JP2005291141A - 可変バルブ装置の基準位置学習装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 可変バルブ装置の制御基準位置を精度良く学習する。
【解決手段】 クランク角センサ３５の出力信号とカム角センサ３４の出力信号とに基づいてカム軸位相（クランク軸２６に対する吸気カム軸３０の回転位相）を検出し、エンジン運転条件が所定の運転条件のときに、エアフローメータの出力等に基づいて検出した検出吸入空気量が設計上の基準吸入空気量に一致するように可変バルブタイミング装置３２を制御し、検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致したときのカム軸位相を制御基準位置として学習する。そして、学習した制御基準位置に対する現在のカム軸位相の実進角量（つまり吸気バルブタイミングの実進角量）が目標進角量に一致するように可変バルブタイミング装置３２をフィードバック制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の可変バルブ装置を制御する際の制御基準位置を学習する可変バルブ装置の基準位置学習装置に関するものである。

近年、車両に搭載される内燃機関においては、出力向上、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、吸気バルブや排気バルブのバルブ開閉特性（バルブタイミング、バルブリフト量、バルブ開弁期間等）を可変する可変バルブ装置を搭載したものがある。

例えば、バルブタイミングを可変する可変バルブ装置は、クランク軸に対するカム軸の回転位相（カム軸位相）を変化させることで、カム軸によって開閉駆動される吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを変化させるようにしている。その際、クランク角センサの出力信号とカム角センサの出力信号とに基づいてカム軸位相を検出し、可変バルブ装置が機械的な可動限界位置（例えば最遅角位置）に制御されたときのカム軸位相を基準位置として学習する。そして、この基準位置に対する現在のカム軸位相の実進角量（つまりバルブタイミングの実進角量）が目標進角量に一致するように可変バルブ装置を制御することで、バルブタイミングの制御精度を確保するようにしたものがある。

このような可変バルブ装置を備えた内燃機関では、バルブタイミングを可変することで吸入空気量を調整することができる。しかし、上述したように可変バルブ装置の機械的な可動限界位置を可変バルブ制御の基準位置とするシステムでは、製造ばらつきや経時変化等による可変バルブ装置毎の機械的な可動限界位置（つまり基準位置）のばらつきや内燃機関毎の吸入空気量のばらつきによって、可変バルブ制御の基準位置と吸入空気量との関係がずれてしまい、可変バルブ制御による吸入空気量の制御精度が低下するという欠点がある。

そこで、例えば、特許文献１（特許第３１６１１５２号公報）に記載されているように、可変バルブ装置の機械的な最遅角位置における吸気管負圧を基準にして、最遅角位置よりも進角側に制御上の基準位置を設定し、所定の運転状態のときにバルブタイミングの進角量と吸気管負圧の変化量とを用いて基準位置を補正するようにしたものがある。
特許第３１６１１５２号公報（第６頁〜第７頁、第６図等）

しかし、上記特許文献１の可変バルブ制御システムは、可変バルブ装置の機械的な最遅角位置における吸気管負圧を基準にして、制御上の基準位置の設定や補正を行うため、機械的な可動限界位置を持たない可変バルブ装置では、可変バルブ制御の基準位置を設定することができないという欠点がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、可変バルブ装置の機械的な可動限界位置を用いずに制御基準位置を学習することができると共に、可変バルブ装置や内燃機関の製造ばらつきや経時変化等の影響を排除した精度の良い制御基準位置を学習することができ、可変バルブ制御による吸入空気量制御の精度を向上させることができる可変バルブ装置の基準位置学習装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の可変バルブ装置の基準位置学習装置は、内燃機関の吸気バルブ及び／又は排気バルブのバルブ開閉特性を可変する可変バルブ装置を制御する際の制御基準位置を学習するシステムにおいて、内燃機関の吸入空気量を吸入空気量検出手段により検出し、その検出吸入空気量が所定の基準吸入空気量に一致するときの可変バルブ装置の制御位置を制御基準位置として基準位置学習手段により学習するようにしたものである。

このようにすれば、可変バルブ装置の機械的な可動限界位置を用いずに制御基準位置を学習することができ、機械的な可動限界位置を持たない可変バルブ装置にも採用することができる。しかも、製造ばらつきや経時変化等による可変バルブ装置毎の機械的な可動限界位置のばらつきや内燃機関毎の吸入空気量のばらつきがあっても、制御基準位置における吸入空気量を一定値（基準吸入空気量）とすることができ、可変バルブ装置や内燃機関の製造ばらつき等の影響を排除した精度の良い制御基準位置を学習することができ、可変バルブ制御による吸入空気量制御の精度を向上させることができる。

ところで、内燃機関の運転条件（例えば、回転速度、スロットル開度等）によって吸入空気量が変化するため、吸入空気量に及ぼす影響が大きく異なる運転条件で制御基準位置（検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致する制御位置）を学習したのでは、制御基準位置を精度良く学習することができない。

そこで、請求項２のように、内燃機関が所定の運転条件のときに検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致するように可変バルブ装置を制御して制御基準位置を学習するようにすると良い。このようにすれば、吸入空気量に及ぼす影響が同じ運転条件で制御基準位置を学習することができ、制御基準位置を精度良く学習することができる。

また、吸入空気量の検出方法は、例えば、請求項３のように、内燃機関の吸気管内の空気流量を検出するエアフローメータの出力に基づいて検出吸入空気量を算出するようにしても良い。内燃機関の気筒内に吸入される吸入空気量に応じて吸気管内の空気流量が変化してエアフローメータの出力が変化するため、エアフローメータの出力を用いれば、検出吸入空気量を精度良く算出することができる。

また、請求項４のように、内燃機関の吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサの出力に基づいて前記検出吸入空気量を算出するようにしても良い。内燃機関の気筒内に吸入される吸入空気量に応じて吸気管圧力が変化して吸気管圧力センサの出力が変化するため、吸気管圧力センサの出力を用いれば、検出吸入空気量を精度良く算出することができる。

また、請求項５のように、内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力センサの出力に基づいて検出吸入空気量を算出するようにしても良い。内燃機関の気筒内に吸入される吸入空気量に応じて筒内圧力が変化して筒内圧力センサの出力が変化するため、筒内圧力センサの出力を用いれば、検出吸入空気量を精度良く算出することができる。この場合、代表気筒のみに筒内圧力センサを設けるようにしても良いが、各気筒毎に筒内圧力センサを設ければ検出吸入空気量の算出精度を向上させることができる。

また、請求項６のように、内燃機関の排出ガスの空燃比又は酸素濃度を検出する排出ガスセンサの出力と燃料噴射量とに基づいて検出吸入空気量を算出するようにしても良い。内燃機関の吸入空気量と燃料噴射量とに応じて排出ガスの空燃比や酸素濃度が変化して排出ガスセンサの出力が変化するため、排出ガスセンサの出力と燃料噴射量とを用いれば、検出吸入空気量を精度良く算出することができる。

これら請求項３乃至請求項６の吸入空気量の検出方法は、それぞれ単独で実施しても良いが、適宜組み合わせて実施すれば吸入空気量の検出精度を向上させることができる。

ところで、大気圧、温度等の環境条件によって検出吸入空気量が変化するため、基準吸入空気量を設定したときの基準環境条件と異なる環境条件で検出した検出吸入空気量を用いて制御基準位置（検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致する制御位置）を学習したのでは、制御基準位置の学習値に環境条件の相違による誤差が生じてしまう。

そこで、請求項７のように、大気圧、吸気温、冷却水温のうちの少なくとも１つに基づいて検出吸入空気量を補正するようにすると良い。このようにすれば、環境条件の相違による誤差を排除した検出吸入空気量を用いて制御基準位置を学習することができ、環境条件の相違による誤差を排除した精度の良い制御基準位置を学習することができる。

以下、本発明を吸気バルブの可変バルブタイミング装置に適用した２つの実施例１，２を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸気管１２内の空気流量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、ＤＣモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１５と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７には、吸気管１２内の圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２２には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２３が設けられ、この触媒２３の上流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２５が取り付けられている。

また、図２に示すように、エンジン１１は、クランク軸２６からの動力がタイミングチェーン２７（又はタイミングベルト）により各スプロケット２８、２９を介して吸気側カム軸３０と排気側カム軸３１とに伝達されるようになっている。更に、吸気側カム軸３０側には、モータ駆動式の可変バルブタイミング装置３２が設けられている。この可変バルブタイミング装置３２によってクランク軸２６に対する吸気側カム軸３０の回転位相（カム軸位相）を可変することで、吸気側カム軸３０によって開閉駆動される吸気バルブ３３のバルブタイミングを可変するようになっている。

また、吸気側カム軸３０の外周側には、所定のカム角毎にカム角信号を出力するカム角センサ３４が取り付けられている。一方、クランク軸２６の外周側には、所定のクランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ３５が取り付けられている。

前述した各種センサの出力信号は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３６に入力される。このＥＣＵ３６は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２０の燃料噴射量や点火プラグ２１の点火時期を制御する。

次に、図３に基づいて可変バルブタイミング装置３２の概略構成を説明する。可変バルブタイミング装置３２の位相可変機構３７は、吸気側カム軸３０と同心状に配置された内歯付きのアウタギヤ３８と、このアウタギヤ３８の内周側に同心状に配置された外歯付きのインナギヤ３９と、これらアウタギヤ３８とインナギヤ３９との間に配置されて両者に噛み合う遊星ギヤ４０とから構成されている。アウタギヤ３８は、クランク軸２６と同期して回転するスプロケット２８と一体的に回転するように設けられ、インナギヤ３９は、吸気側カム軸３０と一体的に回転するように設けられている。また、遊星ギヤ４０は、アウタギヤ３８とインナギヤ３９に噛み合った状態でインナギヤ３９の回りを円軌道を描くように旋回することで、アウタギヤ３８の回転力をインナギヤ３９に伝達する役割を果たすと共に、インナギヤ３９の回転速度（吸気側カム軸３０の回転速度）に対する遊星ギヤ４０の旋回速度（公転速度）を変化させることで、アウタギヤ３８に対するインナギヤ３９の回転位相（つまりカム軸位相）を調整するようになっている。

一方、エンジン１１には、遊星ギヤ４０の旋回速度を可変するためのモータ４１が設けられている。このモータ４１の回転軸４２は、吸気側カム軸３０、アウタギヤ３８及びインナギヤ３９と同軸上に配置され、このモータ４１の回転軸４２と遊星ギヤ４０の支持軸４３とが、径方向に延びる連結部材４４を介して連結されている。これにより、モータ４１の回転に伴って、遊星ギヤ４０が支持軸４３を中心に回転（自転）しながらインナギヤ３９の外周の円軌道を旋回（公転）できるようになっている。また、モータ４１には、モータ４１の回転速度ＲＭ（回転軸４２の回転速度）を検出するモータ回転速度センサ４５（図１参照）が取り付けられている。

この可変バルブタイミング装置３２は、吸気バルブタイミング（吸気バルブ３３のバルブタイミング）を現状維持する場合には、モータ４１の回転速度ＲＭを吸気側カム軸３０の回転速度ＲＣに一致させて、遊星ギヤ４０の公転速度をインナギヤ３９の回転速度（アウタギヤ３８の回転速度）に一致させる。これにより、アウタギヤ３８に対するインナギヤ３９の回転位相（つまりカム軸位相）が現状維持されて、吸気バルブタイミングが現状維持される。

そして、吸気バルブタイミングを進角する場合には、モータ４１の回転速度ＲＭを吸気側カム軸３０の回転速度ＲＣよりも速くして、遊星ギヤ４０の公転速度をインナギヤ３９の回転速度よりも速くする。これにより、アウタギヤ３８に対するインナギヤ３９の回転位相が進角されて、吸気バルブタイミングが進角される。

一方、吸気バルブタイミングを遅角する場合には、モータ４１の回転速度ＲＭを吸気側カム軸３０の回転速度ＲＣよりも遅くして、遊星ギヤ４０の公転速度をインナギヤ３９の回転速度よりも遅くする。これにより、アウタギヤ３８に対するインナギヤ３９の回転位相が遅角されて、吸気バルブタイミングが遅角される。

ＥＣＵ３６は、後述する図４及び図５に示す可変バルブタイミング制御用の各プログラムを実行することで、カム角信号とクランク角信号とに基づいてカム軸位相ＶＴ（クランク軸２６に対する吸気カム軸３０の回転位相）を検出し、後述する制御基準位置ＶＴ0 に対する現在のカム軸位相ＶＴの実進角量ΔＶＴ（つまり吸気バルブタイミングの実進角量ΔＶＴ）が目標進角量ΔＶＴtgに一致するように可変バルブタイミング装置３２をフィードバック制御する。

その際、ＥＣＵ３６は、エンジン運転条件が所定の運転条件のときに、エアフローメータ１４の出力等に基づいて検出した検出吸入空気量が設計上の基準吸入空気量に一致するように可変バルブタイミング装置３２を制御し、検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致したときのカム軸位相ＶＴを制御基準位置ＶＴ0 として学習することで、検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致したときの可変バルブタイミング装置３２の制御位置を制御基準位置ＶＴ0 として学習する。

以下、ＥＣＵ３６が実行する図４及び図５に示す可変バルブタイミング制御用の各プログラムの処理内容を説明する。

［可変バルブタイミング制御］
図４に示す可変バルブタイミング制御プログラムは、エンジン運転中に所定周期で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、カム角センサ３４から出力されるカム角信号の入力時刻と、クランク角センサ３５から出力されるクランク角信号の入力時刻を読み込んだ後、ステップ１０２に進み、クランク角信号の入力時刻とカム角信号の入力時刻とに基づいてカム軸位相ＶＴ（クランク軸２６に対する吸気カム軸３０の回転位相）を算出する。

この後、ステップ１０３に進み、現在の可変バルブタイミング装置３２の制御位置が制御基準位置ＶＴ0 であるか否かを、現在のカム軸位相ＶＴが制御基準位置ＶＴ0 であるか否かによって判定する。

その結果、制御基準位置ＶＴ0 であると判定された場合には、ステップ１０４に進み、後述する図５に示す制御基準位置学習プログラムを実行して、制御基準位置ＶＴ0 を学習する。この後、ステップ１０５に進み、ＥＣＵ３６のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されている制御基準位置ＶＴ0 の学習値を、今回の制御基準位置ＶＴ0 の学習値で更新した後、ステップ１０６に進む。

一方、上記ステップ１０３で、制御基準位置ＶＴ0 ではないと判定された場合には、制御基準位置ＶＴ0 の学習及び更新（ステップ１０４及び１０５）を行わずに、ステップ１０６に進む。

このステップ１０６では、エンジン運転状態等に応じた吸気バルブタイミングの目標進角量ΔＶＴtgをマップ等を用いて算出し、この目標進角量ΔＶＴtgを制御基準位置ＶＴ0 に加算してカム軸位相ＶＴの目標値ＶＴtgを算出する。

ＶＴtg＝ＶＴ0 ＋ΔＶＴtg
この後、ステップ１０７に進み、カム軸位相ＶＴが目標値ＶＴtgに一致するように可変バルブタイミング装置３２を制御することで、制御基準位置ＶＴ0 に対する吸気バルブタイミングの実進角量ΔＶＴが目標進角量ΔＶＴtgに一致するように可変バルブタイミング装置３２を制御する。

［制御基準位置学習］
図４のステップ１０４で実行される図５に示す制御基準位置学習プログラムは、特許請求の範囲でいう基準位置学習手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、学習可能な運転状態（例えばアイドル運転状態等）であるか否かを判定し、学習可能な運転状態ではないと判定されれば、ステップ２０２以降の制御基準位置学習に関する処理を実行することなく、本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ２０１で、学習可能な運転状態であると判定された場合には、ステップ２０２以降の制御基準位置学習に関する処理を次のようにして実行する。まず、ステップ２０２で、スロットル開度を所定開度に固定する。更に、ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）バルブを備えたシステムでは、ＩＳＣバルブ開度を所定開度に固定する。この場合、スロットル開度やＩＳＣバルブ開度を固定する上記所定開度は、エンストを回避するために、通常のアイドル回転速度よりも少し高めのアイドル回転速度になるように設定することが好ましい。更に、吸気バルブタイミング以外の他の吸気系の制御量（バルブリフト量、ＥＧＲ開度等）も所定値に固定する。

このようにして、アイドル運転中のエンジン運転条件を所定の運転条件に固定した後、ステップ２０３に進み、カム軸位相ＶＴが設計上の基準位置になるように可変バルブタイミング装置３２を制御する。ここで、設計上の基準位置は、例えば、設計段階で全部品の寸法誤差や組付誤差を最小値（０）と仮定して設定した基準位置であり、制御基準位置ＶＴ0 の初期値は、この設計上の基準位置に設定されている。

この後、ステップ２０４に進み、エアフローメータ１４の出力に基づいて検出吸入空気量を算出する。エンジン１１の気筒内に吸入される吸入空気量に応じて吸気管１２内の空気流量が変化してエアフローメータ１４の出力が変化するため、エアフローメータ１４の出力を用いれば、検出吸入空気量を精度良く算出することができる。更に、このステップ２０４では、大気圧センサ４６で検出した大気圧、吸気温センサ４７で検出した吸気温、冷却水温センサ２５で検出した冷却水温のうちの少なくとも１つに基づいて検出吸入空気量を補正する。これにより、現在の環境条件で検出した検出吸入空気量を、後述する設計上の基準吸入空気量を設定したときの基準環境条件における検出吸入空気量に補正する。このステップ２０４の処理が特許請求の範囲でいう吸入空気量検出手段としての役割を果たす。

この後、ステップ２０５に進み、検出吸入空気量が設計上の基準吸入空気量に一致しているか否かを判定する。ここで、設計上の基準吸入空気量は、例えば、設計段階で全部品の寸法誤差や組付誤差を最小値（０）と仮定して設定した基準位置における吸入空気量である。

その結果、検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致していると判定された場合には、制御基準位置ＶＴ0 を設計上の基準位置に保持したまま、本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ２０５で、検出吸入空気量が基準吸入空気量と一致していないと判定された場合には、ステップ２０６に進み、検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致するように可変バルブタイミング装置３２を制御する。

この後、ステップ２０７に進み、検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致したときのカム軸位相ＶＴを制御基準位置ＶＴ0 として学習することで、検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致したときの可変バルブタイミング装置３２の制御位置を制御基準位置ＶＴ0 として学習する。この制御基準位置ＶＴ0 の学習値は、ＥＣＵ３６のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶され、エンジン停止中も記憶保持され、次回のエンジン運転時にも制御基準位置ＶＴ0 の学習値を使用できるようになっている。

以上説明した本実施例１では、検出吸入空気量が設計上の基準吸入空気量に一致するときの可変バルブタイミング装置３２の制御位置を制御基準位置ＶＴ0 として学習するようにしたので、可変バルブタイミング装置３２の機械的な可動限界位置（最遅角位置や最進角位置）を用いずに制御基準位置ＶＴ0 を学習することができ、機械的な可動限界位置を持たない可変バルブ装置にも採用することができる。しかも、製造ばらつきや経時変化等による可変バルブタイミング装置３２毎の機械的な可動限界位置のばらつきやエンジン１１毎の吸入空気量のばらつきがあっても、制御基準位置ＶＴ0 における吸入空気量を一定値（基準吸入空気量）とすることができ、可変バルブタイミング装置３２やエンジン１１の製造ばらつきや経時変化等の影響を排除した精度の良い制御基準位置ＶＴ0 を学習することができ、可変バルブ制御による吸入空気量制御の精度を向上させることができる。

また、本実施例１では、エンジン運転条件が所定の運転条件のときに検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致するように可変バルブタイミング装置３２を制御して制御基準位置ＶＴ0 を学習するようにしたので、常に同一の運転条件で制御基準位置ＶＴ0 を学習することができ、制御基準位置ＶＴ0 を精度良く学習することができる。

しかも、本実施例１では、大気圧、吸気温、冷却水温等に基づいて検出吸入空気量を補正して、現在の環境条件で検出した検出吸入空気量を、基準環境条件における検出吸入空気量に補正するようにしたので、異なる環境条件下でも、常に基準環境条件における検出吸入空気量を用いて制御基準位置ＶＴ0 を学習することができ、環境条件の相違による誤差を排除した精度の良い制御基準位置ＶＴ0 を学習することができる。

尚、上記実施例１では、大気圧、吸気温、冷却水温等に基づいて検出吸入空気量を補正したが、検出吸入空気量の代わりに基準吸入空気量を補正するようにしても良い。

また、上記実施例１では、エアフローメータ１４の出力に基づいて検出吸入空気量を算出したが、吸気管圧力センサ１８の出力に基づいて検出吸入空気量を算出するようにしても良い。エンジン１１の気筒内に吸入される吸入空気量に応じて吸気管圧力が変化して吸気管圧力センサ１８の出力が変化するため、吸気管圧力センサ１８の出力を用いれば、検出吸入空気量を精度良く算出することができる。

また、エンジン１１の筒内圧力を検出する筒内圧力センサを設け、この筒内圧力センサの出力に基づいて検出吸入空気量を算出するようにしても良い。エンジン１１の気筒内に吸入される吸入空気量に応じて筒内圧力が変化して筒内圧力センサの出力が変化するため、筒内圧力センサの出力を用いれば、検出吸入空気量を精度良く算出することができる。この場合、代表気筒のみに筒内圧力センサを設けるようにしても良いが、各気筒毎に筒内圧力センサを設ければ検出吸入空気量の算出精度を向上させることができる。

また、排出ガスセンサ２４の出力と燃料噴射量とに基づいて検出吸入空気量を算出するようにしても良い。エンジン１１の吸入空気量と燃料噴射量とに応じて空燃比が変化して排出ガスセンサ２４の出力が変化するため、排出ガスセンサ２４の出力と燃料噴射量とを用いれば、検出吸入空気量を精度良く算出することができる。

これらの吸入空気量の検出方法は、それぞれ単独で実施しても良いが、適宜組み合わせて実施すれば吸入空気量の検出精度を向上させることができる。

本発明の実施例２では、図６に示す可変バルブタイミング制御プログラムを実行することで、カム軸位相ＶＴの可動範囲を複数の学習領域に区分し、各学習領域毎に制御基準位置ＶＴ0 を学習するようにしている。

図６に示す可変バルブタイミング制御プログラムでは、カム角信号とクランク角信号とに基づいてカム軸位相ＶＴを算出した後（ステップ３０１、３０２）、ステップ３０３に進み、現在のカム軸位相ＶＴに対応する学習領域の制御基準位置ＶＴ0 を読み込む。

この後、ステップ３０４に進み、現在のカム軸位相ＶＴが該当する学習領域における制御基準位置ＶＴ0 であるか否かを判定する。
その結果、制御基準位置ＶＴ0 であると判定された場合には、ステップ３０５に進み、前述した図５に示す制御基準位置学習プログラムを実行して、該当する学習領域における制御基準位置ＶＴ0 を学習する。

具体的には、アイドル運転中のエンジン運転条件を所定の運転条件に固定した後、検出吸入空気量が該当する学習領域における設計上の基準吸入空気量に一致するように可変バルブタイミング装置３２を制御し、検出吸入空気量が基準吸入空気量に一致したときのカム軸位相ＶＴを該当する学習領域における制御基準位置ＶＴ0 として学習する。

この後、ステップ３０６に進み、該当する学習領域に記憶された制御基準位置ＶＴ0 の学習値を、今回の制御基準位置ＶＴ0 の学習値で更新する。

この後、ステップ３０７に進み、エンジン運転状態等に応じた吸気バルブタイミングの目標進角量ΔＶＴtgを、該当する学習領域におけるマップ等により算出し、この目標進角量ΔＶＴtgを該当する学習領域における制御基準位置ＶＴ0 に加算してカム軸位相ＶＴの目標値ＶＴtgを算出する。
ＶＴtg＝ＶＴ0 ＋ΔＶＴtg

この後、ステップ３０８に進み、カム軸位相ＶＴが目標値ＶＴtgに一致するように可変バルブタイミング装置３２を制御することで、該当する学習領域における制御基準位置ＶＴ0 に対する吸気バルブタイミングの実進角量ΔＶＴが目標進角量ΔＶＴtgに一致するように可変バルブタイミング装置３２を制御する。

以上説明した本実施例２では、カム軸位相ＶＴの可動範囲を複数の学習領域に区分し、各学習領域毎に制御基準位置ＶＴ0 を学習するようにしたので、可変バルブタイミング制御精度を更に向上させることができる。

尚、上記各実施例１，２では、アイドル運転状態のときに制御基準位置を学習するようにしたが、これに限定されず、安定した運転状態（例えば、燃料カット期間、定常運転状態等）のときに制御基準位置を学習するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、本発明を吸気バルブのバルブタイミングを可変する可変バルブタイミング装置に適用したが、本発明は、吸気バルブのバルブリフト量やバルブ開弁期間を可変する可変バルブ装置、排気バルブのバルブ開閉特性（バルブタイミング、バルブリフト量、バルブ開弁期間のうちの少なくとも１つ）を可変する可変バルブ装置等に広く適用することができる。

また、本発明は、モータ駆動式の可変バルブ装置に限定されず、油圧駆動式の可変バルブ装置やバルブ開閉特性を変更可能な電磁駆動バルブにも適用することができる。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 可変バルブタイミング制御システムの概略構成図である。 可変バルブタイミング装置の概略構成図である。 実施例１の可変バルブタイミング制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 制御基準位置学習プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の可変バルブタイミング制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、１８…吸気管圧力センサ、２０…燃料噴射弁、２１…点火プラグ、２２…排気管、２４…排出ガスセンサ、２５…冷却水温センサ、３２…可変バルブタイミング装置、３３…吸気バルブ、３４…カム角センサ、３５…クランク角センサ、３６…ＥＣＵ（吸入空気量検出手段，基準位置学習手段）

Claims (7)

1. 内燃機関の吸気バルブ及び／又は排気バルブのバルブ開閉特性を可変する可変バルブ装置を制御する際の制御基準位置を学習する可変バルブ装置の基準位置学習装置において、 内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
   前記吸入空気量検出手段で検出した検出吸入空気量が所定の基準吸入空気量に一致するときの前記可変バルブ装置の制御位置を前記制御基準位置として学習する基準位置学習手段とを備えていることを特徴とする可変バルブ装置の基準位置学習装置。
2. 前記基準位置学習手段は、内燃機関が所定の運転条件のときに前記検出吸入空気量が前記基準吸入空気量に一致するように前記可変バルブ装置を制御して前記制御基準位置を学習することを特徴とする請求項１に記載の可変バルブ装置の基準位置学習装置。
3. 前記吸入空気量検出手段は、内燃機関の吸気管内の空気流量を検出するエアフローメータの出力に基づいて前記検出吸入空気量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の可変バルブ装置の基準位置学習装置。
4. 前記吸入空気量検出手段は、内燃機関の吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサの出力に基づいて前記検出吸入空気量を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の可変バルブ装置の基準位置学習装置。
5. 前記吸入空気量検出手段は、内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力センサの出力に基づいて前記検出吸入空気量を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可変バルブ装置の基準位置学習装置。
6. 前記吸入空気量検出手段は、内燃機関の排出ガスの空燃比又は酸素濃度を検出する排出ガスセンサの出力と燃料噴射量とに基づいて前記検出吸入空気量を算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の可変バルブ装置の基準位置学習装置。
7. 前記吸入空気量検出手段は、大気圧、吸気温、冷却水温のうちの少なくとも１つに基づいて前記検出吸入空気量を補正することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の可変バルブ装置の基準位置学習装置。

Images