(57)【要約】【課題】エンジンが必要とするＥＧＲガスを導入させて、エンジンの燃費の向上を図ることができるエンジンのバルブタイミング調整装置を提供すること。【解決手段】吸気マニホールド１７と排気マニホールド３７とを連通して排気ガスの一部を外部ＥＧＲガスとして吸気側に還流させる排気還流管４１と、排気還流管４１を全開から全閉の間で開閉して吸気側に還流させる排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブ４２と、吸気側可変動弁機構１５と排気側可変動弁機構３５とを制御して吸気バルブ１４と排気バルブ３４との開閉時期を調整して排気ポート１２より排出された排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして燃焼室内に導入させるバルブ制御部３１とを備え、バルブ制御部３１は、外部ＥＧＲのオンとオフとの切り替え時に、外部ＥＧＲガスと内部ＥＧＲガスの合計の量が予め設定された目標量になるように開閉時期を調整する。【選択図】図１
2016008596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガスの一部を外部ＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる排気還流管と、
前記エンジンの運転状態に基づいて前記外部ＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブと、を備える車両に搭載され、
前記エンジンの吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも一方の開閉時期を制御して、排気ポートより排出された排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして燃焼室内に導入させるとともに前記内部ＥＧＲガスの量を調整するバルブ制御部を備えるエンジンのバルブタイミング調整装置であって、
前記バルブ制御部は、前記外部ＥＧＲガスの還流の開始時または停止時に、前記外部ＥＧＲガスと前記内部ＥＧＲガスの合計の量が予め設定された目標量になるように前記内部ＥＧＲガスの量を調整するエンジンのバルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの一部を吸気側に戻してエンジンに再導入させる排気ガス還流装置を備える車両におけるエンジンのバルブタイミング調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンの燃費の改善を目的として、エンジンの排出する排気ガスの一部を吸気側に戻してエンジンに再導入する排気還流装置が知られている。この排気還流装置には、外部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）型排気還流装置と内部ＥＧＲ型排気還流装置が存在する。外部ＥＧＲ型排気還流装置とは、排気管と吸気管とを繋ぐ管路を設け、排気ガスの一部をその管路を通して外部ＥＧＲガスとして吸気管に導入するものである。内部ＥＧＲ型排気還流装置とは、吸気バルブもしくは排気バルブの開弁時期の調整であるバルブタイミング制御により、排気ポートより排出された排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして排気ポートから燃焼室内に導入するものである。
【０００３】
特許文献１には、外部ＥＧＲガス量のみではエンジンが必要とする排気ガス導入量に満たない場合に、内部ＥＧＲガス量を増加させ、さらに多くの排気ガスの還流要求に対応できる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５９８２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような外部ＥＧＲと内部ＥＧＲの双方を行うエンジンでは、外部ＥＧＲガスの導入時は、外部ＥＧＲガスの非導入時に対し、吸気バルブと排気バルブとが共に開弁状態となるオーバラップの期間を短くして内部ＥＧＲガス量を抑える制御が行われる。これは、外部ＥＧＲガスの導入により燃焼室内に導入される排気ガスの量の過多による燃焼安定性の低下を防止するためである。
【０００６】
内部ＥＧＲガス量は、バルブタイミングの調整によって変更が可能であり、外部ＥＧＲガス量の変化よりも応答が早い傾向にある。このため、外部ＥＧＲが開始され排気ガスの還流が開始されたと同時に、内部ＥＧＲガス量を減少させるためにバルブタイミングの調整を行うと、外部ＥＧＲガスの応答が遅いため、エンジンが必要とするＥＧＲガス量に対し、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量の合計のＥＧＲガス量が少なくなる恐れがある。この場合、合計のＥＧＲガス量で不足した量の新気が多く導入され、吸入空気量で制御される燃料噴射量が増加し、燃費の悪化を招く恐れがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、エンジンが必要とするＥＧＲガスを導入させて、エンジンの燃費の向上を図ることができるエンジンのバルブタイミング調整装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するエンジンのバルブタイミング調整装置の発明の一態様は、エンジンの排気ガスの一部を外部ＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる排気還流管と、エンジンの運転状態に基づいて外部ＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブと、を備える車両に搭載され、エンジンの吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも一方の開閉時期を制御して、排気ポートより排出された排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして燃焼室内に導入させるとともに内部ＥＧＲガスの量を調整するバルブ制御部を備えるエンジンのバルブタイミング調整装置であって、バルブ制御部は、外部ＥＧＲガスの還流の開始時または停止時に、外部ＥＧＲガスと内部ＥＧＲガスの合計の量が予め設定された目標量になるように内部ＥＧＲガスの量を調整するものである。
【発明の効果】
【０００９】
このように本発明の一態様によれば、エンジンが必要とするＥＧＲガスを導入させることができ、エンジンの燃費の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を示す図であり、その概念ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を示す図であり、そのＶＶＴ値変更処理を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を示す図であり、そのＶＶＴ値変更処理時のＥＧＲ率とＶＶＴ値の変化を示すタイムチャートである。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を示す図であり、そのＶＶＴ値変更処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置について詳細に説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを含んで構成されている。
【００１３】
エンジン２は、例えば直列４気筒のガソリンエンジンで構成されている。なお、エンジン２の気筒数は４気筒に限られない。また、エンジン２は、直列４気筒に限らず、例えばＶ型エンジン等であってもよい。
【００１４】
このエンジン２は、シリンダブロック２２と、シリンダブロック２２の上部に締結されたシリンダヘッド２３と、シリンダブロック２２の下部に締結されたオイルパン２４とを含んで構成されている。オイルパン２４には、図示しないエンジンオイルが貯留されるようになっている。
【００１５】
シリンダブロック２２には、気筒としてのシリンダ２５が形成されている。シリンダ２５には、このシリンダ２５内を上下に往復動可能なピストン２６が収納されている。また、シリンダ２５の上部には、燃焼室２７が設けられている。燃焼室２７は、シリンダ２５とピストン２６の頂面とシリンダヘッド２３の下面とによって画成された空間から構成されている。
【００１６】
エンジン２は、シリンダ２５内でピストン２６が往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルのガソリンエンジンである。
【００１７】
また、ピストン２６は、コネクティングロッド２８を介してクランクシャフト２９と連結している。コネクティングロッド２８は、ピストン２６の往復運動をクランクシャフト２９の回転運動に変換するようになっている。なお、クランクシャフト２９は、図示しないクランクジャーナルを介してシリンダブロック２２に回転可能に支持されている。
【００１８】
また、シリンダヘッド２３には、点火プラグ１０と、吸気ポート１１と、排気ポート１２とが設けられている。点火プラグ１０は、燃焼室２７内に電極を突出させた状態でシリンダヘッド２３に配設され、ＥＣＵ３によってエンジン２の運転状態に応じてその点火時期が調整されるようになっている。吸気ポート１１は、燃焼室２７と後述する吸気通路１６ａとを連通するようになっている。また、吸気ポート１１には、インジェクタ１３と、吸気バルブ１４とが設けられている。
【００１９】
インジェクタ１３は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって圧送された燃料を吸気ポート１１内に噴射する、いわゆるポート噴射式の燃料噴射弁である。なお、インジェクタ１３は燃焼室２７内に直接燃料を噴射する、いわゆる筒内噴射式の燃料噴射弁であっても良い。
吸気ポート１１内に噴射された燃料は、吸入空気と混合されて混合気となって燃焼室２７に導入される。燃焼室２７に導入された混合気は、点火プラグ１０による火花放電によって燃焼する。この混合気の燃焼によってピストン２６がシリンダ２５内を往復運動し、クランクシャフト２９が回転する。
【００２０】
吸気バルブ１４は、吸気通路１６ａと燃焼室２７とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。吸気バルブ１４の開閉は、吸気側可変動弁機構１５によって行われるようになっている。
【００２１】
吸気側可変動弁機構１５としては、例えば電磁石とスプリング等から構成された電磁アクチュエータにより吸気バルブ１４の開閉を行う電磁式の可変動弁機構を用いることができる。具体的には、吸気側可変動弁機構１５は、電磁石の励磁によって吸気バルブ１４に固定された可動部を引き付けることで、スプリングによって常時閉弁方向に付勢されている吸気バルブ１４を開弁方向に移動させるようになっている。
【００２２】
また、吸気側可変動弁機構１５は、後述するＥＣＵ３と電気的に接続されており、電磁石の励磁、非励磁がＥＣＵ３によって制御されるようになっている。したがって、ＥＣＵ３は、吸気バルブ１４の開閉時期を任意に変更でき、これにより吸気バルブ１４の開弁期間を容易に調整することができる。
【００２３】
なお、吸気側可変動弁機構１５としては、電磁アクチュエータに変えて油圧アクチュエータを用いた油圧式の可変動弁機構を用いてもよい。また、吸気側可変動弁機構１５として、主カムおよび副カム等のカム部材を用いて吸気バルブ１４の開閉時期を変更可能な機械式の可変動弁機構を用いても構わない。
【００２４】
さらに、この吸気側可変動弁機構１５は、例えば電磁石に対する励磁電流がＥＣＵ３によって調整されることにより、吸気バルブ１４の開閉時期とともに吸気バルブ１４のリフト量を連続的に変化させることが可能な構成であってもよい。
【００２５】
また、シリンダヘッド２３の吸気ポート側には、吸気マニホールド１７が設けられている。吸気マニホールド１７には、吸気管１６が接続されている。この吸気管１６の内部には、吸気マニホールド１７を介して吸気ポート１１と連通する吸気通路１６ａが形成されている。吸気通路１６ａには、新気が導入される方向である吸気方向の下流側から順に、吸気圧センサ１９と、電子制御式のスロットルバルブ１８と、吸気量センサ２０とが設けられている。スロットルバルブ１８は、ＥＣＵ３に電気的に接続されている。
【００２６】
スロットルバルブ１８は、ＥＣＵ３からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、エンジン２の吸入空気量を調整するようになっている。吸気圧センサ１９は、吸入空気の圧力を検出するようになっている。吸気量センサ２０は、吸入空気量を検知するようになっている。
【００２７】
一方、排気ポート１２には、排気バルブ３４が設けられている。排気バルブ３４は、後述する排気通路３６ａと燃焼室２７とを連通または遮断するように開閉されるようになっている。排気バルブ３４の開閉は、排気側可変動弁機構３５によって行われるようになっている。
【００２８】
排気側可変動弁機構３５は、上述した吸気側可変動弁機構１５と同様の構成であるため、詳細な説明を省略するが、電磁石の励磁、非励磁がＥＣＵ３によって制御されることで、排気バルブ３４の開閉時期が任意に変更される。したがって、ＥＣＵ３は、排気バルブ３４の開弁期間を容易に調整することができる。
【００２９】
また、シリンダヘッド２３の排気ポート側には、排気マニホールド３７が設けられている。排気マニホールド３７には、排気管３６が接続されている。この排気管３６の内部には、排気マニホールド３７を介して排気ポート１２と連通する排気通路３６ａが形成されている。
【００３０】
このエンジン２は、吸気マニホールド１７と排気マニホールド３７とを連通する排気還流管４１が設けられている。排気還流管４１は、排気ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲを行わせるようになっている。この排気還流管４１には、排気還流管４１を全開から全閉の間で開閉するＥＧＲバルブ４２が設けられている。ＥＧＲバルブ４２は、ＥＣＵ３に電気的に接続されている。ＥＧＲバルブ４２は、ＥＣＵ３からの指令信号に応じてバルブ開度が制御されることで、吸気側に還流させる排気ガスの量を調整するようになっている。この排気還流管４１によるＥＧＲを外部ＥＧＲという。また、排気還流管４１により吸気側に還流される排気ガスを外部ＥＧＲガスという。
【００３１】
本実施形態では、上述のように構成されたエンジン２は、ＥＣＵ３によってその運転状態が制御されるようになっている。ＥＣＵ３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。
【００３２】
また、ＥＣＵ３の入力側には、前述した吸気圧センサ１９、吸気量センサ２０およびクランク角センサ３８等の各種センサ類が接続されている。ここで、クランク角センサ３８は、クランクシャフト２９の回転角度を検知するようになっている。ＥＣＵ３は、クランク角センサ３８から入力される検知結果に基づきエンジン回転数を算出するようになっている。さらに、ＥＣＵ３は、吸気量センサ２０からの信号に基づいて単位時間当たりの吸入空気の量（吸入空気量）を算出し、この吸入空気量によりエンジン２の負荷を検出するようになっている。
【００３３】
一方、ＥＣＵ３の出力側には、前述した点火プラグ１０、インジェクタ１３、スロットルバルブ１８、吸気側可変動弁機構１５および排気側可変動弁機構３５、ＥＧＲバルブ４２等の各種装置が接続されている。
【００３４】
さらにＥＣＵ３は、バルブ制御部３１を備えている。バルブ制御部３１は、上述した吸気側可変動弁機構１５および排気側可変動弁機構３５をそれぞれ制御することによって吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開閉時期を変更して、吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開弁期間を調整するようになっている。ここで、吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開閉時期を変更するとは、例えば吸気バルブ１４および排気バルブ３４の閉弁時期を進角あるいは遅角することを意味する。
【００３５】
さらに、バルブ制御部３１は、吸気バルブ１４の開弁期間と排気バルブ３４の開弁期間とがオーバラップするオーバラップ期間の長さを、エンジン回転数とエンジン負荷の大きさとに応じて調整するようになっている。バルブ制御部３１は、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を制御することにより、排気ポート１２より排出された排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして燃焼室２７内や吸気ポート１１、吸気マニホールド１７に導入する内部ＥＧＲを行わせるようになっている。
【００３６】
外部ＥＧＲガスと内部ＥＧＲガスとのトータルのＥＧＲガス量は、エンジン２の運転状態に応じて目標量が実験的に求められ、この目標量に基づいて外部ＥＧＲガスの量と内部ＥＧＲガスの量が制御される。
【００３７】
ＥＣＵ３は、エンジン２の運転状態に応じて外部ＥＧＲを実行させる（オン）か、または実行させない（オフ）か、を切り替えるようになっている。例えば、ＥＣＵ３は、エンジン回転数とエンジン負荷とによってオンまたはオフが決まる外部ＥＧＲマップにより外部ＥＧＲのオンとオフを切り替える。この外部ＥＧＲマップは、外部ＥＧＲをオンにする外部ＥＧＲオン領域と、外部ＥＧＲをオフにする外部ＥＧＲオフ領域とに分けられていて、エンジン回転数とエンジン負荷とによってどちらの領域に入るかが決まるようになっている。この外部ＥＧＲマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
【００３８】
バルブ制御部３１は、エンジン２の運転状態に応じて内部ＥＧＲガスの量を制御するようになっている。例えば、バルブ制御部３１は、エンジン回転数とエンジン負荷とによってバルブ開閉時期が決まるバルブ開閉時期マップにより吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開閉時期を制御して内部ＥＧＲガスの量を制御する。ＥＣＵ３のＲＯＭには、予め実験的に求められた、外部ＥＧＲオフ用のバルブ開閉時期マップと、外部ＥＧＲオン用のバルブ開閉時期マップとが記憶されている。
【００３９】
外部ＥＧＲオフ用のバルブ開閉時期マップは、外部ＥＧＲガスを導入しないときに使用するマップである。この外部ＥＧＲオフ用のバルブ開閉時期マップは、オーバラップ期間が長く、内部ＥＧＲガスの量を多くする設定値となる。
【００４０】
外部ＥＧＲオン用のバルブ開閉時期マップは、外部ＥＧＲガスを導入するときに使用するマップである。外部ＥＧＲと内部ＥＧＲとのＥＧＲガスの総量によって燃料が燃焼できる限界が決まるため、外部ＥＧＲガスを導入するときは、オーバラップ期間は短く、内部ＥＧＲガスの量を少なくする設定値となる。
【００４１】
ＥＣＵ３は、エンジン回転数とエンジン負荷との値が外部ＥＧＲマップの外部ＥＧＲオン領域にあるとき、外部ＥＧＲを実行させるべきと判断し、ＥＧＲバルブ４２を開弁する。すると、外部ＥＧＲガスが排気還流管４１を通して吸気マニホールド１７に還流される。
【００４２】
このとき、ＥＣＵ３は、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷との状態に最適なＥＧＲガス量とするのに必要なＥＧＲバルブ４２の開度が設定されたＥＧＲバルブ開度マップにより、ＥＧＲバルブ４２の開度を求める。ＥＣＵ３は、ＥＧＲバルブ開度マップにより求めた開度になるようにＥＧＲバルブ４２の開度を制御する。このＥＧＲバルブ開度マップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
【００４３】
同時に、バルブ制御部３１は、外部ＥＧＲオン用のバルブ開閉時期マップにより、吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開閉時期を制御する。
このように、外部ＥＧＲがオンのときは、トータルのＥＧＲガス量がエンジン２の運転状態に応じた目標量になるように、外部ＥＧＲによるＥＧＲガス量と内部ＥＧＲによるＥＧＲガス量が制御される。
【００４４】
他方、エンジン回転数とエンジン負荷との値が外部ＥＧＲマップの外部ＥＧＲオフ領域にあるとき、ＥＣＵ３は、外部ＥＧＲを実行させるべきでないと判断し、ＥＧＲバルブ４２を全閉とする。
【００４５】
同時に、バルブ制御部３１は、外部ＥＧＲオフ用のバルブ開閉時期マップにより、吸気バルブ１４および排気バルブ３４の開閉時期を制御する。
このように、外部ＥＧＲがオフのときは、ＥＧＲガス量がエンジン２の運転状態に応じた目標量になるように、内部ＥＧＲにより制御される。
【００４６】
バルブ制御部３１は、外部ＥＧＲがオフからオンへ切り替わり（本発明における外部ＥＧＲガスの還流の開始時）、吸気マニホールド１７内に所定量の外部ＥＧＲガスが満たされるまでの間、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期（ＶＶＴ値ともいう）を徐々に変化させて、燃焼室２７内の外部ＥＧＲガスと内部ＥＧＲガスとを合わせたＥＧＲガスの量が予め設定された目標量になるようにする。このＶＶＴ値変更処理は、予め設定されたサンプリング周期に従って繰り返し実行されるようになっている。このとき、処理実行時に算出したＶＶＴ値などは記憶され、次周期の処理実行時に参照されるようになっている。
【００４７】
バルブ制御部３１は、吸気マニホールド１７内の現在の混合気が全て燃焼室２７内に導入され、吸気マニホールド１７内に所定量の外部ＥＧＲガスが満たされるまでの時間を表わす時定数τ1を式（１）により算出する。
時定数τ1［s］＝吸気マニホールド容積［L］÷（新気吸入空気量［L/s］＋ＥＧＲ流量［L/s］）...（１）
【００４８】
ここで、吸気マニホールド容積は、エンジン２の設計値から一意に定まる値である。新気吸入空気量は、吸気量センサ２０からの信号に基づき算出される１秒間に吸気マニホールド１７に吸入される新気の容積である。
【００４９】
ＥＧＲのガスの流れを圧縮性流体における一次元流れ（ガスの流れる方向の変化のみを考慮した計算式）で表すと、ＥＧＲ流量は式（２）のようになる。
ＥＧＲ流量［L/s］＝Ｃ×ＥＧＲ最大流量［L/s］...（２）
【００５０】
ここで、Ｃは、ＥＧＲバルブ４２の絞りノズル（convergent nozzle）の特性カーブであり、圧力比（ＥＧＲバルブ下流圧［kPa］÷ＥＧＲバルブ上流圧［kPa］）によって値の決まるマップにより求められる。このマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
【００５１】
ＥＧＲバルブ下流圧は、式（３）により算出される。
ＥＧＲバルブ下流圧［kPa］＝吸気管圧力［kPa］＋排気還流管の抵抗による圧力損失［kPa］...（３）
【００５２】
ここで、排気還流管４１の抵抗による圧力損失の値は、排気還流管４１のＥＧＲガス流量によって値の決まるマップにより求められる。このマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
吸気管圧力は、吸気圧センサ１９の検出値である。ＥＧＲバルブ上流圧は、エンジン回転数とエンジン負荷によって値の決まるマップにより求められる。このマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
【００５３】
ＥＧＲ最大流量は、ＥＧＲバルブ４２の開口断面積率に対するＥＧＲバルブ４２を通過し得る最大流量［L/s］であり、ＥＧＲバルブ４２の開口断面積率によって値の決まるマップにより求められる。このマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
【００５４】
バルブ制御部３１は、時定数τ1からＶＶＴ値を変化させる係数k1を以下の式（４）により算出する。
係数k１＝サンプリング周期［s］÷時定数τ1［s］×係数k２...（４）
【００５５】
係数k２は、エンジン回転数とエンジン負荷とによって値が決まるマップにより求められる。このマップは、予め実験的に求められ、ＥＣＵ３のＲＯＭに記憶されている。
係数k２は、エンジン回転数およびエンジン負荷が大きくなるほど大きい値となるように設定される。サンプリング周期は、このＶＶＴ値変更処理を実行する時間間隔である。
【００５６】
バルブ制御部３１は、この係数k１を使い、変更後のＶＶＴ値である要求ＶＶＴ値を以下の式（５）により算出する。
要求ＶＶＴ値(i)＝要求ＶＶＴ値(i-1)＋係数k１×（目標ＶＶＴ値−要求ＶＶＴ値(i-1)）...（５）
【００５７】
要求ＶＶＴ値(i-1)は、前周期での処理実行時に算出された要求ＶＶＴ値の値である。なお、外部ＥＧＲがオンに切り替わった直後の処理実行時には、前周期での要求ＶＶＴ値は記憶されていないので、外部ＥＧＲオフ時の要求ＶＶＴ値として、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷とによって値が決まるマップにより求めるようになっている。なお、ここでは外部ＥＧＲのオフからオンへの切り替わり時のため、外部ＥＧＲオフ時に対応した要求ＶＶＴ値をマップにより求めている。
【００５８】
目標ＶＶＴ値は、外部ＥＧＲオン用のバルブ開閉時期マップにより求められる、外部ＥＧＲがオンのときのエンジン回転数とエンジン負荷とに対応したＶＶＴ値である。
バルブ制御部３１は、算出した要求ＶＶＴ値(i)になるように、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を制御する。
【００５９】
このようにすることで、要求ＶＶＴ値は、時間の経過とともに徐々に目標ＶＶＴ値に近づくようになる。係数k１の値が大きいほど要求ＶＶＴ値は目標ＶＶＴ値に早く近づくことになる。
【００６０】
このように、外部ＥＧＲがオフからオンに切り替わったとき、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を外部ＥＧＲガス量の変化に応じて変えているため、外部ＥＧＲガスで不足しているＥＧＲガス量が内部ＥＧＲガスで補われる。このため、ＥＧＲガスの不足を防止することができ、燃料噴射量の増加を抑制して、エンジン２の燃費の向上を図ることができる。
【００６１】
以上のように構成された本実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置によるＶＶＴ値変更処理について、図２を参照して説明する。なお、以下に説明するＶＶＴ値変更処理は、ＥＣＵ３の動作開始と同時に開始され、要求ＶＶＴ値算出とバルブ開閉時期の変更の処理は予め設定されたサンプリング周期で繰り返し実行される。
【００６２】
まず、バルブ制御部３１は、エンジン回転数とエンジン負荷との値から外部ＥＧＲマップにより、外部ＥＧＲオフ領域であることを確認してから、外部ＥＧＲがオフからオンに変わったことを検出する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。
なお、バルブ制御部３１は、ステップＳ１１において外部ＥＧＲオフ領域であることが確認できなければ、確認できるまで処理を繰り返す。また、バルブ制御部３１は、ステップＳ１２において外部ＥＧＲがオフからオンに変わったことを検出できなければ、検出できるまで処理を繰り返す。
【００６３】
ステップＳ１１、Ｓ１２において、外部ＥＧＲがオフからオンに変わったことを検出した場合、バルブ制御部３１は、吸気マニホールド１７内の混合気が全て入れ替わるまでの時間を表わす時定数τ1を式（１）により算出する（ステップＳ１３）。
【００６４】
次いで、バルブ制御部３１は、時定数τ1から要求ＶＶＴ値を算出するための係数k１を式（４）により算出し、この係数k１を使って要求ＶＶＴ値を式（５）により算出する（ステップＳ１４）。なお、算出した要求ＶＶＴ値は、次周期の処理で参照されるため、ＥＣＵ３のＲＡＭに記憶される。
バルブ制御部３１は、算出した要求ＶＶＴ値(i)になるように、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を変更する（ステップＳ１５）。
【００６５】
次いで、バルブ制御部３１は、算出した要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくなったか否かを判定する（ステップＳ１６）。要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくないと判定した場合、バルブ制御部３１は、ステップＳ１４に戻って処理を繰り返す。
【００６６】
一方、要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくなったと判定した場合、バルブ制御部３１は、ＶＶＴ値変更処理を終了するため、処理結果として記憶している値を初期化して（ステップＳ１７）、ステップＳ１１に戻って処理を繰り返す。
【００６７】
以上のように説明した本実施形態の作用について、図３を参照して説明する。
図３（ａ）は従来の制御によるグラフである。図３（ｂ）は本実施形態の制御によるグラフである。また、図３（ａ）、（ｂ）ともに、上段のグラフは、外部ＥＧＲによる吸気マニホールド１７内のＥＧＲ率の変化を示したグラフである。中段のグラフは、ＶＶＴ値の変化を示したグラフである。下段のグラフは、外部ＥＧＲと内部ＥＧＲとを合わせたトータルの燃焼室２７内のＥＧＲ率の変化を示したグラフである。なお、ＥＧＲ率とは、吸気マニホールド１７内または燃焼室２７内の混合気に対するＥＧＲガスの割合を示すものである。
【００６８】
図３（ａ）の上段のグラフに示すように、時刻Ｔ１で外部ＥＧＲがオフからオンに切り替わると、外部ＥＧＲによる吸気マニホールド１７内のＥＧＲ率は徐々に外部ＥＧＲオン時のＥＧＲ率に近づき、時刻Ｔ２において外部ＥＧＲオン時のＥＧＲ率になる。このとき、従来の制御では、中段のグラフに示すように、ＶＶＴ値を直ぐに外部ＥＧＲオン時のＶＶＴ値に変更していた。このため、トータルのＥＧＲ率は、下段のグラフに示すように、外部ＥＧＲがオフからオンに切り替わった直後から外部ＥＧＲによるＥＧＲ  ガスの供給が安定するまでは目標ＥＧＲ率より小さいＥＧＲ率となってしまう。この場合、目標ＥＧＲ率に不足した量の新気が多く導入され、吸入空気量で制御される燃料噴射量が増加し、必要以上に新気が吸入されて、エンジン２の燃費が悪化していた。
【００６９】
本実施形態においては、図３（ｂ）の中段のグラフに示すように、ＶＶＴ値を外部ＥＧＲによる吸気マニホールド１７内のＥＧＲ率の変化に対応して変化させているため、下段のグラフに示すように、外部ＥＧＲがオフからオンに切り替わった直後からトータルのＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に合わせることができ、必要以上の新気の導入を防止して、エンジン２の燃費の悪化を抑制させることができる。
【００７０】
このように、本実施形態では、外部ＥＧＲがオフからオンに変わったとき、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との合計が予め設定された目標量になるように吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を調整して内部ＥＧＲガスの量を調整するバルブ制御部３１を備える。
【００７１】
これにより、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との合計が目標量になるように内部ＥＧＲガス量が調整される。このため、エンジン２に目標量のＥＧＲガスを導入させることができ、必要以上の新気の導入を防止してエンジン２の燃費の向上を図ることができる。
【００７２】
なお、本実施形態においては、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を制御してＶＶＴ値を調整したが、どちらかのバルブの開閉時期は固定としておき、一方のバルブの開閉時期のみを制御してＶＶＴ値を調整するようにしてもよい。
【００７３】
（第２実施形態）
次に、図４は本発明の第２実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置を示す図である。ここで、本実施形態は上述実施形態と略同様に構成されているので、図面を流用して同様な構成には同一の符号を付して特徴部分を説明する。
【００７４】
図１において、バルブ制御部３１は、外部ＥＧＲがオンからオフになったとき（本発明における外部ＥＧＲガスの還流の停止時）、吸気マニホールド１７内や排気還流管４１に残留している外部ＥＧＲガスが全てなくなるまでの間、ＶＶＴ値を徐々に変化させて、燃焼室２７内の外部ＥＧＲガスと内部ＥＧＲガスとを合わせたＥＧＲガスの量が予め設定された目標量になるようにする。
【００７５】
このとき、式（１）で算出する時定数τ1は、外部ＥＧＲがオフのため、ＥＧＲ流量がゼロとなり、以下の式（１）'のようになる。
時定数τ1[s]＝吸気マニホールド容積[L]÷新気吸入空気量[L/s]...（１）'
そして、バルブ制御部３１は、第１実施形態と同様に、式（４）、（５）により要求ＶＶＴ値を算出する。
【００７６】
以上のように構成された本実施形態に係るエンジンのバルブタイミング調整装置によるＶＶＴ値変更処理について、図４を参照して説明する。なお、以下に説明するＶＶＴ値変更処理は、ＥＣＵ３の動作開始と同時に開始され、要求ＶＶＴ値算出とバルブ開閉時期の変更の処理は予め設定されたサンプリング周期で繰り返し実行される。
【００７７】
まず、バルブ制御部３１は、エンジン回転数とエンジン負荷との値から外部ＥＧＲマップにより、外部ＥＧＲオン領域であることを確認してから、外部ＥＧＲがオンからオフに変わったことを検出する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。
なお、バルブ制御部３１は、ステップＳ２１において、外部ＥＧＲオン領域であることが確認できなければ確認できるまで処理を繰り返す。また、バルブ制御部３１は、ステップＳ２２において、外部ＥＧＲがオンからオフに変わったことを検出できなければ検出できるまで処理を繰り返す。
【００７８】
ステップＳ２１、Ｓ２２において、外部ＥＧＲがオンからオフに変わったことを検出した場合、バルブ制御部３１は、吸気マニホールド１７内の混合気が全て入れ替わるまでの時間を表わす時定数τ1を式（１）'により算出する（ステップＳ２３）。
【００７９】
そして、上述の第１実施形態と同様に、バルブ制御部３１は、時定数τ1から係数k１を式（４）により算出し、この係数k１を使って要求ＶＶＴ値を式（５）により算出する（ステップＳ１４）。そして、バルブ制御部３１は、算出した要求ＶＶＴ値(i)になるように、吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を変更する（ステップＳ１５）。
【００８０】
次いで、バルブ制御部３１は、算出した要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくなったか否かを判定し（ステップＳ１６）、要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくないと判定した場合、ステップＳ１４に戻って処理を繰り返す。
【００８１】
一方、要求ＶＶＴ値が目標ＶＶＴ値と等しくなったと判定した場合、バルブ制御部３１は、ＶＶＴ値変更処理を終了するため、処理結果として記憶している値を初期化して（ステップＳ１７）、ステップＳ１１に戻って処理を繰り返す。
【００８２】
このように、本実施形態では、外部ＥＧＲがオンからオフに変わったとき、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との合計が予め設定された目標量になるように吸気バルブ１４と排気バルブ３４の開閉時期を調整して内部ＥＧＲガスの量を調整するバルブ制御部３１を備える。
【００８３】
これにより、外部ＥＧＲガス量と内部ＥＧＲガス量との合計が目標量になるように内部ＥＧＲガス量が調整される。このため、外部ＥＧＲガスが残留している間の内部ＥＧＲガスの導入過多を抑制して、燃焼不安定による失火を防止することができる。
【００８４】
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００８５】
１ 車両
２ エンジン
１１ 吸気ポート
１２ 排気ポート
１４ 吸気バルブ
１５ 吸気側可変動弁機構
１９ 吸気圧センサ
２０ 吸気量センサ
２７ 燃焼室
３１ バルブ制御部
３４ 排気バルブ
３５ 排気側可変動弁機構
３８ クランク角センサ
４１ 排気還流管
４２ ＥＧＲバルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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