JP4802968B2 - エンジンの吸気バルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンの吸気バルブの開弁タイミングを制御する装置に関する。

低中速域でのトルクと高速域での出力を両立させるために、吸気バルブの開閉タイミングを変更する機構が知られている(例えば特許文献１)。開閉タイミングを急激に変更するとエンジンストールする可能性があるので、特許文献１では進遅角制御方向とエンジン回転速度とに応じて変更速度を制限している。
特開２００２−３４９３０１号公報

ところが特許文献のようにエンジン回転速度に応じて変更速度を調整しても、エンジン運転状態よってはエンジンストールを防止できないことが本件発明者らによって知見された。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、エンジンストールすることなく、エンジンの燃焼を安定させることができる吸気バルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、エンジン(１)の吸気ポート(２２)に燃料を噴射する燃料インジェクタ(５３)と、吸気バルブ(１５)の開弁タイミングをコントロールする開弁時期制御機構(４０)と、前記吸気バルブ(１５)の開弁タイミングを排気上死点以降の吸気行程内においてバルブマイナスオーバーラップ状態で進角側に所定量以上変更するときに、進角側への変更速度を、開弁タイミングの進角側への変更に応じて吸気ポート内壁に付着した燃料がシリンダに吸入されにくくなってシリンダに吸入される燃料が一時的に減少することを防止するように制限するバルブタイミング変更速度制限手段(ステップＳ４，Ｓ６，Ｓ８)と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、吸気バルブの現在の開弁タイミングから目標開弁タイミングに到達するまでの変更速度を、吸気ポートに付着した燃料の気化しやすさに応じて制限するようにしたので、吸気バルブの開弁タイミングを変更するときに空燃比の急変を抑えることができ、エンジンの燃焼を安定させることができる。

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明によるエンジンの吸気バルブタイミング制御装置の一実施形態を示す概略構成図である。

吸気コレクタ２１を含むエンジン１の吸気通路２には、上流から吸気スロットル５１と、燃料インジェクタ５３とが設けられている。吸気スロットル５１は、アクセルペダル３５に対して機械的には接続はされておらず、スロットルモータ５２によって駆動される。燃料インジェクタ５３は吸気ポート２２に燃料を噴射する。

排気通路３には、マニホールド触媒３１及び床下触媒３２が設けられている。マニホールド触媒３１及び床下触媒３２は排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲(いわゆるウィンドウ)にあるとき、排気に含まれる炭化水素(ＨＣ)、一酸化炭素(ＣＯ)及び窒素酸化物(ＮＯｘ)を同時に除去できる三元触媒である。

エンジン１の吸気バルブ１５は、可変バルブタイミング機構(valve timing control；以下「ＶＴＣ機構」と略す)４０によって開閉タイミングがコントロールされる。ＶＴＣ機構４０の構造は公知であるので、ここでは簡単に説明する。

ＶＴＣ機構４０は、吸気バルブ用カムシャフト４１と、カムスプロケット４２と、を備える開弁時期制御機構である。吸気バルブ用カムシャフト４１はカム４１ａを一体成形しており、このカム４１ａによって吸気バルブ１５を開閉する。カムスプロケット４２は、吸気バルブ用カムシャフト４１に対して相対回転できるように、吸気バルブ用カムシャフト４１の先端に挿嵌されている。カムスプロケット４２は、油圧制御機構４３によって調圧された油圧に応じて吸気バルブ用カムシャフト４１に対して相対回転する。カムスプロケット４２はクランクシャフト１４と同期回転する。このような構造であるので、カムスプロケット４２を吸気バルブ用カムシャフト４１に対して相対回転移動することで、エンジン回転(クランクシャフト１４の回転)に対して、吸気バルブ１５の開閉タイミングを変更することができる。なお以下では吸気バルブ１５の開弁タイミングにおけるクランク角度をＶＴＣ角度というものとする。

エンジン１の排気バルブ１６は、排気バルブ用カムシャフト４５によって開閉される。排気バルブ１６は、エンジン回転(クランクシャフト１４の回転)に対して一定タイミングで開閉する。

エアフロメータ６１は、吸入空気量を検出する。ＶＴＣ角度センサ６２は、ＶＴＣ角度を検出する。クランク角センサ６３は、エンジン回転速度を検出する。Ｏ₂センサ６４は、排ガス中に含まれる酸素を検出する。水温センサ６５は、エンジン水温を検出する。アクセルポジションセンサ６６は、アクセルペダル３５の踏込量を検出する。

コントローラ７０は、これらの検出信号に基づいて、燃料インジェクタ５３、点火プラグ１７、吸気スロットル５１(スロットルモータ５２)、ＶＴＣ機構４０を制御する。コントローラ７０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。エンジンコントローラ５０を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。

図２は、本発明のバルブタイミングダイヤグラムである。

ＶＴＣ機構４０を用いることで、図２(Ａ)〜図２(Ｃ)に示すように吸気バルブの開閉タイミングを変更することができる。

図２(Ａ)はＶＴＣ角度を最遅角した場合を示す。この場合は、排気バルブ１６の閉弁タイミング(ＥＶＣ)から所定クランク角度経過後のタイミングＩＶＯにおいて吸気バルブ１５が開弁する。したがってこの場合には、排気上死点ＴＤＣ付近において吸気バルブ１５及び排気バルブ１６の両方が閉弁している状態が存在する。この状態をバルブマイナスオーバラップ状態という。

また図２(Ｃ)はＶＴＣ角度を最進角した場合を示す。この場合は、まず吸気バルブ１５が開弁タイミング(ＩＶＯ)において開弁してから所定クランク角度経過後のタイミングＥＶＣにおいて排気バルブ１６が閉弁する。したがってこの場合には、排気上死点付近において吸気バルブ１５及び排気バルブ１６の両方が開弁している状態が存在する。この状態をバルブオーバラップ状態という。

ＶＴＣ角度を調整することで、図２(Ｂ)に示すように吸気バルブの開弁タイミング(ＩＶＯ)を排気バルブの閉弁タイミング(ＥＶＣ)に一致させることも可能である。

ＶＴＣ機構などを用いて吸気バルブの開閉タイミングを変更可能なエンジンにおいては、吸入空気量や燃料噴射量が一定であっても、吸気バルブの開閉タイミングの変更にともなって空燃比が変化する、ということが本件発明者らの知見である。この空燃比変化速度がゆっくりの場合には、フィードバック補正することで所望の空燃比にすることができる。ところが空燃比変化速度が速すぎる場合にはフィードバック補正が間に合わない。そこで所定の運転条件に応じて空燃比変化速度が速すぎないように制御する。

本件発明者らは、空燃比が変わる原因について吸気ポート内壁へ付着する燃料に着目した。すなわちＶＴＣ角度が最遅角状態(図２(Ａ)の状態)にあるときは、上死点付近で排気バルブ１６が閉弁した後、ピストン１３が下降して吸気バルブ１５が開弁する。これに対してＶＴＣ角度が進角していくとピストン１３が下降量が小さいうちに吸気バルブ１５が開弁する。そして例えば図２(Ｃ)の状態では、ピストン１３が上昇中の上死点ＴＤＣの手前で、まず吸気バルブ１５が開弁してから排気バルブ１６が閉弁する。したがって吸気バルブ１５が開弁したときのシリンダ１１の内圧を考えると、図２(Ａ)の状態(最遅角状態)のときが最も圧力が低下している。そのため図２(Ａ)の状態(最遅角状態)では、吸気ポート内壁へ付着した燃料がシリンダに吸入されやすい。すなわち吸気ポート内壁へ付着した燃料が気化しやすくなる。一方、ＶＴＣ角度が進角するにつれて、吸気バルブ１５が開弁したときのシリンダ１１の内圧が高くなるので、吸気ポート内壁へ付着した燃料がシリンダに吸入されにくくなる。すなわち吸気ポート内壁へ付着した燃料が気化しにくくなる。したがって燃料インジェクタ５３からの燃料噴射量が一定であってもＶＴＣ角度が変化すればシリンダに吸入される混合気の空燃比が変わるというのが本件発明者らの知見である。

このような関係が図３に示されている。図３は、ＶＴＣ機構４０を最遅角位置から所定角度進角したときに、吸気ポート内壁への燃料の付着量の変化を示す図である。

ＶＴＣ機構４０を最遅角位置から進角すると、燃料噴射量が一定であっても吸気ポート内壁への燃料付着量が増加しシリンダに吸入される燃料量が減少する。すなわち気化燃料が減少する。したがって空燃比がリーンになる。

図４は、ＶＴＣ進角量と、シリンダに吸入される混合気の空燃比と、の関係を示す図である。横軸はＶＴＣ角度の最遅角状態(図２(Ａ)の状態)からの進角量を示し、縦軸はシリンダに吸入される混合気の空燃比を示す。

図４に示されているようにＶＴＣ進角量が増加すると、空燃比Ａ／Ｆが大きくなる。ＶＴＣ進角量が１６度程度を上回ると空燃比が１７を超え燃焼が不安定となって失火するおそれがある。

以上に鑑み、吸気ポートに付着する燃料の気化しやすいかしにくいかによって、ＶＴＣ角度変更制限をする必要があるか否かを判断するようにした。そして、吸気ポートに付着する燃料が気化しにくいときはＶＴＣ角度変更による空燃比変化への影響が大きいので、このようなときにはＶＴＣ角度変更速度を遅めにするようにした。このようにすることで空燃比の急変を防止し、エンジンの燃焼が安定するのである。以下ではこのための制御について具体的に説明する。

図５は、本発明による吸気バルブタイミング制御装置の動作を説明するメインフローチャートである。なおコントローラ７０はこの処理を微少時間(例えば１０ミリ秒)サイクルで繰り返し実行する。

ステップＳ１において、コントローラ１００は、目標ＶＴＣ角度VTCT0が新たに設定されたか否かを判定する。なお目標ＶＴＣ角度VTCT0は例えばエンジンを始動(キーＯＮによるエンジン始動やアイドルストップからの再始動)するとき新たに設定することが多いが、これには限られない。目標ＶＴＣ角度VTCT0は、目標アイドル回転速度などのエンジン回転速度や、エンジン水温に基づいてあらかじめ設定されているマップなどを参照して決定される。目標ＶＴＣ角度VTCT0が新たに設定されたときはステップＳ２に処理を移行し、設定されなければステップＳ３に処理を移行する。

ステップＳ２において、コントローラ１００は、ＶＴＣ角度変更制限の必要があるか否かを判定する。具体的な判定内容は後述する。

ステップＳ３において、コントローラ１００は、ＶＴＣ角度固定フラグＦ１＝１であるか否かを判定する。なおＶＴＣ角度固定フラグＦ１の初期値はゼロである。Ｆ１＝１が成立すればステップＳ４へ処理を移行し、成立しなければステップＳ５へ処理を移行する。

ステップＳ４において、コントローラ１００は、ＶＴＣ角度を固定する。具体的な制御内容は後述する。

ステップＳ５において、コントローラ１００は、ＶＴＣ進角速度制限フラグＦ２＝１であるか否かを判定する。なおＶＴＣ進角速度制限フラグＦ２の初期値はゼロである。Ｆ２＝１が成立すればステップＳ６へ処理を移行し、成立しなければステップＳ７へ処理を移行する。

ステップＳ６において、コントローラ１００は、ＶＴＣ進角速度を制限する。具体的な制御内容は後述する。

ステップＳ７において、コントローラ１００は、ＶＴＣ遅角速度制限フラグＦ３＝１であるか否かを判定する。なおＶＴＣ遅角速度制限フラグＦ３の初期値はゼロである。Ｆ３＝１が成立すればステップＳ８へ処理を移行し、成立しなければステップＳ９へ処理を移行する。

ステップＳ８において、コントローラ１００は、ＶＴＣ遅角速度を制限する。具体的な制御内容は後述する。

ステップＳ９において、コントローラ１００は、ＶＴＣ角度の変更について制限することなく通常制御を実施する。

図６は、ＶＴＣ角度変更制限必要性判定(ステップＳ２)のサブルーチンを説明するフローチャートである。

ステップＳ２１において、コントローラ１００は、現在のＶＴＣ角度VTCTRを検出する。

ステップＳ２２において、コントローラ１００は、目標ＶＴＣ角度VTCT0と、現在のＶＴＣ角度VTCTRとの差(VTCT0-VTCTR)が閾値Ａ１よりも大きいか否かを判定する。なおVTCT0-VTCTRは、進角方向に大になる。すなわちVTCT0-VTCTRが大きいほど、目標ＶＴＣ角度VTCT0が、現在のＶＴＣ角度VTCTRに対して進角方向に大きく乖離する。VTCT0-VTCTRが閾値Ａ１よりも大きいということは、目標ＶＴＣ角度VTCT0の現在のＶＴＣ角度VTCTRに対する乖離が大きいことを示す。なお閾値Ａ１はエンジン水温などのエンジン状態に基づいてあらかじめ設定されているマップなどを参照して決定される。条件が成立すればステップＳ２３へ処理を移行し、成立しなければステップＳ２４へ処理を移行する。

ステップＳ２３において、コントローラ１００は、ＶＴＣ角度固定フラグＦ１及びＶＴＣ進角速度制限フラグＦ２に１をセットする。

ステップＳ２４において、コントローラ１００は、目標ＶＴＣ角度VTCT0と、現在のＶＴＣ角度VTCTRとの差(VTCT0-VTCTR)が閾値Ａ２(負値)よりも小さいか否かを判定する。なおVTCT0-VTCTRは、進角方向に大になり、遅角方向に小となる。すなわちVTCT0-VTCTRが小さいほど、目標ＶＴＣ角度VTCT0が、現在のＶＴＣ角度VTCTRに対して遅角方向に大きく乖離する。VTCT0-VTCTRが閾値Ａ２よりも小さいということは、目標ＶＴＣ角度VTCT0の現在のＶＴＣ角度VTCTRに対する乖離が大きいことを示す。なお閾値Ａ２はエンジン水温などのエンジン状態に基づいてあらかじめ設定されているマップなどを参照して決定される。条件が成立すればステップＳ２５へ処理を移行し、成立しなければステップＳ２６へ処理を移行する。

ステップＳ２５において、コントローラ１００は、ＶＴＣ角度固定フラグＦ１及びＶＴＣ遅角速度制限フラグＦ３に１をセットする。

ステップＳ２６において、コントローラ１００は、ＶＴＣ角度固定フラグＦ１、ＶＴＣ進角速度制限フラグＦ２及びＶＴＣ遅角速度制限フラグＦ３にゼロをセットする。

図７は、ＶＴＣ角度固定制御(ステップＳ４)のサブルーチンを説明するフローチャートである。

ステップＳ４１において、コントローラ１００は、エンジンの回転速度が所定回転速度以上であるか否かを判定する。なおこの所定回転速度とはエンジン始動時などに燃料噴射できるか否かを判定する速度であり、エンジン水温などのエンジン状態に基づいてあらかじめ設定されているマップなどを参照して決定される。エンジン回転速度が達していなければステップＳ４２へ処理を移行し、達していればステップＳ４３へ処理を移行する。

ステップＳ４２において、コントローラ１００は、ＶＴＣ角度を固定し変更しない。

ステップＳ４３，Ｓ４４において、コントローラ１００は、前回Jobでは燃料を噴射しておらず、今回Jobで燃料を噴射したか、すなわち今回が燃料噴射の開始タイミングであるか否かを判定する。今回が燃料噴射の開始タイミングであるれば(ステップＳ４３及びＳ４４でYes)、ステップＳ４５へ処理を移行し、前回も燃料を噴射している場合や(ステップＳ４３でNo)、今回燃料を停止する場合には(ステップＳ４４でNo)、ステップＳ４６へ処理を移行する。

ステップＳ４５において、コントローラ１００は、ディレイタイマＴ１を設定する。具体的にはあらかじめ実験を通じて設定されＲＯＭに格納された図９(Ａ)に示す特性のマップに基づいてエンジン水温Ｔwからディレイ時間T1DLYを求める。なおディレイ時間T1DLYは水温Ｔwが低いほど大きく設定される。

ステップＳ４６において、コントローラ１００は、ディレイタイマＴ１をデクリメントする。

ステップＳ４７において、コントローラ１００は、ディレイタイマＴ１がゼロになったか否かを判定する。ゼロになるまでは一旦処理を抜け、ゼロになったらステップＳ４８に処理を移行する。

ステップＳ４８において、コントローラ１００は、ＶＴＣ角度固定フラグＦ１にゼロをセットしＶＴＣ角度固定を解除する。

図８(Ａ)は、ＶＴＣ進角速度制限制御(ステップＳ６)のサブルーチンを説明するフローチャートである。

ステップＳ６１において、コントローラ１００は、ＶＴＣ進角速度制限VTCRL1を求める。具体的にはあらかじめ実験を通じて設定されＲＯＭに格納された図９(Ｂ)に示す特性のマップに基づいてエンジン水温ＴwからＶＴＣ進角速度制限VTCRL1を求める。なおＶＴＣ進角速度制限VTCRL1は水温Ｔwが低いほど小さく設定される。

ステップＳ６２において、コントローラ１００は、ＶＴＣ進角速度制限VTCRL1を加算してＶＴＣ制御角度VTCTを更新する。

ステップＳ６３において、コントローラ１００は、ＶＴＣ制御角度VTCTが目標ＶＴＣ角度VTCT0に達したか否かを判定する。目標ＶＴＣ角度VTCT0に達するまでは一旦処理を抜け、達したらステップＳ６４へ処理を移行する。

ステップＳ６４において、コントローラ１００は、ＶＴＣ進角速度制限フラグＦ２にゼロをセットしＶＴＣ進角速度制限を解除する。

図８(Ｂ)は、ＶＴＣ遅角速度制限制御(ステップＳ８)のサブルーチンを説明するフローチャートである。

ステップＳ８１において、コントローラ１００は、ＶＴＣ遅角速度制限VTCRL2を求める。具体的にはあらかじめ実験を通じて設定されＲＯＭに格納された図９(Ｃ)に示す特性のマップに基づいてエンジン水温ＴwからＶＴＣ遅角速度制限VTCRL2を求める。なおＶＴＣ遅角速度制限VTCRL2は水温Ｔwが低いほど小さく設定される。

ステップＳ８２において、コントローラ１００は、ＶＴＣ遅角速度制限VTCRL2を減算してＶＴＣ制御角度VTCTを更新する。

ステップＳ８３において、コントローラ１００は、ＶＴＣ制御角度VTCTが目標ＶＴＣ角度VTCT0に達したか否かを判定する。目標ＶＴＣ角度VTCT0に達するまでは一旦処理を抜け、達したらステップＳ８４へ処理を移行する。

ステップＳ８４において、コントローラ１００は、ＶＴＣ遅角速度制限フラグＦ３にゼロをセットしＶＴＣ遅角速度制限を解除する。

図１０は、常温下で制御を実行したときのタイムチャートである。なおフローチャートとの対応を分かりやすくするためにステップ番号にＳを付して併記する。

時刻ｔ１１でエンジンが始動され(図１０(Ａ))、目標ＶＴＣ角度VTCT0が設定されたら(図１０(Ｆ)；Ｓ１でYes)、目標ＶＴＣ角度VTCT0と現在のＶＴＣ角度VTCTRとを比較し(Ｓ２２)、ＶＴＣ角度固定フラグＦ１及びＶＴＣ進角速度制限フラグＦ２をセットする(図１０(Ｃ)，図１０(Ｄ)；Ｓ２３)。エンジン回転速度が所定速度に達するまで、Ｓ１→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ４１→Ｓ４２が繰り返される。

時刻ｔ１２でエンジン回転速度が所定速度に達し(図１０(Ａ))、燃料噴射が開始されたら(図１０(Ｂ)；Ｓ４３及びＳ４４でYes)、ディレイタイマＴ１を設定する(図１０(Ｅ)；Ｓ４５)。ディレイタイマＴ１＝０になるまで、Ｓ１→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ４１→Ｓ４３→Ｓ４６→Ｓ４７が繰り返される。

時刻ｔ１３でディレイタイマＴ１＝０になったら(図１０(Ｅ)；Ｓ４７でYes)、ＶＴＣ角度固定フラグＦ１にゼロをセットしＶＴＣ角度固定を解除する(図１０(Ｃ)；Ｓ４８)。次サイクルではＳ１→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ６１→Ｓ６２と進んでＶＴＣ制御角度VTCTを求め、ＶＴＣ制御角度VTCTが目標ＶＴＣ角度VTCT0を超えるまでＳ１→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ６１→Ｓ６２→Ｓ６３が繰り返される。これによりＶＴＣ制御角度VTCTが徐々に大きくなり、それにともなって実ＶＴＣ角度VTCTRが大きくなる(図１０(Ｆ))。

時刻ｔ１４でＶＴＣ制御角度VTCTが目標ＶＴＣ角度VTCT0を超えたら、ＶＴＣ進角速度制限フラグＦ２にゼロをセットしＶＴＣ進角速度制限を解除する(図１０(Ｄ)；Ｓ６４)。

図１１は、極低温下で制御を実行したときのタイムチャートである。

時刻ｔ２１でエンジンが始動され(図１１(Ａ))、目標ＶＴＣ角度VTCT0が設定されたら(図１１(Ｆ)；Ｓ１でYes)、目標ＶＴＣ角度VTCT0と現在のＶＴＣ角度VTCTRとを比較し(Ｓ２２)、ＶＴＣ角度固定フラグＦ１及びＶＴＣ進角速度制限フラグＦ２をセットする(図１１(Ｃ)，図１１(Ｄ)；Ｓ２３)。エンジン回転速度が所定速度に達するまで、Ｓ１→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ４１→Ｓ４２が繰り返される。

時刻ｔ２２でエンジン回転速度が所定速度に達し(図１１(Ａ))、燃料噴射が開始されたら(図１１(Ｂ)；Ｓ４３及びＳ４４でYes)、ディレイタイマＴ１を設定する(図１１(Ｅ)；Ｓ４５)。ディレイタイマＴ１＝０になるまで、Ｓ１→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ４１→Ｓ４３→Ｓ４６→Ｓ４７が繰り返される。なおディレイタイマＴ１は図１０(常温時)に比べて長く設定されている。

時刻ｔ２３でディレイタイマＴ１＝０になったら(図１１(Ｅ)；Ｓ４７でYes)、ＶＴＣ角度固定フラグＦ１にゼロをセットしＶＴＣ角度固定を解除する(図１１(Ｃ)；Ｓ４８)。次サイクルではＳ１→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ６１→Ｓ６２と進んでＶＴＣ制御角度VTCTを求め、ＶＴＣ制御角度VTCTが目標ＶＴＣ角度VTCT0を超えるまでＳ１→Ｓ３→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ６１→Ｓ６２→Ｓ６３が繰り返される。これによりＶＴＣ制御角度VTCTが徐々に大きくなり、それにともなって実ＶＴＣ角度VTCTRが大きくなる(図１１(Ｆ))。なおＶＴＣ制御角度VTCTは図１０(常温時)に比べてゆっくりと増加する。

時刻ｔ２４でＶＴＣ制御角度VTCTが目標ＶＴＣ角度VTCT0を超えたら、ＶＴＣ進角速度制限フラグＦ２にゼロをセットしＶＴＣ進角速度制限を解除する(図１１(Ｄ)；Ｓ６４)。

本件発明者らによって、吸気ポートに付着する燃料の気化しにくいときはＶＴＣ角度変更による空燃比変化への影響が大きいことが見いだされた。そして気化しにくいときに、新たに設定された目標ＶＴＣ角度VTCT0が、現在のＶＴＣ角度に対して過大であると、ＶＴＣ角度を一気に目標ＶＴＣ角度VTCT0まで変更しては、シリンダに吸入される混合気の空燃比が大きく変わり、燃焼が不安定になることが見いだされた。特にエンジン始動時にエンジンを始動できない可能性もある。そこでこのようなときにはＶＴＣ角度をゆっくりと変更するようにした。このようにすることで空燃比の急変を防止し、エンジンの燃焼を安定させることができるのである。エンジン水温が低いほど、吸気ポートに噴射された燃料が気化しにくくなる。このようなときにＶＴＣ角度変更制御を開始しては、少しの制御量で空燃比が大きく変わりやすい。そこでエンジン水温が低いときには、燃料噴射を開始してからＶＴＣ角度変更制御を開始するまでの時間を長くするとともに、ＶＴＣ角度をゆっくりと変更するようにしたのである。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。

例えば、上記実施形態では開弁時期制御機構として、吸気バルブ用カムシャフト４１及びカムスプロケット４２を備えるＶＴＣ機構４０を例示して説明したが、これには限られない。例えば多節リンクで形成されバルブの開閉タイミング及び開弁期間(作動角)を同時に変更する可変動弁機構や(例えば特開平11-107725号公報)、電磁コイルによってバルブの開閉タイミングを変更する電磁駆動弁(例えば特開2000-45733号公報)をはじめとする開弁時期を変更可能な機構を使用してもよい。

本発明によるエンジンの吸気バルブタイミング制御装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明のバルブタイミングダイヤグラムである。 ＶＴＣ機構４０を最遅角位置から所定角度進角したときに、吸気ポート内壁への燃料の付着量の変化を示す図である。 ＶＴＣ進角量と、シリンダに吸入される混合気の空燃比と、の関係を示す図である。 本発明による吸気バルブタイミング制御装置の動作を説明するメインフローチャートである。 ＶＴＣ角度変更制限必要性判定(ステップＳ２)のサブルーチンを説明するフローチャートである。 ＶＴＣ角度固定制御(ステップＳ４)のサブルーチンを説明するフローチャートである。 ＶＴＣ進角速度制限制御(ステップＳ６)及びＶＴＣ遅角速度制限制御(ステップＳ８)のサブルーチンを説明するフローチャートである。 エンジン水温Ｔwと、ディレイ時間T1DLY，ＶＴＣ進角速度制限VTCRL1，ＶＴＣ遅角速度制限VTCRL2との特性マップの一例を示す図である。 常温下で制御を実行したときのタイムチャートである。 極低温下で制御を実行したときのタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン
１５ 吸気バルブ
２２ 吸気ポート
４０ 可変バルブタイミング機構(ＶＴＣ機構／開弁時期制御機構)
７０ コントローラ
ステップＳ４ ＶＴＣ角度固定制御ルーチン(バルブタイミング変更速度制限手段)
ステップＳ６ ＶＴＣ進角速度制限制御ルーチン(バルブタイミング変更速度制限手段)
ステップＳ８ ＶＴＣ遅角速度制限制御ルーチン(バルブタイミング変更速度制限手段)

Claims (7)

1. エンジンの吸気ポートに燃料を噴射する燃料インジェクタと、
   吸気バルブの開弁タイミングをコントロールする開弁時期制御機構と、
   前記吸気バルブの開弁タイミングを排気上死点以降の吸気行程内においてバルブマイナスオーバーラップ状態で進角側に所定量以上変更するときに、進角側への変更速度を、開弁タイミングの進角側への変更に応じて吸気ポート内壁に付着した燃料がシリンダに吸入されにくくなってシリンダに吸入される燃料が一時的に減少することを防止するように制限するバルブタイミング変更速度制限手段と、
   を備えるエンジンの吸気バルブタイミング制御装置。
2. 前記バルブタイミング変更速度制限手段は、バルブオーバーラップを伴うことのない排気上死点以降の吸気行程内において前記吸気バルブの開弁タイミングを進角側に変更するときに、進角側への変更速度を制限する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気バルブタイミング制御装置。
3. エンジンの吸気ポートに燃料を噴射する燃料インジェクタと、
   吸気バルブの開弁タイミングをコントロールする開弁時期制御機構と、
   前記吸気バルブの目標開弁タイミングを排気上死点以降の吸気行程内においてバルブマイナスオーバーラップ状態で所定量以上変更するときに、現在の開弁タイミングから目標開弁タイミングに到達するまでの変更速度を、前記吸気ポートに付着した燃料の気化しやすさに応じて制限し、現在の開弁タイミングから目標開弁タイミングまでの進角量が大きいほど、前記変更速度を遅くするバルブタイミング変更速度制限手段と、
   を備えるエンジンの吸気バルブタイミング制御装置。
4. 前記バルブタイミング変更速度制限手段は、開弁タイミングの変更開始するまでのディレイ時間を設けて変更速度を制限する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジンの吸気バルブタイミング制御装置。
5. 前記バルブタイミング変更速度制限手段は、エンジン水温が低いほど前記ディレイ時間を長くする、
   ことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの吸気バルブタイミング制御装置。
6. 前記バルブタイミング変更速度制限手段は、開弁タイミングの変更を開始してから目標開弁タイミングに到達するまでの変更速度を制限する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のエンジンの吸気バルブタイミング制御装置。
7. 前記バルブタイミング変更速度制限手段は、エンジン水温が低いほど、開弁タイミングの変更を開始してから目標開弁タイミングに到達するまでの変更速度を遅くする、
   ことを特徴とする請求項６に記載のエンジンの吸気バルブタイミング制御装置。