JP2005299639A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低回転時においても、高応答・高精度なバルブタイミング制御を行う。
【解決手段】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、カムシャフト１３２の回転周期毎にカムシャフト１２０に対するカムシャフト１３４の回転位相を検出できる第１回転位相検出手段と、カムシャフト１３４の回転周期にかかわらず、任意のタイミングで前記回転位相を検出できる第２回転位相検出手段と、を備える。そして、前記第１回転位相検出手段の検出した回転位相を基準に、前記第２回転位相検出手段の検出した回転位相を補正するための補正値を学習するようにし、低回転時等においては、前記第２回転位相検出手段の検出した回転位相を前記学習した補正値により補正してバルブタイミング制御を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃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、機関の吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

特許文献１に開示されているように、従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置においては、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、その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を検出していた。
特開２０００−３０３８６５号公報

ところで、上記従来の構成のもとでは、一定のクランク角（カムシャフトの回転周期）毎に回転位相が検出されることになるが、かかる回転位相の検出結果に基づく可変バルブタイミング機構のフィードバック制御（バルブタイミング制御）は、一般に微少単位時間毎に実行される。
このため、低回転時においては、バルブタイミング制御の実行周期よりも回転位相の検出周期の方が長くなってしまい、制御上十分な頻度で回転位相を検出できない。このような場合には、実際とは異なる回転位相に基づいて目標回転位相との偏差が算出され、誤った偏差に基づいてフィードバック操作量が算出されることになって、制御性が悪化してしまうという問題があった。

ここで、カムシャフトの回転周期とは無関係に任意のタイミングで回転位相の検出を可能とする回転位相検出手段を設け、バルブタイミング制御周期等の要求に応じて回転位相の検出を行うようにすることで、低回転時においても制御上十分な頻度で回転位相を検出することが可能となる。
しかし、任意のタイミングで回転位相を検出可能とした場合には、通常、上記従来のものに比べて、その回転位相検出手段（検出素子）の出力特性等が経時で変化する可能性が高く、この出力特性等の変化（ずれ）によって、回転位相の検出精度、ひいては、バルブタイミング制御の精度が悪化してしまうという新たな問題が生じる。

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、任意のタイミングで回転位相を検出できる回転位相検出手段の出力特性等が変化してしまった場合であっても、これを修正することにより、低回転時においても、常に高応答・高精度のバルブタイミング制御を実現できるようにすることを目的とする。

このため、請求項１に記載の発明は、内燃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、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内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、クランクシャフトの基準回転位置を検出するクランク角センサ及びカムシャフトの基準回転位置を検出するカムセンサの出力信号に基づいて、カムシャフトの回転周期毎に前記回転位相を検出できる第１回転位相検出手段と、カムシャフトの回転周期にかかわらず、前記回転位相を任意のタイミングで検出できる第２回転位相検出手段と、を備え、第１回転位相検出手段により検出した回転位相に基づいて、第２回転位相検出手段により検出した回転位相を補正する。

かかる構成によると、その検出周期が機関回転に応じて変動するものの、従来から安定して正確に回転位相を検出できる第１回転位相検出手段によって検出した回転位相（第１回転位相）に基づいて、機関回転の影響を受けずに任意のタイミングで検出することが可能であるものの、その出力特性等が変化するおそれのある第２回転位相検出手段によって検出した回転位相（第２回転位相）を補正してバルブタイミング制御に用いることができる。つまり、第２回転位相検出手段の出力特性等が経時変化した場合であっても、第１回転位相検出手段により検出される第１回転位相が正しいものとして、この第１回転位相を基準に第２回転位相を修正し、これをバルブタイミング制御に用いることができるので、特に低回転時におけるバルブタイミング制御の精度を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、第１回転位相検出手段により検出した回転位相を基準として、第２回転位相検出手段の検出した回転位相を補正するための補正値を学習する。
かかる構成によると、第２回転位相を修正するための補正値を学習するので、第２回転位相検出手段の出力特性が経時変化等した場合であっても、第２回転位相を修正するための補正値を、常に、精度良く設定することができる。

請求項３に記載の発明は、前記第１回転位相検出手段又は前記第２回転位相検出手段の少なくとも一方により検出した回転位相の所定時間当たりの変化量が所定量以下であるときに、前記補正値の学習を行う。
かかる構成によると、例えば、検出した回転位相の前回値と今回値との差（制御時間当たりの変化量）があらかじめ設定した所定量以下であるとき（０に近いとき）に、すなわち、回転位相が所定時間（ほぼ）一定となっていることを条件に補正値の学習が行われることになる。これにより、適正な補正値の学習を安定して行うことができる。

請求項４に記載の発明は、検出した機関温度が所定範囲内にあるときに前記補正値の学習を行う。
このようにすると、第２回転位相検出手段の温度特性の影響を抑制して、適正な補正値の学習を安定して行うことができる。

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。

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。

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側にのみ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。

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、各種センサからの検出信号（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等を制御する。

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。

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の前端部に相対回動できるように組み付けられ、タイミングチェーン（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（駆動回転体）と、このタイミングスプロケット３０２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とタイミングスプロケット３０２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断面に相当し、図４は図２のＢ−Ｂ断面に相当する。

タイミングスプロケット３０２は、段差状の挿通孔３０６を備えた短軸円筒状に形成され、外周には前記タイミングチェーンと噛み合う歯車部３０３を有している。そして、前記挿通孔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。また、タイミングスプロケット３０２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）がタイミングスプロケット３０２のほぼ半径方向に沿うように形成されている。

従動軸部材３０７は、図２に示すように、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。また、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３０７ａ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（突起部）３０９が一体に形成されている。
各突起部３０９には、三つのリンク３１１の基端がピン３１２によって回転可能に連結される。前記各リンク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。

前記各リンク３１１は、各突出部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、タイミングスプロケット３０２と従動軸部材３０７とは、リンク３１１の作用によって相対回動する。
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が形成されている。この収容穴３１４には、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。

一方、従動軸部材３０７の突起部３０９よりも前方側には、フランジ部３１８ａを有する円板状の中間回転体３１８が、軸受３２９を介して回転自在に支持されている。
この中間回転体３１８の後方側（カムシャフト１３４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が転動自在に係合されている。

渦巻き溝３１５は、タイミングスプロケット３０２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の先端の係合ピン３１６が渦巻き溝３１５に係合した状態において、中間回転体３１８がタイミングスプロケット３０２に対して遅れ方向に相対回転すると、各リンク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する。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。

前記組付角操作機構３０４は、前記タイミングスプロケット３０２の径方向溝３０８、リンク３１１、突出部３１３、係合ピン３１６、突起部３０９、中間回転体３１８、渦巻き溝３１５等によって構成されている。
そして、前記操作力付与手段３０５から中間回転体３１８に対して回動操作力が入力されると、渦巻き溝３１５と係合ピン３１６との係合部を通して、リンク３１１の先端を径方向に変位させ、リンク３１１と突起部３０９との作用によって、タイミングスプロケット３０２と従動軸部材３０７（従って、カムシャフト１３４）との組付角を変化させる回動力として伝達する。

操作力付与手段３０５は、中間回転体３１８をタイミングスプロケット３０２の回転方向に付勢するゼンマイばね３１９と、中間回転体３１８をタイミングスプロケット３０２の回転方向とは逆方向に回動させる制動力を発生するヒステリシスブレーキ３２０と、を備えている。そして、ＥＣＵ１１４が、内燃機関１０１の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ３２０の制動力を制御することにより、中間回転体３１８をタイミングスプロケット３０２に対して相対回転させ、その回転位置を維持できるようになっている。

ゼンマイばね３１９は、タイミングスプロケット３０２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。
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、を備える。そして、ＥＣＵ１１４が、内燃機関１０１の運転状態に応じて前記電磁コイル３２４への通電を制御する。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。

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、外周側の円筒部（壁）３２３ａ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３２４を取り囲むように全体が略円筒形状に形成され、その外周面が図外のシリンダヘッドに固定されている。また、コイルヨーク３２５の内周面は、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、所定の隙間を有して向かい合う一対の対向面３２６、３２７が形成されている。
コイルヨーク３２５の両対向面３２６、３２７には、図４に示すように、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）を構成している。

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と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の励磁によって円周方向に傾きをもった向きの磁界が発生する（図７参照）。なお、前記ヒステリシスリング３２３の円筒部（壁）３２３ａは、両対向面３２６、３２７間の隙間に非接触状態で介装されている。

ここで、このヒステリシスブレーキ３２０の作動原理を図８により説明する。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３２７の凸部３２７ａから他方の対向面３２６の凸部３２６ａ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。

この状態からヒステリシスリング３２３が、外力Ｆ１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Ｆ２として働く。

つまり、ヒステリシスブレーキ３２０は、以上説明したように、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。そして、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。

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）に変化させ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よれば、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。
本実施形態に係るＶＴＣ１１３は以上のような構成となっており、機関回転中（例えば、停止前のアイドル運転中）に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がタイミングスプロケット３０２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。

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がタイミングスプロケット３０２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の作用によってタイミングスプロケット３０２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。

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の作用によってタイミングスプロケット３０２と従動軸部材３０７の組付角が再度最遅角側に変更される。

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。

また、本実施形態に係るＶＴＣ１１３は、図１０に示すように、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、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、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その方式は問わない。

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の出力とカムシャフト１３４の回転角度とは、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（任意のタイミングで）カムシャフト１３４の回転角度を検出することができ、この検出した回転角度とクランク角センサ１１７から出力信号に基づくクランクシャフト１２０の回転角度とにより、クランクシャフト１２０に対するカムシャフト１３４の回転位相を検出できる。

すなわち、本実施形態におけるＥＣＵ１１４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（第１回転位相検出手段）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）を検出できる（第２回転位相検出手段）。

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（時間を計測する）ことで前記回転位相を検出（算出）し（図１３〜図１５参照）、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（時間を計測する）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（図１２参照）。

なお、クランクシャフト１２０側にも中心からの距離が周方向で徐々に変化する回転体とギャップセンサを設け、該ギャップセンサと上記カムシャフト１３４側のギャップセンサ４０２との出力信号に基づいて回転位相を検出するように構成してもよい
そこで、本実施形態においては、前記第１回転位相検出による回転位相の検出周期（すなわち、カムシャフト１３４の回転周期）がバルブタイミング制御周期よりも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検出した回転位相が所定の目標回転位相となるようにＶＴＣ１１３を制御することで、バルブタイミング制御周期に対して回転位相検出周期が長くなることで生じる不都合（制御性の悪化）を回避して、高応答・高精度なバルブタイミング制御を実現する。

一方、上記のような不都合がない中・高回転時には、前記第１回転位相検出手段により検出した回転位相が所定の目標回転位相となるようにＶＴＣ１１３を制御することで、安定したバルブタイミング制御を実現するようにしている。
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（回転位相）制御について説明する。

図１３〜１５は、クランク角センサ及びカムセンサの出力信号に基づいて、すなわち、第１回転位相検出手段により回転位相（以下、これを第１回転位相θｄｅｔ１という）を検出するフローチャートである。
図１３は、単位角度信号ＰＯＳのカウント値ＣＰＯＳのリセット処理を行うフローチャートであり、クランク角センサ１１７から基準クランク信号ＲＥＦが出力されると実行される。Ｓ１１では、クランク角センサ１１７からの単位角度信号ＰＯＳのカウント値ＣＰＯＳを０とする。

図１４は、単位角度信号ＰＯＳのカウント値ＣＰＯＳのカウントアップ処理を行うフローチャートであり、クランク角センサ１１７から単位角度信号ＰＯＳが出力されると実行される。Ｓ２１では、カウント値ＣＰＯＳを１アップする。
以上の図１３、１４のフローにより、前記カウント値ＣＰＯＳは基準クランク角信号ＲＥＦの発生時に０にリセットされ、その後の単位角度信号ＰＯＳの発生数を計数した値となる。

図１５は、第１回転位相θｄｅｔ１を検出するフローチャートであり、カムセンサ１３２からカム信号ＣＡＭが出力されると実行される。
Ｓ３１では、基準クランク角信号ＲＥＦの発生からカム信号ＣＡＭの発生までの前記カウント値ＣＰＯＳを読み込む。
Ｓ３２では、読み込んだカウント値ＣＰＯＳに基づいて第１回転位相θｄｅｔ１を検出する。つまり、第１回転位相検出手段では、カム信号ＣＡＭが出力される毎（クランク角１８０°毎）に、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（第１回転位相）θｄｅｔ１が検出されることになる。

図１６は、本実施形態に係るバルブタイミング（回転位相）制御のフローチャートであり、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。
Ｓ４１では、機関回転速度Ｎｅ、吸入空気量Ｑａ、冷却水温度Ｔｗ等の機関運転状態を読み込む。

Ｓ４２では、読み込んだ機関運転状態に基づいて目標回転位相（目標バルブタイミング）θｔｇを設定する。
Ｓ４３では、機関回転速度Ｎｅが予め設定した所定回転速度Ｎｓ以上であるか否かを判定する。Ｎｅ≧ＮｓであればＳ４４に進み、前記図１３〜図１５により検出した、すなわち、前記第１回転位相検出手段により検出した第１回転位相θｄｅｔ１（最新値）を読み込む。一方、Ｎｅ＜ＮｓであればＳ４５に進む。なお、前記所定回転速度Ｎｓは、前記第１回転位相検出手段による回転位相の検出周期が本フローの実行周期（バルブタイミング制御周期）よりも長くなる回転速度である。

Ｓ４５では、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、すなわち、前記第２回転位相検出手段により回転位相（以下、これを第２回転位相θｄｅｔ２という）を検出する。
Ｓ４６では、検出した第２回転位相θｄｅｔ２を、図に示すような補正テーブルを用いて補正する（θｄｅｔ２→θｄｅｔ２Ｎ）。かかる補正テーブルは、後述するように、所定の条件を満たした際にその内容が更新される（図１７〜図２１参照）。

Ｓ４７では、Ｓ４２で設定した目標回転位相θｔｇと、Ｓ４４で読み込んだ第１回転位相θｄｅｔ１又はＳ４６で補正した第２回転位相θｄｅｔ２Ｎとに基づいて、ＶＴＣ１１３の操作量（フィードバック操作量）ＵをＰＩＤ制御等によって算出する。
Ｓ４８では、算出した操作量ＵをＶＴＣ１１３に出力して本フローを終了する。
ところで、前記第２回転位相検出手段は、カムシャフト１３４の回転周期にかかわらず、任意のタイミングで回転位相（第２回転位相θｄｅｔ１）を検出することができるが、ギャップセンサ４０２が回転体４０１の外周とのギャップに応じた信号を出力する構成であるため、ギャップＧｐ自体やギャップＧｐに対する出力電圧が長期使用等によって変化してしまう場合もあり得る。このような場合には、第２回転位相検出手段による回転位相の検出が精度よく行えず、低回転時におけるバルブタイミング制御の制御性が悪化してしまうため、これを是正する必要がある。

一方、第１回転位相検出手段により検出する第１回転位相θｄｅｔ１は、低回転時にはその検出周期が長くなってしまうものの、その検出時には安定かつ正確な回転位相の検出が可能であることが従来から確認されており、検出誤差や特性変動が生じ難い。
そこで、本実施形態では、上述したように、低回転時には、補正テーブルを用いて第２回転位相θｄｅｔ２を補正し、この補正後の第２回転位相θｄｅｔ２Ｎに基づいてバルブタイミング制御を行う。ここで、かかる補正テーブルは、第１回転位相θｄｅｔ１が正しいものとして更新され、ギャップセンサ４０２の出力特性の変化等による第２回転位相θｄｅｔ２のずれを修正するものである。

以下、補正テーブルの更新制御（すなわち、補正値の学習制御）について説明する。
図１７は、補正テーブルの更新制御（１）を示すフローチャートであり、カムセンサ１３２からカム信号ＣＡＭが出力されると実行される。このフローでは、上記補正テーブルにおいて、予め区分けされた領域の出力格子に対応する入力値を更新する。
Ｓ５１では、第１回転位相θｄｅｔ１、第２回転位相θｄｅｔ２を読み込む。

Ｓ５２では、回転位相θの前回値θ(-1)からの変化量Δθが予め設定した所定量θｓ（≒０）以下であるか否かを判定する。なお、かかる判定は、第１回転位相θｄｅ１、第２回転位相θｄｅｔ２のいずれを用いて行ってもよい。Δθ≦θｓであれば、ＶＴＣ１１３が所定の回転位相を保持している（回転位相が変化していない）としてＳ５３に進み、Δθ＞θｓであればＳ６０に進む。

Ｓ５３では、冷却水温度（機関温度）Ｔｗが予め定めた所定範囲内（Ｔｗ１≧Ｔｗ≧Ｔｗ２）であるか否かを判定する。かかる判定を行うのは、ギャップセンサ４０２の温度特性を考慮したものである。冷却水温度Ｔｗが所定範囲内であればＳ５４に進み、それ以外であればＳ６０に進む。
Ｓ５４では、機関回転速度Ｎｅが予め定めた所定範囲内（Ｎｅ１≧Ｎｅ≧Ｎｅ２）であるか否かを判定する。かかる判定を行うのは、機関回転速度Ｎｅの影響を排除するためである。機関回転速度Ｎｅが所定範囲内であればＳ５５に進み、それ以外であればＳ６０に進む。

Ｓ５５では、カウント値ＣＮＴを１だけカウントアップする（ＣＮＴ←ＣＮＴ＋１）。このカウント値ＣＮＴは、Ｓ５２〜Ｓ５４の条件が全て成立してからの経過時間を示す。
Ｓ５６では、カウントアップしたカウント値ＣＮＴが予め設定した所定の値ＣＮＴ１に達したか否かを判定する。所定の値ＣＮＴ１に達していれば、全ての条件が成立してから所定時間経過したとしてＳ５７に進み、達していなければＳ５２に戻る。

Ｓ５７では、読み込んだ第１回転位相θｄｅｔ１、第２回転位相θｄｅｔ２を、それぞれ前記補正テーブルにおける出力βｘ、入力γｘに設定する。ここでは、設定された出力βｘ、入力γｘが、区分けされた補正テーブルのＮ領域に属するものとする。
Ｓ５８では、Ｎ領域の隣の領域（Ｎ＋１領域又はＮ−１領域）のいずれかで、すでに第１回転位相θｄｅｔ１、第２回転位相θｄｅｔ２が出力βｘ、入力γｙに設定されているか否かを判定する。設定されていればＳ５９に進み、そうでなければＳ６０に進む。

Ｓ５９では、入出力設定済み領域間の出力格子に対応する入力値αを算出し、更新する。例えば、図１８に示すように、Ｎ領域では出力βｘ、入力γｘが、Ｎ＋１領域では出力βｙ、入力γｙが設定されている場合には、その間の出力格子Ａｎに対応する入力値（補正テーブル値）αを次式（直線補間）により算出し、更新する。
α＝γｘ＋｛（γｙ−γｘ）／（βｙ−βｘ）｝＊（Ａｎ−βｘ）
Ｓ６０では、カウント値ＣＮＴをクリアして本フローを終了する。

このように、第２回転位相θｄｅｔ２を補正するための補正テーブル（補正値）が第１回転位相θｄｅｔ１を基準に修正（学習）され、この補正テーブルを用いて第２回転位相θｄｅｔ２を補正することで、ギャップセンサ４０２の出力特性の変化に対応して第２回転位相θｄｅｔ２のずれを修正することができる。
なお、以上では、補正テーブルにおける各出力格子（Ａ₁、Ａ₂、・・・、Ａ_n-1、Ａ_n、Ａ_n+1、・・・）に対応する入力値のみを更新するようにしているが、図１９に示すように、第１回転位相θｄｅｔ１、第２回転位相θｄｅｔ２を該当する領域（Ｎ領域）の補正テーブル値（入力αｎ＝θｄｅｔ２、出力βｎ＝θｄｅｔ１）として、入力値、出力値共に更新するようにしてもよい。このようにしても、第１回転位相θｄｅｔ１を基準に第２回転位相θｄｅｔ２を補正するための補正テーブル（補正値）が修正（学習）される。

図２０は、補正テーブルの更新制御（２）を示すフローチャートであり、カムセンサ１３２からカム信号ＣＡＭが出力されると実行される。このフローでは、上記補正テーブルにおいて、回転位相が最遅角側にあるときの入力値（最遅角位置に対応する入力値）を更新する。
Ｓ６１では、第１回転位相θｄｅｔ１、第２回転位相θｄｅｔ２を読み込む。

Ｓ６２では、目標回転位相θｔｇが最遅角位置となっているか否かを判定する。最遅角位置となっていればＳ６３に進み、それ以外のときはＳ７０に進む。
Ｓ６３では、ＶＴＣ１１３に最遅角用の操作量が出力されているか（例えば、ｄｕｔｙ＝０であるか）否かを判定する。最遅角用の操作量が出力されていればＳ６４に進み、それ以外のときはＳ７０に進む。

Ｓ６４〜Ｓ６８までは、図１８のＳ５２〜Ｓ５６と同様であるので説明を省略する。なお、本フローにおいて、回転位相の変化量が所定値以下であるということは、回転位相が最遅角側に制御されていることを意味し、また、カウント値ＣＮＴはＳ６２〜Ｓ６６の条件が全て成立してからの経過時間を示すことになる。そして、Ｓ６８において、カウント値ＣＮＴが所定の値ＣＮＴ１に達していればＳ６９に進み、達していなければＳ６２に戻る。

Ｓ６９では、読み込んだ第２回転位相θｄｅｔ２を補正テーブルの最遅角位置（出力値）に相当する入力値として更新する。
Ｓ７０では、カウント値ＣＮＴをクリアして（ＣＮＴ＝０）、本フローを終了する。
これにより、最遅角位置に対応する入力値（補正テーブル値）が、ホール素子の出力特性の変化に応じて修正（更新）される。

図２１は、補正テーブルの更新制御（３）を示すフローチャートであり、カムセンサ１３２からカム信号ＣＡＭが出力されると実行される。このフローでは、上記補正テーブルにおいて、回転位相が最進角側にあるときの入力値（最進角位置に対応する入力値）を更新する。
このフローは、Ｓ７２で目標回転位相θｔｇが最進角位置となっているか否かを判定すること、Ｓ７３でＶＴＣ１１３に最進角用の操作量が出力されているか否かを判定すること、及び、Ｓ７９で読み込んだ第２回転位相θｄｅｔ２を補正テーブルの最進角位置（出力値）に対応する入力値として更新することが上記図２０のフローと相違しており、これにより、最進角位置に対応する入力値（補正テーブル値）が、ホール素子の出力特性の変化に応じて修正（更新）される。なお、その他のステップについては図２０と同じであるのでその説明は省略する。

そして、以上の補正テーブルの更新制御（１）〜（３）が繰り返されることで各出力格子、最遅角位置及び最進角位置に対応する入力値（補正テーブル値）が更新され、第２回転位相θｄｅｔ２を補正するための補正テーブル（補正値）がギャップセンサ４０２の出力特性等の変化に応じて修正されることになるから、ギャップセンサ４０２の出力特性が経時変化等した場合であっても、この補正テーブルを用いて第２回転位相（検出値）θｄｅｔ２を補正し、補正後の値（θｄｅｔ２Ｎ）に基づいてバルブタイミング制御を実行することで低回転時におけるバルブタイミング制御の精度を高く維持することができる。

ところで、上記実施形態では、吸気バルブ１０５の実際のバルブタイミング（実回転位相）θｄｅｔを任意のタイミングで連続的に検出する第２回転位相検出手段として、クランク角センサ１１７及びギャップセンサ４０２を用いているが、これに限られるものではない。例えば、上記ＶＴＣ（以下、「第１ＶＴＣ」という）１１３に対して以下のように構成したＶＴＣ（以下、「第２ＶＴＣ」という）２１３を用いることで、吸気バルブ１０５の実際のバルブタイミング（実回転位相）θｄｅｔを任意のタイミングで連続的に検出するようにしてもよい。

以下、第２ＶＴＣ２１３の構成を、図２２〜図２９を参照して説明する。
なお、この第２ＶＴＣ２１３も、ゼンマイばねの力とヒステリシスブレーキの制動力とによって位相を変更・保持するものであり、上述した第１ＶＴＣ１１３と同一又は類似する構成要素を有しているが、便宜上、全構成について説明する。なお、第１ＶＴＣ１１３では各構成要素の符号として３００番台を用いるのに対して、第２ＶＴＣ２１３では５００番台を用いる。

第２ＶＴＣ２１３は、図２２に示すように、カムシャフト１３４の前端部に相対回動できるように組み付けられ、タイミングチェーン（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５０２と、このタイミングスプロケット５０２の内周側に配置されて、タイミングスプロケット５０２とカムシャフト１３４との組付角を操作する組付角操作機構５０４と、この組付角操作機構５０４よりもカムシャフト１３４よりの後方側に配置されて、該組付角操作機構５０４を駆動する操作力付与手段５０５と、前記タイミングスプロケット５０２に対するカムシャフト１３４の相対回転変位角（回転位相）を検出する相対変位検出手段５０６と、シリンダヘッドのヘッドカバーに取り付けられて、前記組付角操作機構５０４及び相対変位検出手段５０６の前面を覆うＶＴＣカバー５３２とを備えている。

ここで、図２と図２２とを比較すれば明らかなように、第１ＶＴＣ１１３と第２ＶＴＣ２１３とは、概して次の点において相違している。
まず、第２ＶＴＣ２１３では、操作力付与手段５０５が組付角操作機構５０４のカムシャフト１３４側に配置されていることである。従って、第２ＶＴＣ２１３の組付角操作機構５０４及び操作力付与手段５０５の構成要素の配置は、ＶＴＣ１１３の組付角操作機構３０４及び操作力付与手段３０５の構成要素の配置と、図で見て左右逆転している（もちろん、この相違に伴う変更等もある）。

次に、タイミングスプロケット５０２に対するカムシャフト１３４の相対変位角を検出する相対変位角検出手段５０６が設けられていることである。この相対変位角検出手段５０６が前記第２回転位相検出手段に相当し、吸気バルブ１０５の実際のバルブタイミング（実回転位相）θｄｅｔを任意のタイミングで連続的に検出する。従って、第２ＶＴＣ２１３においては、第１ＶＴＣ１１３における回転体４０１及びギャップセンサ４０２は不要となる。

第２ＶＴＣ２１３において、前記カムシャフト１３４の端部には、従動軸部材５０７がカムボルト５１０によって固定されている。
前記従動軸部材５０７には、フランジ５０７ａが一体に設けられている。
前記タイミングスプロケット５０２は、前記タイミングチェーンが噛み合う歯車部５０３が形成された大径の円筒部５０２ａと、小径の円筒部５０２ｂと、前記円筒部５０２ａと円筒部５０２ｂとの間を連結する円板部５０２ｃとから構成される。

前記円筒部５０２ｂは、前記従動軸部材５０７のフランジ５０７ａに対してボールベアリング５３０によって回転可能に組み付けられている。
前記円板部５０２ｃの円筒部５０２ｂ側の面には、図２３〜図２５（図２２のＡ−Ａ断面に相当する）に示すように、三つ溝５０８がタイミングスプロケット５０２の半径方向に沿って放射状に形成されている。

また、前記従動軸部材５０７のフランジ部５０７ａのカムシャフト１３４側端面には、径方向に放射状に突出する３つの突起部５０９が一体に形成されている
各突起部５０９には、３つのリンク５１１の基端がそれぞれピン５１２によって回転可能に連結される。
前記各リンク５１１の先端には、前記各溝５０８に摺動自在に係合する円柱状の突出部５１３が一体に形成されている。

前記各リンク５１１は、各突出部５１３が対応する溝５０８に係合した状態において、ピン５１２を介して前記従動軸部材５０７に連結されているため、リンク５１１の先端側が外力を受けて溝５０８に沿って変位すると、タイミングスプロケット５０２と従動軸部材５０７とは、各リンク５１１の作用によって相対的に回動する。
また、前記各リンク５１１の突出部５１３には、カムシャフト１３４側に向けて開口する収容穴５１４が形成される。

前記収容穴５１４には、後述する渦巻き溝５１５に係合する係合ピン５１６と、この係合ピン５１６を前記渦巻き溝５１５側に向けて付勢するコイルばね５１７とが収容されている。
一方、前記突起部５０９よりもカムシャフト１３４側の従動軸部材５０７には、円板状の中間回転体５１８が軸受５２９を介して回転自在に支持されている。

この中間回転体５１８の端面（突起部５０９側）には、渦巻き溝５１５が形成され、この渦巻き溝５１５に、前記各リンク５１１の先端の係合ピン５１６が係合される。
前記渦巻き溝５１５は、タイミングスプロケット５０２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、各係合ピン５１６が渦巻き溝５１５に係合した状態において、中間回転体５１８がタイミングスプロケット５０２に対して遅れ方向に相対変位すると、各リンク５１１の先端部は、溝５０８に案内されつつ渦巻き溝５１５に誘導されて半径方向内側に向けて移動する。

逆に、中間回転体５１８がタイミングスプロケット５０２に対して進み方向に相対変位すると、各リンク５１１の先端部は半径方向外側に向けて移動する。
前記組付角操作手段５０４は、前記タイミングスプロケット５０２の溝５０８、リンク５１１、突出部５１３、係合ピン５１６、中間回転体５１８、渦巻き溝５１５等によって構成されている。

前記操作力付与手段５０５から中間回転体５１８に対して回動操作力が入力されると、リンク５１１の先端が径方向に変位し、該変位がリンク５１１を介してタイミングスプロケット５０２と従動軸部材５０７との相対変位角を変化させる回動力として伝達される。
前記操作力付与手段５０５は、中間回転体５１８をタイミングスプロケット５０２の回転方向に付勢するゼンマイばね５１９と、中間回転体５１８をタイミングスプロケット５０２の回転方向とは逆方向に回動させる制動力を発生するヒステリシスブレーキ５２０とを備える。

ここで、前記ＥＣＵ１１４が、内燃機関１０１の運転状態に応じてヒステリシスブレーキ５２０の制動力を制御することにより、ゼンマイばね５１９の付勢力と前記ヒステリシスブレーキ５２０の制動力とがバランスする位置にまで、中間回転体５１８をタイミングスプロケット５０２に対して相対回転させることができるようになっている。
前記ゼンマイばね５１９は、図２６に示すように、前記タイミングスプロケット５０２の円筒部５０２ａ内に配置され、その外周端部５１９ａが円筒部５０２ａの内周に係合され、内周端部５１９ｂが中間回転体５１８の基部５１８ａの係合溝５１８ｂに係合されている。

前記ヒステリシスブレーキ５２０は、ヒステリシスリング５２３と、磁界制御手段としての電磁コイル５２４と、該電磁コイル５２４の磁気を誘導するコイルヨーク５２５とを備える。
前記ヒステリシスリング５２３は、前記中間回転体５１８の後端部に対して、リテーナプレート５２２、及び、該リテーナプレート５２２の後端面に一体に設けられた突起５２２ａを介して取り付けられる。

前記電磁コイル５２４への通電（励磁電流）は、機関の運転状態に応じてＥＣＵ１１４が制御する。
前記ヒステリシスリング５２３は、円筒部５２３ａと、この円筒部５２３ａがビス５２３ｃによって結合される円板状の基部５２３ｂとから構成される。
前記基部５２３ａは、円周方向の等間隔位置に設けられたブッシュ５２１内に前記各突起５２２ａが圧入されることによって、リテーナプレート５２２に対して結合されるようになっている。

また、前記ヒステリシスリング５２３は、外部の磁界変化に対して位相遅れをもって磁束が変化する特性をもつ材料によって形成され（第１ＶＴＣと同様であり、図６参照）、前記円筒部５２３ａが前記コイルヨーク５２５によって制動作用を受けるようになっている。
前記コイルヨーク５２５は、電磁コイル５２４を取り囲むように形成され、外周面が図外のシリンダヘッドに固定されている。

また、前記コイルヨーク５２５の内周側は、ニードル軸受５２８を介してカムシャフト１３４を回転自在に支持していると共に、ボールベアリング５３１によって前記ヒステリシスリング５２３の基部５２３ａ側を回転自在に支持している。
そして、前記コイルヨーク５２５の中間回転体５１８側には、環状の隙間を介して向かい合う一対の対向面５２６、５２７が形成されている。

前記対向面５２６、５２７には、磁界発生部を構成する複数の凸部５２６ａ、５２７ａが周方向に沿って等間隔に形成されている（第１ＶＴＣと同様であり、図４参照）。
そして、一方の対向面５２６の凸部５２６ａと他方の対向面５２７の凸部５２７ａとは円周方向に交互に配置され、対向面５２６、５２７相互の近接する凸部５２６ａ、５２７ａがすべて円周方向にずれている。

従って、両対向面５２６、５２７の近接する凸部５２６ａ、５２７ａ間には、電磁コイル５２４の励磁によって円周方向に傾きをもった向きの磁界が発生する（第１ＶＴＣと同様であり、図７、図８参照）。
そして、両対向面５２６、５２７間の隙間には、前記ヒステリシスリング５２３の円筒部５２３ａが非接触状態で介装されている。

前記ヒステリシスリング５２３が対向面５２６、５２７間の磁界内を変位するときに、ヒステリシスリング５２３内部の磁束の向きと磁界の向きのずれによって制動力が発生する。前記制動力は、対向面５２６、５２７とヒステリシスリング５２３との相対速度に関係なく、磁界の強さ、即ち、電磁コイル５２４の励磁電流の大きさに略比例した値となる（第１ＶＴＣ１１３と同様であり、図９参照）。

前記相対変位検出手段５０６は、図２２、２７、２８に示すように、前記従動軸部材５０７側に設けられた磁界発生機構と、固定部側であるＶＴＣカバー５３２側に設けられて、前記磁界発生機構からの磁界の変化を検出するセンサ機構とから構成されている。
前記磁界発生機構は、前記従動軸部材５０７のフランジ５０７ａの前端側に固定された非磁性材からなるマグネットベース５３３と、該マグネットベース５３３の先端部に形成された溝５３３ａ内に収容され、ピン５３３ｃによって固定される永久磁石５３４と、前記タイミングスプロケット５０２の円筒部５０２ｂの先端縁に固定されたセンサベース５３５と、該センサベース５３５の前端面に円筒状のヨークホルダー５３６を介して固定された第１、２ヨーク部材５３７、５３８とを備えている。なお、前記マグネットベース５３３の外周面と前記センサベース５３５の内周面との間には、センサ機構へのゴミなどの侵入を防止するシール部材５５１が介装されている。

前記マグネットベース５３３は、図２７に示すように、図で見て上下が開放される溝５３３ａを形成する一対の突起壁５３３ｂ、５３３ｂを有し、この両突起壁５３３ｂ、５３３ｂの間に前記永久磁石５３４が収容される。
前記永久磁石５３４は、溝５３３ａの形状に対応するよう小判型に形成されており、その上端部中央と下端部中央とが、それぞれＮ極とＳ極の中心に設定されている。

前記第１ヨーク部材５３７は、図２７及び図２８に示すように、前記センサベース５３５に固定されるプレート状の基部５３７ａと、該基部５３７ａの内周縁に一体に設けられる扇状ヨーク部５３７ｂと、該扇状ヨーク部５３７ｂの要の部分に一体に設けられた円柱状の中央ヨーク部５３７ｃとから構成されている。なお、前記中央ヨーク部５３７ｃは、その後端面が前記永久磁石５３４の前面に配置されている。

前記第２ヨーク部材５３８は、センサベース５３５に固定されるプレート状の基部５３８ａと、該基部５３８ａの上端縁に一体に設けられたプレート状の円弧ヨーク部５３８ｂと、該円弧ヨーク部５３８ｂの後端部に同じ曲率で一体に設けられた円環ヨーク部５３８ｃとから構成されている。なお、前記円環ヨーク部５３８ｃは、後述する第４ヨーク部材５４２の外周側を囲むように配置されている。

前記センサ機構は、円環状の素子ホルダー５４０と、整流ヨークである第３ヨーク部材５４１と、整流ヨークである有底円筒状の第４ヨーク部材５４２と、合成樹脂製の保護キャップ５４３と、保護部材５４４と、ホール素子５４５とを備えている。
前記素子ホルダー５４０は、前記ＶＴＣカバー５３２の内側に配置され、圧入等により固定されるボールベアリング５３９を介して前記ヨークホルダー５３６の前端部を回転自在に支持する。また、図２７に示すように、円周方向等間隔に３つの突起部５４０ａが一体に設けられていると共に、該各突起部５４０ａに穿設された固定用孔にピン５４６の一端がそれぞれ圧入固定されている。

また、ＶＴＣカバー５３２の内面と第４ヨーク部材５４２との間に介装されたコイルスプリング５４９のばね力によって、前記ボールベアリング５３９の外輪をカムシャフト１３４方向に付勢して軸方向の位置決めとガタの発生を防止している。
ＶＴＣカバー５３２の内部側には、円周方向に等間隔で三つの孔５３２ａが形成されており、各孔５３２ａの内部にゴムブッシュ５４７がそれぞれ固定される。各ゴムブッシュ５４７の中央に穿設された孔には、前記ピン５４６の他端部が挿通され、これにより、素子ホルダー５４０を前記ＶＴＣカバー５３２に支持する。なお、ＶＴＣカバー５３２には、前記各保持孔５０６ａの外側開口を閉塞する栓体５４８が螺着されている。

前記第３ヨーク部材５４１は、ほぼ円形状に形成されており、前記第１ヨーク部材５３７の中央ヨーク部５３７ｃに対して所定量（例えば、約１ｍｍ）のエアギャップＧを介して対向配置される。なお、第２ヨーク部材５３８の円環ヨーク部５３８ｃの内周面と第４ヨーク部材５４２の円筒部５４２ｂの外周面との間にも、エアギャップＧ１が形成されている。

前記第４ヨーク部材５４２は、前記素子ホルダー５４０の内周にボルト等により固定されており、素子ホルダー５４０に固定される円板状基部５４２ａと、該基部５４２ａのホール素子５４５側端面に一体に設けられる小径の円筒部５４２ｂと、該円筒部５４２ｂで囲まれる底壁に設けられる円柱状の突起５４２ｃを備える。前記突起５４２ｃは、前記永久磁石５３４、第１ヨーク部材５３７の中央ヨーク部５３７ｃ、第３ヨーク部材５４１と同軸に配置される。

前記保護キャップ５４３は、前記第４ヨーク部材５４２の円筒部５４２ｂの内周面に固定されて、前記第３ヨーク部材５４１を保持する。
前記保護部材５４４は、前記第４ヨーク部材５４２の円柱状突起５４２ｃの外周に嵌着される。
前記ホール素子５４５は、前記第３ヨーク５４１と第４ヨーク５４２の突起５４２ｃとの間に保持され、そのリード線５４５ａは、前記ＥＣＵ１１４に接続されている。

以上のような構成の第２ＶＴＣ２１３においても、機関回転中（例えば、停止前のアイドル運転中）にヒステリシスブレーキ５２０の電磁コイル５２４の励磁がオフされると、ゼンマイばね５１９の力によって中間回転体３１８がタイミングスプロケット３０２に対して機関回転方向に最大に回転される（図２３参照）。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、吸気バルブ１０５のバルブタイミングが最も遅れる最遅角側（最遅角タイミング）に維持される。

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５２０の電磁コイル５２４の励磁がオンされ、ゼンマイばね５１９の力に抗する制動力が中間回転体５１８に付与される。これにより、中間回転体５１８がタイミングスプロケット５０２に対して回転移動し、リンク５１１の先端の係合ピン５１６が渦巻き溝５１５に誘導されてリンク５１１の先端部が径方向溝５０８に沿って変位し、タイミングスプロケット５０２と従動軸部材５０７の組付角が最進角側に変更される（図２４参照）。この結果、前記回転位相は、吸気バルブ１０５のバルブタイミングが最も進む最進角側（最進角タイミング）となる。

さらに、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き指令が前記ＥＣＵ１１４から発されると、ヒステリシスブレーキ５２０の電磁コイル５２４の励磁がオフにされ、再度ゼンマイばね５１９の力によって中間回転体５１８が戻す方向に回転移動する。すると、渦巻き溝５１５による係合ピン５１６の誘導によってリンク５１１が上記と逆方向に揺動し、図２４に示すように、タイミングスプロケット５０２と従動軸部材５０７の組付角が再度最遅角側に変更される。

なお、この第２ＶＴＣ２１３も、第１ＶＴＣ１１３と同様に、例えば図２に示す中間的な進角状態のように、ヒステリシスブレーキ５２０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５１９の力とヒステリシスブレーキ５２０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。
また、機関停止中は電磁コイル５２４の励磁がオフされることになるが、機関停止中はフリクションが大きく前記中間回転体５１８を回転させるには、より大きな力が必要となるため、機関回転中のように前記ゼンマイばね５１９の力のみで前記中間回転体５１８を遅角側（戻す方向）へと回転させることはできない。このため、機関停止中は、停止直前に制御されたバルブタイミングがほとんどそのまま維持されることになる。

ここで、前記相対変位検出手段５０６による相対変位角度（回転位相）の検出について説明する。相対変位角度の検出は以下のようにして行われる。なお、図２９は、相対変位検出手段５０６を模式的に示したものである。
図２９に示すように、前記カムシャフト１３４とタイミングスプロケット５０２との相対回転位相が変化して、前記永久磁石５３４が、例えば角度θだけ回転すると、Ｎ極の中心Ｐから出力された磁界Ｚは、第１ヨーク部材５３７の扇状ヨーク部５３７ｂに伝達され、中央ヨーク部５３７ｃに伝達され、更に、エアギャップＧを介して第３ヨーク部材５４１を経てホール素子５４５に伝達される。

前記ホール素子５４５に伝達された磁界Ｚは、ホール素子５４５から第４ヨーク部材５４２の突起５４２ｃを介して第４ヨーク部材５４２の円筒部５４２ｂに伝達され、さらにここからエアギャップＧ１を介して第２ヨーク部材５３８の円環ヨーク部５３８ｃに伝達され、円弧ヨーク部５３８ｂを介して永久磁石５３４のＳ極に戻るようになっている。
前記永久磁石５３４の回転角度θの連続的な変化によって前記磁界Ｚの磁束密度が連続的に変化することから、この磁束密度の連続的な変化を前記ホール素子５４５が検出してその電圧変化を前記ＥＣＵ１１４に出力する。

ＥＣＵ１１４は、ホール素子５４５からリード線５４５ａを介して出力された連続的な検出信号（電圧変化）に基づいてクランクシャフト１２０に対するカムシャフト１３の相対回転変位角（回転位相の進角値）を演算によって求める。
このように、第２ＶＴＣ２１３では、永久磁石５３４の回転角度の変化による磁束密度の変化を検出するホール素子５４５が前記第２回転位相検出手段に相当することになる。

従って、第１ＶＴＣ１１３に代えて第２ＶＴＣ２１３を用いた場合において、ホール素子５４５の出力特性が経時変化等してしまったとしても、このホール素子５４５により検出した第２回転位相θｄｅｔ２を補正する補正テーブルが更新されることとなり、補正後の値（θｄｅｔ２Ｎ）に基づいてバルブタイミング制御を実行することで、特に低回転時におけるバルブタイミング制御の精度を高く維持することができる。

なお、以上説明した実施形態では、吸気バルブ１０５にＶＴＣ１１３、２１３を備えたものについて説明しているが、排気バルブ１０７側に備えた場合であっても同様である。
また、第２回転位相検出手段は、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相を任意のタイミングで検出できれば上述したものに限るものではなく、また、少なくとも吸気側カムシャフト１３４の回転周期よりも短い周期で回転位相を検出できるものであれば、第２回転位相検出手段として用いることができる。

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、以上説明した実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、その効果と共に以下に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第２回転位相検出手段は、
前記クランクシャフトの回転位置（角度）を検出する第１の回転角度検出手段と、
前記カムシャフトの回転角度（角度）を検出する第２の回転角度検出手段と、を有し、前記第１の回転位置検出手段及び前記第２の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ことを特徴とする。

このようにすると、第２の回転角度検出手段（ギャップセンサ４０２）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の回転角度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任意のタイミングで検出することができ、低回転時であっても回転位相の検出に遅れ（実際の回転位相と制御上認識している回転位相のとのずれ）が生じることはない。
（ロ）上記（イ）記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第２の回転角度検出手段は、
前記カムシャフトと共に回転し、該カムシャフトの中心からその外周までの距離が周方向で変化する回転体と、
前記回転体の外周に近接配置され、該回転体の外周との間に形成されるギャップに応じた信号を出力するギャップセンサと、
を備えることを特徴とする。

このようにすると、カムシャフトの回転に伴って回転体の外周とギャップセンサと間に形成されるギャップが変化するため、比較的簡単な構成としつつ、ギャップセンサの出力信号に基づいてカムシャフトの回転位置（回転角度）を迅速かつ正確に検出することができる。
（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記第２回転位相検出手段は、
前記クランクシャフト又は前記カムシャフトの一方に設けられる永久磁石と、
前記クランクシャフト又は前記カムシャフトの他方に設けられ、前記クランクシャフトと前記カムシャフトの相対回転に応じて前記永久磁石の磁極中心からの磁界の磁束密度が変化するように形成されたヨーク部材と、を有し、
前記磁束密度の変化に基づいて前記回転位相を検出することを特徴とする。

このようにすると、永久磁石のヨーク部材に作用する磁力の強弱が、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対変位角の変化に応じて連続的に変化するので、磁束密度の検出結果を変化することにより、開閉タイミングを任意のタイミングで検出できる。
（ニ）上記（ハ）記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記磁束密度の変化をホール素子によって検出することを特徴とする。

かかる構成によると、ホール素子の出力信号から開閉タイミングを任意のタイミングで検出できる。
（ホ）請求項１〜３、上記（イ）〜（ニ）のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
機関回転速度が予め設定した所定回転速度以上のときは、前記第１回転位相検出手段により検出した回転位相に基づいて前記可変バルブタイミング機構を制御する一方、機関回転速度が前記所定回転速度を下回るときは、前記第２回転位相検出手段により検出した回転位相に基づいて前記可変バルブタイミング機構を制御する制御手段を備えることを特徴とする。

このようにすれば、クランクシャフトの基準回転位置を検出するクランク角センサ及びカムシャフトの基準回転位置を検出するカムセンサの出力信号に基づいて回転位相（第１回転位相）を検出する場合に、バルブタイミング制御周期よりも回転位相の検出周期の方が短くなる中・高回転時には、従来と同様、第１回転位相に基づいて安定したバルブタイミング制御を実現すると共に、バルブタイミング制御周期よりも回転位相の検出周期の方が長くなる低回転時には、任意のタイミングで検出できる第２回転位相に基づいて（検出された第２回転位相又は補正された第２回転位相に基づいて）バルブタイミング制御を行うことで、低回転時においても高応答・高精度のバルブタイミング制御を実現できる。

実施形態に係る内燃機関のシステム構成図である。 実施形態に係る可変バルブタイミング機構（第１ＶＴＣ）を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ断面に相当する図である。 図２のＢ−Ｂ断面に相当する図である。 上記第１ＶＴＣの作動状態を示す断面図（Ａ−Ａ断面図に相当する）。 ヒステリシス材の磁束密度の変化特性を示す図である。 図４の部分拡大図であり、ヒステリシスブレーキにおける磁界の向きを示す図である。 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。 機関回転速度−ＶＴＣのブレーキ（制動）トルクとの関係を示す図である。 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。 ギャップとギャップセンサ出力との関係を示す図である。 ギャップセンサ出力とカムシャフト（回転体）の回転角度との関係を示す図である。 基準クランク角信号ＲＥＦ毎のＣＰＯＳリセット処理を示すフローチャートである。 単位角度信号ＰＯＳ毎のＣＰＯＳのカウントアップ処理を示すフローチャートである。 カム信号ＣＡＭ毎の進角値θｄｅｔ１の検出処理を示すフローチャートである。 本実施形態に係るバルブタイミング制御を示すフローチャートである。 補正テーブルの更新制御１（補正値の学習制御１）を示すフローチャートである。 補正テーブルの更新制御１（補正値の学習制御１）の内容を説明する図である。 別の補正テーブルの更新制御（補正値の学習制御）の内容を説明する図である。 補正テーブルの更新制御２（補正値の学習制御２）を示すフローチャートである。 補正テーブルの更新制御３（補正値の学習制御３）を示すフローチャートである。 他の構成のＶＴＣ（第２ＶＴＣ）を示す断面図である。 上記第２ＶＴＣの最遅角状態を示す図である。 上記第２ＶＴＣの最進角状態を示す図である。 上記第２ＶＴＣの中間的進角状態を示す図である。 上記第２ＶＴＣにおけるゼンマイばねの取り付け状態を示す図である。 上記第２ＶＴＣの相対変位検出手段を示す分解斜視図である。 図２３の部分拡大図である。 上記第２ＶＴＣの相対変位検出手段を模式的に示した図である。

符号の説明

１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１１３、２１３…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、１３２…カムセンサ、１３４…吸気側カムシャフト、４０１…回転体、４０２…ギャップセンサ、５３４…永久磁石、５３５…ホール素子

Claims (4)

1. 内燃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、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内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記クランクシャフトの基準回転位置を検出するクランク角センサ及び前記カムシャフトの基準回転位置を検出するカムセンサの出力信号に基づいて、前記カムシャフトの回転周期毎に前記回転位相を検出する第１回転位相検出手段と、
   前記カムシャフトの回転周期にかかわらず、任意のタイミングで前記回転位相を検出可能な第２回転位相検出手段と、を備え、
   前記第１回転位相検出手段により検出した回転位相に基づいて、前記第２回転位相検出手段の検出した回転位相を補正することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 前記第１回転位相検出手段により検出した回転位相を基準として、前記第２回転位相検出手段の検出した回転位相を補正するための補正値を学習することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 前記補正値の学習は、前記第１回転位相検出手段又は前記第２回転位相検出手段の少なくとも一方の検出した回転位相の所定時間当たりの変化量が所定量以下であるときに行うことを特徴とする請求項２記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 機関温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記補正値の学習は、検出した機関温度が所定範囲内にあるときに行うことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。

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