角する場合、排気カムシャフト５０’の位相を最も遅角する場合のバルブ特性制御装置１００、１００’のバルブハウジング２０、２０’の内側突起部２２、２２’とロータ４０、４０’のベーン４２、４２’の相対位置関係を示している。
なお、各図において、ハウジング２０、２０’ロータ４０、４０’は図中矢印の様に時計周りに回転する。また各図においては見やすくするために最小限の符号しか示していない。
【００４４】
まず、図１１の様に吸気カムシャフト５０の位相を最も進角する場合は、オイルコントロールバルブ９０の電磁ソレノイド９２をデューテイ比１００％で励磁し太い破線の矢印で示されるように導入された作動油で進角油室１１０を満たし、逆に遅角油室１２０の作動油をすべて排出し、その後、デューテイ比を中間の値にしてその状態を保持する。
【００４５】
一方、図１２の様に吸気カムシャフト５０’の位相を最も遅角する場合は、オイルコントロールバルブ９０’の電磁ソレノイド９２’を消磁し、太い破線の矢印で示されるように導入された作動油で遅角油室１２０’を満たし、逆に進角油室１１０’の作動油をすべて排出し、その後、デューテイ比を中間の値にしてその状態を保持する。
【００４６】
なお、オイルコントロールバルブ９０、９０’は電磁ソレノイド９２、９２’をデューテイ比を１００％に励磁してはじめて進角ポート９１ａ、９１ａ’が開く、また、０％（消磁）ではじめて遅角ポート９１ｂ、９１ｂ’が開く，というものではなく、１００％よりも低い、あるいは０％よりも大きい、デューテイ比から徐々に開き始め、１００％、０％（消磁）で最大開度に達するというものであり、常に、１００％、０％にする必要はない。むしろ、常に、１００％、０％で制御しようとすると、オーバーシュートが発生し目標位相に到達するのに時間がかかるので望ましくない。そこで、この実施の形態においては、目標位相との差に応じてデューテイ比を変更するようにさているが詳細は省略する。
【００４７】
以下、上記のようなオーバーラップの拡大にともなう吹き抜けによる実吸入空気量の変化にともなう問題に対処する各実施の形態の制御について説明する。
各実施の形態は、オーバーラップの拡大にともなう実吸入空気量の変化にともなう問題を解決するものである。
先ず、この問題点について図１３を用いて説明する。この内燃機関は前述のようにオーバーラップ時に排気ポート付近の圧力が負圧になるようにされていてオーバーラップが大きくなると吸気の吹き抜けが発生する。
吹き抜けが発生すると実際に気筒内に残留し燃焼に使われる空気量と排気ポートに吹き抜ける空気量を合計した空気量が吸気管を通過する。したがって、エアフローメータ２１１はこの合計した空気量を吸気管通過空気量として検出する。
【００４８】
一方、燃料噴射量はエアフローメータの検出した吸気管通過空気量をもとに演算するようにされているので、上記の合計した空気量を基に計算された燃料噴射量は実際に燃焼に使われる空気量に対して過多となる。したがって、このようにしてもとめた燃料噴射量を噴射すると空燃比はリッチになる。このリッチの度合いが大きかったり、リッチ状態が連続したりするとフィードバック制御により空燃比が薄くなるようにされて運転性が悪化する。
【００４９】
そこで各実施の形態はオーバーラップが大きくされ、吹き抜けが大きいときに過多な燃料が噴射されないようにする。
図１４に示すのが第１の実施の形態における上記の制御のルーチンのフローチャートであって、オーバーラップが大きくされた時（ステップ１４０２で肯定判定された場合）に、Ｏ2 センサ２１５の示す排気ガス中の酸素濃度ＯＸＣが予め定めた値ＯＸＣＡを超えた場合は（ステップ１４０３で肯定判定された場合）、燃料噴射量（燃料噴射時間で表される）の計算に用いる１回転当たりの空気量ＤＧをスロットル開度ＴＨＡとエンジン回転数ＮＥに対して設定しておいた図１５に示すようなマップに記憶されたＤＧＭから決定し（ステップ１４０４）、オーバーラップが大きくない時（ステップ１４０２で否定判定された場合）、オーバーラップが大きくてもＯ2 センサ２１５の示す排気ガス中の酸素濃度ＯＸＣが予め定めた値ＯＸＣＡを超えない場合は（ステップ１４０３で否定判定された場合）通常通りにＤＧをエアフローメータ２１１の検出値ＤＧＡからもとめる（ステップ１４０６）。
【００５０】
そして、マップを使って空気量ＤＧを決定した場合はその事を示すように空気量決定方法フラグＦＯＬＧを１にし（ステップ１４０５）、エアフローメータ２１１から空気量ＤＧを決定した場合はその事を示すように空気量決定方法フラグＦＯＬＧを０にして（ステップ１４０７）から、ＤＧに係数ａを乗算して基本燃料噴射時間ＴＰをもとめ（ステップ１４０８）。さらに基本燃料噴射時間ＴＰに補正係数Ｋを乗算して燃料噴射時間ＴＡＵをもとめる（ステップ１４０９）。
【００５１】
そして、このようにして求めた気筒内に残留し燃焼に使用される空気量に見合った燃料噴射時間ＴＡＵで噴射される燃料もオーバーラップ期間中に噴射したのでは吹き抜けてしまい適正な空燃比を得ることができなかったり失火をおこしたり、触媒の過熱の問題を回避することもできない。そこでこの実施の形態においては、燃料がオーバーラップ終了後に実施されるようにする。
【００５２】
図１６に示すのがそのフローチャートであって、図１４のフローチャートのルーチンの実行において空気量決定方法フラグＦＯＬＧが１になった場合（ステップ１６０２で肯定判定された場合）には、図９のマップから排気バルブの閉じ時期ＴＥＸＶＣを計算し（ステップ１６０３）、排気バルブの閉じ時期ＴＥＸＶＣに予め定めた適切な時間ＴＡＳを加算して燃料噴射弁の開弁時期ＴＩＢＧＮを決定し（ステップ１６０４）、燃料噴射弁の開弁時期ＴＩＢＧＮに図１４のフローチャートでもとめたＴＡＵを加算して燃料噴射弁の閉弁時期ＴＩＦＩＮを決定する（ステップ１６０６）。図１４のフローチャートのルーチンの実行において空気量決定方法フラグＦＯＬＧが０の場合（ステップ１６０２で否定判定された場合）にはステップ１６０５で通常のマップ（図示せず）からＴＩＢＧＮを決定する。
【００５３】
このようにして決定されたタイミングで燃料を噴射することにより燃料は排気ポートに吹き抜けることなく気筒内に流入することができ、気筒内に残留する空気とともに適切な空燃比の混合気を形成し燃焼の悪化等の問題の発生が防止される。
【００５４】
次に上述した実施の形態の変形例を説明する。
第１の変形例は図１４のフローチャートのステップ１４０３の部分を図１７に示す１４０３ａのように変更して排気ポートの圧力ＰＥＸが予め定めたＰＥＸＡを下回ったときに空気量ＤＧをスロットル開度ＴＨＡとエンジン回転数ＮＥに対して設定しておいた図１５に示すようなマップから決定するようにしたものである。
【００５５】
第２の変形例は図１４のフローチャートのステップ１４０３の部分を図１８に示す１４０３ｂのように変更して排気ポートの圧力ＰＥＸと吸気ポートの圧力ＰＩＮの差圧が予め定めた値ＤＰＥＩＡを下回ったときに空気量ＤＧをスロットル開度ＴＨＡとエンジン回転数ＮＥに対して設定しておいた図１５に示すようなマップから決定するようにしたものである。
【００５６】
第３の変形例は図１４のフローチャートのステップ１４０３の部分を図１９に示す１４０３ｃのように変更してエアフローメータ２１１からもとめた空気量ＤＧであるＤＧＡと図１５のマップに示されるスロットル開度ＴＨＡとエンジン回転数ＮＥに対して設定した空気量ＤＧであるＤＧＭの比が予め定めた値ＲＤＧを超えた場合に、燃料噴射量の計算に用いる空気量ＤＧをスロットル開度ＴＨＡとエンジン回転数ＮＥに対して設定しておいた図１５に示すようなマップから決定するようにしたものである。
【００５７】
第４の変形例は図１４のフローチャートのステップ１４０３の部分を図２０に示す１４０３ｄのように変更して触媒の温度ＴＯＸが予め定めた値ＴＯＸＡを上回ったときに空気量ＤＧをスロットル開度ＴＨＡとエンジン回転数ＮＥに対して設定しておいた図１５に示すようなマップから決定するようにしたものである。
【００５８】
第５の変形例は図２１のフローチャートでしめすようにエアフローメータ２１１から燃料噴射量の計算に用いる空気量ＤＧを決定すべきではないと判定された場合は直接基本噴射時間ＴＰをマップからもとめてしまう（ステップ２１０４）ものである。図２２はそのためのＴＰのマップである。この第５の変形例に第１から第４の変形例を組み合わせることもできる。
【００５９】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、オーバーラップの拡大により吹き抜けが発生した場合、吹き抜けの程度が予め定めた程度を超え問題を起こしそうな時には、吸気管を通過する吸気管通過空気量によらずに燃料噴射量が実際に気筒内に流入する空気量に見合うように決定され、この様に決定された燃料が排気バルブが閉じ、吸気バルブが開いている間に噴射されるので機関は適切な空燃比で運転され運転性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の全体の構成を示す図である。
【図２】バルブタイミング制御装置の構造をカム中心軸を通る平面で切った断面図である。
【図３】図１の装置を軸方向から見た図である。
【図４】オイルコントロールバルブ９０の構造を示す図である。
【図５】図１の４−４線に沿って見たオイルコントロールバルブ９０とカムシャフト５０内の油路の連通を示す断面図である。
【図６】排気管長の最適化による排気ポート圧力の低下を説明する図である。
【図７】オーバーラップの制御のフローチャートである。
【図８】機関回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨＡに対するオーバーラップの量の変化を示すマップである。
【図９】各オーバーラップ量に対する排気カムと吸気カムの位相を示す図である。
【図１０】オーバーラップ大、中、無しの時の排気バルブと吸気バルブの開弁期間、オーバーラップ期間を示す図であって、
（ａ）オーバーラップ無しの場合、
（ｂ）オーバーラップ中の場合、
（ｃ）オーバーラップ大の場合、である。
【図１１】吸気カムシャフトの位相を、最も進角する場合のバルブ特性制御装置１００のバルブハウジング２０とロータ４０の相対位置関係を示している。
【図１２】排気カムシャフトの位相を、最も遅角する場合のバルブ特性制御装置１００’のバルブハウジング２０’とロータ４０’の相対位置関係を示している。
【図１３】排気ポート圧力と吸気ポート圧力を比較して示した図である。
【図１４】オーバーラップの変化による空気量、燃料噴射量、Ａ／Ｆの変化を示す図である。
【図１５】機関回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨＡに対して設定した燃料噴射量を計算するための空気量のマップである。
【図１６】噴射タイミングの演算のフローチャートである。
【図１７】第１の変形例により変更される図１４のフローチャートの一部である。
【図１８】第２の変形例により変更される図１４のフローチャートの一部である。
【図１９】第３の変形例により変更される図１４のフローチャートの一部である。
【図２０】第４の変形例により変更される図１４のフローチャートの一部である。
【図２１】第５の変形例のフローチャートである。
【図２２】第５の変形例に用いる機関回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨＡに対して設定した燃料噴射量のマップである。
【符号の説明】
２…吸気管
３…サージタンク
４…吸気マニホールド
５…エアクリーナ
６…排気マニホールド
７…排気管
１０…ギヤ
２０、２０’…ハウジング
２２、２２’…内側突出部
３０…サイドカバー
４０、４０’…ロータ
４２、４２’…ベーン
５０、５０’…カムシャフト
７０…シリンダヘッド
８０…カムキャップ
９０…オイルコントロールバルブ
１００、１００’…バルブ特性制御装置
２００…ＥＣＵ
２１１…エアフローメータ
２１２…クランクポジションセンサ
２１３…冷却水温センサ
２１４、２１４’…カム角センサ
２１５…Ｏ2 センサ
２５１…電子スロットル
２５３…点火栓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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