JP2007270668A - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブタイミング制御時に気筒群（バンク）間での気筒に導入される空気量のばらつきを抑制するように、バルブタイミングの基準位置学習を適切に実行する。
【解決手段】複数のバンクごとにＶＶＴ機構が設けられた可変バルブタイミング装置において、自バンクおよび他バンクの全てにおいてバルブタイミングの基準位置学習が完了するまでは（Ｓ１７０，Ｓ１８０）、バルブタイミング制御の開始を不許可とする（Ｓ１９５）。これにより、複数バンク間でバルブタイミング制御時のバルブタイミング設定を揃えて、気筒への空気導入量のばらつきを抑制して、燃焼性を良好に維持できる。
【選択図】図１６

Description

本発明は、可変バルブタイミング装置に関し、より特定的には、複数の気筒群（複数のバンク）の各々に対して、インテークバルブおよびエキゾーストバルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブが開閉する位相を変更する変更機構を備えた可変バルブタイミング装置に関する。

従来より、インテークバルブやエキゾーストバルブが開閉するタイミング、すなわち開閉位相（クランク角）を運転状態に応じて変更する可変バルブタイミング（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）が知られている。一般的に、ＶＶＴ機構では、インテークバルブやエキゾーストバルブを開閉駆動するカムシャフトをスプロケット等に対して相対的に回転させることにより位相を変更する。カムシャフトは、油圧や電動モータ等のアクチュエータにより回転される。

複数の気筒群（バンク）を備えた構成のエンジンでは、バンク毎にＶＶＴ機構が設けられるため、このようなエンジン構成では、気筒に導入される空気量が気筒群（バンク）間で異なると、エンジンの回転変動（クランクシャフトが１回転する間における回転速度の変動）が生じ易くなり、エンジンの振動等が大きくなり易くなる。したがって、各気筒群（バンク）間で、バルブタイミング設定が揃うように配慮する必要がある。

この点につき、特開２００３−１７２１６０号公報（特許文献１）は、複数の気筒群間でカム軸（カムシャフト）の負荷トルクが補機類の負荷によってアンバランスになっている場合でも、複数の気筒群間でバルブタイミング制御の応答性を合わせることができる内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を開示する。特に、特許文献１では、片方の気筒群（片方のバンク）のカムシャフトのみにより、燃料ポンプ（特に筒内直接噴射用インジェクタに燃料を供給する高圧ポンプ）やバキュームポンプ等の補機類を駆動したりするように設計される場合に対応するものである。具体的には、補機類の負荷によって生じる特定の気筒群のバルブタイミング制御の応答遅れを考慮して特定の気筒群のバルブタイミング制御の応答性と他の気筒群のバルブタイミング制御の応答性とを一致させるように特定の気筒群および／または他の気筒群のバルブタイミング調整部の制御量が補正される。

また、可変バルブタイミング装置によりバルブ開閉位相（バルブタイミング）を正確に制御するためには、実際のバルブ開閉位相の検出誤差を抑制する必要がある。この検出誤差を低減するために、機械的に制約される所定基準位置にバルブ開閉位相を設定し、このときのバルブ開閉位相検出値の誤差をオフセットとして学習することが行なわれている（たとえば、特許文献２）。

特許文献２（特開２００４−１５６４６１号公報）に開示された可変バルブタイミング装置では、所定の学習条件（たとえばエンジン始動毎）にバルブタイミングの基準位置学習を実行して実際のバルブタイミングの検出精度を確保する。さらに、学習が完了していないときには、検出精度が低下していると判断してバルブタイミングの変化速度に制限を設けることにより、可動部が高速でストッパ等に衝突することによる機器損傷の発生を防止することが開示されている。
特開２００３−１７２１６０号公報 特開２００４−１５６４６１号公報

上記のように、複数の気筒群（バンク）を備えた構成のエンジンでは、特許文献２のような基準位置学習についても、バルブタイミング制御時に各気筒群（バンク）間でバルブタイミング設定が整合するように配慮する必要がある。しかしながら、特許文献２は、複数の気筒群（バンク）を備えた構成のエンジンを前提としてないため、このような構成のエンジンに設けられた可変バルブタイミング設定装置の基準位置学習をどのように実行すべきかについて何ら言及していない。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、複数の気筒群（バンク）ごとにＶＶＴ機構が設けられた可変バルブタイミング装置において、バルブタイミング制御時に気筒群（バンク）間での気筒に導入される空気量のばらつきを抑制して燃焼性を良好に維持することを可能とするように、バルブタイミングの基準位置学習を適切に実行することである。

この発明による可変バルブタイミング装置は、エンジンに設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを変更する変更機構が気筒群ごとに設けられた可変バルブタイミング装置であって、基準位置学習手段と、学習完了確認手段と、制御開始制限手段とを備える。基準位置学習手段は、各変更機構に対応して設けられる。基準位置学習手段は、基準位置学習の指令時に、対応の変更機構のアクチュエータに対して開閉タイミングを所定タイミングへ変更する作動指示を生成し、開閉タイミングが所定タイミングへ到達したことに応答して開閉タイミングの基準を学習するように構成される。学習完了確認手段は、全ての変更機構において、基準位置学習手段による基準位置学習が完了しているか否かを確認する。制御開始制限手段は、学習完了確認手段により全ての変更機構にて基準位置学習が完了していると確認されるまでは、逐次設定される目標値に追従させて開閉タイミングを変化させる開閉タイミング制御の開始を各変更機構において禁止する。

上記可変バルブタイミング装置によれば、全ての気筒群（バンク）の変更機構にて基準位置学習が完了していると確認されるまでは、各バンクにおいて、目標値に追従したバルブタイミング制御の開始を禁止できる。したがって、バルブタイミング制御時における気筒への空気導入量のバンク間でのばらつきを抑制して、燃焼性を良好に維持することができる。

好ましくは、この発明による可変バルブタイミング装置では、各変更機構は、アクチュエータの作動量に応じた変化量で開閉タイミングを変更するように構成され、かつ、少なくとも基準位置学習時に所定タイミングにおいて、開閉タイミングの変化が機械的に制約されるように構成される。さらに、基準位置学習の指令時に、変更機構ごとに開閉タイミングが所定タイミングへ到達する時点が異なるように、各変更機構におけるアクチュエータの作動指示は生成される。

上記可変バルブタイミング装置によれば、基準位置学習時の完了時に開閉タイミング（バルブミング）の変化が機械的に制約されてアクチュエータの消費電力が増大する構成において、基準位置学習の実行タイミングを気筒群（バンク）間でずらすことにより、電力消費の集中による電源負荷の増大を回避できる。これにより、基準位置学習時の完了タイミングもバンク間で異なってくるため、全てのバンクにて基準位置学習が完了していると確認されるまでバルブタイミング制御の開始を禁止することにより、バルブタイミング制御時における気筒への空気導入量のバンク間でのばらつきを抑制できる。

また好ましくは、この発明による可変バルブタイミング装置は、増量手段をさらに備える。増量手段は、エンジンのアイドル運転中に基準位置学習が実行されるときに、エンジンへの空気導入量を、同一条件下での基準位置学習の非実行時よりも増加させる。

上記可変バルブタイミング装置によれば、エンジンのアイドル運転時に基準位置学習が実行されるときに、エンジンへの空気導入量を相対的に増加させることができる。これにより、基準位置学習のために開閉タイミング（バルブタイミング）が燃焼性の面を考慮することなく所定タイミングに設定されることにより、燃焼性が悪化してエンジンストールが発生することを防止できる。

さらに好ましくは、この発明による可変バルブタイミング装置では、各変更機構において、所定タイミングは、開閉タイミングの可変範囲の機械的な限界位置に対応して設けられる。

上記可変バルブタイミング装置によれば、開閉タイミング（バルブタイミング）の可変範囲の限界位置（たとえば、最遅角の位相）を用いることにより、特別な機構を追加することなく基準位置学習を実行できる。

あるいは好ましくは、この発明による可変バルブタイミング装置では、アクチュエータは電動機で構成され、かつ、変更機構は、エンジンのカムシャフトに対する電動機の相対的な回転速度差に応じた変化量で開閉タイミングを変更するように構成される。

上記可変バルブタイミング装置によれば、電動機がアクチュエータであり、かつ、アクチュエータの作動量が、エンジン停止とともに回転停止されるカムシャフトに対する電動機の相対的な回転速度差である構成において、バルブタイミング制御時における気筒への空気導入量の気筒群（バンク）間でのばらつきを抑制して燃焼性を良好に維持することができる。

この発明による可変バルブタイミング装置によれば、複数の気筒群（バンク）ごとにＶＶＴ機構が設けられた構成において、バルブタイミング制御時に気筒に導入される空気量の気筒群（バンク）間でのばらつきを抑制して燃焼性を良好に維持することを可能とするように、バルブタイミングの基準位置学習を適切に実行できる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置を搭載した車両のエンジンについて説明する。

エンジン１０００は、第１バンク１０１０および第２バンク１０１２に、それぞれ４つの気筒（シリンダ）からなる気筒群が設けられたＶ型８気筒エンジンである。なお、本発明の適用はエンジン形式を限定するものではなく、Ｖ型８気筒以外の形式のエンジンについても、以下に説明する可変バルブタイミング装置を適用可能である。

エンジン１０００には、エアクリーナ１０２０から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０３０により調整される。スロットルバルブ１０３０はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。

空気は、吸気通路１０３２を通ってシリンダ１０４０に導入される。空気は、シリンダ１０４０の内部（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０４０には、インジェクタ１０５０から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０５０の噴射孔はシリンダ１０４０内に設けられている。

燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０５０の噴射孔がシリンダ１０４０内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１０００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０５０に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。

シリンダ１０４０内の混合気は、点火プラグ１０６０により着火されて燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１０７０により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１０８０が押し下げられることにより、クランクシャフト１０９０が回転する。

シリンダ１０４０の頭頂部には、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０が設けられる。インテークバルブ１１００はインテークカムシャフト１１２０により駆動される。エキゾーストバルブ１１１０はエキゾーストカムシャフト１１３０により駆動される。インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０は、チェーンやギヤ等により連結されて、同じ回転速度（クランクシャフト１０９０の回転速度の２分の１）で回転する。なお、シャフト等の回転体の回転速度については、単位時間当たりの回転数（代表的には、毎分当たりの回転数：ｒｐｍ）で表わすことが一般的であるため、以下では、回転体の回転速度の意味で単に「回転数」とも表記する。

インテークバルブ１１００は、インテークカムシャフト１１２０に設けられたインテーク用ＶＶＴ機構２０００により、その位相（開閉タイミング）が制御される。エキゾーストバルブ１１１０は、エキゾーストカムシャフト１１３０に設けられたエキゾースト用ＶＶＴ機構３０００により、その位相（開閉タイミング）が制御される。

本実施の形態においては、インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０がＶＶＴ機構により回転されることにより、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０の位相が制御される。なお、位相を制御する方法はこれに限らない。図示するように、ＶＶＴ機構はバンク毎に設けられる。

インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、電動モータ２０６０（図３において図示）により作動する。電動モータ２０６０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０００により制御される。電動モータ２０６０の電流や電圧は電流計（図示せず）および電圧計（図示せず）により検知され、ＥＣＵ４０００に入力される。

エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００は、油圧により作動する。なお、インテーク用ＶＶＴ機構２０００を油圧により作動するようにしてもよく、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００を電動モータにより作動するようにしてもよい。

ＥＣＵ４０００には、クランク角センサ５０００からクランクシャフト１０９０の回転数およびクランク角を表す信号が入力される。また、ＥＣＵ４０００には、カムポジションセンサ５０１０からインテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０の位相（回転方向におけるカムシャフトの位置）を表す信号が入力される。

さらに、ＥＣＵ４０００には、水温センサ５０２０からエンジン１０００の水温（冷却水の温度）を表す信号が、エアフローメータ５０３０からエンジン１０００の吸入空気量（エンジン１０００に吸入される空気量）を表す信号が入力される。

ＥＣＵ４０００は、これらのセンサから入力された信号、メモリ（図示せず）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１０００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、インテークバルブ１１００の位相、エキゾーストバルブ１１１０の位相などを制御する。

本実施の形態において、ＥＣＵ４０００は、図２に示すように、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＫＬとをパラメータとしたマップに基づいて、インテークバルブ１１００の位相を決定する。インテークバルブ１１００の位相を決定するためのマップは、水温別に複数記憶される。

以下、インテーク用ＶＶＴ機構２０００についてさらに説明する。なお、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００を、以下に説明するインテーク用ＶＶＴ機構２０００と同じ構成としてもよく、インテーク用ＶＶＴ機構２０００およびエキゾースト用ＶＶＴ機構３０００の各々を、以下に説明するインテーク用ＶＶＴ機構２０００と同じ構成にしてもよい。

図３に示すように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、スプロケット２０１０、カムプレート２０２０、リンク機構２０３０、ガイドプレート２０４０、減速機２０５０、および電動モータ２０６０から構成される。

スプロケット２０１０は、チェーン等を介してクランクシャフト１０９０に連結される。スプロケット２０１０の回転数は、インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０と同様に、クランクシャフト１０９０の２分の１の回転数である。スプロケット２０１０の回転軸と同心軸で、スプロケット２０１０に対して相対的に回転可能であるように、インテークカムシャフト１１２０が設けられる。

カムプレート２０２０は、ピン（１）２０７０によりインテークカムシャフト１１２０に連結される。カムプレート２０２０は、スプロケット２０１０の内部において、インテークカムシャフト１１２０と一体的に回転する。なお、カムプレート２０２０とインテークカムシャフト１１２０とを一体的に形成するようにしてもよい。

リンク機構２０３０は、アーム（１）２０３１とアーム（２）２０３２とから構成される。図３におけるＡ−Ａ断面である図４に示すように、インテークカムシャフト１１２０の回転軸に対して点対称になるように、一対のアーム（１）２０３１がスプロケット２０１０内に設けられる。各アーム（１）２０３１は、ピン（２）２０７２を中心として搖動可能であるようにスプロケット２０１０に連結される。

図３におけるＢ−Ｂ断面である図５、および図５の状態からインテークバルブ１１００の位相を進角させた状態である図６に示すように、アーム（１）２０３１とカムプレート２０２０とが、アーム（２）２０３２により連結される。

アーム（２）２０３２は、ピン（３）２０７４を中心として、アーム（１）２０３１に対して搖動可能であるように支持される。また、アーム（２）２０３２は、ピン（４）２０７６を中心として、カムプレート２０２０に対して搖動可能であるように支持される。

一対のリンク機構２０３０により、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転し、インテークバルブ１１００の位相が変更される。そのため、一対のリンク機構２０３０のうちのいずれか一方が破損等して折れた場合であっても、他方のリンク機構によりインテークバルブ１１００の位相を変更することが可能である。

図３に戻って、各リンク機構２０３０（アーム（２）２０３２）のガイドプレート２０４０側の面には、制御ピン２０３４が設けられる。制御ピン２０３４は、ピン（３）２０７４と同心軸に設けられる。各制御ピン２０３４は、ガイドプレート２０４０に設けられたガイド溝２０４２内を摺動する。

各制御ピン２０３４は、ガイドプレート２０４０のガイド溝２０４２内を摺動することにより、半径方向に移動される。各制御ピン２０３４が半径方向に移動されることにより、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対回転せしめられる。

図３におけるＣ−Ｃ断面である図７に示すように、ガイド溝２０４２は、ガイドプレート２０４０が回転することにより各制御ピン２０３４を半径方向に移動させるように、渦巻形状に形成される。なお、ガイド溝２０４２の形状はこれに限らない。

制御ピン２０３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相はより遅角される。すなわち、位相の変化量は、制御ピン２０３４が半径方向に変化することによるリンク機構２０３０の作動量に対応した値になる。なお、制御ピン２０３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相がより進角されるようにしてもよい。

図７に示すように、制御ピン２０３４がガイド溝２０４２の端部に当接すると、リンク機構２０３０の作動が制限される。そのため、制御ピン２０３４がガイド溝２０４２の端部に当接する位相が、最遅角もしくは最進角の位相になる。

図３に戻って、ガイドプレート２０４０には、ガイドプレート２０４０と減速機２０５０とを連結するための凹部２０４４が、減速機２０５０側の面において複数設けられる。

減速機２０５０は、外歯ギヤ２０５２および内歯ギヤ２０５４から構成される。外歯ギヤ２０５２は、スプロケット２０１０と一体的に回転するように、スプロケット２０１０に対して固定される。

内歯ギヤ２０５４には、ガイドプレート２０４０の凹部２０４４に収容される凸部２０５６が複数形成される。内歯ギヤ２０５４は、電動モータ２０６０の出力軸の軸心２０６４に対して偏心して形成されたカップリング２０６２の偏心軸２０６６を中心に回転可能に支持される。

図３におけるＤ−Ｄ断面を、図８に示す。内歯ギヤ２０５４は、複数の歯のうちの一部の歯が外歯ギヤ２０５２と噛合うように設けられる。電動モータ２０６０の出力軸回転数がスプロケット２０１０の回転数と同じである場合は、カップリング２０６２および内歯ギヤ２０５４は外歯ギヤ２０５２（スプロケット２０１０）と同じ回転数で回転する。この場合、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０と同じ回転数で回転し、インテークバルブ１１００の位相が維持される。

電動モータ２０６０により、カップリング２０６２が、軸心２０６４を中心に外歯ギヤ２０５２に対して相対的に回転されると、内歯ギヤ２０５４全体が軸心２０６４を中心に回転（公転）するとともに、内歯ギヤ２０５４が偏心軸２０６６を中心に自転する。内歯ギヤ２０５４の回転運動により、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転せしめられ、インテークバルブ１１００の位相が変更される。

インテークバルブ１１００の位相は、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数（電動モータ２０６０の作動量）が、減速機２０５０、ガイドプレート２０４０およびリンク機構２０３０において減速されることにより変化する。なお、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数を増速してインテークバルブ１１００の位相を変更するようにしてもよい。なお、電動モータ２０６０の出力軸には、この出力軸の回転角（回転方向における出力軸の位置）を表す信号を出力するモータ回転角センサ５０５０が設けられる。モータ回転角センサ５０５０は、一般的には、電動モータ２０６０の出力軸が所定角度回転する度にパルス信号を発生するように構成される。このモータ回転角センサ５０５０の出力に基づいて、電動モータ２０６０の出力軸の回転数（以下、単に電動モータ２０６０の回転数とも称する）を検知可能である。

図９に示すように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比Ｒ（θ）、すなわち、位相の変化量に対する電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数の比は、インテークバルブ１１００の位相に応じた値をとり得る。なお、本実施の形態においては、減速比Ｒ（θ）が大きいほど、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数に対する位相の変化量が相対的に小さくなる。

インテークバルブ１１００の位相が最遅角からＣＡ（１）までの第１の領域にある場合では、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比はＲ（１）となる。インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（２）（ＣＡ（２）はＣＡ（１）よりも進角側）から最進角までの第２の領域にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、Ｒ（２）（Ｒ（１）＞Ｒ（２））となる。

インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（１）からＣＡ（２）までの第３の領域にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、予め定められた変化率（（Ｒ（２）−Ｒ（１））／（ＣＡ（２）−ＣＡ（１）））で変化する。

以上のような構造に基づき発現する、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のインテーク用ＶＶＴ機構２０００の作用について説明する。

インテークバルブ１１００の位相（インテークカムシャフト１１２０）を進角させる場合、電動モータ２０６０を作動させ、ガイドプレート２０４０をスプロケット２０１０に対して相対的に回転させると、図１０に示すように、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

インテークバルブ１１００の位相が最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域にある場合、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（１）で減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域にある場合、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（２）で減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

インテークバルブ１１００の位相を遅角する場合は、位相を進角する場合とは逆方向に電動モータ２０６０の出力軸がスプロケット２０１０に対して相対回転される。位相を遅角する場合も、進角する場合と同様に、最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（１）で減速されて、位相が遅角される。また、ＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（２）で減速され、位相が遅角される。

これにより、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対的な回転方向が同じである限り、最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域およびＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域の両方の領域においてインテークバルブ１１００の位相を進角させたり、遅角させたりすることができる。このとき、ＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域において、位相をより大きく進角させたり、遅角させたりすることができる。そのため、大きな範囲で位相を変化させることができる。

また、最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域においては、減速比が大きいため、エンジン１０００の運転に伴なってインテークカムシャフト１１２０に作用するトルクにより電動モータ２０６０の出力軸を回転させるためには大きなトルクが必要になる。そのため、電動モータ２０６０の停止時等において、電動モータ２０６０がトルクを発生しない状態であっても、インテークカムシャフト１１２０に作用するトルクにより電動モータ２０６０の出力軸が回転されることを抑制することができる。そのため、制御上の位相から実際の位相が変化することを抑制することができる。

このように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００では、減速比Ｒ（θ）の存在により、アクチュエータである電動モータ２０６０の通電停止時に、意図しない位相変化が発生する可能性が低い。特に、最遅角の位相を含む第１の領域において、この効果が顕著となる。

ところで、インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（１）とＣＡ（２）との間の第３の領域にある場合、予め定められた変化率で変化する減速比で、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角されたり、遅角されたりする。

これにより、位相が第１の領域から第２の領域に、もしくは第２の領域から第１の領域に変化する場合において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数に対する位相の変化量を漸増もしくは漸減させることができる。そのため、位相の変化量がステップ状に急変することを抑制して、位相が急変することを抑制することができる。その結果、位相の制御性を向上することができる。

以上のように、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のインテーク用ＶＶＴ機構によれば、インテークバルブの位相が最遅角からＣＡ（１）までの領域にある場合では、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比はＲ（１）となる。インテークバルブの位相がＣＡ（２）から最進角までの領域にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、Ｒ（１）よりも小さいＲ（２）となる。これにより、電動モータの出力軸の回転方向が同じである限り、最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域およびＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域の両方の領域においてインテークバルブの位相を進角させたり、遅角させたりすることができる。このとき、ＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域において、位相をより大きく進角させたり、遅角させたりすることができる。そのため、大きな範囲で位相を変化させることができる。また、最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域においては、減速比が大きいため、エンジンの運転に伴なってインテークカムシャフトに作用するトルクにより電動モータの出力軸が回転されることを抑制することができる。そのため、制御上の位相から実際の位相が変化することを抑制することができる。その結果、大きな範囲で位相を変化させ、かつ、位相を精度よく制御することができる。

次に、インテークバルブ１１００の位相（以下、単にインテークバルブ位相とも称する）の制御構成について詳細に説明する。

図１１を参照して、図１でも説明したように、エンジン１０００は、クランクシャフト１０９０からの動力がタイミングチェーン１２００（またはタイミングベルト）により各スプロケット２０１０，２０１２を介してインテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０に伝達されるように構成されている。また、インテークカムシャフト１１２０の外周側には、所定のカム角毎にカム角信号Ｐｉｖを出力するカムポジションセンサ５０１０が取付けられている。一方、クランクシャフト１０９０の外周側には、所定のクランク角毎にクランク角信号Ｐｃａを出力するクランク角センサ５０００が取付けられている。また、電動モータ２０６０の回転子（図示せず）には、所定の回転角度毎にモータ回転角信号Ｐｍｔを出力するモータ回転角センサ５０５０が取付けられている。これらのカム角信号Ｐｉｖ、クランク角信号Ｐｃａおよびモータ回転角信号Ｐｍｔは、ＥＣＵ４０００へ入力される。

ＥＣＵ４０００は、さらに、エンジン１０００の状態を検出するためのセンサ群の出力および運転条件（運転者ペダル操作、現車速等）に基づき、エンジン１０００に対して要求される出力が得られるように、エンジン１０００の動作を制御する。そのエンジン制御の一環として、ＥＣＵ４０００は、図２に示したマップに基づき、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０の位相目標値を設定する。

さらに、ＥＣＵ４０００は、インテークバルブ１１００の位相をこの位相目標値に合致させるように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００へのアクチュエータである電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを生成する。この回転数指令値Ｎｍｒｅｆは、以下に説明するように、アクチュエータ作動量に相当する電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０（インテークカムシャフト１１２０）との相対回転数に対応させて決定される。電動機ＥＤＵ（Electronic Drive Unit）４１００は、ＥＣＵ４０００からの回転数指令値Ｎｍｒｅｆに従い、電動モータ２０６０の回転数制御を行なう。

図１２は、本発明の実施の形態によるインテーク用ＶＶＴ機構２０００のアクチュエータである電動モータ２０６０の回転数制御を説明するブロック図である。

図１２を参照して、アクチュエータ作動量設定部６０００は、バルブ位相検出部６０１０と、カムシャフト位相変化量算出部６０２０と、相対回転数設定部６０３０と、カムシャフト回転数検出部６０４０と、回転数指令値生成部６０５０と、切換部６１５０とを含む。アクチュエータ作動量設定部６０００は、インテークバルブ１１００の位相を、図２のマップに従って逐次設定される目標値ＩＶ（θ）ｒに追従して変化させる、バルブタイミング制御を実行する。

さらに、インテークバルブ位相の基準位置学習を行なうための学習制御部６１００が設けられる。アクチュエータ作動量設定部６０００および学習制御部６１００の動作は、ＥＣＵ４０００に予め格納された所定プログラムに従う制御処理を所定の制御周期毎に実行することによって実現される。

バルブ位相検出部６０１０は、クランク角センサ５０００からのクランク角信号Ｐｃａ、カムポジションセンサ５０１０からのカム角信号Ｐｉｖおよび、電動モータ２０６０の回転角センサ５０５０からのモータ回転角信号Ｐｍｔに基づき、現在のインテークバルブ位相の検出値ＩＶ（θ）を求める（以下、位相検出値ＩＶ（θ）と称する）。

バルブ位相検出部６０１０は、クランク角信号Ｐｃａおよびカム角信号Ｐｉｖに基づいて、たとえば、カム角信号Ｐｉｖの発生時に、クランク角信号Ｐｃａの発生に対するカム角信号Ｐｉｖの時間差を、クランクシャフト１０９０およびインテークカムシャフト１１２０の間の回転位相差に換算することによって、現在のインテークカムシャフト１１２０の位相検出値ＩＶ（θ）を求めることができる（第１の位相算出方式）。

あるいは、本発明の実施の形態によるインテーク用ＶＶＴ機構２０００では、アクチュエータである電動モータ２０６０の作動量（相対回転数ΔＮｍ）に基づいて、インテークバルブの位相変化量を正確にトレースすることができる。具体的には、各センサからの出力に基づいて実際の相対回転数ΔＮｍを算出し、算出された実際の相対回転数ΔＮｍに基づく上記（１）式に従った演算処理により、単位時間（制御周期）毎でのインテークバルブ位相の変化量ｄＩＶ（θ）を算出することができる。したがって、バルブ位相検出部６０１０は、位相変化量ｄＩＶ（θ）を積算することによっても、現在のインテークカムシャフト１１２０の位相検出値ＩＶ（θ）を逐次求めることができる（第２の位相算出方式）。バルブ位相検出部６０１０は、エンジン回転数の安定性や演算負荷等と考慮して、上記第１および第２の位相算出方式を適宜に用いることによって、位相検出値ＩＶ（θ）を求めることができる。

カムシャフト位相変化量算出部６０２０は、演算部６０２２と、必要位相変化量算出部６０２５とを有する。演算部６０２２は、インテークバルブ１１００の位相目標値ＩＶ（θ）ｒに対する位相偏差ΔＩＶ（θ）（ΔＩＶ（θ）＝ＩＶ（θ）−ＩＶ（θ）ｒ）を求める。必要位相変化量算出部６０２５は、演算部６０２２により求められた位相偏差ΔＩＶに応じて、この制御周期でのインテークカムシャフト１１２０の必要位相変化量Δθを算出する。

たとえば、単一の制御周期での位相変化量Δθの最大値Δθｍａｘが予め設定され、必要位相変化量算出部６０２５は、この最大値Δθｍａｘの範囲内で、位相偏差ΔＩＶ（θ）に応じた位相変化量Δθを決定する。なお、最大値Δθｍａｘについては所定の固定値としてもよく、あるいは、必要位相変化量算出部６０２５が、エンジン１０００の運転状態（回転数、吸入空気量等）や位相偏差ΔＩＶ（θ）の大きさに応じて可変に設定する構成としてもよい。

相対回転数設定部６０３０は、必要位相変化量算出部６０２５によって求められた必要位相変化量Δθを生じさせるのに必要な、スプロケット２０１０（インテークカムシャフト１１２０）の回転数に対する電動モータ２０６０の出力軸の相対的な回転数ΔＮｍを算出する。たとえば、この相対回転数ΔＮｍは、インテークバルブ位相を進角させるときには正値（ΔＮｍ＞０）に設定され、反対にインテークバルブ位相を遅角させるときには負値（ΔＮｍ＜０）に設定され、現在のインテークバルブ位相を維持するときには略零（ΔＮｍ＝０）に設定される。

ここで、制御周期に相当する単位時間ΔＴ当たりでの位相変化量Δθと相対回転数ΔＮｍとの関係は、下記（１）式で示される。なお、（１）式中において、Ｒ（θ）は、図９に示された、インテークバルブ位相に応じて変化する減速比である。

Δθ∝ΔＮｍ・３６０°・（１／Ｒ（θ））・ΔＴ …（１）
したがって、相対回転数設定部６０３０は、制御周期ΔＴにて要求されるカムシャフト位相変化量Δθを生じさせるための電動モータ２０６０の相対回転数ΔＮｍを、（１）式に従った演算処理によって求めることができる。

カムシャフト回転数検出部６０４０は、スプロケット２０１０の回転数、すなわちインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮを、クランクシャフト１０９０の回転数の２分の１として求める。なお、カムシャフト回転数検出部６０４０は、カムポジションセンサ５０１０からのカム角信号Ｐｉｖに基づいてインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮを算出する構成としてもよい。ただし、一般的に、インテークカムシャフト１１２０の１回転当たりのカム角信号出力数は、クランクシャフト１０９０の１回転当たりのクランク角信号出力数よりも少ないので、クランクシャフト１０９０の回転数に基づいてカムシャフト回転数ＩＶＮを検出することにより、検出精度を向上することができる。

切換部６１５０は、相対回転数設定部６０３０および学習制御部６１００と、回転数指令値生成部６０５０との間に配置される。切換部６１５０は、学習制御部６１００による基準位置学習の実行時以外には、相対回転数設定部６０３０が設定した相対回転数ΔＮｍを回転数指令値生成部６０５０へ入力する。なお、本発明の実施の形態による基準位置学習については、後程詳細に説明する。

回転数指令値生成部６０５０は、カムシャフト回転数検出部６０４０によって求められたインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮと、切換部６１５０により入力された相対回転数ΔＮｍとを加算して、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを生成する。したがって、通常動作時を始め基準位置学習時以外では、相対回転数設定部６０３０により設定された相対回転数ΔＮｍに基づき、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆが生成される。一方、基準位置学習時には、学習制御部６１００により設定された相対回転数ΔＮｍ０に基づき、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆが生成される。回転数指令値生成部６０５０によって生成された回転数指令値Ｎｍｒｅｆは、電動機ＥＤＵ４１００へ送出される。

電動機ＥＤＵ４１００は、リレー回路４２５０を介して電源４２００と接続される。リレー回路４２５０のオン・オフは、制御信号ＳＲＬによって制御される。電源４２００は、一般的には、エンジン作動時に充電可能な二次電池で構成される。したがって、リレー回路４２５０をオフすることによって、電動モータ２０６０の通電を停止できる。

電動機ＥＤＵ４１００は、電動モータ２０６０の回転数を回転数指令値Ｎｍｒｅｆに合致させるような回転数制御を行なう。たとえば、電動機ＥＤＵ４１００は、回転数指令値Ｎｍｒｅｆに対する電動モータ２０６０の実回転数Ｎｍの回転数偏差（Ｎｒｅｆ−Ｎｍ）に応じて、電源４２００から電動モータ２０６０への供給電力（代表的にはモータ電流Ｉｍｔ）を制御するように、電力用半導体素子（トランジスタ等）のスイッチングを制御する。たとえば、このような電力用半導体素子のスイッチング動作におけるデューティ比が制御される。

特に、電動機ＥＤＵ４１００は、モータ制御性を向上させるために、回転数制御における調整量となるデューティ比ＤＴＹを下記（２）式に従って制御する。

ＤＴＹ＝ＤＴＹ（ＳＴ）＋ＤＴＹ（ＦＢ） …（２）
（２）式において、ＤＴＹ（ＦＢ）は、上記回転数偏差および所定の制御ゲインによる制御演算（代表的には、一般的なＰ制御、ＰＩ制御等）基づくフィードバック項である。

（２）式中のＤＴＹ（ＳＴ）は、図１３に示すように、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆおよび設定された相対回転数ΔＮｍに基づいて設定されるプリセット項である。

図１３を参照して、相対回転数ΔＮｍ＝０のとき、すなわち、回転数指令値Ｎｍｒｅｆに対して、電動モータ２０６０をスプロケット２０１０と同一回転数で回転するとき（ΔＮｍ＝０のとき）に必要なモータ電流値に対応させたデューティ比特性６０６０が予めテーブル化される。そして、（２）式中のＤＴＹ（ＳＴ）は、デューティ比特性６０６０に従う基準値から、相対回転数ΔＮｍに応じた電流値を相対的に増減させることにより設定される。このように、プリセット項およびフィードバック項を組み合わせて電動モータ２０６０への供給電力を制御する回転数制御とすることにより、電動機ＥＤＵ４１００は、単純なフィードバック制御、すなわち（２）式のＤＴＹ（ＦＢ）項のみによる回転数制御と比較して、回転数指令値Ｎｍｒｅｆの変化に対して電動モータ２０６０の回転数を高速に追従させることができる。

（本発明の実施の形態による基準位置学習）
インテークカムシャフト１１２０の位相検出精度を向上するために、インテーク用ＶＶＴ機構２０００では、所定の学習指示条件成立時に、学習制御部６１００により、インテークバルブ位相の基準位置学習を行なう。本発明の実施の形態では、減速比Ｒ（θ）が大きい領域で基準位置学習を行なう。具体的には、インテークバルブ位相を最遅角に到達させることにより基準位置学習が行なわれる。

図１２を参照して、学習制御部６１００は、所定の学習指示条件成立時に「オン」される学習指示信号に応答して、基準位置学習を行なうためのアクチュエータ作動量として、電動モータ２０６０の相対回転数ΔＮｍ０を設定する。基準位置学習時には、切換部６１５０が学習制御部６１００の出力を回転数指令値生成部６０５０へ入力するので、学習制御部６１００により設定された相対回転数ΔＮｍ０に基づき、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆが生成される。

学習制御部６１００は、相対回転数ΔＮｍ０に従って電動モータ２０６０が作動する基準位置学習時には、バルブ位相検出部６０１０により検出される位相検出値ＩＶ（θ）に基づき、インテークバルブ位相が基準位相となる最遅角（たとえば０°）に到達したかどうかを判定する。

そして、学習制御部６１００は、インテークバルブ位相が基準位相に到達したことを検出すると、基準位置学習を完了して、そのときの位相検出値ＩＶ（θ）を位相学習値θｌｎとする。

このように求められた位相学習値θｌｎは、以降でのバルブタイミング制御におけるインテークバルブ位相の検出に反映される。たとえば、バルブ位相検出部６０１０による位相検出値ＩＶ（θ）と上記位相学習値θｌｎとの相対的な差を、実際のインテークバルブ位相と基準位置学習時の基準位相（すなわち０°）との差とみなして、バルブタイミング制御が行なわれる。たとえば、演算部６０２２における位相偏差ΔＩＶ（θ）の算出に位相学習値θｌｎが反映される。

図１４には、本発明の実施の形態による基準位置学習を説明するフローチャートが示され、図１５には、基準位置学習時における動作波形が示される。図１４のフローチャートに従う基準位置学習ルーチンは、ＥＣＵ４０００により所定周期で実行される。

図１４を参照して、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１００により、所定の学習実行条件が成立しているか否かを判定する。なお、図９で説明したように、本実施の形態によるインテーク用ＶＶＴ機構２０００では、減速比Ｒ（θ）の存在により、アクチュエータである電動モータ２０６０の通電停止時に、意図しない位相変化が発生する可能性が低い。このため、ＥＣＵ４０００内において、逐次検出される位相検出値ＩＶ（θ）を、イグニッションスイッチのオフ時（運転停止時）にも記憶内容が保持されるメモリ領域（たとえば、ＳＲＡＭ：Static Random Access Memory）に記憶することにより、エンジン始動毎に基準位置学習を行なう必要がなくなる。このような構成では、バッテリ交換等によって上記メモリ領域の記憶内容がクリアされたときに、ステップＳ１００における学習実行条件を成立させればよい。

あるいは、インテークバルブ位相の検出精度を向上させるために、エンジン始動毎に、ステップＳ１００での基準位置学習の実行条件を成立させることも可能である。

ＥＣＵ４０００は、学習実行条件の不成立時（ステップＳ１００のＮＯ判定時）には、
基準位置学習が指示されていないため処理を終了する。

一方、ＥＣＵ４０００は、学習実行条件の成立時（ステップＳ１００のＹＥＳ判定時）には、学習制御部６１００（図１２）へ入力される学習指示信号を「オン」するとともに、ステップＳ１１０以降の処理により、基準位置学習を実行する。

ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１１０では、基準位置学習を行なうためのアクチュエータ作動量として、電動モータ２０６０の相対回転数ΔＮｍ０を設定する。相対回転数ΔＮｍ０は、インテークバルブ位相を基準位相である最遅角（０°）へ向けて変更するための値に設定される。すなわち、本実施の形態では、相対回転数ΔＮｍ０は、所定の負の値に設定される。これは、図１２での、学習指示信号の「オン」に応答した学習制御部６１００の動作に対応する。

ここで図１５を参照して、時刻ｔ０に学習実行条件が成立して学習指示信号が「オン」されると、電動モータ２０６０が相回転数指令値ΔＮｍ０（＜０）に従って作動することにより、位相検出値ＩＶ（θ）は、一定レートで遅角されていく。

そして、時刻ｔ１において、実際のインテークバルブ位相が最遅角（０°）になると、リンク機構２０３０での動作がロックされて、インテークバルブ位相の変化量がほぼ零となる。このとき、電動モータ２０６０の相対回転数もほぼ零となる。

位相検出値ＩＶ（θ）にオフセット誤差が存在する場合には、ＩＶ（θ）＝０となる前に、実際のインテークバルブ位相が最遅角に到達して、電動モータ２０６０の相対回転数が零になるとともに、位相検出値ＩＶ（θ）が変化しなくなる。したがって、位相検出値ＩＶ（θ）の変化量に基づき、あるいは、上述した実際の相対回転数ΔＮｍに基づく位相変化量ｄＩＶ（θ）に基づいてｄＩＶ（θ）≒０となることに応じて、実際のインテークバルブ位相が基準位相である最遅角に到達したことを検出できる。

これに応答して基準位置学習は終了され、学習完了フラグが「オン」される。そして、この際の位相検出値ＩＶ（θ）は、位相学習値θｌｎとして記憶されて、以降でのバルブタイミング制御に反映される。

再び、図１４を参照して、ＥＣＵ４０００は、図１５での時刻ｔ０以降の動作を実現するために、以降のステップＳ１２０〜Ｓ１６０を実行する。

ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１２０では、相対回転数ΔＮｍ０に従う電動モータ２０６０の動作によるインテークバルブ位相の変化を検出する。これは、バルブ位相検出部６０１０による位相検出値ＩＶ（θ）の算出に相当する。

さらに、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０でのインテークバルブ位相検出に基づき、位相変化量を算出する。これは、上述のように、位相変化量ｄＩＶ（θ）を算出することと等価である。

ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で算出した位相変化量を判定値θ０と比較する。判定値θ０は、位相変化量がほぼ零となったことを検出できるように、零近傍の所定値に設定される。

ＥＣＵ４０００は、位相変化量≧θ０のとき（ステップＳ１４０のＮＯ判定時）には、実際のインテークバルブ位相が基準位相（最遅角）に未到達であると判断して、ステップＳ１５０により、電動モータ２０６０の通電を継続して基準位置学習を継続する。すなわち、図１５の時刻ｔ０〜ｔ１の間では、ステップＳ１５０が実行される。

一方、位相変化量＜θ０のとき（ステップＳ１４０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ４０００は、実際のインテークバルブ位相が基準位相（最遅角）に到達したと判断して、基準位置学習を終了させて、位相学習値θｌｎを求める。すなわち、図１５の時刻ｔ１において、ステップＳ１６０が実行される。

なお、インテークバルブ位相の変化量がほぼ零となる学習完了時には、ロック状態となることによりモータ電流の増大が予想される。このため、複数バンク間でインテーク用ＶＶＴ機構２０００の基準位置学習の実行タイミング、特に、学習完了時にモータ電流が増大するタイミングがバンク間で重なると、電源負荷が瞬間的に増大する。したがって、複数バンク間で基準位置学習の完了タイミング（図１５の時刻ｔ１に相当）がずれるように、基準位置学習を行なうことが好ましい。たとえば、複数バンク間で基準位置学習の開始タイミング（図１５の時刻ｔ１に相当）を所定時間ずらすことにより、上記のような電源負荷の増大を回避できる。

また、本実施の形態による可変バルブタイミング装置では、複数バンクを備えたエンジン構成において、バンク間でバルブタイミング設定がずれることによるエンジンの回転変動の発生を防止するために、図１６に示すような、バルブタイミング制御の開始可否判定を実行する。

図１６を参照して、ＥＣＵ４０００は、基準位置学習の終了時において、各バンクでのバルブタイミング制御の開始可否を以下のステップＳ１７０〜Ｓ１９５により判定する。

ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１７０により、自バンクにおいて、学習完了フラグが「オン」されて学習が終了しているかどうかを確認する。さらに、自バンクの学習が終了している場合（ステップＳ１７０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１８０により、他バンクにおいても、学習完了フラグが「オン」されて学習が終了しているかどうかを確認する。

そして、自バンクおよび他バンクにて、すなわち全てのバンクで基準位置学習が終了しているとき（ステップＳ１７０およびＳ１８０の両方がＹＥＳ判定のとき）に、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１９０により、自バンクのインテーク用ＶＶＴ機構２０００によるバルブタイミング制御開始を許可する。これにより、基準位置学習結果を反映したバルブタイミング制御により、インテークバルブ１１００の位相は、図２のマップに従って逐次設定される目標値ＩＶ（θ）ｒに追従して変化される。

一方、ステップＳ１７０またはＳ１８０のいずれかがＮＯ判定のとき、すなわち、全バンクのうちのいずれかのバンクで基準位置学習が終了しているときには、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１９５により、自バンクのインテーク用ＶＶＴ機構２０００によるバルブタイミング制御開始を禁止とする。すなわち、全バンクで基準位置学習が終了したと確認されるまでは、各バンクにおいて、自バンクの基準位置学習が終了していても、バルブタイミング制御の開始が制限される。

このような構成とすることにより、本実施の形態による可変バルブタイミング装置では、複数バンク間でバルブタイミング制御時のバルブタイミング設定を揃えて、気筒への空気導入量のバンク間ばらつきを抑制できる。これにより、エンジンの回転変動の発生等の発生を防止して、エンジンの燃焼性を良好に維持することができる。

特に、上記のように、複数バンク間で基準位置学習の完了タイミング（図１５の時刻ｔ１に相当）を故意にずらすように基準位置学習を行なう場合には、図１６に示したバルブタイミング制御の開始可否判定により、複数バンク間でバルブタイミング制御時のバルブタイミング設定を整合させることが有用となる。

また、エンジン始動毎に基準位置学習を実行する場合には、たとえば、図１７に示すように、時刻ｔａでのエンジン始動後、エンジンが完爆してエンジン回転数が上昇した後、一旦エンジン回転数が落ち着いた時刻ｔｂ以降にて、なるべく早期に基準位置学習を開始することが好ましい。このため、エンジンのアイドル運転時に基準位置学習が実行される可能性が高い。

しかしながら、基準位置学習時には、インテークバルブ位相は、エンジンの燃焼性を考慮することなく、一律に設定されるため、アイドル運転時に基準位置学習を実行すると、エンジンの燃焼性が悪化して、著しい場合にはエンジンストールが発生する可能性がある。

また、一般的にアイドル運転時には、エンジン回転数を所定のアイドル回転数に維持するために、気筒への空気導入量を調整するアイドル回転数制御（ＩＳＣ）が行なわれる。アイドル回転数制御では、エンジン温間時の安定運転状態においてアイドル目標回転数（温間時）を維持するために必要な基本的な空気量に対して、上記安定運転状態と現時点との条件の差異（エンジン温度、補機稼動状況等）を反映した補正（増量あるいは減量）が行なわれる。代表的には、アイドル回転数制御による空気導入量調整は、スロットルバルブ１０３０の開度制御により実行される。

本実施の形態では、アイドル運転中に基準位置学習を実行する場合に、図１８に示すフローチャートに従う制御構成にて、燃焼性の悪化を防止する。

図１８を参照して、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ２００で基準位置学習時であるかどうかを確認し、ステップＳ２１０でアイドル運転中であるかどうかを確認する。

そして、アイドル運転中に基準位置学習を実行する場合（ステップＳ２００およびＳ２１０の両方のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ２２０にて、エンジンストール防止のために、アイドル回転数制御による空気導入量を増量する。すなわち、他の条件が同一であれば、基準位置学習実行時には、基準位置学習の非実行時と比較して空気導入量を増加させるように、アイドル回転数制御を行なう。

これにより、エンジンのアイドル運転中に基準位置学習が実行されるときに、燃焼性が悪化してエンジンストールが発生することを防止できる。

なお、本実施の形態の可変バルブタイミング装置では、基準位置学習時にインテークバルブ位相の変化を当該基準位相で機械的に制約するためのロックピン等の機構を設ければ、基準位相を最遅角以外とすることも可能である。ただし、上述のように、基準位置学習における基準位相を、インテークバルブ位相の可変範囲の限界位置に対応する位相（最遅角位相／最進角位相）とすることにより、上記ロックピン等の特別の機構を設けることなく、基準位置学習を実行できる。

また、以上説明した実施の形態において、図１２の学習制御部６１００または図１４のステップＳ１１０〜Ｓ１６０は、本発明における「基準位置学習手段」に対応し、図１６のステップＳ１６０およびＳ１７０が本発明での「学習完了確認手段」に対応し、ステップＳ１９５は、本発明での「制御開始制限手段」に対応する。また、図１８のステップＳ２２０は、本発明における「増量手段」に対応する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置が搭載された車両のエンジンを示す概略構成図である。 インテークカムシャフトの位相を定めたマップを示す図である。 インテーク用ＶＶＴ機構を示す断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図（その１）である。 図３のＢ−Ｂ断面図（その２）である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 図３のＤ−Ｄ断面図である。 インテーク用ＶＶＴ機構全体として減速比を示す図である。 スプロケットに対するガイドプレートの位相とインテークカムシャフトの位相との関係を示す図である。 本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置によるインテークバルブ位相の制御構成を説明する概略ブロック図である。 本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のアクチュエータである電動モータの回転数制御を説明するブロック図である。 電動モータの速度制御を説明する概念図である。 本発明の実施の形態による可変バルブタイミング装置における基準位置学習を説明するフローチャートである。 図１４に示す基準位置学習時における動作波形である。 本発明の実施の形態による可変バルブタイミング装置におけるバルブタイミング制御の開始可否判定を説明するフローチャートである。 エンジン始動に対応した基準位置学習の実行タイミングを説明する波形図である。 アイドル運転時に基準位置学習を実行する場合の対応を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０００ エンジン、１０１０，１０１２ バンク、１０２０ エアクリーナ、１０３０ スロットルバルブ、１０３２ 吸気通路、１０４０ シリンダ、１０５０ インジェクタ、１０６０ 点火プラグ、１０７０ 三元触媒、１０８０ ピストン、１０９０ クランクシャフト、１１００ インテークバルブ、１１１０ エキゾーストバルブ、１１２０ インテークカムシャフト、１１３０ エキゾーストカムシャフト、１２００ タイミングチェーン、１２１０，１２１２ スプロケット、２０２０ カムプレート、２０３０ リンク機構、２０３４ 制御ピン、２０４０ ガイドプレート、２０４２ ガイド溝、２０４４ 凹部、２０５０ 減速機、２０５２ 外歯ギヤ、２０５４ 内歯ギヤ、２０５６ 凸部、２０６０ 電動モータ、２０６２ カップリング、２０６４ 軸心、２０６６ 偏心軸、２０００ エキゾースト用ＶＶＴ機構、３０００ エキゾースト用ＶＶＴ機構、４０００ ＥＣＵ、４１００ 電動機ＥＤＵ、４２００ 電源、４２５０ リレー回路、５０００ クランク角センサ、５０１０ カムポジションセンサ、５０２０ 水温センサ、５０３０ エアフローメータ、５０５０ モータ回転角センサ、６０００ アクチュエータ作動量設定部、６０１０ バルブ位相検出部、６０２０ カムシャフト位相変化量算出部、６０２２ 演算部、６０２５ 必要位相変化量算出部、６０３０ 相対回転数設定部、６０４０ カムシャフト回転数検出部、６０５０ 回転数指令値生成部、６０６０ デューティ比特性、６１００ 学習制御部、６１５０ 切換部、ｄＩＶ（θ） 実位相変化量、Ｉｍｔ モータ電流、ＩＶ（θ） 位相検出値（インテークバルブ）、ＩＶ（θ）ｒ 位相値、ＩＶＮ カムシャフト回転数、ＩＶＮ 実回転数（カムシャフト）、Ｎｍ 実回転数（電動モータ）、Ｎｍｒｅｆ 回転数指令値（電動モータ）、Ｐｃａ クランク角信号、Ｐｃａ♯ クランク角分周信号、Ｐｉｖ カム角信号、Ｐｍｔ モータ回転角信号、Ｒ（θ） 減速比、ＳＲＬ 制御信号（リレー回路）、θ０ 判定値（基準位置学習完了判定）、θｌｎ 位相学習値、ΔＮｍ 相対回転数（電動モータ）、ΔＮｍ０ 電動モータ相対回転数（基準位置学習時）、ΔＩＶ（θ） 位相偏差（インテークバルブ位相）、Δθ カムシャフト位相変化量。

Claims (5)

1. エンジンに設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを変更する変更機構が気筒群ごとに設けられた可変バルブタイミング装置であって、
   各前記変更機構に対応して設けられ、基準位置学習の指令時に、対応の前記変更機構のアクチュエータに対して前記開閉タイミングを所定タイミングへ変更する作動指示を生成し、前記開閉タイミングが前記所定タイミングへ到達したことに応答して前記開閉タイミングの基準を学習するように構成された基準位置学習手段と、
   全ての前記変更機構において、前記基準位置学習手段による前記基準位置学習が完了しているか否かを確認する学習完了確認手段と、
   前記学習完了確認手段により前記全ての変更機構にて前記基準位置学習が完了していると確認されるまでは、逐次設定される目標値に追従させて前記開閉タイミングを変化させる開閉タイミング制御の開始を各前記変更機構において禁止する制御開始制限手段とを備える、可変バルブタイミング装置。
2. 各前記変更機構は、前記アクチュエータの作動量に応じた変化量で前記開閉タイミングを変更するように構成され、かつ、少なくとも前記基準位置学習時に前記所定タイミングにおいて、前記開閉タイミングの変化が機械的に制約されるように構成され、
   前記基準位置学習の指令時に、前記変更機構ごとに前記開閉タイミングが前記所定タイミングへ到達する時点が異なるように、各前記変更機構における前記アクチュエータの作動指示は生成される、請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
3. 前記エンジンのアイドル運転中に前記基準位置学習が実行されるときに、前記エンジンへの空気導入量を、同一条件下での前記基準位置学習の非実行時よりも増加させる増量手段をさらに備える、請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
4. 各前記変更機構において、前記所定タイミングは、前記開閉タイミングの可変範囲の機械的な限界位置に対応して設けられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング装置。
5. 前記アクチュエータは電動機で構成され、かつ、前記変更機構は、前記エンジンのカムシャフトに対する前記電動機の相対的な回転速度差に応じた変化量で前記開閉タイミングを変更するように構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング装置。

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