(57)【要約】    【課題】実際のバルブタイミングに応じて適切な燃料噴射量（供給量）、点火時期を設定する。    【解決手段】機関の吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の制御装置において、前記開閉タイミングを任意のタイミングで検出可能な開閉タイミング検出手段を備え、この開閉タイミング検出手段により実際のバルブタイミング（実回転位相θｄｅｔ）を検出し（Ｓ１４）、機関始動時においては、検出したバルブタイミングに応じて燃料噴射量（供給量）、点火時期を補正する始動時燃料噴射制御、始動時点火時期制御を実行する（Ｓ１５〜１７）。【選択図】図１３
2005264864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の制御装置において、
前記開閉タイミングを任意のタイミングで検出可能な開閉タイミング検出手段を備え、
前記開閉タイミング検出手段により検出した開閉タイミングに基づいて、燃料供給量又は点火時期の少なくとも一方を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給量又は点火時期の補正は、機関回転速度が所定速度以下の低回転領域において行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記可変バルブタイミング機構は、機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで、前記開閉タイミングを変化させる構成であり、
前記開閉タイミング検出手段は、前記クランクシャフトの回転位置を検出する第１回転位置検出手段と、前記カムシャフトの回転位置を検出する第２回転位置検出手段と、前記第１回転位置検出手段及び前記第２回転位置検出手段の出力信号に基づいて前記クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を検出する回転位相検出手段と、を備え、
少なくとも前記第２回転位置検出手段は、前記カムシャフトの回転位置に応じて異なる信号を出力することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミング（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備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブの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備えた内燃機関の制御装置としては、特許文献１に開示されるようなものがある。このものでは、クランクシャフトの基準回転位置でクランク角信号を出力するクランク角センサと、カムシャフトの基準回転位置でカム信号を出力するカムセンサとを備え、前記基準回転位置のずれ角に基づいてクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相（すなわち、バルブタイミング）を検出するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−２９７６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来の構成では、一定のクランク角（カムシャフトの回転周期）毎にバルブタイミングが検出されることになるため、機関始動時等の低回転時においては、バルブタイミング（回転位相）の検出周期が長くなってしまい、検出したバルブタイミングと実際のバルブタイミングとのずれが大きくなってしまうという問題がある。
シリンダ充填空気量や吹き返しガス量（内部ＥＧＲ）は、バルブタイミングに応じて変化するものであるところ、上記従来のものでは、この変化に対応させた適切な燃料供給量や点火時期を設定することができず、この点で改良の余地があった。
【０００４】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、バルブタイミングを考慮して燃料供給量や点火時期を設定することにより、特に低回転時におけるエミッション及び燃焼安定性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、本発明の係る内燃機関の制御装置は、機関の吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを任意のタイミングで検出できる開閉タイミング検出手段を備え、この開閉タイミング検出手段の検出した開閉タイミングに基づいて燃料供給量又は点火時期の少なくとも一方を補正する。
このようにすると、バルブタイミングが変更されることに伴って変化するシリンダ充填空気量や吹き返しガス量を考慮して、実際のバルブタイミングに応じて最適な燃料供給量・点火時期を設定できる。これにより、特に低回転時におけるエミッションや燃焼安定性を改善できる。
【０００６】
ここで、上記燃料供給量や点火時期の補正は機関回転速度が所定回転速度以下の低回転領域において行うようにしてもよい。これにより、必要最小限の範囲内でのみ補正を行うようにして制御負荷の増大等を防止できる。
なお、機関の吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構が、機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで開閉タイミングを変化させる構成である場合には、例えば開閉タイミングを任意のタイミングで検出できる開閉タイミング検出手段が、前記クランクシャフトの回転位置を検出する第１回転位置検出手段と、前記カムシャフトの回転位置を検出する第２回転位置検出手段と、前記第１回転位置検出手段及び前記第２回転位置検出手段の出力信号に基づいて前記クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を検出する回転位相検出手段と、を備え、少なくとも前記第２回転位置検出手段は、前記カムシャフトの回転位置に応じて異なる信号を出力するようにする。
【０００７】
このようにすると、第２回転位置検出手段の出力信号はカムシャフトの回転位置に１対１で対応するため、この第２回転位置検出手段の出力信号に基づいてカムシャフトの回転位置を任意のタイミングで瞬時に求めることできる。これにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をカムシャフトの回転周期とは無関係に検出でき、低回転時であっても燃料供給量や点火時期の設定タイミングに一致させて回転位相、すなわち、バルブタイミングを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、実施形態における車両用内燃機関の構成図である。この図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【０００９】
機関の各燃焼室には点火プラグ１３３が設けられており、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させる。燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ吸気側カムシャフト１３４、排気側カムシャフト１１０に設けられたカムによって開閉駆動されるが、吸気側カムシャフト１３４には、可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）１１３が設けられている。
【００１０】
このＶＴＣ１１３は、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相を変化させることで吸気バルブ１０５の開閉タイミングを変化させる機構であり、その詳細については後述する。
なお、本実施形態では吸気バルブ１０５側のみにＶＴＣ１１３を備える構成としたが、吸気バルブ１０５側に代えて又は吸気バルブ１０５側と共に、排気バルブ１０７側にＶＴＣ１１３を備える構成であっても良い。
【００１１】
また、各気筒の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射し供給する。
マイクロコンピュータを内蔵するＥＣＵ１１４には、各種センサからの出力信号が入力され、該信号に基づく演算処理によって、前記電子制御スロットル１０４、ＶＴＣ１１３及び燃料噴射弁１３１を制御する。
【００１２】
前記各種センサとしては、アクセル開度を検出するアクセル開度センサＡＰＳ１１６、機関１０１の吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ１１５、クランクシャフト１２０からクランク角１８０°毎の基準回転位置で基準クランク角信号ＲＥＦを取り出すと共に単位クランク角度毎の単位角度信号ＰＯＳを取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、機関１０１の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１１９、吸気側カムシャフト１３４からカム角９０°（クランク角１８０°）毎の基準回転位置でカム信号ＣＡＭを取り出すカムセンサ１３２、燃焼室１０６内の燃焼圧力を検出する圧力センサ１３５、バッテリ電圧Ｖｂを検出する電圧センサ１３６等が設けられている。なお、機関回転速度Ｎｅは、前記基準クランク角信号ＲＥＦの周期、又は、単位時間当たりの単位角度信号ＰＯＳの発生数に基づいて算出される。また、図示は省略するが、ＥＣＵ１１４には、アイドルスイッチやスタートスイッチ等の動作信号も入力される。
【００１３】
次に、前記ＶＴＣ１１３の構成を、図２〜図９に基づいて説明する。図２に示すように、本実施形態に係るＶＴＣ１１３は、前記吸気側カムシャフト（以下、単にカムシャフトという）１３４と、このカムシャフト１３４の前端部に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト１２０に連係されるタイミングスプロケット３０２を外周に有する駆動リング３０３（駆動回転体）と、この駆動リング３０３とカムシャフト１３４の前方側（図２において左側）に配置されて、カムシャフト１３４と駆動リング３０３との組付角を操作する組付角操作機構３０４と、この組付角操作機構３０４のさらに前方側に配置されて、同機構３０４を駆動する操作力付与手段３０５と、内燃機関の図外のシリンダヘッドとヘッドカバーの前面に跨って取り付けられて組付角操作機構３０４と操作力付与手段３０５の前面と周域を覆う図外のＶＴＣカバーと、を備えている。なお、図３（及び図５）は図２のＡ−Ａ断面図に相当し、図４は図２のＢ−Ｂ断面図に相当する。
【００１４】
駆動リング３０３は、段差状の挿通孔３０６を備えた短軸円筒状に形成され、この挿通孔３０６部分が、カムシャフト１３４の前端部に結合された従動軸部材３０７（従動回転体）に回転可能に組み付けられている。そして、駆動リング３０３の前面（カムシャフト１３４と逆側の面）には、図３に示すように、対面する平行な側壁を有する３個の径方向溝３０８（径方向ガイド）が駆動リング３０３のほぼ半径方向に沿うように形成されている。
【００１５】
また、従動軸部材３０７は、図２に示すように、カムシャフト１３４の前端部に突き合される基部側外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する三つのレバー３０９が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト３１０によってカムシャフト１３４に結合されている。各レバー３０９には、リンク３１１の基端がピン３１２によって軸支連結され、各リンク３１１の先端には前記各径方向溝３０８に摺動自由に係合する円柱状の突出部３１３が一体に形成されている。
【００１６】
各リンク３１１は、突出部３１３が対応する径方向溝３０８に係合した状態において、ピン３１２を介して従動軸部材３０７に連結されているため、リンク３１１の先端側が外力を受けて径方向溝３０８に沿って変位すると、駆動リング３０３と従動軸部材３０７とは、リンク３１１の作用によって突出部３１３の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００１７】
また、各リンク３１１の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴３１４が形成され、この収容穴３１４に、後述する渦巻き溝３１５（渦巻き状ガイド）に係合する球面突起３１６ａを有する係合ピン３１６（転動部材）と、この係合ピン３１６を前方側（渦巻き溝３１５側）に付勢するコイルばね３１７とが収容されている。なお、この実施形態においては、リンク３１１の先端の突出部３１３と、係合ピン３１６、コイルばね３１７等とによって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
【００１８】
一方、従動軸部材３０７のレバー３０９の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁３１８ａを有する中間回転体３１８が、軸受３３１を介して回転自在に支持されている。この中間回転体３１８のフランジ壁３１８ａの後面側には、断面半円状の前述の渦巻き溝３１５が形成され、この渦巻き溝３１５に、前記各リンク３１１の先端の係合ピン３１６が転動自在に案内係合されている。渦巻き溝３１５の渦巻きは、駆動リング３０３の回転方向に沿って次第に縮径するように形成されている。従って、各リンク３１１先端の係合ピン３１６が渦巻き溝３１５に係合した状態において、中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク３１１の先端部は径方向溝３０８に案内されつつ、渦巻き溝３１５の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体３１８が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
【００１９】
この実施形態の組付角操作機構３０４は、以上説明した駆動リング３０３の径方向溝３０８、リンク３１１、突出部３１３、係合ピン３１６、レバー３０９、中間回転体３１８、渦巻き溝３１５等によって構成されている。この組付角操作機構３０４は、操作力付与手段３０５から中間回転体３１８にカムシャフト１３４に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝３１５と係合ピン３１６の係合部を通してリンク３１１の先端を径方向に変位させ、このときリンク３１１とレバー３０９の作用によって駆動リンク３０３と従動軸部材３０７に相対的な回動力を伝達する。
【００２０】
一方、操作力付与手段３０５は、中間回転体３１８を駆動リング３０３の回転方向に付勢するゼンマイばね３１９と、中間回転体３１８を駆動リング３０３の回転方向と逆方向に付勢すべく制動機構であるヒステリシスブレーキ３２０と、を備えてなり、内燃機関の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ３２０の制動力を適宜制御することにより、中間回転体３１８を駆動リング３０３に対して相対回動させ、或は、この両者の回動位置を維持するようになっている。
【００２１】
ゼンマイばね３１９は、駆動リング３０３に一体に取り付けられた円筒部材３２１にその外周端部が結合される一方で、内周端部が中間回転体３１８の円筒状の基部に結合され、全体が中間回転体３１８のフランジ壁３１８ａの前方側スペースに配置されている。
一方、ヒステリシスブレーキ３２０は、中間回転体３１８の前端部にリテーナプレート３２２を介して取り付けられた有底円筒状のヒステリシスリング３２３と、非回転部材である図外のＶＴＣカバーに回転を規制した状態で取り付けられた磁界制御手段としての電磁コイル３２４と、電磁コイル３２４の磁気を誘導する磁気誘導部材であるコイルヨーク３２５と、を備え、電磁コイル３２４が機関の運転状態に応じて前記ＥＣＵ１１４によって通電制御されるようになっている。具体的には、ＥＣＵ１１４は、電磁コイル３２４に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
【００２２】
ヒステリシスリング３２３は、図６に示すように、外部の磁界の変化に対して位相遅れをもって磁束力が変化する特性（磁気的ヒステリシス特性）を持つヒステリシス材（半硬質材）によって形成され、外周側の円筒壁３２３ａ部分が前記コイルヨーク３２５によって制動作用を受けるようになっている。
コイルヨーク３２５は、電磁コイル３２５を取り囲むように全体が略円筒形状に形成され、その内周面が軸受３２８を介して従動軸部材３０７の先端部に回転可能に支持されている。そして、コイルヨーク３１５の後部面側（中間回転体３１８側）には磁気入出部分が円筒状の隙間をもって向かい合うように周面状の一対の対向面３２６，３２７が形成されている。
【００２３】
また、図７に示すように、コイルヨーク３２５の両対向面３２６，３２７には夫々円周方向に沿って複数の凹凸が連続して形成され、これらの凹凸のうち凸部３２６ａ，３２７ａが磁極（磁界発生部）を成すようになっている。
そして、一方の対向面３２６の凸部３２６ａと他方の対向面３２７の凸部３２７ａは円周方向に交互に配置され、対向面３２６，３２７相互の近接する凸部３２６ａ，３２７ａがすべて円周方向にずれている。従って、両対向面３２６，３２７の近接する凸部３２６ａ，３２７ａ間には、電磁コイル２４の励磁によって図７に示すような円周方向に傾きをもった向きの磁界が発生する。そして、両対向面３２６，３２７間の隙間には前記ヒステリシスリング３２３の円筒壁３２３ａが非接触状態で介装されている。
【００２４】
ここで、このヒステリシスブレーキ３２０の作動原理を図８によって説明する。なお、図８（ａ）はヒステリシスリング３２３（ヒステリシス材）に最初に磁界をかけた状態を示し、図８（ｂ）は上記（ａ）の状態からヒステリシスリング３２３を変位（回転）させた状態を示す。
図８（ａ）の状態においては、コイルヨーク３２５の両対向面３２６，３２７間における磁界の向き（対向面２７の凸部３２７ａから他方の対向面３２６の凸部３２７ａに向かう磁界の向き）に沿うようにヒステリシスリング３２３内に磁束の流れが生じる。
【００２５】
この状態からヒステリシスリング３２３が、外力Ｆを受けて図８（ｂ）に示す状態に移動すると、外部磁界内をヒステリシスリング３２３が変位することとなるため、このときヒステリシスリング３２３の内部の磁束は位相遅れをもち、ヒステリシスリング３２３内部の磁束の向きは、対向面３２６，３２７間の磁界の向きに対してずれる（傾斜する）こととなる。従って、対向面３２７の凸部３２７ａからヒステリシスリング３２３に入る磁束の流れ（磁力線）と、ヒステリシスリング３２３から他方の対向面３２６の凸部３２６ａに向かう磁束の流れ（磁力線）が歪められ、このとき、この磁束の流れの歪みを矯正するような引き合い力が対向面３２６，３２７とヒステリシスリング３２３との間に作用し、その引き合い力がヒステリシスリング３２３を制動する抗力Ｆ’として働く。
【００２６】
このヒステリシスブレーキ３２０は、以上のようにヒステリシスリング３２３が対向面３２６，３２７間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング３２３の内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによって制動力を発生するものであるが、その制動力は、ヒステリシスリング３２３の回転速度（対向面３２６，３２７とヒステリシスリング３２３の相対速度）に関係なく、磁界の強さ、即ち、電磁コイル３２４の励磁電流の大きさに略比例した一定の値となる。
【００２７】
なお、図９は、ヒステリシスブレーキ３２０における回転速度と制動トルクの関係を、励磁電流をａ〜ｄ（ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄ）に変えて調べた試験結果である。この試験結果から明らかなように、このヒステリシスブレーキ３２０は、例えば、渦電流を用いたブレーキのように回転速度の影響を受けることがなく、常に励磁電流値に応じた制動力を得ることができる。
【００２８】
本実施形態に係るＶＴＣ１１３は以上のような構成となっており、ヒステリシスブレーキ３２０の電磁コイル３２４の励磁がオフされると、ゼンマイばね３１９の力によって中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して機関回転方向に最大に回転される（図３参照）。これにより、クランクシャフト１２０に対するカムシャフト１３４の回転位相はバルブタイミングが最も遅れる最遅角側（吸気バルブ１０５のバルブタイミングは最遅角タイミング）に維持される。
【００２９】
この状態から前記回転位相を最進角側に変更すべき指令が前記ＥＣＵ１１４から発されると、ヒステリシスブレーキ３２０の電磁コイル３２４の励磁がオンにされて、ゼンマイばね３１９の力に抗する制動力が中間回転体３１８に付与される。これにより、中間回転体３１８が駆動リング３０３に対して回転移動し、それによってリンク３１１の先端の係合ピン３１６が渦巻き溝３１５に誘導されてリンク３１１の先端部が径方向溝３０８に沿って変位し、図５に示すように、リンク３１１の作用によって駆動リング３０３と従動軸部材３０７の組付角が最進角側に変更される。この結果、回転位相はバルブタイミングが最も進む最進角側（吸気バルブ１０５のバルブタイミングは最進角タイミング）に変更される。
【００３０】
一方、この状態（最進角側）から前記回転位相を最遅角側に変更すべく前記ＥＣＵ１１４から発されると、ヒステリシスブレーキ３２０の電磁コイル３２４の励磁がオフにされ、再度ゼンマイばね３１９の力によって中間回転体３１８が戻す方向に回転移動する。すると、渦巻き溝３１５による係合ピン３１６の誘導によってリンク３１１が上記と逆方向に揺動し、図３に示すように、そのリンク３１１の作用によって駆動リング３０３と従動軸部材３０７の組付角が再度最遅角側に変更される。
【００３１】
なお、このＶＴＣ１１３によって変更される（クランクシャフトに対するカムシャフト１３４の）回転位相は、以上説明した最遅角と最進角の二種の位相ばかりでなく、ヒステリシスブレーキ３２０の制動力の制御によって任意の位相に変更することができ、ゼンマイばね３１９の力とヒステリシスブレーキ３２０の制動力のバランスによってその位相を保持することもできる。
【００３２】
また、本実施形態では、図１０に示すように、吸気側カムシャフト１３４と共に回転する回転体４０１と、この回転体４０１の外周に近接配置された電磁式のギャップセンサ４０２とを備えている。
回転体４０１は直接又は他の部材を介して間接的に吸気カムシャフト１３４に固定されており、その外周は、図１０に示すように、吸気側カムシャフト１３４の中心からの距離が周方向で徐々に変化するよう形成されている。ギャップセンサ４０２は、吸気側カムシャフト１３４と回転に伴って変化する回転体４０１の外周とのギャップＧｐに応じた信号（電圧）をＥＣＵ１１４に出力する。なお、回転体４０１は、吸気側カムシャフト１３４と共に回転するように設けられていれば、その固定方法や固定位置等は問わず、また、ギャップセンサ４０２は、回転体４０１の外周とのギャップＧｐに応じた信号を連続的に出力できればいずれの方式のものであってもよい。
【００３３】
ここで、ギャップセンサ４０２からの出力は、図１１に示すように、回転体４０１の外周とのギャップに対してほぼ正比例の関係にあり、また、ギャップと吸気側カムシャフト１３４の回転角度とは１対１で対応するため、ギャップセンサ４０２の出力と吸気側カムシャフト１３４の回転角度（カム角）とは、図１２に示すように、ほぼ正比例の関係となる。従って、ＥＣＵ１１４は、ギャップセンサ４０２からの出力信号に基づいて瞬時に吸気側カムシャフト１３４の回転角度を検出することができる。
【００３４】
すなわち、本実施形態においては、（１）クランク角センサ１１７及びカムセンサ１３２の出力信号に基づいて、吸気側カムシャフト１３４の回転周期毎に、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相（吸気バルブ１０５のバルブタイミング）を検出できる（以下、これを第１回転位相検出手段による検出という）と共に、（２）クランク角センサ１１７及びギャップセンサ４０２の出力信号に基づいて、任意のタイミングで連続的に前記回転位相（吸気バルブ１０５のバルブタイミング）を検出することができる（以下、これを第２回転位相検出手段による検出いう）。
【００３５】
具体的には、第１回転位相検出手段は、基準クランク角信号ＲＥＦの発生からカム信号ＣＡＭの発生までの単位角度信号ＰＯＳをカウントすることで前記回転位相を検出（算出）し、第２回転位相検出手段は、ギャップセンサ４０２の出力信号に基づいて検出した吸気側カムシャフト１３４の回転角度と、基準クランク角信号ＲＥＦの発生から吸気側カムシャフト１３４の回転角度検出までの単位角度信号ＰＯＳをカウントすることで検出したクランクシャフト１２０の回転角度とから前記回転位相を検出（算出）する。
【００３６】
このように、２つの回転位相検出手段を備えることにより、例えば、高回転時には前記第１回転位相検出手段により安定かつ正確にクランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相を検出する一方、回転位相の検出周期の方が長くなる低回転時には、前記第２回転位相検出手段により前記回転位相を検出する、というように、第１、第２回転位相検出手段を適宜選択して回転位相を検出することができる。
【００３７】
ここで、本実施形態において、ＥＣＵ１１４によって実行されるバルブタイミング制御、燃料供給量（燃料噴射量）制御、点火時期制御について説明する。
図１３は、メインルーチンを示すフローチャートである。このフローは、キースイッチがＯＮされると開始され、所定時間（例えば、１０ｍｓ）毎に実行される。
Ｓ１１では、機関回転速度Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗ、機関負荷（別ルーチンで設定される目標体積効率）等の機関運転状態を読み込む。
【００３８】
Ｓ１２では、始動時判定フラグＦＬＧＳＴの設定を行う。かかる設定は、具体的には、図１４に示すフローチャートにしたがって行う。
Ｓ１３では、目標回転位相θｔｇを設定する。かかる設定は、具体的には、図１５に示すフローチャートにしたがって行う。
Ｓ１４では、実回転位相θｄｅｔを検出する。かかる検出は、前記第１回転位相検出手段又は前記第２回転位相検出手段により行う。なお、上述したように、所定回転速度以下の低回転時には第２回転位相検出手段により実回転位相を検出し、それ以外は第１回転位相検出手段により実回転位相を検出するようにしてもよい。
【００３９】
Ｓ１５では、始動時判定フラグＦＬＧＳＴが設定されているか否かを判定する。始動時判定フラグが設定されていれば（ＦＬＧＳＴ＝１であれば）Ｓ１６、Ｓ１７に進み、始動時燃料噴射制御（図１６、図１７参照）、始動時点火時期制御を実行する（図１８参照）。一方、始動時判定フラグが設定されていなければ（ＦＬＧＳＴ＝０であれば）Ｓ１８、Ｓ１９に進み、通常時燃料噴射制御、通常時点火時期制御を実行する。
【００４０】
図１４は、始動時判定フラグＦＬＧＳＴの設定を示すフローチャートであり、図１３のＳ１２において実行される。
Ｓ２１では、スタートスイッチがＯＮであるか否かを判定する。スタートスイッチがＯＮであればＳ２２に進み、ＯＦＦであればＳ２４に進む。なお、スタートスイッチのＯＮ／ＯＦＦ判定に代えて、始動モータのＯＮ／ＯＦＦ判定としてもよい。
【００４１】
Ｓ２２では、機関回転速度Ｎｅが所定回転速度Ｎｓ（例えば、５００ｒｐｍ）以下であるか否かを判定する。Ｎｅ≦ＮｓであればＳ２３に進み、Ｎｅ＞Ｎｓ１であればＳ２４に進む。
Ｓ２３では、始動時判定フラグＦＬＧＳＴを１とする（設定する）。
Ｓ２４では、始動時判定フラグＦＬＧＳＴを０とする（解除する）。
【００４２】
図１５は、目標回転位相θｔｇ（吸気バルブの目標閉時期ＴＧＩＶＣ）の設定を示すフローチャートであり、図１３のＳ１３において実行される。
Ｓ３１では、機関回転中であるか否かを判定する。機関回転中であればＳ３２に進み、回転中でなければ目標回転位相θｔｇの設定を行うことなく、本フローを終了する。
Ｓ３２では、始動時設定フラグが設定されているか否かを判定する。始動時判定フラグは設定されていれば（ＦＬＧＳＴ＝１であれば）Ｓ３３に進み、設定されていなければ（ＦＬＧＳＴ＝０であれば）Ｓ３４に進む。
【００４３】
Ｓ３３では、冷却水温度Ｔｗに基づいて、図に示すようなテーブルを検索して始動時目標回転位相θｔｇ１（ＴＧＩＶＣ）を設定する。この始動時目標回転位相θｔｇ１（ＴＧＩＶＣ）は、機関始動に最適なバルブタイミング（始動時バルブタイミング）となるよう最遅角位置よりも進角側に設定されるものであり、冷却水温度Ｔｗが低いほど進角側に設定される。これは、低温時には、吸気バルブ１０５の閉時期（ＩＶＣ）を進角させて吸気下死点に近づけることで有効圧縮比を高めて始動性を確保する一方、高温時には、吸気バルブ１０５の閉時期（ＩＶＣ）を吸気下死点から遠ざけることで振動の低減を図るようにしたものである。
【００４４】
Ｓ３４では、機関回転速度Ｎｅと機関負荷（目標体積効率ηＶ）とに基づいて、図に示すようなマップを参照して通常時目標回転位相θｔｇ２（ＴＧＩＶＣ）を設定する。なお、冷却水温度Ｔｗに応じて要求されるバルブタイミングが変化することを考慮して、冷却水温度Ｔｗにより参照するマップを切り換えるようにしてもよい。
これにより、始動時においては始動時目標回転位相θｔｇ１が設定され、第２回転位相検出した実回転位相θｄｅｔが始動時目標回転位相θｔｇ１に一致するようにＶＴＣ１１３が制御され、それ以外のときは通常時目標回転位相θｔｇ２が設定され、第１回転位相検出手段又は第２回転位相検出手段により検出した実回転位相θｄｅｔが通常時目標回転位相θｔｇ２に一致するようにＶＴＣ１１３が制御されることになる。なお、かかる制御は、例えば、設定した目標回転位相θｔｇ１又はθｔｇ２と検出した実回転位相θｄｅｔとの偏差Ｅｒに基づくＰＩＤ制御によりフィードバック操作量Ｕを算出し、この算出したフィードバック操作量ＵをＶＴＣ１１３に出力することにより行う。
【００４５】
図１６、図１７は、始動時燃料噴射量（駆動パルス幅）ＴＩｓｔの設定を示すフローチャートであり、図１３のＳ１６において実行される。
Ｓ４１では、冷却水温度Ｔｗに基づいて、図に示すようなテーブルを検索して始動時基本燃料噴射量ＴＩｓｔ０を設定する。この始動時基本燃料噴射量ＴＩｓｔ０は、バルブタイミングが始動時タイミングとなったときの燃料噴射量として設定されるものであり、冷却水温度Ｔｗが低いほど大きく（多く）設定される。これは、低温時は燃料の気化が悪く壁流量が多くなることから、これを考慮して噴射量を増量するようにしたものである。
【００４６】
Ｓ４２では、始動時基本燃料噴射量ＴＩｓｔ０を補正するための回転補正係数ＫＨＯＳＮｅ（＜１．０）を算出する。かかる算出は、機関回転速度Ｎｅに基づいて、図に示すようなテーブルを検索することにより行う。回転補正係数ＫＨＯＳＮＥは、機関回転速度が高いほど小さな値に設定される。これは、スロットル開度一定のもとで機関回転速度Ｎｅが上昇すると、これに伴って体積効率も低下することから、高回転側では噴射量を減量するようにしたものである。
【００４７】
Ｓ４３では、燃料噴射量のバルブタイミングに応じた補正量（燃料噴射量のＶＴＣ補正量）ＴＨＯＳＶＴＣを算出する。かかるバルブタイミング補正量ＴＨＯＳＶＴＣは、目標バルブタイミング（目標回転位相）θｔｇと実際のバルブタイミング（実回転位相）とが異なることにより有効圧縮比（シリンダ充填空気量）の「ずれ」が生じることから、この「ずれ」に応じて補正すべき燃料量として算出されるものであり、具体的には、図１７に示すフローチャートにしたがって算出される。
【００４８】
Ｓ４４では、次式により始動時燃料噴射量ＴＩｓｔを算出する。これにより、始動時において、バルブタイミングが始動時タイミングに到達していないときであっても、実際のバルブタイミングに応じた適切な燃料噴射量（駆動パルス幅）が設定されて燃料噴射弁１３１に出力される。
ＴＩｓｔ＝ＴＩｓｔ０＊ＫＨＯＳＮＥ＋ＴＨＯＳＶＴＣ
なお、図１３のＳ１８で実行される通常時燃料噴射制御については従来と同様であるので、その説明は省略するが、基本的には、機関運転状態（機関回転速度Ｎｅ、機関負荷等）に基づいて、あらかじめ設定されたマップを参照して基本燃料噴射量Ｔｉｂａｓｅを算出する。次に、この基本燃料噴射量Ｔｉｂａｓｅを冷却水温度Ｔｗ等に応じて補正した燃料噴射量（駆動パルス幅）Ｔｉを燃料噴射弁１３１に出力することにより行う。
【００４９】
図１７は、燃料噴射量のＶＴＣ補正量ＴＨＯＳＶＴＣを算出するフローチャートであり、図１６のＳ４３で実行される。
Ｓ５１、Ｓ５２では、目標有効圧縮比ＴＧＶＣＹＬ、実有効圧縮比ＲＥＶＣＹＬを算出する。かかる算出は、それぞれ始動時目標回転位相θｔｇ１（吸気バルブの目標閉時期ＴＧＩＶＣ）、実回転位相θｄｅｔ（実閉時期ＲＥＩＶＣ）に基づいて、図に示すようなテーブルを検索することにより行う。なお、有効圧縮比は、回転位相を進角させるほど（すなわち、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが吸気下死点ＢＤＣに近づくほど）有効排気量が増加するため、１．０に近づくことになる。
【００５０】
Ｓ５３では、目標有効圧縮比ＴＧＶＣＹＬと実有効圧縮比ＲＥＶＣＹＬとの「ずれ」、すなわち、シリンダ充填空気量の「ずれ」による燃料噴射量の「ずれ」分を燃料噴射量（駆動パルス幅）補正量ＴＨＯＳＶＴＣとして算出する。具体的には、次式に示すように、目標有効圧縮比ＴＧＶＣＹＬに対する実有効圧縮比ＲＥＶＣＹＬの不足分（割合）を算出し、これに基本駆動パルス相当の係数ＨＫＣＯＮＳＴ＃を乗算することにより行う。
【００５１】
ＴＨＯＳＶＴＣ＝[（ＴＧＶＣＹＬ／ＲＥＶＣＹＬ）−１]＊ＨＫＣＯＮＳＴ＃
これにより、実回転位相（実際のバルブタイミング）θｄｅｔが始動時目標回転位相（始動時タイミング）θｔｇ１となるまでの間、燃料噴射量のＶＴＣ補正量ＴＨＯＳＶＴＣが算出される（燃料噴射量が補正される）ことになる。
図１８は、始動時点火時期ＡＤＶｓｔの設定を示すフローチャートであり、図１３のＳ１７において実行される。
【００５２】
６１では、基本点火時期ＡＤＶｂａｓｅを設定する。かかる設定は、機関回転速度Ｎｅ、機関負荷（目標ηｖ）に基づいて、あらかじめ設定されたマップを参照することにより行う。
Ｓ６２では、点火時期のバルブタイミングに応じた補正量（点火時期のＶＴＣ補正量）ＡＤＶｖｔｃを算出する。かかる算出は、機関回転速度Ｎｅ、実回転位相θｄｅｔに基づいて、図に示すようなマップを検索することにより行う。なお、ここで用いるマップは、（ａ）実回転位相θｄｅｔ（バルブタイミング）が進角側にあるほど内部ＥＧＲが多くなり、燃焼が遅くなることから点火を早く行う必要があること、（ｂ）体積効率が大きいほど点火を遅くできること、（ｃ）機関回転速度Ｎｅが高いほど等体積効率において点火を早く行う必要があること、等を考慮してあらかじめ設定されたものである。
【００５３】
Ｓ６３では、次式により始動時点火時期ＡＤＶｓｔを算出する。これにより、始動時において、実際のバルブタイミングに応じた適切な点火時期が設定され、点火プラグ１３３のイグニッションコイル（図示省略）に出力される。
ＡＤＶｓｔ＝ＡＤＶｂａｓｅ＋ＡＤＶｖｔｃ
なお、Ｓ６２の前に実回転位相θｄｅｔが始動時目標回転位相θｔｇ１となったか否かを判定するステップを設け、燃料噴射量を補正するＶＴＣ補正量ＴＨＯＳＶＴＣの算出と同様に、実回転位相θｄｅｔが始動時目標回転位相θｔｇ１となるまでの間だけ点火時期を補正するＶＴＣ補正量ＡＤＶｖｔｃを算出するようにしてもよい。
【００５４】
また、図１３のＳ１９で実行される通常時点火時期制御についての説明は省略するが、基本的には、上記Ｓ６１と同様に、機関運転状態（機関回転速度Ｎｅ、機関負荷等）に基づいて、あらかじめ設定されたマップを参照して点火時期ＡＤＶを算出し、これを点火プラグ１３３（のイグニッションコイル）に出力することにより行う。
以上により、機関始動時においても実際のバルブタイミングを燃料噴射量、点火時期の設定時に検出し、この検出したバルブタイミングに応じて燃料噴射量、点火時期を補正できるので、バルブタイミングに応じて変化するシリンダ充填空気量や吹き返しガス量を考慮した最適な燃料噴射量・点火時期を設定できる。この結果、例えば、始動時にバルブタイミングを始動に最適な始動時タイミングまで制御するものにおいて、始動時タイミングにまで到達していない場合等であっても、始動時におけるエミッションの悪化や燃焼の不安定を招くような事態を防止することができる。
【００５５】
なお、以上説明した実施形態では、機関始動時における燃料噴射量、点火時期を実際のバルブタイミングに応じて補正するようにしているが、機関始動時に限らず、機関回転速度Ｎｅが所定回転速度以下の低回転領域における燃料噴射量、点火時期を補正するようにしてもよい。この場合、図１４（始動時判定フラグの設定）において、Ｓ２１を削除すると共にＳ２２で所定回転速度Ｎｓ２（＞Ｎｓ）以下であるか否かを判定するようにし、Ｓ２３、２４でそれぞれ低回転領域判定フラグの設定、解除を行うようにすればよい。
【００５６】
また、吸気バルブ１０５にＶＴＣ１１３を備えたものについて説明しているが、排気バルブ１０７側にＶＴＣ１１３を備えたものに適用してもよい。この場合においても、バルブタイミングに応じて変化する、シリンダ充填空気量や吹き返しガス量（内部ＥＧＲ）を考慮して燃料噴射量、点火時期を設定（補正）することになる。
また、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相を任意のタイミングで検出できれば、前記第２回転位相検出手段に限るものではなく、また、吸気側カムシャフト１３４の回転周期よりも短い周期で前記回転位相を検出するもので代用してもよい。
【００５７】
さらに、以上では電磁式のＶＴＣについて説明したが、油圧式のＶＴＣ（例えば、機関始動時に油圧を上昇させる手段を備えたもの）に対して適用してもよい。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
機関始動時に、前記開閉タイミング検出手段により検出した回転位相に基づいて、前記回転位相を機関停止中の状態からそれよりも進角側の始動時タイミングへと制御すると共に、前記始動時タイミングとなるまでのあいだ前記燃料供給量又は点火時期の補正を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【００５８】
これにより、始動性を向上させつつ、始動時におけるエミッションの悪化や燃焼の不安定を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態に係る内燃機関のシステム構成図である。
【図２】実施形態に係る可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】上記ＶＴＣの作動状態を示す断面図（Ａ−Ａ断面図に相当する）。
【図６】ヒステリシス材の磁束密度−磁界特性を示すグラフである。
【図７】図４の部分拡大断面図である。
【図８】図７の部品を直線状に展開した模式図であり、初期状態（ａ）とヒステリシスリングが回転したとき（ｂ）の磁束の流れを示す図である。
【図９】上記ＶＴＣのブレーキトルク−回転速度特性を示すグラフである。
【図１０】第２回転位置検出手段を構成する回転体４０１とギャップセンサ４０２とを説明する図である。
【図１１】ギャップセンサのギャップ−出力特性を示すグラフである。
【図１２】ギャップセンサの出力−カム角（回転位置）特性を示すグラフである。
【図１３】本実施形態に係るバルブタイミング制御、燃料噴射制御、点火時期制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】始動時判定フラグＦＬＧＳＴの設定を示すフローチャートである。
【図１５】目標回転位相θｔｇの設定を示すフローチャートである。
【図１６】始動時燃料噴射量（駆動パルス幅）ＴＩｓｔの設定を示すフローチャートである。
【図１７】燃料噴射量のＶＴＣ補正量ＴＨＯＳＶＴＣを算出するフローチャートである。
【図１８】点火時期の設定を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１１３…ＶＴＣ（可変バルブタイミング機構）、１１４…ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）、クランク角センサ…１１７、１２０…クランクシャフト、１３１…燃料噴射弁、１３２…カムセンサ、１３３…点火プラグ、１３４…吸気側カムシャフト、４０１…回転体、４０２…ギャップセンサ
【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】
2005264864.tif 000014
【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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