JP2009257186A - 可変バルブタイミング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変バルブタイミング装置を備えたシステムにおいて、エンジン始動時に実バルブタイミングを算出できないときのエンジン始動性を確保できるようにする。
【解決手段】エンジン停止時に記憶した実バルブタイミングの記憶データがバッテリクリアされた場合、エンジン始動時にカム角センサからカム角信号が出力されるまでは、実バルブタイミングを算出できないが、この期間に現在のバルブタイミングを維持するように可変バルブタイミング装置を制御するバルブタイミング維持制御を実行する。一般に、可変バルブタイミング装置を備えたシステムでは、エンジン停止直前に実バルブタイミングをエンジンの始動に適した位置に制御しておくため、エンジン始動時に実バルブタイミングを算出できない期間に、バルブタイミング維持制御を実行することで、実バルブタイミングがエンジンの始動可能な範囲から外れてしまうことを防止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、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の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、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可変バルブタイミング装置を採用したものが増加しつつある。現在、実用化されている可変バルブタイミング装置は、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構成され、内燃機関の運転中にクランク角センサから出力されるクランク角信号とカム角センサから出力されるカム角信号とに基づいて実バルブタイミング（実カム軸位相）を算出し、こ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可変バルブタイミング装置を制御するようにしたものがある。

また、可変バルブタイミング装置の製造ばらつきや経時変化等による実バルブタイミングの算出誤差を補正するために、特許文献１（特開２００１−８２１９０号公報）に記載されているように、バルブタイミング（カム軸位相）を強制的に可変バルブタイミング装置の機械的な可動範囲の限界位置（例えば最遅角位置）まで変化させてバルブタイミングの基準位置を学習し、この基準位置を基準にして実バルブタイミング（例えば基準位置からの進角量）を算出するようにしたものがある。
特開２００１−８２１９０号公報

ところで、内燃機関の始動時には、クランキング開始後にクランク角センサからクランク角信号が出力されると共にカム角センサからカム角信号が出力されるが、カム角センサからカム角信号が出力されるまでは、クランク角センサとカム角センサの出力信号に基づいた実バルブタイミングの算出を開始することができない。

そこで、本発明者は、モータ駆動式の可変バルブタイミング装置において、内燃機関の停止時に、その直前のカム角センサの出力信号に基づいて算出した実バルブタイミングをバックアップＲＡＭ（内燃機関の停止中も車載バッテリをバックアップ電源として記憶データを保持するメモリ）に記憶しておき、次の内燃機関の始動時に、カム角センサからカム角信号が出力されるまでの期間は、可変バルブタイミング装置のモータの回転速度等に基づいてバルブタイミング変化量を算出し、前回の停止時に記憶した実バルブタイミングにバルブタイミング変化量を積算して実バルブタイミングを求めるシステムを研究している。

しかし、内燃機関の停止時に実バルブタイミングをバックアップＲＡＭに記憶しても、内燃機関の停止中に車載バッテリの脱着等によるバックアップ電源の遮断によりバックアップＲＡＭの記憶データが消された場合（いわゆるバッテリクリアされた場合）には、次の内燃機関の始動時にカム角センサからカム角信号が出力されるまで、実バルブタイミングを算出することができない。

この対策として、例えば、上記特許文献１の技術を利用して、内燃機関の始動時にバルブタイミングを強制的に可変バルブタイミング装置の機械的な可動範囲の限界位置まで変化させてバルブタイミングを強制的に基準位置に制御することで、現在の実バルブタイミング（＝基準位置）を早期に認識して、実バルブタイミングの算出を早期に開始できるようにすることが考えられる。

しかし、近年、燃費向上等を目的として、バルブタイミングの可変範囲を広くする傾向があるため、内燃機関の始動時に実バルブタイミングを強制的に基準位置まで変化させると、実バルブタイミングが内燃機関の始動可能なバルブタイミングの範囲から外れてしまう可能性があり、始動が困難になる可能性がある。

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、内燃機関の始動時に実バルブタイミングを算出できないときに、実バルブタイミングが内燃機関の始動可能な範囲から外れてしまうことを防止できて、始動性を確保できる可変バルブタイミング装置の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、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の制御装置において、実バルブタイミングを算出する実バルブタイミング算出手段と、内燃機関の始動時に、実バルブタイミング算出手段により実バルブタイミングを算出可能になる前は現在のバルブタイミングを維持するように可変バルブタイミング装置を制御し、実バルブタイミング算出手段により実バルブタイミングを算出可能になった後は該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可変バルブタイミング装置を制御するバルブタイミング制御手段と備えた構成としたものである。

一般に、可変バルブタイミング装置を備えたシステムでは、内燃機関の始動性を確保するために、内燃機関の停止直前に実バルブタイミングを内燃機関の始動に適した位置に制御しておくものが多い。従って、本発明のように、内燃機関の始動時に、実バルブタイミングを算出可能になる前は現在のバルブタイミングを維持するように可変バルブタイミング装置を制御すれば、内燃機関の始動時に実バルブタイミングを算出できないときに、実バルブタイミングが内燃機関の始動可能な範囲から外れてしまうことを防止できて、始動性を確保できる。

本発明は、請求項２のように、実バルブタイミングの情報を検出するセンサの出力信号に基づいて実バルブタイミングを算出するシステムに適用しても良い。このようにすれば、内燃機関の始動時に実バルブタイミングの情報を検出するセンサの出力信号が出力されたときに、実バルブタイミングを算出可能となる。

また、請求項３のように、可変バルブタイミング装置が、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させることでバルブタイミングを変化させるように構成されている場合には、実バルブタイミングの情報を検出するセンサとして、カム軸の回転に同期してカム角信号を出力するカム角センサを用いるようにすれば良い。このようにすれば、内燃機関の始動時のクランキング開始後にカム角センサからカム角信号が出力されたときに、実バルブタイミングを算出可能となる。

更に、本発明は、請求項４のように、内燃機関の始動時に、前回の停止時に記憶した実バルブタイミングの情報に基づいて実バルブタイミングを算出するシステムに適用しても良い。このようにすれば、内燃機関の始動時に、実バルブタイミングの情報を検出するセンサの出力信号（例えばカム角信号）が出力される前でも、前回の停止時に記憶した実バルブタイミングの情報に基づいて実バルブタイミングを算出することができる。一方、内燃機関の停止中に車載バッテリの脱着等によるバックアップ電源の遮断により前回の停止時に記憶した実バルブタイミングの記憶データが消された場合（いわゆるバッテリクリアされた場合）には、内燃機関の始動時に、実バルブタイミングの情報を検出するセンサの出力信号（例えばカム角信号）が出力されるまでは、実バルブタイミングを算出できないが、その期間、現在のバルブタイミングを維持するように可変バルブタイミング装置を制御することで、実バルブタイミングが内燃機関の始動可能な範囲から外れてしまうことを防止できる。

また、請求項５のように、バルブタイミングの基準位置を基準位置学習手段により学習し、この基準位置を基準にして実バルブタイミングを算出するようにしても良い。このようにすれば、可変バルブタイミング装置の製造ばらつきや経時変化等による実バルブタイミングの算出誤差を補正することができる。

更に、請求項６のように、基準位置学習手段により基準位置を学習する前は所定の暫定基準位置を基準にして実バルブタイミングを算出するようにすると良い。このようにすれば、例えば、基準位置の学習値（記憶データ）がバッテリクリアされた場合の始動時に、基準位置を学習する前でも、暫定基準位置を基準にして実バルブタイミングを算出することができる。

この場合、請求項７のように、暫定基準位置は、基準位置の設計狙い値に設定すると良い。可変バルブタイミング装置の製造ばらつきや経時変化等によって基準位置が設計狙い値からそれほど大きく外れることはないため、暫定基準位置を基準位置の設計狙い値に設定すれば、基準位置の学習前に暫定基準位置を基準にして実バルブタイミングを算出する場合でも、実バルブタイミングの算出精度をある程度確保することができる。

近年、燃費向上等を目的として、バルブタイミングの可変範囲を広くする傾向があるため、内燃機関の始動時にバルブタイミングの基準位置を学習するために実バルブタイミングを強制的に基準位置まで変化させると、実バルブタイミングが内燃機関の始動可能なバルブタイミングの範囲から外れて始動が困難になる可能性がある。

そこで、請求項８のように、内燃機関の始動完了後に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、内燃機関の始動時に基準位置の学習によって実バルブタイミングが内燃機関の始動可能なバルブタイミングの範囲から外れて始動が困難になることを防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて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。また、吸気側カム軸１６側には、モータ駆動式の可変バルブタイミング装置１８が設けられている。この可変バルブタイミング装置１８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（カム軸位相）を変化させることで、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変化させるようになっている。

また、吸気側カム軸１６の外周側には、吸気側カム軸１６の回転に同期して所定のカム角毎にカム角信号を出力するカム角センサ１９が取り付けられている。一方、クランク軸１２の外周側には、クランク軸１２の回転に同期して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２０が取り付けられている。

次に、図２に基づいて可変バルブタイミング装置１８の概略構成を説明する。可変バルブタイミング装置１８の位相可変機構２１は、吸気側カム軸１６と同心状に配置された内歯付きのアウタギヤ２２と、このアウタギヤ２２の内周側に同心状に配置された外歯付きのインナギヤ２３と、これらアウタギヤ２２とインナギヤ２３との間に配置されて両者に噛み合う遊星ギヤ２４とから構成されている。アウタギヤ２２は、クランク軸１２と同期して回転するスプロケット１４と一体的に回転するように設けられ、インナギヤ２３は、吸気側カム軸１６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２４は、アウタギヤ２２とインナギヤ２３に噛み合った状態でインナギヤ２３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２２の回転力をインナギヤ２３に伝達する役割を果たすと共に、インナギヤ２３の回転速度（＝吸気側カム軸１６の回転速度）に対する遊星ギヤ２４の旋回速度（公転速度）を変化させることで、アウタギヤ２２に対するインナギヤ２３の回転位相（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２４の旋回速度を可変するためのモータ２６が設けられている。このモータ２６の回転軸２７は、吸気側カム軸１６、アウタギヤ２２及びインナギヤ２３と同軸上に配置され、このモータ２６の回転軸２７と遊星ギヤ２４の支持軸２５とが、径方向に延びる連結部材２８を介して連結されている。これにより、モータ２６の回転に伴って、遊星ギヤ２４が支持軸２５を中心に回転（自転）しながらインナギヤ２３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２６には、モータ２６の回転速度ＲＭ（回転軸２７の回転速度）を検出するモータ回転速度センサ２９（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１８は、定常時に吸気側カム軸１６をクランク軸１２の回転速度の１／２の回転速度で駆動するようにアウタギヤ２２とインナギヤ２３と遊星ギヤ２４が構成され、クランク軸１２の回転速度の１／２の回転速度（定常時にはクランク軸１２の回転速度の１／２＝吸気側カム軸１６の回転速度となる）に対してモータ２６の回転速度ＲＭを調整することで、吸気バルブのバルブタイミング（カム軸位相）を変化させるようになっている。

バルブタイミングを変化させないときは、モータ２６の回転速度ＲＭをアウタギヤ２２の回転速度（クランク軸１２の回転速度の１／２の回転速度）に一致させて、遊星ギヤ２４の旋回速度をアウタギヤ２２の回転速度に一致させることで、アウタギヤ２２とインナギヤ２３との回転位相の差を現状維持してバルブタイミング（カム軸位相）を現状維持する。

そして、バルブタイミングを変化させるときは、モータ２６の回転速度ＲＭをアウタギヤ２２の回転速度に対して変化させて、遊星ギヤ２４の旋回速度をアウタギヤ２２の回転速度に対して変化させることで、アウタギヤ２２とインナギヤ２３との回転位相の差を変化させてバルブタイミング（カム軸位相）を変化させる。

例えば、バルブタイミングを進角する場合には、モータ２６の回転速度ＲＭをアウタギヤ２２の回転速度よりも速くして、遊星ギヤ２４の旋回速度をアウタギヤ２２の回転速度よりも速くすることで、アウタギヤ２２に対するインナギヤ２３の回転位相を進角してバルブタイミング（カム軸位相）を進角する。

一方、バルブタイミングを遅角する場合には、モータ２６の回転速度ＲＭをアウタギヤ２２の回転速度よりも遅くして、遊星ギヤ２４の旋回速度をアウタギヤ２２の回転速度よりも遅くすることで、アウタギヤ２２に対するインナギヤ２３の回転位相を遅角してバルブタイミング（カム軸位相）を遅角する。

前述した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）３０に入力される。このＥＣＵ３０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。

また、ＥＣＵ３０は、後述する図５乃至図７のバルブタイミング制御用の各ルーチンを実行することで、次のようにしてバルブタイミング制御を実施する。
ＥＣＵ３０は、後述するようにバルブタイミングの基準位置やエンジン停止時の実バルブタイミングを、それぞれバックアップＲＡＭ（エンジン停止中も車載バッテリをバックアップ電源として記憶データを保持するメモリ）に記憶する。

図３のタイムチャートに示すように、通常（ＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭの記憶データが保持されている場合）のエンジン始動時には、クランキング開始後にクランク角センサ２０からクランク角信号が出力された後にカム角センサ１９からカム角信号が出力される時点ｔ1 までは、クランク角センサ２０とカム角センサ１９の出力信号に基づく実バルブタイミングの算出を開始することができないが、この期間は、可変バルブタイミング装置１８のモータ２６の回転角度とアウタギヤ２２の回転角度（つまりクランク軸１２の回転角度の１／２の回転角度）との差に基づいてバルブタイミング変化量を算出し、前回のエンジン停止時に記憶した実バルブタイミングにバルブタイミング変化量を積算して実バルブタイミングを求める。

その後、カム角センサ１９からカム角信号が出力された時点ｔ1 以後は、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号と、カム角センサ１９から出力されるカム角信号とに基づいてカム角センサベース位相（クランク角信号に対するカム角信号の回転位相）を算出し、このカム角センサベース位相と基準位置（学習値）とを用いて、基準位置を基準とした実バルブタイミング（基準位置からの進角量）を算出する。

実バルブタイミング＝カム角センサベース位相−基準位置
この場合、ＥＣＵ３０の電源オン直後（例えばイグニッションスイッチのオン直後）から実バルブタイミングを算出可能であるため、ＥＣＵ３０の電源オン直後から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可変バルブタイミング装置１８のモータ２６をＦ／Ｂ制御（フィードバック制御）するバルブタイミングＦ／Ｂ制御を実行する。

一方、図４のタイムチャートに示すように、エンジン停止中に車載バッテリの脱着等によるバックアップ電源の遮断によりＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭの記憶データが消された場合（いわゆるバッテリクリアされた場合）には、ＥＣＵ３０の電源オン後に、実バルブタイミングの値を初期値（例えば０℃Ａ）に設定すると共に、基準位置の値を暫定基準位置（例えば基準位置の設計狙い値）に設定する。

この場合、エンジン始動時に、クランキング開始後にカム角センサ１９からカム角信号が出力される時点ｔ1 までは、実バルブタイミングを算出することができない。この期間は、現在のバルブタイミングを維持するように可変バルブタイミング装置１８を制御するバルブタイミング維持制御を実行する。

その後、カム角センサ１９からカム角信号が出力された時点ｔ1 以後は、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号と、カム角センサ１９から出力されるカム角信号とに基づいてカム角センサベース位相を算出し、このカム角センサベース位相と暫定基準位置（例えば基準位置の設計狙い値）とを用いて、暫定基準位置を基準とした実バルブタイミング（暫定基準位置に対する進角量）を算出する。
実バルブタイミング＝カム角センサベース位相−暫定基準位置
そして、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可変バルブタイミング装置１８をＦ／Ｂ制御するバルブタイミングＦ／Ｂ制御を実行する。

その後、エンジン１１の始動が完了した時点ｔ2 で、基準位置の学習を開始する。具体的には、バルブタイミング（カム軸位相）を強制的に可変バルブタイミング装置１８の機械的な可動範囲の限界位置（例えば最遅角位置）まで変化させて、そのときのカム角センサベース位相をバルブタイミングの基準位置としてＥＣＵ３０バックアップＲＡＭに記憶することで基準位置を学習する。

この基準位置の学習が完了した時点ｔ3 以後は、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号とカム角センサ１９から出力されるカム角信号とに基づいてカム角センサベース位相を算出し、このカム角センサベース位相と基準位置（学習値）とを用いて、基準位置を基準とした実バルブタイミング（基準位置に対する進角量）を算出する。
実バルブタイミング＝カム角センサベース位相−基準位置

そして、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可変バルブタイミング装置１８のモータ２６をＦ／Ｂ制御するバルブタイミングＦ／Ｂ制御を実行する。
その後、エンジン停止時に、その直前のカム角センサ１９の出力信号に基づいて算出した実バルブタイミングをＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭに記憶する。

以上説明したバルブタイミング制御は、ＥＣＵ３０によって図５乃至図７のバルブタイミング制御用の各ルーチンに従って実行される。以下、これらの各ルーチンの処理内容を説明する。

［バルブタイミング制御メインルーチン］
図５に示すバルブタイミング制御メインルーチンは、ＥＣＵ３０の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいうバルブタイミング制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、実バルブタイミングを算出可能であるか否かを、例えば、次の(1) 〜(3) の条件によって判定する。

(1) 実バルブタイミングの算出開始後であること
(2) バックアップＲＡＭにエンジン停止時に記憶した実バルブタイミングの記憶データが保持されていること（つまりバッテリクリアされていないこと）
(3) カム角センサ１９からカム角信号の出力が開始された後であること

これら(1) 〜(3) の条件のうちのいずれか１つでも満たせば、実バルブタイミングを算出可能であると判定するが、上記(1) 〜(3) の条件を全て満たさなければ、実バルブタイミングを算出可能ではないと判定する。

このステップ１０１で、実バルブタイミングを算出可能ではないと判定されれば、ステップ１０２に進み、後述する図６のバルブタイミング維持制御ルーチンを実行して、現在のバルブタイミングを維持するように可変バルブタイミング装置１８を制御するバルブタイミング維持制御を実行する。

一方、上記ステップ１０１で、実バルブタイミングを算出可能であると判定された場合には、ステップ１０３に進み、基準位置を学習済みであるか否か（バックアップＲＡＭに基準位置の学習値の記憶データが保持されているか否か）を判定する。

このステップ１０３で、基準位置を未学習であると判定された場合には、ステップ１０４に進み、エンジン１１の始動完了後であるか否かを、例えばエンジン回転速度が所定の完爆判定値を越えたか否かによって判定する。

このステップ１０４で、エンジン１１の始動完了前であると判定された場合には、ステップ１０５に進み、基準位置を暫定基準位置（例えば基準位置の設計狙い値）に設定又は維持した後、ステップ１０７に進み、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号とカム角センサ１９から出力されるカム角信号とに基づいてカム角センサベース位相を算出し、このカム角センサベース位相と暫定基準位置（例えば基準位置の設計狙い値）とを用いて、暫定基準位置を基準とした実バルブタイミング（暫定基準位置からの進角量）を算出する。
実バルブタイミング＝カム角センサベース位相−暫定基準位置

その後、上記ステップ１０４で、エンジン１１の始動完了後であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、バルブタイミング（カム軸位相）を強制的に可変バルブタイミング装置１８の機械的な可動範囲の限界位置（例えば最遅角位置）まで変化させて、そのときのカム角センサベース位相をバルブタイミングの基準位置としてＥＣＵ３０バックアップＲＡＭに記憶することで基準位置を学習する。このステップ１０６の処理が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。

上記ステップ１０６で基準位置を学習した後、又は、上記ステップ１０３で基準位置を学習済みであると判定された場合には、ステップ１０７に進み、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号とカム角センサ１９から出力されるカム角信号とに基づいてカム角センサベース位相を算出し、このカム角センサベース位相と基準位置（学習値）とを用いて、基準位置を基準とした実バルブタイミング（基準位置に対する進角量）を算出する。
実バルブタイミング＝カム角センサベース位相−基準位置
このステップ１０７の処理が特許請求の範囲でいう実バルブタイミング算出手段としての役割を果たす。

尚、カム角センサ１９からカム角信号の出力が開始される前は、可変バルブタイミング装置１８のモータ２６の回転角度とアウタギヤ２２の回転角度（つまりクランク軸１２の回転角度の１／２の回転角度）との差に基づいてバルブタイミング変化量を算出し、前回のエンジン停止時に記憶した実バルブタイミングにバルブタイミング変化量を積算して実バルブタイミングを求める。

この後、ステップ１０８に進み、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度や負荷等）に基づいて目標バルブタイミングを算出した後、ステップ１０９に進み、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可変バルブタイミング装置１８をＦ／Ｂ制御するバルブタイミングＦ／Ｂ制御を実行する。
［バルブタイミング維持制御ルーチン］
図６に示すバルブタイミング維持制御ルーチンは、前記図５のバルブタイミング制御メインルーチンのステップ１０２で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、目標バルブタイミングＶＴtgを所定値Ｘに設定する。
ＶＴtg＝Ｘ

この後、ステップ２０２に進み、クランキング開始前であるか否かを判定し、クランキング開始前（つまりエンジン回転停止中）であると判定された場合には、ステップ２０３に進み、実バルブタイミングＶＴを所定値Ｘ（つまり目標バルブタイミングＶＴtgと同じ値）に仮設定する。
ＶＴ＝Ｘ

この後、ステップ２０６に進み、仮設定した実バルブタイミングＶＴ（＝Ｘ）を目標バルブタイミングＶＴtg（＝Ｘ）に一致させるように可変バルブタイミング装置１８のモータ２６をＦ／Ｂ制御することで、現在のバルブタイミングを維持するように可変バルブタイミング装置１８のモータ２６を制御するバルブタイミング維持制御を実行する。

一方、上記ステップ２０２で、クランキング開始後（つまりエンジン回転中）であると判定された場合には、ステップ２０４に進み、後述する図７のバルブタイミング変化量算出ルーチンを実行して、演算周期当りのバルブタイミング変化量ΔＶＴを算出する。
この後、ステップ２０５に進み、前回の実バルブタイミングＶＴにバルブタイミング変化量ΔＶＴを加算して今回の実バルブタイミングＶＴを仮算出する。

この後、ステップ２０６に進み、仮算出した実バルブタイミングＶＴを目標バルブタイミングＶＴtg（＝Ｘ）に一致させるように可変バルブタイミング装置１８のモータ２６をＦ／Ｂ制御することで、現在のバルブタイミングを維持するように可変バルブタイミング装置１８を制御するバルブタイミング維持制御を実行する。

［バルブタイミング変化量算出ルーチン］
図７に示すバルブタイミング変化量算出ルーチンは、前記図６のバルブタイミング維持制御ルーチンのステップ２０４で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、アウタギヤ２２の演算周期当りの回転角度Ｄ（つまりクランク軸１２の演算周期当りの回転角度の１／２の回転角度）を算出した後、ステップ３０２に進み、可変バルブタイミング装置１８のモータ２６の演算周期当りの回転角度Ｅを算出する。

この後、ステップ３０３に進み、モータ２６の回転角度Ｅとアウタギヤ２２の回転角度Ｄとの差を算出することで回転角度差Ｆを求めた後、ステップ３０４に進み、回転角度差Ｆに係数αを乗算して演算周期当りのバルブタイミング変化量ΔＶＴを求める。
ΔＶＴ＝Ｆ×α

以上説明した本実施例では、バルブタイミングの基準位置やエンジン停止時の実バルブタイミングを、それぞれＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭに記憶し、通常のエンジン始動時には、カム角センサ１９からカム角信号が出力されるまでは、前回のエンジン停止時に記憶した実バルブタイミングにバルブタイミング変化量を積算して実バルブタイミングを求める。

その後、カム角センサ１９からカム角信号が出力された後は、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号とカム角センサ１９から出力されるカム角信号とに基づいてカム角センサベース位相を算出し、このカム角センサベース位相と基準位置（学習値）とを用いて、基準位置を基準にして実バルブタイミングを算出することで、可変バルブタイミング装置１８の製造ばらつきや経時変化等による実バルブタイミングの算出誤差を補正する。

一方、エンジン停止時に記憶した実バルブタイミングの記憶データがバッテリクリアされた場合には、エンジン始動時にカム角センサ１９からカム角信号が出力されるまでは、実バルブタイミングを算出することができないが、この期間に、現在のバルブタイミングを維持するように可変バルブタイミング装置１８のモータ２６を制御するバルブタイミング維持制御を実行する。

一般に、可変バルブタイミング装置１８を備えたシステムでは、エンジン１１の始動性を確保するために、エンジン停止直前に実バルブタイミングをエンジン１１の始動に適した位置に制御しておくため、本実施例のように、エンジン始動時に実バルブタイミングを算出できない期間に、バルブタイミング維持制御を実行することで、実バルブタイミングがエンジン１１の始動可能な範囲から外れてしまうことを防止することができ、エンジン１１の始動性を確保することができる。

また、本実施例では、基準位置を学習する前は、暫定基準位置を基準にして実バルブタイミングを算出するようにしたので、基準位置の学習値（記憶データ）がバッテリクリアされた場合の始動時に、基準位置を学習する前でも、暫定基準位置を基準にして実バルブタイミングを算出することができる。

更に、可変バルブタイミング装置１８の製造ばらつきや経時変化等によって基準位置が設計狙い値から大きく外れることはほとんど無いことに着目して、暫定基準位置を基準位置の設計狙い値に設定するようにしたので、基準位置の学習前に暫定基準位置を基準にして実バルブタイミングを算出する場合でも、実バルブタイミングの算出精度をある程度確保することができる。

また、エンジン１１の始動完了後に基準位置を学習するようにしたので、エンジン始動時に基準位置の学習によって実バルブタイミングがエンジン１１の始動可能なバルブタイミングの範囲から外れて始動が困難になることを防止できる。

尚、上記実施例では、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号とカム角センサ１９から出力されるカム角信号とに基づいて実バルブタイミングを算出するようにしたが、これに限定されず、実バルブタイミングの情報を検出するセンサを備えたシステムの場合には、そのセンサの出力信号に基づいて実バルブタイミングを算出するようにしても良い。

また、本発明の適用範囲は、吸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備えたシステムに限定されず、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備えたシステムに本発明を適用しても良い。

更に、本発明の適用範囲は、モータ駆動式の可変バルブタイミング装置を備えたシステムに限定されず、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置を備えたシステムに本発明を適用しても良い。

本発明の一実施例における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装置の概略構成図である。 通常のエンジン始動時のバルブタイミング制御を説明するタイムチャートである。 バッテリクリアされた場合のエンジン始動時のバルブタイミング制御を説明するタイムチャートである。 バルブタイミング制御メインルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 バルブタイミング維持制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 バルブタイミング変化量算出ルーチン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…クランク軸、１６…吸気側カム軸、１８…可変バルブタイミング装置、１９…カム角センサ、２０…クランク角センサ、２１…位相可変機構、２６…モータ、３０…ＥＣＵ（実バルブタイミング算出手段，バルブタイミング制御手段，基準位置学習手段）

Claims (8)

1. 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の制御装置において、
   実バルブタイミングを算出する実バルブタイミング算出手段と、
   内燃機関の始動時に、前記実バルブタイミング算出手段により実バルブタイミングを算出可能になる前は現在のバルブタイミングを維持するように前記可変バルブタイミング装置を制御し、前記実バルブタイミング算出手段により実バルブタイミングを算出可能になった後は該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可変バルブタイミング装置を制御するバルブタイミング制御手段と
   を備えていることを特徴とする可変バルブタイミング装置の制御装置。
2. 前記実バルブタイミング算出手段は、実バルブタイミングの情報を検出するセンサの出力信号に基づいて実バルブタイミングを算出することを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング装置の制御装置。
3. 前記可変バルブタイミング装置は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させることでバルブタイミングを変化させるように構成され、
   前記実バルブタイミングの情報を検出するセンサは、前記カム軸の回転に同期してカム角信号を出力するカム角センサであることを特徴とする請求項２に記載の可変バルブタイミング装置の制御装置。
4. 前記実バルブタイミング算出手段は、内燃機関の始動時に、前回の停止時にメモリに記憶した実バルブタイミングの情報に基づいて実バルブタイミング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タイミング装置の制御装置。
5. バルブタイミングの基準位置を学習する基準位置学習手段を備え、
   前記実バルブタイミング算出手段は、前記基準位置を基準にして実バルブタイミング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タイミング装置の制御装置。
6. 前記実バルブタイミング算出手段は、前記基準位置学習手段により基準位置を学習する前は所定の暫定基準位置を基準にして実バルブタイミングを算出することを特徴とする請求項５に記載の可変バルブタイミング装置の制御装置。
7. 前記暫定基準位置は、前記基準位置の設計狙い値であることを特徴とする請求項６に記載の可変バルブタイミング装置の制御装置。
8. 前記基準位置学習手段は、内燃機関の始動完了後に前記基準位置を学習することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の可変バルブタイミング装置の制御装置。

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