JP2009138650A - 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧駆動式の可変バルブタイミング装置（ＶＣＴ）において、油温に応じた適正な不感帯補正を実施できるようにする。
【解決手段】吸気側／排気側の各ＶＣＴ１８，１９の実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように各ＶＣＴ１８，１９の油圧制御弁２８，２９の制御デューティを制御する際に、制御デューティに対するオフセット量を、油温センサ３０で検出した油温、エンジン回転速度、負荷に応じて設定して、制御デューティを該オフセット量だけオフセットさせる。この際、バルブタイミングの制御方向が進角方向の場合と遅角方向の場合とで異なるマップを用いてオフセット量を設定する。また、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差が判定値以内であるときには、制御デューティのオフセットを解除する。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧を駆動源として内燃機関の吸気バルブ及び／又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を制御する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関する発明である。

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、内燃機関の吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる油圧駆動式の可変バルブタイミング装置を搭載したものが増加しつつある。この油圧駆動式の可変バルブタイミング装置は、駆動油圧を調整する油圧制御弁の制御デューティを目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差に基づいて算出し、その制御デューティによって油圧制御弁を駆動して可変バルブタイミング装置の進角室や遅角室に供給する作動油の流量（油圧）を変化させることで、バルブタイミングを進角又は遅角させるようにしている。

このような油圧駆動式の可変バルブタイミング装置は、特許文献１（特開２００１−１６４９６４号公報）、特許文献２（特開２００７−１０７５３９号公報）に記載されているように、油圧制御弁の制御デューティの変化に対するバルブタイミング可変速度の変化特性（応答特性）が非線形の特性となり、制御デューティの変化に対してバルブタイミングの動きが鈍い不感帯が存在し、この不感帯内では可変バルブタイミング制御の応答性が著しく悪化することが知られている。

そこで、特許文献１では、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差が不感帯内に入ったときに、フィードバック制御量をスライディングモード制御によって算出すると共に、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの定常偏差に基づいて基本制御量（ベースデューティ）を補正し、この基本制御量にフィードバック制御量を加算して油圧制御弁の制御量を設定するようにしている。

また、特許文献２では、不感帯対策として、油圧制御弁の制御デューティを振動させると共に、油圧制御弁の制御デューティを不感帯の幅に応じてオフセットさせたり、不感帯内で制御ゲインを大きくするようにしている。
特開２００１−１６４９６４号公報 特開２００７−１０７５３９号公報

ところで、油圧制御弁の流量特性は、作動油の粘性によって変化し、油温が高温になるほど、作動油の粘性が低下して作動油が流動しやすくなるため、油温が高温になるほど、油圧制御弁の流量特性が向上する。このため、油圧制御弁の制御デューティと可変バルブタイミング制御の応答性（バルブタイミング可変速度）との関係を計測すると、図３、図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、低油温時には、比較的大きな不感帯が存在するが、油温が高くなるほど、油圧制御弁の流量特性が向上して不感帯の幅が狭くなるという特性がある。

しかしながら、上記従来の不感帯対策では、油温による不感帯の幅の変化は考慮されていないため、高油温時には過剰に不感帯補正が働いてしまい、実バルブタイミングが目標バルブタイミングを大きくオーバーシュートして目標バルブタイミングへの実バルブタイミングの収束性が悪化したり、低油温時には不感帯補正の効果が不足して可変バルブタイミング制御の応答性を十分に改善することができない。

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、従ってその目的は、油温に応じた適正な不感帯補正を実施できる内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、油圧を駆動源として内燃機関の吸気バルブ及び／又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置と、前記可変バルブタイミング装置の駆動油圧を調整する油圧制御弁と、実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように前記油圧制御弁の制御量を制御する制御手段とを備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、油温を検出又は推定する油温検出手段を備え、前記油温検出手段で検出又は推定した油温に応じてオフセット量を設定して前記油圧制御弁の制御量を前記オフセット量だけオフセットさせるようにしたものである。

この構成によれば、油温に応じて作動油の粘性が変化して油圧制御弁の流量特性が変化し、それに伴って不感帯の幅が変化するのに対応して、油圧制御弁の制御量に対するオフセット量を適正に変化させるという制御が可能となり、油温に応じた適正な不感帯補正を実施でき、低油温時の可変バルブタイミング制御の応答性確保と高油温時のオーバーシュート防止（目標バルブタイミングへの実バルブタイミングの収束性確保）とを両立させることができる。

また、不感帯の幅は、油温の他に、内燃機関の回転速度や負荷によっても変化することを考慮して、請求項２のように、内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段及び／又は内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段を備え、内燃機関の回転速度及び／又は負荷に応じてオフセット量を変化させるようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の回転速度や負荷に応じて不感帯の幅が変化するのに対応して、油圧制御弁の制御量に対するオフセット量を適正に変化させるという制御が可能となり、油温の他に、内燃機関の回転速度や負荷に応じた適正な不感帯補正を実施できる。

一般に、吸気側の可変バルブタイミング装置は、内燃機関の停止時に吸気バルブタイミングを遅角側の基準位置（例えば最遅角位置）に戻すように遅角側にばねで付勢され、排気側の可変バルブタイミング装置は、内燃機関の停止時に排気バルブタイミングを進角側の基準位置（例えば最進角位置）に戻すように進角側にばねで付勢されている。このため、バルブタイミングの制御方向とばねによる付勢方向とが一致する場合は、ばねによる付勢力がバルブタイミングの可変速度を増速する方向（応答性を速める方向）に働き、バルブタイミングの制御方向とばねによる付勢方向とが逆方向になる場合は、ばねによる付勢力がバルブタイミングの可変速度を減速する方向（応答性を遅くする方向）に働く。これにより、バルブタイミングの制御方向とばねによる付勢方向とが一致する場合の方が一致しない場合よりも不感帯の幅が狭くなる。

このような特性を考慮して、請求項３のように、バルブタイミングの制御方向が進角方向の場合と遅角方向の場合とで異なる特性のマップを用いてオフセット量を設定するようにすると良い。このようにすれば、バルブタイミングの制御方向が進角方向の場合と遅角方向の場合とで不感帯の幅が異なるのに対応して、バルブタイミングの制御方向に応じて油圧制御弁の制御量に対するオフセット量を適正に変化させるという制御が可能となり、バルブタイミングの制御方向に応じた適正な不感帯補正を実施できる。

ところで、実バルブタイミングが目標バルブタイミング付近に制御されている状態では、実バルブタイミングが目標バルブタイミングの進角側と遅角側とに交互に小幅に振れて、バルブタイミングの制御方向が頻繁に反転することがあるため、目標バルブタイミング付近でバルブタイミングの制御方向が反転する毎に、その都度、油圧制御弁の制御量に進角側又は遅角側のオフセット量を加えると、制御ハンチングが発生しやすくなる。

この対策として、請求項４のように、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差が判定値以内であるときには、オフセット量による油圧制御弁の制御量のオフセットを解除する（オフセット量＝０にする）ようにすると良い。このようにすれば、実バルブタイミングが目標バルブタイミング付近に制御されている状態では、バルブタイミングの制御方向が反転しても、油圧制御弁の制御量がオフセットされないようになり、目標バルブタイミング付近での制御ハンチングを防止することができる。

この場合、油圧制御弁の制御量のオフセットを解除するための判定値は、予め設定した一定値としても良いが、油温、内燃機関の回転速度や負荷によって可変バルブタイミング制御の応答性が変化し、目標バルブタイミング付近での可変バルブタイミング制御の応答性が速くなるほど、制御ハンチングが発生しやすくなるという特性を考慮して、請求項５のように、油温、内燃機関の回転速度、負荷の少なくとも１つに応じて前記判定値を変化させるようにしても良い。

このようにすれば、油温、内燃機関の回転速度や負荷の領域が制御ハンチングが発生しやすい領域であれば、油圧制御弁の制御量のオフセットを解除する範囲（判定値）を広げて制御ハンチングを防止し、油温、内燃機関の回転速度や負荷の領域が制御ハンチングが発生しにくい領域であれば、油圧制御弁の制御量のオフセットを解除する範囲（判定値）を狭めて可変バルブタイミング制御の応答性を速めるという制御が可能となり、制御ハンチングが発生しない範囲内で最大の応答性を確保することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、吸気側と排気側の両方に可変バルブタイミング装置を搭載したシステムに適用して具体化した一実施例を説明する。

まず、図１に基づいて可変バルブタイミング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は、クランク軸１２からの動力がタイミングチェーン１３（又はタイミングベルト）により各スプロケット１４，１５を介して吸気側カム軸１６と排気側カム軸１７とに伝達されるようになっている。

吸気側カム軸１６には、油圧駆動式の吸気側可変バルブタイミング装置（以下「吸気側ＶＣＴ」と表記する）１８が設けられ、この吸気側ＶＣＴ１８によってクランク軸１２に対する吸気側カム軸１６の回転位相を進角させることで、吸気側カム軸１６によって開閉駆動される吸気バルブ（図示せず）のバルブタイミングを基準位置である例えば最遅角位置から進角するようになっている。

一方、排気側カム軸１７には、油圧駆動式の排気側可変バルブタイミング装置（以下「排気側ＶＣＴ」と表記する）１９が設けられ、この排気側ＶＣＴ１９によってクランク軸１２に対する排気側カム軸１７の回転位相を遅角させることで、排気側カム軸１７によって開閉駆動される排気バルブ（図示せず）のバルブタイミングを基準位置である例えば最進角位置から遅角するようになっている。

また、吸気側カム軸１６の外周側には、所定のカム角毎に吸気側カム角信号を出力する吸気側カム角センサ２０が取り付けられ、排気側カム軸１７の外周側には、所定のカム角毎に排気側カム角信号を出力する排気側カム角センサ２１が取り付けられている。更に、クランク軸１２の外周側には、所定クランク角毎にクランク角パルスを出力するクランク角センサ２２（回転速度検出手段）が取り付けられている。このクランク角センサ２２の出力パルスの間隔（周波数）に基づいてエンジン回転速度が検出される。

一方、油圧ポンプ２３は、クランク軸１２の動力で駆動され、この油圧ポンプ２３の吐出口に接続された１本の油圧配管２５が、２本の個別油圧配管２６，２７に分岐されている。一方の個別油圧配管２６には、吸気側ＶＣＴ１８の油圧制御弁２８が接続され、他方の個別油圧配管２７には、排気側ＶＣＴ１９の油圧制御弁２９が接続されている。これにより、油圧ポンプ２３を駆動してオイルパン３３から汲み上げたオイル（作動油）を各油圧制御弁２８、２９に圧送して、各油圧制御弁２８，２９に共通の油圧ポンプ２３で油圧を供給するようになっている。

各油圧制御弁２８，２９は、ソレノイド２８ａ，２９ａで弁体を駆動する電磁弁で構成され、各油圧制御弁２８，２９への通電をデューティ制御して、各ＶＣＴ１８，１９のバルブタイミング可変動作を制御するようになっている。このデューティ制御では、各油圧制御弁２８，２９の制御デューティ（通電率）を変化させて、各油圧制御弁２８，２９の駆動電流を変化させることで、各ＶＣＴ１８，１９の進角室や遅角室に供給するオイルの流量（油圧）を変化させる。

その他、オイルパン３３から各ＶＣＴ１８，１９までのオイルが流通する経路の所定位置に、油温を検出する油温センサ３０（油温検出手段）が設けられている。尚、油温センサ３０を持たないシステムでは、油温と相関関係のあるパラメータ（冷却水温、始動後経過時間、エンジン運転状態等）を用いて油温を推定するようにしても良い。また、エンジン１１の吸気管には、吸入空気量を検出するエアフロメータ３１（負荷検出手段）及び／又は吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ（図示せず）等が設けられている。

前述したセンサ２０〜２２，３０，３１やその他の各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３２に入力される。このＥＣＵ３２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（図示せず）の燃料噴射量や点火プラグ（図示せず）の点火時期を制御する。

更に、ＥＣＵ３２は、後述する図２の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、吸気側／排気側の各ＶＣＴ１８，１９の実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように各ＶＣＴ１８，１９の油圧制御弁２８，２９の制御デューティ（制御量）を制御する。この際、制御デューティは、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差に基づいてＰＤ制御等により算出されるフィードバック補正量に保持デューティとオフセット量を加算して求められる。

制御デューティ＝フィードバック補正量＋保持デューティ＋オフセット量
ここで、保持デューティは、実バルブタイミングを目標バルブタイミングに保持するのに必要な制御デューティであり、実バルブタイミングが目標バルブタイミングに一致している期間に保持デューティを学習してその学習値を用いれば良いが、保持デューティの学習機能がない場合は、予め設定した保持デューティを用いるようにしても良い。

また、オフセット量は、制御デューティの変化に対してバルブタイミングの動きが鈍い不感帯が存在することを考慮して、制御デューティを不感帯の幅に応じてオフセットさせて、不感帯における可変バルブタイミング制御の応答性を向上させるための不感帯補正量である。

ところで、油圧制御弁２８，２９の流量特性は、オイルの粘性によって変化し、油温が高温になるほど、オイルの粘性が低下してオイルが流動しやすくなるため、油温が高温になるほど、油圧制御弁２８，２９の流量特性が向上する。このため、油圧制御弁２８，２９の制御デューティと可変バルブタイミング制御の応答性（バルブタイミング可変速度）との関係を計測すると、図３、図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、低油温時には、比較的大きな不感帯が存在するが、油温が高くなるほど、油圧制御弁２８，２９の流量特性が向上して不感帯の幅が狭くなるという特性がある。

前述したように、従来の不感帯対策では、油温による不感帯の幅の変化は考慮されていないため、高油温時には過剰に不感帯補正が働いてしまい、実バルブタイミングが目標バルブタイミングを大きくオーバーシュートして目標バルブタイミングへの実バルブタイミングの収束性が悪化したり、低油温時には不感帯補正量（オフセット量）が不足して可変バルブタイミング制御の応答性を十分に改善することができない。

そこで、本実施例では、油温センサ３０で検出した油温に応じてオフセット量をマップにより設定して、油圧制御弁２８，２９の制御デューティを前記オフセット量だけオフセットさせるようにしている。

更に、本実施例では、油温の他に、エンジン回転速度や負荷によっても不感帯の幅が変化することを考慮して、エンジン回転速度や負荷（吸入空気量、吸気管圧力等）に応じてオフセット量を変化させるようにしている。

一般に、吸気側ＶＣＴ１８は、エンジン停止時に吸気バルブタイミングを遅角側の基準位置（例えば最遅角位置）に戻すように遅角側にばね（図示せず）で付勢され、排気側ＶＣＴ１９は、エンジン停止時に排気バルブタイミングを進角側の基準位置（例えば最進角位置）に戻すように進角側にばね（図示せず）で付勢されている。このため、バルブタイミングの制御方向とばねによる付勢方向とが一致する場合は、ばねによる付勢力がバルブタイミングの可変速度を増速する方向（応答性を速める方向）に働き、バルブタイミングの制御方向とばねによる付勢方向とが逆方向となる場合は、ばねによる付勢力がバルブタイミングの可変速度を減速する方向（応答性を遅くする方向）に働く。これにより、バルブタイミングの制御方向とばねによる付勢方向とが一致する場合の方が一致しない場合よりも不感帯の幅が狭くなる。

このような特性を考慮して、本実施例では、バルブタイミングの制御方向が進角方向の場合と遅角方向の場合とで異なる特性のマップを用いてオフセット量を設定するようにしている。例えば、図６は、排気側ＶＣＴ１９の進角側のオフセット量を設定するマップと遅角側のオフセット量を設定するマップの一例を示している。

排気側ＶＣＴ１９は、エンジン停止時に排気バルブタイミングを進角側の基準位置（例えば最進角位置）に戻すように進角側にばねで付勢されているため、排気バルブタイミングを進角方向に制御する場合の不感帯の幅が遅角方向に制御する場合の不感帯の幅よりも小さくなり、その不感帯の幅に合わせて、進角側のオフセット量が遅角側のオフセット量よりも小さくなるように設定されている。

ところで、実バルブタイミングが目標バルブタイミング付近に制御されている状態では、実バルブタイミングが目標バルブタイミングの進角側と遅角側とに交互に小幅に振れて、バルブタイミングの制御方向が頻繁に反転することがあるため、目標バルブタイミング付近でバルブタイミングの制御方向が反転する毎に、その都度、油圧制御弁２８，２９の制御デューティに進角側又は遅角側のオフセット量を加えると、制御ハンチングが発生しやすくなる。

この対策として、本実施例では、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差が判定値以内であるときには、オフセット量による油圧制御弁２８，２９の制御デューティのオフセットを解除する（オフセット量＝０にする）ようにしている。このようにすれば、実バルブタイミングが目標バルブタイミング付近に制御されている状態では、バルブタイミングの制御方向が反転しても、油圧制御弁２８，２９の制御デューティがオフセットされないようになり、目標バルブタイミング付近での制御ハンチングを防止することができる。

この場合、油圧制御弁２８，２９の制御デューティのオフセットを解除するための判定値は、予め設定した一定値としても良いが、油温、エンジン回転速度や負荷によって可変バルブタイミング制御の応答性が変化し、目標バルブタイミング付近での可変バルブタイミング制御の応答性が速くなるほど、制御ハンチングが発生しやすくなるという特性を考慮して、本実施例では、油温、エンジン回転速度、負荷の少なくとも１つに応じて前記判定値を変化させるようにしている。

このようにすれば、油温、エンジン回転速度や負荷の領域が制御ハンチングが発生しやすい領域であれば、油圧制御弁２８，２９の制御デューティのオフセットを解除する範囲（判定値）を広げて制御ハンチングを防止し、油温、エンジン回転速度や負荷の領域が制御ハンチングが発生しにくい領域であれば、油圧制御弁２８，２９の制御デューティのオフセットを解除する範囲（判定値）を狭めて可変バルブタイミング制御の応答性を速めるという制御が可能となり、制御ハンチングが発生しない範囲内で最大の応答性を確保することができる。

以上説明した本実施例の可変バルブタイミング制御は、ＥＣＵ３２によって図２の可変バルブタイミング制御プログラムに従って次のようにして実行される。図２の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時間毎又は所定クランク角毎に繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。図２の可変バルブタイミング制御プログラムは、吸気側／排気側のＶＣＴ１８，１９のいずれの制御にも、一部の処理が異なるだけで共通して用いられるプログラムである。

本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、各種センサの出力信号を読み込んだ後、ステップ１０２に進み、現在の実バルブタイミングＶＴを算出する。この後、ステップ１０３に進み、エンジン運転状態に基づいて目標バルブタイミングＶＴtgを算出し、次のステップ１０４で、目標バルブタイミングＶＴtgと実バルブタイミングＶＴとの偏差ΔＶＴ（＝ＶＴtg−ＶＴ）を算出する。

この後、ステップ１０５に進み、目標バルブタイミングＶＴtgと実バルブタイミングＶＴとの偏差ΔＶＴに基づいて例えばＰＤ制御演算を行うことによりフィードバック補正量を次式により算出する。
フィードバック補正量＝Ｋp ・ΔＶＴ＋Ｋd ・ｄ（ΔＶＴ）／ｄｔ

ここで、ｄ（ΔＶＴ）／ｄｔ＝［ΔＶＴ(i) −ΔＶＴ(i-1) ］／ｄｔであり、ｄｔは演算周期、Ｋp は比例ゲイン、Ｋd は微分ゲインである。ΔＶＴ(i) は今回の偏差ΔＶＴ、ΔＶＴ(i-1) は前回の偏差ΔＶＴである。

この後、ステップ１０６に進み、保持デューティを読み込む。この保持デューティは、学習値を用いても良いし、予め設定した保持デューティを用いても良い。

そして、次のステップ１０７で、油圧制御弁２８，２９の制御デューティのオフセットを解除する制御範囲であるか否かを判定するための判定値を、現在の油温、エンジン回転速度、負荷の少なくとも１つに応じてマップ等により設定する。この際、例えば、油温が高くなるほど、判定値を大きな値に設定し、エンジン回転速度が高くなるほど、判定値を大きな値に設定し、負荷が大きくなるほど、判定値を小さな値に設定する。要は、制御ハンチングが発生しやすい動作領域（応答性が速くなる領域）では、判定値を大きな値に設定し、制御ハンチングが発生しにくい動作領域（応答性が遅くなる領域）では、判定値を小さな値に設定すれば良い。

判定値の設定後、ステップ１０８に進み、偏差ΔＶＴの絶対値が判定値以上であるか否かで、油圧制御弁２８，２９の制御デューティを油温に応じてオフセットさせる制御領域であるか否かを判定し、偏差ΔＶＴの絶対値が判定値よりも小さければ、制御デューティをオフセットさせる制御領域でないと判断して、ステップ１１２に進み、オフセット量を０に設定して、制御デューティのオフセットを解除する。

これに対して、上記ステップ１０８で、偏差ΔＶＴの絶対値が判定値以上であると判定されれば、制御デューティを油温に応じてオフセットさせる制御領域であると判断して、ステップ１０９に進み、偏差ΔＶＴが０以上（プラス値）であるか否かで、バルブタイミングの制御方向が進角方向であるか否かを判定し、偏差ΔＶＴが０以上（プラス値）であれば、バルブタイミングの制御方向が進角方向であると判断して、ステップ１１０に進み、現在の油温、エンジン回転速度、負荷に応じて、制御デューティのオフセット量を進角側オフセット量のマップＭａｐ１により設定する。この進角側オフセット量はプラス値となる。

また、上述したステップ１０９で、偏差ΔＶＴが０未満（マイナス値）であると判定されれば、バルブタイミングの制御方向が遅角方向であると判断して、ステップ１１１に進み、現在の油温、エンジン回転速度、負荷に応じて、制御デューティのオフセット量を遅角側オフセット量のマップＭａｐ２により設定する。この遅角側オフセット量はマイナス値となる。

尚、上記ステップ１１０、１１１で、制御デューティのオフセット量を油温のみに応じて設定し、このオフセット量に対する補正係数をエンジン回転速度及び／又は負荷に応じてマップ等で設定して、この補正係数によって、油温に応じたオフセット量を補正するようにしても良い。

以上のようにして、ステップ１１０〜１１２のいずれかでオフセット量を設定した後、ステップ１１３に進み、偏差ΔＶＴに応じたフィードバック補正量に保持デューティとオフセット量を加算して制御デューティを求める。

制御デューティ＝フィードバック補正量＋保持デューティ＋オフセット量
この後、ステップ１１４に進み、制御デューティを出力して吸気側ＶＣＴ１８（排気側ＶＣＴ１９）の油圧制御弁２８（２９）を駆動し、実バルブタイミングを目標バルブタイミングに近付ける方向に駆動する。

以上説明した本実施例の効果を図７、図８のタイムチャートを用いて説明する。ここで、図７（ａ）、（ｂ）は目標バルブタイミングを進角側にステップ状に変化させたときに制御デューティを油温に応じてオフセットさせない場合と制御デューティを油温に応じてオフセットさせた場合の制御例であり、図８（ａ）、（ｂ）は目標バルブタイミングを遅角側にステップ状に変化させたときに制御デューティを油温に応じてオフセットさせない場合と制御デューティを油温に応じてオフセットさせた場合の制御例である。

図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、制御デューティを油温に応じてオフセットさせない場合でも、高油温時（８０℃の場合）には、オイルの粘性が低下してオイルが流動しやすくなるため、可変バルブタイミング制御の応答性（バルブタイミング可変速度）を確保できるが、低油温時（−１０℃の場合）には、オイルの粘性が増大してオイルの流動性が低下するため、制御デューティを油温に応じてオフセットさせない場合は、可変バルブタイミング制御の応答性（バルブタイミング可変速度）が著しく遅くなる。

これに対して、本実施例では、制御デューティを油温に応じてオフセットさせるため、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、低油温時（−１０℃の場合）の可変バルブタイミング制御の応答性（バルブタイミング可変速度）を、高油温時（８０℃の場合）と同程度の応答性まで向上させることができる。

以上説明した本実施例によれば、油圧制御弁２８，２９の制御デューティのオフセット量を油温に応じて設定するようにしているため、油温に応じて油圧制御弁２８，２９の流量特性が変化して不感帯の幅が変化するのに対応して、油圧制御弁２８，２９の制御デューティのオフセット量を適正に変化させるという制御が可能となり、油温に応じた適正な不感帯補正を実施でき、低油温時の可変バルブタイミング制御の応答性確保と高油温時のオーバーシュート防止（目標バルブタイミングへの実バルブタイミングの収束性確保）とを両立させることができる。

しかも、本実施例では、バルブタイミングの制御方向が進角方向の場合と遅角方向の場合とでオフセット量を設定するマップを別々に設けるようにしたので、バルブタイミングの制御方向が進角方向の場合と遅角方向の場合とで不感帯の幅が異なるのに対応して、バルブタイミングの制御方向に応じて油圧制御弁２８，２９の制御デューティに対するオフセット量を適正に変化させるという制御が可能となり、バルブタイミングの制御方向に応じた適正な不感帯補正を実施できる。

尚、本実施例は、吸気側ＶＣＴ１８と排気側ＶＣＴ１９の両方を備えたシステムに本発明を適用した実施例であるが、吸気側ＶＣＴ１８と排気側ＶＣＴ１９のいずれか一方のみを備えたシステムにも本発明を適用して実施できる。

また、本実施例では、吸気側ＶＣＴ１８の基準位置を最遅角位置とし、排気側ＶＣＴ１９の基準位置を最進角位置としたが、これに限定されず、最遅角位置と最進角位置との間の中間的な位置を吸気側ＶＣＴ１８や排気側ＶＣＴ１９の基準位置としても良い。

その他、本発明は、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差に応じたフィードバック補正量をＰＤ制御以外の方法で演算しても良い等、種々変形して実施できることは言うまでもない。

本発明の一実施例における可変バルブタイミング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プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 ＶＣＴ応答性と油温との関係を説明する図である。 （ａ）は制御デューティを油温に応じてオフセットさせない場合のＶＣＴ応答性と油温との関係を説明する図、（ｂ）は制御デューティを油温に応じてオフセットさせた場合のＶＣＴ応答性と油温との関係を説明する図である。 （ａ）は制御デューティを油温に応じてオフセットさせない場合の不感帯付近のＶＣＴ応答性と油温との関係を説明する図、（ｂ）は制御デューティを油温に応じてオフセットさせた場合の不感帯付近のＶＣＴ応答性と油温との関係を説明する図である。 排気側ＶＣＴのオフセット量のマップの一例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は目標バルブタイミングを進角側にステップ状に変化させたときに制御デューティを油温に応じてオフセットさせない場合と制御デューティを油温に応じてオフセットさせた場合の制御例の一例を示すタイムチャートである。 （ａ）、（ｂ）は目標バルブタイミングを遅角側にステップ状に変化させたときに制御デューティを油温に応じてオフセットさせない場合と制御デューティを油温に応じてオフセットさせた場合の制御例の一例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…クランク軸、１６…吸気側カム軸、１７…排気側カム軸、１８…吸気側ＶＣＴ（吸気側可変バルブタイミング装置）、１９…排気側ＶＣＴ（排気側可変バルブタイミング装置）、２３…油圧ポンプ、２８、２９…油圧制御弁、３０…油温センサ（油温検出手段）、３１…エアフロメータ（負荷検出手段）、３２…ＥＣＵ（制御手段）

Claims (5)

1. 油圧を駆動源として内燃機関の吸気バルブ及び／又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置と、
   前記可変バルブタイミング装置の駆動油圧を調整する油圧制御弁と、
   実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように前記油圧制御弁の制御量を制御する制御手段と
   を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
   油温を検出又は推定する油温検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記油温検出手段で検出又は推定した油温に応じてオフセット量を設定して前記油圧制御弁の制御量を前記オフセット量だけオフセットさせることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
2. 内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段及び／又は内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段を備え、
   前記制御手段は、内燃機関の回転速度及び／又は負荷に応じて前記オフセット量を変化させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
3. 前記制御手段は、バルブタイミングの制御方向が進角方向の場合と遅角方向の場合とで異なる特性のマップを用いて前記オフセット量を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
4. 前記制御手段は、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差が判定値以内であるときには、前記オフセット量による前記油圧制御弁の制御量のオフセットを解除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内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
5. 前記制御手段は、油温、内燃機関の回転速度、負荷の少なくとも１つに応じて前記判定値を変化させることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。

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