(57)【要約】【課題】吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを共に変更するときの運転性を良好に維持する。【解決手段】減速運転と判定された時に、現状の吸気バルブ開時期（ＩＶＯ）と排気バルブ閉時期（ＥＶＣ）から吸気上死点までのクランク角度Ａｉ，Ａｅを算出し、ＩＶＯが圧縮上死点後で、ＥＶＣが吸気上死点前のときは、Ａｉ，Ａｅのうち大きい方のバルブから先にバルブタイミング制御を実行し、ＩＶＯ，ＥＶＣが共に吸気上死点後にあるときは、排気バルブのバルブタイミング制御を先に実行し、ＩＶＯ，ＥＶＣが共に吸気上死点前にあるときは、吸気バルブのバルブタイミング制御を先に実行する。【選択図】図３
2008095610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブ用の可変バルブタイミング機構と、排気バルブ用の可変バルブタイミング機
構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、
吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを共に変更するときに、変更前の吸気バル
ブ開時期と排気バルブ閉時期とに基づいて、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミング
制御順序を決定し、各可変バルブタイミング機構を決定された制御順序に従って駆動する
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】
バルブタイミング変更後の吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量が、変更
前のバルブオーバラップ量に対して減少する場合には、制御初期のバルブオーバラップ量
を大きく減少できる方のバルブのバルブタイミングを先に制御するように制御順序を決定
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。
【請求項３】
バルブタイミング変更後の機関減速時における目標吸気バルブ開時期と目標排気バルブ
閉時期を共に吸気上死点としたとき、バルブタイミング変更前の吸気バルブ開時期が吸気
上死点後で、排気バルブ閉時期が吸気上死点前であるときは、吸気上死点までのクランク
角度が大きい方のバルブのバルブタイミングを先に制御するように制御順序を決定するこ
とを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
バルブタイミング変更後の機関減速時における目標吸気バルブ開時期と目標排気バルブ
閉時期を共に吸気上死点としたとき、バルブタイミング変更前の吸気バルブ開時期および
排気バルブ閉時期が共に吸気上死点後であるときは、排気バルブのバルブタイミングを先
に制御し、バルブタイミング変更前の吸気バルブ開時期および排気バルブ閉時期が共に吸
気上死点前であるときは、吸気バルブのバルブタイミングを先に制御するように制御順序
を決定することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置。
【請求項５】
バルブタイミング変更後の吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量が、変更
前のバルブオーバラップ量に対して増大する場合には、制御初期のバルブオーバラップ量
を大きく増大できる方のバルブのバルブタイミングを先に制御するように制御順序を決定
することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置。
【請求項６】
前記吸気バルブ用および排気バルブ用の可変バルブタイミング機構は、油圧駆動式であ
ることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブのバルブタイミングを制御する装置
に関し、特に、良好な運転性を維持しながらバルブタイミングを変更する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、減速運転状態を検出したときに、吸気バルブおよび排気バルブのオー
バーラップ量を小さくして内部ＥＧＲ量を減少するように、可変バルブタイミング機構を
駆動して吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも一方を変更することが開示されている
。
【特許文献１】実開平５−６６２３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
吸気バルブ用の可変バルブタイミング機構と排気バルブ用の可変バルブタイミング機構
とを両方備えた内燃機関においては、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを両方
とも変更する場合、２つの可変バルブタイミング機構を同時に駆動すると大きな駆動力を
要する。特に油圧式の可変バルブタイミング機構では、油圧不足とならないようにオイル
ポンプ容量を大きくする必要があるが、容量の拡大は、フリクション増大につながり燃費
を悪化させることとなる。
【０００４】
このため、一方のバルブの可変バルブタイミング機構を先に駆動してこのバルブのバル
ブタイミングを目標値に制御した後、他方のバルブの可変バルブタイミング機構を後で駆
動して目標値に制御する方式が現実的である。ここで、運転状態と関係なく駆動順序を設
定してしまうと、変更途中の過渡性能を悪化させてしまうことがある。例えば、上記特許
文献１に記載されたような減速運転状態検出時にバルブオーバラップ量を小さくする制御
を行う場合、なるべく速やかに内部ＥＧＲを減少したい要求があるが、駆動順序によって
はこの要求を満たせないことがあった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、吸気バルブ用と排気バル
ブ用の可変バルブタイミング機構を別個に備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置に
おいて、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを適切な順序で制御することにより
、良好な運転性を維持しつつバルブタイミングを変更できるようにすることを目的とする
。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、請求項１に係る発明は、
吸気バルブ用の可変バルブタイミング機構と、排気バルブ用の可変バルブタイミング機
構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、
吸気バルブと排気バルブのバルブタイミングを共に変更するときに、変更前の吸気バル
ブ開時期と排気バルブ閉時期とに基づいて、吸気バルブと排気バルブのバルブタイミング
制御順序を決定し、各可変バルブタイミング機構を決定された制御順序に従って駆動する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このようにすれば、可変バルブタイミング機構を片方ずつ駆動することにより、駆動源
の大型化を回避しつつ、バルブタイミングの制御順序を変更前の吸気バルブ開時期と排気
バルブ閉時期とに基づいて決定することにより、急減速時などで、バルブオーバラップ量
を減少して内部ＥＧＲ量を減少する際に、初期の内部ＥＧＲ量を大きく減少できる方から
先に制御するように制御順序を決定するなど、運転性を良好に維持しつつバルブタイミン
グを変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態の全体構成を示すシステム図である。
エンジン１の吸気通路２には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３が設けられ、
スロットル弁４により吸入空気量を調節する。
機関１の各気筒には、燃焼室６内に燃料を噴射する燃料噴射弁７、燃焼室６内で火花点
火を行う点火プラグ８が設けられており、吸気バルブ９を介して吸入された空気に対して
前記燃料噴射弁７から燃料を噴射して混合気を形成し、該混合気を前記燃焼室６内で圧縮
し、点火プラグ８による火花点火によって着火する。
【０００９】
エンジン１の排気は、排気バルブ１０を介して燃焼室６から排気通路１１に排出され、
図示しない排気浄化触媒及びマフラーを介して大気中に放出される。
前記吸気バルブ９及び排気バルブ１０は、それぞれ吸気バルブ側カム軸１２及び排気バ
ルブ側カム軸１３に設けられたカムにより開閉駆動される。
吸気バルブ側カム軸１２、排気バルブ側カム軸１３には、クランク軸に対するカム軸の
回転位相を変化させることで、吸、排気バルブのバルブタイミング（開閉時期）を進遅角
する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構(以下、ＶＴＣ機構という)１４Ａ，１４Ｂが
それぞれ設けられている。
【００１０】
ここで、前記スロットル弁４、燃料噴射弁７及び点火プラグ８の作動は、ＥＣＵ（電子
制御回路）２１により制御され、該ＥＣＵ２１には、クランク角センサ１５、カム軸セン
サ１６Ａ,１６Ｂ、水温センサ１７、エアフローメータ３等からの信号が入力される。
また、ＥＣＵ２１は、機関の負荷（燃料噴射量）、回転速度Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗ等の
情報に基づいて吸気側カム軸１２及び排気側カム軸１３のクランク軸に対する目標回転位
相（進角値又は遅角値）つまり吸気バルブ９と排気バルブ１０の目標バルブタイミングを
それぞれ決定する一方、クランク角センサ１５及び吸気側、排気側それぞれのカム軸セン
サ１６Ａ,１６Ｂからの検出信号に基づいて、クランク軸に対する吸気カム軸１２及び排
気カム軸１３の回転位相つまり吸気バルブ９及び排気バルブ１０の実バルブタイミングを
検出し、実バルブタイミングが目標バルブタイミングとなるように制御する。
【００１１】
前記油圧駆動式のＶＴＣ機構１４は、図２に示すように、クランク軸（図示省略）によ
りタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケットの円筒状のハウジング５
１と、前記カム軸（１２，１３）の端部に固定されて前記ハウジング５１内に回転自在に
収容された回転部材５２と、該回転部材５２をハウジング５１に対して相対的に回転させ
る油圧回路５３とを備えている。
【００１２】
前記ハウジング５１の内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５１の軸
方向に沿って設けられる４つの隔壁部５１Ａが９０°間隔で突設されている。
前記回転部材５２は、カム軸の前端部に固定されており、円環状の基部５２Ａの外周面
に９０°間隔で４つのベーン５２Ｂが設けられて、前記ハウジング５１の各隔壁部５１Ａ
間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン５２Ｂの両側と各隔壁
部５１Ａの両側面との間に、進角側油圧室６１と遅角側油圧室６２を構成する。
【００１３】
前記油圧回路５３は、進角側油圧室６１に対して油圧を給排する第１油圧通路８１と、
遅角側油圧室６２に対して油圧を給排する第２油圧通路８２との２系統の油圧通路を有し
、この両油圧通路８１，８２には、供給通路８３とドレン通路８４Ａ，８４Ｂとがそれぞ
れ通路切り換え用の電磁切換弁９１を介して接続されている。前記供給通路８３は、オイ
ルパン内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプに接続される一方、ドレン通路８４Ａ，
８４Ｂの下流端がオイルパンに接続している。
【００１４】
前記電磁切換弁９１は、内部のスプール弁体９２が前記各油圧通路８１，８２と供給通
路８３及びドレン通路８４Ａ，８４Ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
前記ＥＣＵ２１は、前記電磁切換弁９１のソレノイド９３に対する通電量を制御する。
例えば、ソレノイド９３への通電量を増大すると、図２（Ａ）に示すように、作動油は
、第１油圧通路８１を通って進角側油圧室６１内に供給されると共に、遅角側油圧室６２
内の作動油が第２油圧通路８２及びドレン通路８４Ａを通ってオイルパンに排出され、遅
角側油圧室６２が低圧になる。
【００１５】
このため、回転部材５２は、ベーン５２Ｂを介して進角側へ回転する。吸気バルブ９側
の可変バルブタイミング機構１４の場合、吸気バルブ９の開時期が早くなり（進角され）
、排気バルブ１０とのオーバーラップが大きくなる。
一方、ソレノイド９３への通電量を減少すると、図２（Ｂ）に示すように、オイルポン
プから圧送された作動油は、第２油圧通路８２を通って遅角側油圧室６２に供給されると
共に、進角側油圧室６１内の作動油が、第１油圧通路８１を通ってドレン通路８４Ｂから
オイルパン内に排出される。
【００１６】
従って、遅角側油圧室６２の内圧が高、進角側油圧室６１の内圧が低となって、回転部
材５２は、ベーン５２Ｂを介して遅角側に回転する。吸気バルブ９側の可変バルブタイミ
ング機構１４の場合、吸気バルブ９の開時期が遅くなり（遅角され）、排気バルブ１０と
のオーバーラップが小さくなる。
排気バルブ１０側の可変バルブタイミング機構の場合も同様に、遅角側油圧室６２内に
油圧を供給することで、排気バルブ１０の閉時期が遅角されて吸気バルブ９とのオーバー
ラップが大きくなり、進角側油圧室６１内に油圧を供給することで、排気バルブ１０の閉
時期が進角されて吸気バルブ９とのオーバーラップが小さくなる。
【００１７】
以上のように、吸気バルブ９用の可変バルブタイミング機構１４Ａと、排気バルブ１０
用の可変バルブタイミング機構１４Ｂとを備えたバルブタイミング制御装置において、吸
気バルブ９のバルブタイミングと排気バルブ１０のバルブタイミングとを共に変更する要
求が生じたときに、変更前の吸気バルブ９の開時期と、排気バルブ１０の閉時期とに基づ
いて、吸気バルブ９のバルブタイミングと排気バルブ１０のバルブタイミングとの変更順
序を決定し、該変更順序にしたがってバルブタイミングを制御する。
【００１８】
図３は、減速運転時における上記バルブタイミングの制御のフローを示す。
ステップＳ１では、減速運転されたか否かをスロットル弁開度等によって判定する。な
お、減速運転時は、安定した燃焼性を確保するため、バルブオーバラップ量を減じて内部
ＥＧＲ量を減少させるように、吸気バルブ９の開時期（以下ＩＶＯという）及び排気バル
ブ１０の閉時期（以下ＥＶＣという）を、共に吸気上死点近傍となるように、目標バルブ
タイミングを設定する。
【００１９】
ステップＳ１で減速運転と判定されたときは、ステップＳ２へ進み、カム軸センサ１６
Ａ,１６Ｂからの検出信号に基づいて、ＩＶＯと、ＥＶＣとを読み込む。
ステップＳ３では、ＩＶＯから吸気上死点までのクランク角度Ａｉと、吸気上死点から
ＥＶＣまでのクランク角度Ａｅとを算出して、両者の値を比較する。なお、回転量に応じ
て増大するクランク角位置（例えば、図４〜図６に示すように、吸気上死点を０、吸気下
死点で１８０°、吸気上死点で３６０°、排気下死点で５４０°）において、以下のよう
に算出する。
【００２０】
Ａｉ＝吸気上死点のクランク角位置−ＩＶＯのクランク角位置
Ａｅ＝ＥＶＣのクランク角位置−吸気上死点のクランク角位置
ステップＳ４では、Ａｉ，Ａｅ＞０であるか、つまり、変更前のＩＶＯが吸気上死点前
にあり、かつ、ＥＶＣが吸気上死点後にあるかを判定する。
Ａｉ，Ａｅ＞０と判定されたときは、ステップＳ５へ進み、Ａｉ＞Ａｅであるかを判定
する。
【００２１】
Ａｉ＞Ａｅのときは、ＩＶＯを先に目標値である吸気上死点に近づけた方が、ＥＶＣを
同じく目標値である吸気上死点に近づけるより、初期のバルブオーバラップ量減少量を大
きくすることができる。
すなわち、ＥＶＣより吸気上死点から離れているＩＶＯを先に吸気上死点に近づけるよ
うに制御する方が、特に初期の操作量を大きくしてバルブオーバラップ量をいち早く減少
させることができ、かつ、ＩＶＯを吸気上死点に制御し終えて、既に、バルブオーバラッ
プ量を初めの半分以上減少した段階で、ＥＶＣの制御に切り換えることになり、遅れを伴
う切り換えタイミングを後半にずらすことができることなどにより、初期のバルブオーバ
ラップ量の減少量を大きくすることができるのである。
【００２２】
そして、初期段階でバルブオーバラップ量を大きく減少すれば、アイドル状態に移行し
て吸入空気量が減少する過程で内部ＥＧＲ量を速やかに減少できるため、安定した燃焼性
を保つことができる。
そこで、ステップＳ５でＡｉ＞Ａｅと判定されたときは、ステップＳ６へ進み、吸気バ
ルブ９のバルブタイミング制御を、排気バルブ１０のバルブタイミング制御より先に行う
ことを決定する。
【００２３】
また、ステップＳ５の判定がＮＯの場合は、ステップＳ７へ進んでＡｅ＞Ａｉであるか
を判定する。
そして、Ａｅ＞Ａｉと判定されたときは、上記同様の理由により、ＥＶＣを先に吸気上
死点に近づけた方が、ＩＶＯを吸気上死点に近づけるより、速やかにバルブオーバラップ
量を減少できるので、ステップＳ８へ進み、排気バルブ１０のバルブタイミング制御を、
吸気バルブ９のバルブタイミング制御より先に行うことを決定する。
【００２４】
また、ステップＳ７の判定がＮＯ、つまりＡｉ＝Ａｅと判定されたときは、基本的には
、吸気バルブ９、排気バルブ１０のどちらのバルブタイミングを先に制御してもよく、ス
テップＳ９で、予め設定した順序で制御するように決定する。
また、アクチュエータ等が相違してバルブタイミング制御の応答性に差がある場合は、
応答性の良い方から先に制御するように設定するのがよく、さらに、この場合は、Ａｉと
Ａｅの大きさが相違した場合でも、応答性を考慮して制御順序を決定するのがよい。例え
ば、ＡｉとＡｅに応答性の補正係数（応答性が高いほど大とする）を乗じた値同士を比較
して、制御順序を決定するようなこともできる。
【００２５】
また、ステップＳ４の判定がＮＯのときは、ステップＳ１０へ進み、Ａｉ≦０，Ａｅ≧
０（Ａｉ＝Ａｅ＝０を除く）であるか、つまり、ＩＶＯ，ＥＶＣが吸気上死点以後にある
かを判定し、ＹＥＳと判定された場合は、ステップＳ８へ進んで、排気バルブ１０のバル
ブタイミング制御を、吸気バルブ９のバルブタイミング制御より先に行うことを決定する
。
【００２６】
すなわち、ＥＶＣを先に吸気上死点に近づけることにより、バルブオーバラップ量を減
少させ、０からマイナスオーバーラップ状態としてから、ＩＶＯを吸気上死点に近づける
ことによりバルブオーバラップ量を０とする。
このようにすれば、アイドル状態に移行する間、バルブオーバラップ量が増大すること
がなく、良好な燃焼安定性を維持できる。逆の順序とした場合には、先のＩＶＯを吸気上
死点に近づける制御でバルブオーバラップ量が増大した後、後のＥＶＣを吸気上死点に近
づける制御でバルブオーバラップ量を減少させることになるから、バルブオーバラップ量
増大時の燃焼性悪化を招くこととなってしまう。
【００２７】
減速前のバルブタイミングの組み合わせが、以上示した３通りだけである場合は、ステ
ップＳ１０の判定を省略してステップＳ８へ進むようにすればよい。
さらにバルブタイミングの組み合わせがある場合は、以下のように処理される。
ステップＳ１０の判定がＮＯのときは、ステップＳ１１へ進んでＡｉ≧０，Ａｅ≦０（
Ａｉ＝Ａｅ＝０を除く）であるか、つまり、ＩＶＯ，ＥＶＣが吸気上死点以前にあるかを
判定し、ＹＥＳと判定された場合は、ステップＳ６へ進んで、吸気バルブ９のバルブタイ
ミング制御を、排気バルブ１０のバルブタイミング制御より先に行うことを決定する。
【００２８】
すなわち、ＩＶＯを先に吸気上死点に近づけることにより、バルブオーバラップ量を減
少させ、０からマイナスオーバーラップ状態としてから、ＥＶＣを吸気上死点に近づける
ことによりバルブオーバラップ量を０とする。
このようにすれば、アイドル状態に移行する間、バルブオーバラップ量が増大すること
がなく、良好な燃焼安定性を維持できる。逆の順序とした場合には、先のＥＶＣを吸気上
死点に近づける制御でバルブオーバラップ量が増大した後、後のＩＶＯを吸気上死点に近
づける制御でバルブオーバラップ量を減少させることになるから、バルブオーバラップ量
増大時の燃焼性悪化を招くこととなってしまう。
【００２９】
ステップＳ１０の判定がＮＯの場合は、Ａｉ≦０，Ａｅ≦０、つまり、ＩＶＯが吸気上
死点以後、ＥＶＣが吸気上死点以前であり、この状態では、バルブオーバラップを生じな
いので、燃焼性悪化を懸念する必要がなく、どちらを先に制御してもよいので、ステップ
Ｓ９へ進み、予め設定された順序で制御することを決定する。
なお、上記ステップＳ１０以降で判定される減速前でのＩＶＯ，ＥＶＣの２通りの状態
のうち、一方の状態のみしか制御しない場合には、ステップＳ１０の判定がＮＯとされた
ときに、そのバルブタイミング状態に見合った上記制御を行うようにすればよい。
【００３０】
そして、ステップＳ１２では、以上のように減速前のＩＶＯとＥＶＣの状態に応じて決
定されたバルブタイミングの制御順序にしたがって、吸気バルブ９と排気バルブ１０のバ
ルブタイミング制御を、それぞれ可変バルブタイミング機構１４Ａ，１４Ｂを駆動して行
う。具体的には、先に行われるバルブタイミング制御でＩＶＯまたはＥＶＣが吸気上死点
に制御されたことを検出した後、後のバルブタイミング制御を行う。
【００３１】
図４は、ステップＳ６での制御、図５は、ステップＳ８での制御、図６は、ステップＳ
９での制御（特に、｜Ａｉ｜＝｜Ａｅ｜の場合を示す）の様子をそれぞれ示している。
上記実施形態によれば、吸気バルブ９と排気バルブ１０の可変バルブタイミング機構１
４Ａ，１４Ｂを片方ずつ駆動することにより、オイルポンプ容量の拡大など駆動源の大型
化を回避できると共に、減速への切換時に内部ＥＧＲ量を速やかに減少させて、切換過渡
時の運転性（安定した燃焼性）を良好に維持することができる。
【００３２】
上記実施形態では、減速への切換時の場合を示したが、逆に、内部ＥＧＲが増大する方
向に運転状態が切り換わるような場合は、例えば、切換前のＩＶＯと切換運転後における
目標ＩＶＯとの偏差（クランク角度）と、切換前のＥＶＣと切換運転後における目標ＥＶ
Ｃとの偏差（クランク角度）を比較し、大きい方から先にバルブタイミングを制御するよ
うにすれば、内部ＥＧＲ量を初期から速やか増大させることができ、切換過渡時の運転性
を良好に維持することができる。
【００３３】
また、可変バルブタイミング機構も実施形態のような油圧駆動式に限定されず、電動式
のものにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態の全体構成を示すシステム図。
【図２】同上実施形態における可変バルブタイミング機構によるバルブタイミング制御状態を示す断面図。
【図３】同上実施形態における減速への運転時のバルブタイミング制御を示すフローチャート。
【図４】吸気バルブのバルブタイミングを先に行い、排気バルブタイミングのバルブタイミング制御を後に行うときのバルブタイミングの変化の様子を示すタイムチャート。
【図５】排気バルブのバルブタイミングを先に行い、吸気バルブタイミングのバルブタイミング制御を後に行うときのバルブタイミングの変化の様子を示すタイムチャート。
【図６】図４とは別の初期状態から吸気バルブのバルブタイミングを先に行い、排気バルブタイミングのバルブタイミング制御を後に行うときのバルブタイミングの変化の様子を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００３５】
１…エンジン
９…吸気バルブ
１０…排気バルブ
１２…吸気バルブ側カム軸
１３…排気バルブ側カム軸
１４Ａ…吸気バルブ用の可変バルブタイミング機構
１４Ｂ…排気バルブ用の可変バルブタイミング機構
１５…クランク角センサ
１６Ａ，１６Ｂ…カム軸センサ
２１…エンジン制御回路（ＥＣＵ）
【図１】
2008095610.tif 000003
【図２】
2008095610.tif 000004
【図３】
2008095610.tif 000005
【図４】
2008095610.tif 000006
【図５】
2008095610.tif 000007
【図６】
2008095610.tif 000008