JP2004251254A

JP2004251254A - 内燃機関用バルブタイミング制御装置

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Publication number: JP2004251254A
Application number: JP2003045010A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Murakami; 佳史村上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP4039270B2

Abstract

【課題】ＶＣＴ（可変バルブタイミング制御機構）の応答性の改善を図ると共に、バルブタイミング制御位置の精度を向上すること。
【解決手段】目標進角値ＶＴＴと実進角値ＶＴとのＶＣＴ変位角偏差に応じて、カムシャフトを相対回転するためのフィードバック制御量Ｄｖｔｆｂに対して、保持制御量マップにより現在の目標進角値ＶＴＴ及び機関回転速度ＮＥに基づき設定される保持制御量Ｄｖｔｈと、ＶＣＴの定常状態が継続しているときのフィードバック制御量Ｄｖｔｆｂに基づく保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂとが加算されることで最終的な制御出力値Ｄｖｔが算出される。これにより、ＶＣＴの応答性の改善が図られると共に、オーバシュート等の発生なく目標進角値ＶＴＴに対する実進角値ＶＴの良好な一致によりＶＣＴによるバルブタイミング制御位置の精度を向上することができる。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも何れか一方の開閉タイミングまたはリフト量を運転状態に応じて変更自在な内燃機関用バルブタイミング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関用バルブタイミング制御装置に関連する先行技術文献としては、特開平６−２９９８１３号公報、特許第３２９３２６２号公報にて開示されたものが知られている。これらのもので用いられている周知の可変バルブタイミング制御機構（弁動作タイミング調整装置、弁開閉時期制御装置ともいう）に対して必要な制御量は、バルブタイミングの目標進角値と実進角値との偏差に応じたフィードバック制御量と、バルブタイミングを所定位置に保持するための保持制御量とに基づき設定されている。この保持制御量はバルブタイミング制御位置にかかわらずほぼ一定の値に設定されている。
【０００３】
ところで、前述のもののように、バルブタイミングを元の位置に戻す等の目的で、可変バルブタイミング制御機構内部にばね部材が設けられている場合、そのばね部材の付勢力はバルブタイミング制御位置に応じて変化することとなる。すると、ばね部材の付勢力に打勝つため、油圧アクチュエータからの作動油の漏れ量が変化することとなる。したがって、実際にバルブタイミング制御位置を所定位置に保持するのに必要な油圧を確保するための制御量も変化することとなる。
【０００４】
また、内燃機関が低回転である運転条件であるときにも、油圧が低いため油圧アクチュエータに流入する油量が少なくなるため、同様に、実際にバルブタイミング制御位置を所定位置に保持するのに必要な油圧を確保するための制御量も変化することとなる。このため、前述した運転条件等で、一定の保持制御量を用いる場合には、バルブタイミング制御位置に応じた適切な制御量が設定できないため、可変バルブタイミング制御機構の応答性の改善には限界があった。
【０００５】
これに対処する先行技術文献としては、特開２００２−２５０２３９号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、クランクシャフト（回転伝達部材）に対するカムシャフト（回転部材）の相対位相が進角方向に向かうにつれて変化する可変バルブタイミング制御機構における付勢部の付勢力の変化量に応じてその変化量の影響を軽減する方向に制御量（制御物理量）を補正する技術が示されている。
【特許文献１】特開平６−２９９８１３号公報（第５頁）
【特許文献２】特許第３２９３２６２号公報（第１頁〜第３頁）
【特許文献３】特開２００２−２５０２３９号公報（第８頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開２００２−２５０２３９号公報では、可変バルブタイミング制御機構における付勢部の付勢力に応じて目標進角値と実進角値との偏差を小さくできるため、可変バルブタイミング制御機構の応答性の改善という初期の目的は達成されている。しかし、小さくなったのちの偏差を完全になくせないため、可変バルブタイミング制御機構によるバルブタイミング制御位置の精度は未だ不十分であった。
【０００７】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、適切な制御量によって可変バルブタイミング制御機構の応答性の改善を図ると共に、バルブタイミング制御位置の精度を向上可能な内燃機関用バルブタイミング制御装置の提供を課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関用バルブタイミング制御装置によれば、目標進角値演算手段で算出された目標進角値と実進角値演算手段で算出された実進角値との偏差に応じて、吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングまたはリフト量を変更自在な可変バルブタイミング制御機構により内燃機関の駆動軸または従動軸を相対回転するためのフィードバック制御量演算手段によるフィードバック制御量に対して、保持制御量演算手段で保持制御量マップに基づき現在の目標進角値及び機関回転速度により設定される保持制御量と、保持制御補正量演算手段により可変バルブタイミング制御機構の定常状態が継続しているときのフィードバック制御量に基づく保持制御補正量とが制御出力値演算手段によって加算されることで最終的な制御出力値が算出される。これにより、可変バルブタイミング制御機構における目標進角値に対する実進角値の追従応答性の改善が図られると共に、それらの偏差が、可変バルブタイミング制御機構が定常状態であるにもかかわらず取切れない場合にあっては、フィードバック制御量に基づく保持制御補正量が考慮されることで、オーバシュート等の発生なく目標進角値に対する実進角値を良好に一致させることができ、可変バルブタイミング制御機構によるバルブタイミング制御位置の精度が向上される。
【０００９】
請求項２の内燃機関用バルブタイミング制御装置における制御出力値演算手段では、制御出力値の算出に際し、フィードバック制御量に対して保持制御量が制御開始から加えられ、目標進角値の変化量が所定値より小さくなり、かつ実進角値の変化量が所定値より小さくなったとき、または制御開始から所定時間を経過したときに、保持制御補正量が加えられる。このように、フィードバック制御量に加算される保持制御量にて可変バルブタイミング制御機構における目標進角値に対する実進角値の追従応答性の改善を図ることができ、こののちに可変バルブタイミング制御機構が定常状態となっても偏差が存在するときには、更に保持制御補正量が加算されることで可変バルブタイミング制御機構によるバルブタイミング制御位置の精度が向上される。
【００１０】
請求項３の内燃機関用バルブタイミング制御装置によれば、保持制御量学習手段によって保持制御量マップの現在の領域における滞在時間及び実進角値の変化量が所定値より小さい状態が共に所定時間以上継続し、可変バルブタイミング制御機構によるバルブタイミング制御位置が安定状態にあるときには、そのときの保持制御補正量が保持制御量マップの現在の領域の保持制御量に加算されることで保持制御量が適切に学習され更新される。この更新された保持制御量によれば、製造公差や経時変化等による保持制御量のずれが補正されることで、可変バルブタイミング制御機構における目標進角値に対する実進角値の追従応答性の更なる改善が達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置が適用されたダブルオーバヘッドカム式内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１３】
図１において、１０は内燃機関であり、内燃機関１０の駆動軸としてのクランクシャフト１１からチェーン１２を介して一対のチェーンスプロケット１３，１４に駆動力が伝達される。このクランクシャフト１１と同期して回転される一対のチェーンスプロケット１３，１４には従動軸としての一対のカムシャフト１５，１６が配設され、これらのカムシャフト１５，１６によって図示しない吸気バルブ及び排気バルブが開閉駆動される。
【００１４】
クランクシャフト１１にはクランクポジションセンサ２１、カムシャフト１５にはカムポジションセンサ２２がそれぞれ配設されている。このクランクポジションセンサ２１から出力されるパルス信号θ１及びカムポジションセンサ２２から出力されるパルス信号θ２はＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：電子制御ユニット）３０に入力される。
【００１５】
なお、ＥＣＵ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ、制御プログラムや制御マップ等を格納したＲＯＭ、各種データ等を格納するＲＡＭ、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ、入出力回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演算回路として構成されている。
【００１６】
ＥＣＵ３０には、これらの信号の他に内燃機関１０の運転状態に対応するエアフローメータ（図示略）からの吸入空気量ＱＡ〔ｇ／ｓｅｃ：グラム毎秒〕、スロットル開度センサ（図示略）からのスロットル開度ＴＡ〔°〕、水温センサ（図示略）からの冷却水温ＴＨＷ〔℃〕等の各種センサ信号が入力されており、後述のクランクシャフト１１に対するカムシャフト１５の実進角値ＶＴ〔°ＣＡ（ＣｒａｎｋＡｎｇｌｅ：クランク角）及び目標進角値ＶＴＴ〔°ＣＡ〕が算出される。また、クランクポジションセンサ２１からのパルス信号θ１に基づき機関回転速度ＮＥ〔ｒｐｍ〕が算出される。
【００１７】
そして、ＥＣＵ３０からの駆動信号によりＯＣＶ（Ｏｉｌ−ｆｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ：油圧制御弁）としてのスプールバルブ４０のリニアソレノイド４１がＤｕｔｙ（デューティ比）駆動され、油タンク４５内の油がポンプ４６により供給油通路４７を通って一方のカムシャフト１５に設けられた可変バルブタイミング制御機構（ＶａｒｉａｂｌｅＣａｍＴｉｍｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌＭｅｃｈａｎｉｓｍ：以下、『ＶＣＴ』と記す）５０（図１の斜線部）に圧送される。このＶＣＴ５０に供給される油の油量が調整されることで、カムシャフト１５がチェーンスプロケット１３、即ち、クランクシャフト１１に対し所定の位相差を有して回転自在であり、カムシャフト１５の実進角値ＶＴが目標進角値ＶＴＴに設定可能である。なお、ＶＣＴ５０からの油は排出油通路４８を通って油タンク４５内に戻される。
【００１８】
ここで、クランクシャフト１１が１回転してクランクポジションセンサ２１からのパルス数がＮ個発生するとき、カムシャフト１５の１回転でカムポジションセンサ２２からのパルス数がＮ個発生するようにする。また、カムシャフト１５のタイミング変換角最大値をθｍａｘ〔°ＣＡ〕とすると、Ｎ＜（３６０／θｍａｘ）となるようにパルス数Ｎを設定する。これによって、実進角値の算出時、クランクポジションセンサ２１のパルス信号θ１と、このパルス信号θ１の次に続いて発生するカムポジションセンサ２２のパルス信号θ２とを使用することができる。即ち、クランクポジションセンサ２１の出力信号θ１及びカムポジションセンサ２２の出力信号θ２からクランクシャフト１１に対するカムシャフト１５の現在の実際の位相差（＝θ１ −θ２）が算出され、最遅角制御状態で学習された位相差を基準としてどれだけ進角〔°ＣＡ〕しているかにより実進角値が算出される。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置で使用されているＥＣＵ３０におけるＶＣＴ制御量演算の処理手順を示す図２のメインルーチンに基づき、図４及び図５を参照して説明する。なお、このＶＣＴ制御量演算ルーチンは所定時間毎にＥＣＵ３０にて繰返し実行される。
【００２０】
ここで、図４は図２及び後述の図３の処理に対応して目標進角値ＶＴＴ〔°ＣＡ〕が“Ａ”位置から時刻ｔ０で進角側の“Ｂ”位置に変更、こののち、時刻ｔ５で“Ａ”位置に戻されるのに追従する実進角値ＶＴ〔°ＣＡ〕、そのときの駆動電流値〔Ａ：アンペア〕及びＶＴＴ＝Ｂ，ＮＥ＝Ｘで選ばれる領域の保持制御量マップ値の遷移状態を示すタイムチャートである。なお、図４ではＶＣＴ進角値〔°ＣＡ〕における目標進角値ＶＴＴを太い実線、実進角値ＶＴを細い実線、駆動電流値〔Ａ〕におけるＶＣＴ制御量Ｄｖｔを太い実線、フィードバック制御量Ｄｖｔｆｂを太い破線、保持制御量Ｄｖｔｈを太い一点鎖線、保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂを細い実線にてそれぞれ示す。また、図５は図２及び後述の図３の処理に対応して目標進角値ＶＴＴと機関回転速度ＮＥとをパラメータとする領域毎に設定されている保持制御量Ｄｖｔｈを示す保持制御量マップであり、ＶＴＴ＝Ａ，ＮＥ＝Ｘで選ばれる領域とＶＴＴ＝Ｂ，ＮＥ＝Ｘで選ばれる領域との領域切換えを矢印にて示す。
【００２１】
図２において、まず、ステップＳ１０１で、各種センサ信号としてクランクポジションセンサ２１の出力信号θ１及びカムポジションセンサ２２の出力信号θ２、内燃機関１０の運転状態を表す機関回転速度ＮＥ、吸入空気量ＱＡ、スロットル開度ＴＡ及び冷却水温ＴＨＷ等が読込まれる。次にステップＳ１０２に移行して、ステップＳ１０１で読込まれたクランクポジションセンサ２１の出力信号θ１及びカムポジションセンサ２２の出力信号θ２からクランクシャフト１１に対するカムシャフト１５の現在の実際の位相差である実進角値ＶＴ（＝θ１ −θ２）が算出される。次にステップＳ１０３に移行して、ステップＳ１０１で読込まれた各種センサ信号のうち吸入空気量ＱＡ及び機関回転速度ＮＥとから現在の目標位相差である目標進角値ＶＴＴが算出される。
【００２２】
次にステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０２で算出された実進角値ＶＴ、ステップＳ１０３で算出された目標進角値ＶＴＴに基づきＶＣＴ変位角偏差ＶＴＤが次式（１）にて算出される。
【００２３】
【数１】
ＶＴＤ←｜ＶＴＴ−ＶＴ｜・・・（１）
【００２４】
次にステップＳ１０５に移行して、ステップＳ１０４で算出されたＶＣＴ変位角偏差ＶＴＤが所定値ＴＨｆｂを越えているかが判定される。ステップＳ１０５の判定条件が成立、即ち、ＶＣＴ変位角偏差ＶＴＤが所定値ＴＨｆｂを越え大きいときにはステップＳ１０６に移行し、ＶＣＴ変位角偏差ＶＴＤと機関回転速度ＮＥとをパラメータとしてフィードバック制御量Ｄｖｔｆｂが算出される（図４に示す時刻ｔ０〜時刻ｔ３）。このフィードバック制御量Ｄｖｔｆｂの算出におけるパラメータとしての機関回転速度ＮＥは、低速領域または高速領域で多少異なる程度の補正係数であり、フィードバック制御量ＤｖｔｆｂをＶＣＴ変位角偏差ＶＴＤのみにて算出するようにしてもよい。一方、ステップＳ１０５の判定条件が成立せず、即ち、ＶＣＴ変位角偏差ＶＴＤが所定値ＴＨｆｂ以下と小さいときにはステップＳ１０７に移行し、フィードバック制御量Ｄｖｔｆｂが「０（零）」とされる（図４に示す時刻ｔ０以前、時刻ｔ３以降）。
【００２５】
次にステップＳ１０８に移行して、保持制御量マップ中で目標進角値ＶＴＴと機関回転速度ＮＥとにて設定される領域の値が保持制御量Ｄｖｔｈとして算出される。次にステップＳ１０９に移行して、前回の目標進角値ＶＴＴ（ｉ−１）と今回の目標進角値ＶＴＴ（ｉ）との偏差ΔＶＴＴの絶対値が予め設定された所定値ＴＨｖｔｔ未満、かつ前回の実進角値ＶＴ（ｉ−１）と今回の実進角値ＶＴ（ｉ）との偏差ΔＶＴの絶対値が予め設定された所定値ＴＨｖｔ未満であるかが判定される。
【００２６】
ステップＳ１０９の判定条件が成立、即ち、目標進角値ＶＴＴ及び実進角値ＶＴ共に安定しているときにはステップＳ１１０に移行し、前回の保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂ（ｉ−１）、ステップＳ１０６またはステップＳ１０７によるフィードバック制御量Ｄｖｔｆｂに基づき保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂ（今回の保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂ（ｉ））が次式（２）にて算出される。なお、Ｃｖｔｈｓｕｂは定数である。
【００２７】
【数２】
Ｄｖｔｈｓｕｂ（ｉ） ←Ｄｖｔｈｓｕｂ（ｉ−１）＋Ｄｖｔｆｂ＊Ｃｖｔｈｓｕｂ・・・（２）
【００２８】
一方、ステップＳ１０９の判定条件が成立せず、即ち、目標進角値ＶＴＴまたは実進角値ＶＴのうち少なくとも一方が安定していないときにはステップＳ１１１に移行し、前回の保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂ（ｉ−１）が今回の保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂ（ｉ）とされる。次にステップＳ１１２に移行して、保持制御量マップ領域の切換えが有るかが判定される。ステップＳ１１２の判定条件が成立、即ち、図４に示すように、機関回転速度ＮＥが“Ｘ”の一定で、目標進角値ＶＴＴの“Ａ”位置から“Ｂ”位置への変化に伴う、図５に右方向矢印にて示す領域切換えにより、保持制御量マップで選ばれる領域が切換わっているときにはステップＳ１１３に移行し、これまでの保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂが「０」にリセットされる。
【００２９】
一方、ステップＳ１１２の判定条件が成立せず、即ち、目標進角値ＶＴＴや機関回転速度ＮＥが殆ど変化しておらず保持制御量マップ領域が切換わっていないときにはステップＳ１１３がスキップされる。
【００３０】
次にステップＳ１１４に移行して、後述の保持制御量マップ学習処理が実行される。次にステップＳ１１５に移行して、ステップＳ１０６またはステップＳ１０７によるフィードバック制御量Ｄｖｔｆｂ、ステップＳ１０８による保持制御量Ｄｖｔｈ、ステップＳ１１０またはステップＳ１１１による保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂに基づきＶＣＴ制御量Ｄｖｔが次式（３）にて算出され、本ルーチンを終了する。
【００３１】
【数３】
Ｄｖｔ←Ｄｖｔｆｂ＋Ｄｖｔｈ＋Ｄｖｔｈｓｕｂ・・・（３）
【００３２】
次に、図２のステップＳ１１４における保持制御量マップ学習の処理手順を示す図３のサブルーチンに基づき、図４を参照して説明する。
【００３３】
図３において、ステップＳ２０１では、保持制御量マップの現在の領域で｜ΔＶＴ｜＜ＴＨｖｔとなり（図４に示す時刻ｔ２）、その領域の滞在時間及び｜ΔＶＴ｜＜ＴＨｖｔの継続時間が共に所定時間Ｔｌｒｎ（図４に示す時刻ｔ２〜時刻ｔ４）以上経過した安定状態にあるかが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立しないときには、何もすることなく本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２０１の判定条件が成立するときにはステップＳ２０２に移行し、保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂに基づき保持制御量学習値Ｄｖｔｈｌｒｎが次式（４）にて算出される（図４に示す保持制御量マップ値の時刻ｔ４〜時刻ｔ５における増加分に相当）。なお、Ｃｌｒｎは定数であり、保持制御量学習値Ｄｖｔｈｌｒｎが保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂの数パーセント（微量）となるよう予め設定されている。
【００３４】
【数４】
Ｄｖｔｈｌｒｎ←Ｄｖｔｈｓｕｂ＊Ｃｌｒｎ・・・（４）
【００３５】
次にステップＳ２０３に移行して、ステップＳ２０２で算出された保持制御量学習値Ｄｖｔｈｌｒｎが保持制御量マップの現在の領域の保持制御量Ｄｖｔｈに加算され、保持制御量Ｄｖｔｈが更新される。次にステップＳ２０４に移行して、ステップＳ２０３における保持制御量マップの保持制御量Ｄｖｔｈの保持制御量学習値Ｄｖｔｈｌｒｎによる更新分が考慮され、保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂが次式（５）にて算出され、本ルーチンを終了する。この保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂにより、保持制御量マップの保持制御量Ｄｖｔｈ更新の前後において、ＶＣＴ制御量Ｄｖｔが一定に保持される（図４に示す時刻ｔ４〜時刻ｔ５参照）。
【００３６】
【数５】
Ｄｖｔｈｓｕｂ←Ｄｖｔｈｓｕｂ−Ｄｖｔｈｌｒｎ・・・（５）
【００３７】
このように、本実施例の内燃機関用バルブタイミング制御装置は、内燃機関１０の駆動軸としてのクランクシャフト１１から吸気バルブ（図示略）を開閉する従動軸としてのカムシャフト１５に駆動力を伝達するチェーン１２、チェーンスプロケット１３等からなる駆動力伝達系に設けられ、吸気バルブの開閉タイミングを変更自在なＶＣＴ（可変バルブタイミング制御機構）５０と、クランクシャフト１１の回転角θ１を検出する駆動軸回転角検出手段としてのクランクポジションセンサ２１と、カムシャフト１５の回転角θ２を検出する従動軸回転角検出手段としてのカムポジションセンサと、クランクポジションセンサ２１で検出されたクランクシャフト１１の回転角θ１とカムポジションセンサ２２で検出されたカムシャフト１５の回転角θ２との実際の位相差である実進角値ＶＴを算出するＥＣＵ３０にて達成される実進角値演算手段と、内燃機関１０の運転状態に応じてクランクシャフト１１の回転角θ１とカムシャフト１５の回転角θ２との目標とする位相差である目標進角値ＶＴＴを算出するＥＣＵ３０にて達成される目標進角値演算手段と、前記目標進角値演算手段で算出された目標進角値ＶＴＴと前記実進角値演算手段で算出された実進角値ＶＴとのＶＣＴ変位角偏差ＶＴＤに応じて、ＶＣＴ５０によりカムシャフト１５を相対回転するためのフィードバック制御量Ｄｖｔｆｂを算出するＥＣＵ３０にて達成されるフィードバック制御量演算手段と、目標進角値ＶＴＴとクランクシャフト１１の単位時間当たりの回転角に応じた機関回転速度ＮＥとで設定される領域毎にＶＣＴ５０における進角位置を所定位置に保持するための保持制御量Ｄｖｔｈが設定された保持制御量マップに基づき、現在の目標進角値ＶＴＴ及び機関回転速度ＮＥにより保持制御量Ｄｖｔｈを算出するＥＣＵ３０にて達成される保持制御量演算手段と、ＶＣＴ５０の定常状態が継続しているときには、フィードバック制御量Ｄｖｔｆｂに基づき保持制御量Ｄｖｔｈの補正量として保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂを算出するＥＣＵ３０にて達成される保持制御補正量演算手段と、フィードバック制御量Ｄｖｔｆｂに対して保持制御量Ｄｖｔｈ及び保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂを加え、最終的な制御出力値Ｄｖｔを算出するＥＣＵ３０にて達成される制御出力値演算手段とを具備するものである。
【００３８】
つまり、目標進角値ＶＴＴと実進角値ＶＴとのＶＣＴ変位角偏差ＶＴＤに応じて、ＶＣＴ５０によりカムシャフト１５を相対回転するためのフィードバック制御量Ｄｖｔｆｂに対して、保持制御量マップにより現在の目標進角値ＶＴＴ及び機関回転速度ＮＥに基づき設定される保持制御量Ｄｖｔｈと、ＶＣＴ５０の定常状態が継続しているときのフィードバック制御量Ｄｖｔｆｂに基づく保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂとが加算されることで最終的な制御出力値Ｄｖｔが算出される。これにより、ＶＣＴ５０における目標進角値ＶＴＴに対する実進角値ＶＴの追従応答性の改善が図られると共に、それらのＶＣＴ変位角偏差ＶＴＤが、ＶＣＴ５０が定常状態であるにもかかわらず取切れない場合にあっては、フィードバック制御量Ｄｖｔｆｂに基づく保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂが考慮されることで、オーバシュート等の発生なく目標進角値ＶＴＴに対する実進角値ＶＴを良好に一致することができ、ＶＣＴ５０によるバルブタイミング制御位置の精度を向上することができる。
【００３９】
また、本実施例の内燃機関用バルブタイミング制御装置のＥＣＵ３０にて達成される制御出力値演算手段は、制御出力値Ｄｖｔの算出に際し、フィードバック制御量Ｄｖｔｆｂに対して保持制御量Ｄｖｔｈを制御開始から加え、目標進角値ＶＴＴの変化量｜ΔＶＴＴ｜が所定値ＴＨｖｔｔより小さく及び実進角値ＶＴの変化量｜ΔＶＴ｜が所定値ＴＨｖｔより小さくなったときに、保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂを加えるものである。
【００４０】
つまり、制御出力値Ｄｖｔの算出では、フィードバック制御量Ｄｖｔｆｂに対して保持制御量Ｄｖｔｈを制御開始から加え、目標進角値ＶＴＴの変化量｜ΔＶＴＴ｜が所定値ＴＨｖｔｔより小さくなり、かつ実進角値ＶＴの変化量｜ΔＶＴ｜が所定値ＴＨｖｔより小さくなると、保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂを加算するものである。このように、フィードバック制御量Ｄｖｔｆｂに加算される保持制御量ＤｖｔｈにてＶＣＴ５０における目標進角値ＶＴＴに対する実進角値ＶＴの追従応答性の改善を図ることができ、こののちにＶＣＴ５０が定常状態となってもＶＣＴ変位角偏差ＶＴＤが存在するときには、保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂが加算されることでＶＣＴ５０によるバルブタイミング制御位置の精度を向上することができる。
【００４１】
そして、本実施例の内燃機関用バルブタイミング制御装置は、更に、保持制御量マップの現在の領域における滞在時間及び実進角値ＶＴの変化量ΔＶＴが所定値ＴＨｖｔより小さい状態が共に所定時間Ｔｌｒｎ以上継続しているときには、保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂを保持制御量マップの現在の領域の保持制御量Ｄｖｔｈに加え、保持制御量Ｄｖｔｈを学習するＥＣＵ３０にて達成される保持制御量学習手段を具備するものである。つまり、保持制御量マップの現在の領域における滞在時間及び実進角値ＶＴの変化量ΔＶＴが所定値ＴＨｖｔより小さい状態が共に所定時間Ｔｌｒｎ以上継続し、ＶＣＴ５０によるバルブタイミング制御位置が安定状態にあるときには、そのときの保持制御補正量Ｄｖｔｈｓｕｂを保持制御量マップの現在の領域の保持制御量Ｄｖｔｈに加算することで保持制御量Ｄｖｔｈを適切に学習し更新することができる。この更新された保持制御量Ｄｖｔｈによれば、製造公差や経時変化等による保持制御量のずれが補正されることで、ＶＣＴ５０における目標進角値ＶＴＴに対する実進角値ＶＴの追従応答性の更なる改善を達成することができる。
【００４２】
ところで、上記実施例では、ＶＣＴ５０が内燃機関１０の吸気バルブ側のカムシャフト１５に配設されているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、排気バルブ側のカムシャフト１６または両方のカムシャフト１５，１６に配設することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置が適用されたダブルオーバヘッドカム式内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置で使用されているＥＣＵにおけるＶＣＴ制御量演算の処理手順を示すメインルーチンである。
【図３】図３は図２における保持制御量マップ学習の処理手順を示すサブルーチンである。
【図４】図４は図２及び図３の処理に対応して目標進角値の変更に追従する実進角値、そのときの駆動電流値及び保持制御量マップ値の遷移状態を示すタイムチャートである。
【図５】図５は図２及び図３の処理に対応して目標進角値と機関回転速度とをパラメータとする領域毎に設定されている保持制御量の領域切換えを示す保持制御量マップである。
【符号の説明】
１０内燃機関
１１クランクシャフト（駆動軸）
１２チェーン
１３チェーンスプロケット
１５カムシャフト（従動軸）
２１クランクポジションセンサ
２２カムポジションセンサ
３０ＥＣＵ（電子制御ユニット）
５０ＶＣＴ（可変バルブタイミング制御機構）

Claims

内燃機関の駆動軸から吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも何れか一方を開閉する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記吸気バルブまたは前記排気バルブの開閉タイミングまたはリフト量を変更自在な可変バルブタイミング制御機構と、
前記駆動軸の回転角を検出する駆動軸回転角検出手段と、
前記従動軸の回転角を検出する従動軸回転角検出手段と、
前記駆動軸回転角検出手段で検出された前記駆動軸の回転角と前記従動軸回転角検出手段で検出された前記従動軸の回転角との実際の位相差である実進角値を算出する実進角値演算手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記駆動軸の回転角と前記従動軸の回転角との目標とする位相差である目標進角値を算出する目標進角値演算手段と、
前記目標進角値演算手段で算出された目標進角値と前記実進角値演算手段で算出された実進角値との偏差に応じて、前記可変バルブタイミング制御機構により前記駆動軸または前記従動軸を相対回転するためのフィードバック制御量を算出するフィードバック制御量演算手段と、
前記目標進角値と前記駆動軸の単位時間当たりの回転角に応じた機関回転速度とで設定される領域毎に前記可変バルブタイミング制御機構における進角位置を所定位置に保持するための保持制御量が設定されたマップに基づき、現在の目標進角値及び機関回転速度により前記保持制御量を算出する保持制御量演算手段と、
前記可変バルブタイミング制御機構の定常状態が継続しているときには、前記フィードバック制御量に基づき前記保持制御量の補正量として保持制御補正量を算出する保持制御補正量演算手段と、
前記フィードバック制御量に対して前記保持制御量及び前記保持制御補正量を加え、最終的な制御出力値を算出する制御出力値演算手段と
を具備することを特徴とする内燃機関用バルブタイミング制御装置。
前記制御出力値演算手段は、前記制御出力値の算出に際し、前記フィードバック制御量に対して前記保持制御量を制御開始から加え、前記目標進角値の変化量及び前記実進角値の変化量がそれぞれ所定値より小さくなったとき、または制御開始から所定時間を経過したときに、前記保持制御補正量を加えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用バルブタイミング制御装置。
前記マップの現在の領域における滞在時間及び前記実進角値の変化量の小さい状態が共に所定時間以上継続しているときには、前記保持制御補正量を前記マップの現在の領域の保持制御量に加え、前記保持制御量を学習する保持制御量学習手段を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関用バルブタイミング制御装置。