JP2010025035A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧式の可変バルブタイミング機構の実進角量を現状位置に維持する保持デューティ値を比較的早期に学習できるようにする。
【解決手段】油圧式の可変バルブタイミング機構の油圧制御弁を制御する制御デューティ値は、目標進角量と実進角量との偏差に基づくフィードバック補正量を保持デューティ値に加算して求められる。可変バルブタイミング制御中に、実進角量の変化方向が目標進角量に近付く方向から離れる方向に変化したか否かを監視して、実進角量の変化方向が目標進角量から離れる方向に変化したことを検出した時点で、保持デューティ値の学習を実行する。これにより、従来のように目標進角量と実進角量とがそれぞれ変化しない状態が所定時間継続するまで待つことなく、保持デューティ値を学習することが可能となり、保持デューティ値を比較的早期に学習できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、実バルブタイミングを現状位置に維持する保持制御量を学習する機能を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する発明である。

内燃機関（エンジン）の吸気バルブまたは排気バルブの少なくとも何れか一方の開閉タイミング（バルブタイミング）をエンジン運転状態に応じて変化させる可変バルブタイミング制御装置が知られている。一般に、油圧を駆動源とした油圧式の可変バルブタイミング制御装置では、油圧制御弁（ＯＣＶ）をデューティ制御することで、可変バルブタイミング機構に供給する油圧を調整して、エンジンのクランク軸とカム軸との回転位相差を変化させて、バルブタイミングを変化させるようにしている。

ところで、上記油圧制御弁の制御デューティ値は、エンジン運転状態に基づいて算出され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と保持デューティ値（保持制御量）とに基づいて算出することができる。ここで、保持デューティ値とは、バルブタイミングの変位速度が０となる時のデューティ値、即ち、現状のバルブタイミングを維持するためのデューティ値である。

一般に、保持デューティ値は、可変バルブタイミング機構や油圧制御弁の製造公差、経時変化、油温、エンジン回転速度等により変化する。保持デューティ値が変化すると、実バルブタイミングを精度良く制御できないため、可変バルブタイミング制御の精度が低下してしまう虞れがある。このため、そのときどきのエンジン状態に応じて、保持デューティ値を学習する必要があり、このような学習技術として、例えば、特許文献１に開示された技術がある。この特許文献１には、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所定値以上で、且つ、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとがそれぞれ変化しない状態が所定時間継続したときに、制御デューティ値を保持デューティ値として学習する技術が記載されている。
特開平１１−３６９０５号公報

しかしながら、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がそれぞれ変化しない状態が所定時間継続することを学習実行条件としているため、例えば、何らかの原因で可変バルブタイミング機構の応答性が低下しているような場合には、実バルブタイミングが目標バルブタイミングに収束するのが遅くなって、学習実行条件が成立するのが遅くなり、それまでの期間、実バルブタイミングと目標バルブタイミングとの不一致によるトルク不足等の問題が生じる虞れがある。しかも、学習実行条件が成立するのが遅くなれば、その分、学習実行条件が成立する頻度が少なくなるため、保持デューティ値の学習頻度が低下して、保持デューティ値の学習精度が低下するという問題もある。

そこで、本願発明は、上記課題に鑑み、実バルブタイミングを現状位置に維持する保持制御量（保持デューティ値）を比較的早期に学習できる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。

そこで、本願の請求項１に係る発明は、油圧を駆動源として内燃機関の吸気側及び／又は排気側のバルブタイミングを変更させる可変バルブタイミング機構と、前記可変バルブタイミング機構を駆動する油圧を制御する油圧制御手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて目標バルブタイミングを設定する目標バルブタイミング設定手段と、実際のバルブタイミング（以下「実バルブタイミング」という）を検出する実バルブタイミング検出手段と、前記目標バルブタイミングと前記実バルブタイミングとの偏差及び実バルブタイミングを現状位置に維持する保持制御量に基づいて前記油圧制御手段の制御量を算出する制御量算出手段とを備え、前記保持制御量を学習する学習手段は、前記実バルブタイミング検出手段により検出された実バルブタイミングの変化方向に基づいて前記保持制御量を学習する学習実行条件が成立しているか否かを判定し、該学習実行条件が成立していると判定したときに前記保持制御量を学習するようにしたものである。

このように、実バルブタイミングの変化方向に基づいて学習実行条件が成立しているか否かを判定し、該学習実行条件が成立していると判定したときに保持制御量を学習するようにすれば、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとがそれぞれ変化しない状態が所定時間継続するまで待つことなく、保持制御量を学習することが可能となり、保持制御量を比較的早期に学習することが可能となる。これにより、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大きい状態が続く期間が短くなるため、実バルブタイミングと目標バルブタイミングとの不一致により生じるトルク不足、エミッション悪化等の問題を低減することができる。しかも、保持制御量の学習頻度・学習精度を高めて、可変バルブタイミング制御の精度を高めることができる。

また、請求項２に係る発明のように、学習実行条件として、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大きくなる方向に実バルブタイミングが変化したか否かを判定し、その判定が肯定されたときに、学習実行条件が成立したと判定すると良い。油圧制御弁の保持制御量が正しく設定されていないと、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大きくなる方向に実バルブタイミングが変化するため、このような実バルブの挙動を検出して保持制御量を学習するようにすると良い。

また、請求項３に係る発明のように、学習実行条件として、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小さくなった後に、該偏差が大きくなる方向に実バルブタイミングの変化方向が変化したか否かを判定し、その判定が肯定されたときに、学習実行条件が成立したと判定しても良い。このようにすれば、保持制御量が正しく設定されていない状態をより精度良く検出することができる。

また、請求項４に係る発明のように、学習実行条件の少なくとも１つとして、実バルブタイミングが変化するときであるかを判定するようにしても良い。更に、請求項５に係る発明のように、実バルブタイミングの変化速度がプラス値かマイナス値であるか否かで実バルブタイミングの変化方向を判定するようにしても良い。

また、請求項６に係る発明のように、学習手段は、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差に応じて算出された制御量に基づいて保持制御量を学習補正しても良い。これにより、保持制御量の学習精度を高めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を吸気側の可変バルブタイミング制御装置に適用して具体化した一実施例について説明する。
まず、図１乃至図５を用いて吸気側の可変バルブタイミング制御装置の構成を説明する。

図１に示すように、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。但し、吸気側カム軸１６には、クランク軸１２に対する吸気側カム軸１６の進角量を調整する可変バルブタイミング機構１８が設けられている。

また、吸気側カム軸１６の外周側には、カム角センサ１９が設置され、一方、クランク軸１２の外周側には、所定のクランク角毎にクランク角信号のパルスを出力するクランク角センサ２０が設置されている。

一方、図２に示すように、カム角センサ１９は、カム軸１６のシグナルロータ７１の外周部に対向して配置され、例えば、このシグナルロータ７１の外周に４個の凸部７２ａ〜７２ｄが９０°間隔で形成され、このシグナルロータ７１（吸気側カム軸１６）の回転に伴い、１８０°ＣＡ毎にカム角信号が出力される。このカム角センサ１９からカム角信号が出力されるカム角を基準にしてクランク角センサ２０のクランク角信号のパルスをカウントすることで、クランク角の判定や気筒判別を行うようになっている。

これらカム角センサ１９及びクランク角センサ２０の出力信号は、エンジン制御回路２１（以下、「ＥＣＵ」という）に入力され、このＥＣＵ２１によって吸気バルブの実バルブタイミングが演算されると共に、クランク角センサ２０の出力パルスの周波数（パルス間隔）からエンジン回転速度が演算される。また、エンジン運転状態を検出する各種センサ（吸気圧センサ２２、水温センサ２３、スロットルセンサ２４等）の出力信号と、イグニッションスイッチ２５やタイマ２６の出力信号もＥＣＵ２１に入力される。

このＥＣＵ２１は、これら各種の入力信号に基づいて燃料噴射制御や点火制御を行うとともに、可変バルブタイミング制御を行い、吸気バルブの実バルブタイミング（吸気側カム軸１６の実進角量）を目標バルブタイミング（目標進角量）に一致させるように可変バルブタイミング機構１８を駆動する油圧をフィードバック制御する。この可変バルブタイミング機構１８の油圧回路には、オイルバン２７内のオイルがオイルポンプ２８より油圧制御弁２９を介して供給され、その油圧を油圧制御弁２９によって制御することで、吸気側カム軸１６の実進角量（実バルブタイミング）が制御される。

次に、図３に基づいて可変バルブタイミング機構１８の構成を説明する。可変バルブタ
イミング機構１８のハウジング３１は、吸気側カム軸１６の外周に回動自在に支持されたスプロケット１４にボルト３２で締め付け固定されている。これにより、クランク軸１２の回転がタイミングチェーン１３を介してスプロケット１４とハウジング３１に伝達され、スプロケット１４とハウジング３１がクランク軸１２と同期して回転されるようになっている。

一方、吸気側カム１６は、シリンダヘッド３３とベアリングキャップ３４により回動可能に支持され、この吸気側カム軸１６の一端部に、ロータ３５がストッパ３６を介してボルト３７で締め付け固定されている。このロータ３５は、ハウジング３１内に相対回転自在に収納されている。

図４及び図５に示すように、ハウジング３１の内部には、複数の流体室４０が形成され、各流体室４０が、ロータ３５の外周部に形成されたベーン４１によって進角室４２と遅角室４３とに区画されている。そして、ロータ３５の外周部とベーン４１の外周部には、それぞれシール部材４４が装着され、各シール部材４４が板ばね４５によって外周方向に付勢されている。これにより、ロータ３５の外周面とハウジング３１の内周面との隙間及びベーン４１の外周面と流体室４０の内周面との隙間がシール部材４４でシールされている。

図３に示すように、吸気側カム軸１６の外周部に形成された環状の進角溝４６と遅角溝４７が、それぞれ油圧制御弁２９の所定ポートに接続され、エンジン１１の動力でオイルポンプ２８が駆動されることにより、オイルパン２７から汲み上げたオイルが油圧制御弁２９を介して進角溝４６や遅角溝４７に供給される。進角溝４６に接続された進角油路４８は、吸気側カム軸１６の内部を貫通してロータ３５の左側面に形成された円弧状進角油路４９（図４参照）に連通するように形成され、この円弧状進角油路４９が各進角室４２に連通している。一方、遅角溝４７に接続された遅角油路５０は、吸気側カム軸１６の内部を貫通してロータ３５の右側面に形成された円弧状遅角油路５１（図５参照）に連通するように形成され、この円弧状遅角油路５１が各遅角室４３に連通している。

進角室４２と遅角室４３に所定圧以上の油圧が供給された状態では、進角室４２と遅角室４３の油圧でベーン４１が固定されて、クランク軸１２の回転によるハウジング３１の回転がオイルを介してロータ３５（ベーン４１）に伝達され、ロータ３５と一体的に吸気側カム軸１６が回転駆動される。エンジン運転中は、進角室４２と遅角室４３の油圧を油圧制御弁２９で制御してハウジング３１とロータ３５（ベーン４１）とを相対回動させることで、クランク軸１２に対する吸気側カム軸１６の回転位相（以下「カム軸位相」という）を制御して吸気バルブのバルブタイミングを可変する。尚、スプロケット１４には、進角制御時にロータ３５を進角方向に相対回動させる油圧力をばね力で補助するねじりコイルばね５５（図３参照）が収容されている。

また、図４及び図５に示すように、いずれか１つのベーン４１の両側部には、ハウジング３１に対するロータ３５（ベーン４１）の相対回動範囲を規制するストッパ部５６が形成され、このストッパ部５６によってカム軸位相の最遅角位相と最進角位相が規制されている。更に、ベーン４１に形成されたロックピン収容孔５７には、ハウジング３１とロータ３５（ベーン４１）との相対回動をロックするためのロックピン５８が収容され、このロックピン５８がハウジング３１に設けられたロック穴５９（図３参照）に嵌り込むことで、カム軸の変位角が所定のロック位置でロックされる。このロック位置は、例えば、最遅角位置に設置する等、始動時に適した位置に設定されている。

エンジン運転中には、ＥＣＵ２１は、クランク角センサ２０及びカム角センサ１９の出力信号に基づいて吸気バルブの実バルブタイミングＶＴ（吸気側カム軸１６の実進角位置）を演算する実バルブタイミング検出手段として機能すると共に、吸気圧センサ２２、水温センサ２３等のエンジン運転状態を検出する各種センサの出力に基づいて吸気バルブの目標バルブタイミングＶＴＴ（吸気側カム軸１７の目標進角位置）を演算する目標バルブタイミング設定手段として機能する。そして、ＥＣＵ２１は、吸気バルブの実バルブタイミングＶＴを目標バルブタイミングＶＴＴに一致させるように、目標バルブタイミングＶＴＴと実バルブタイミングＶＴとの偏差に基づいてフィードバック補正量を算出すると共に、後述する学習実行条件が成立したときに、実バルブタイミングＶＴを現状位置に維持する保持デューティ値（保持制御量）を学習し、フィードバック補正量を保持デューティ値に加算して制御デューティ値（制御量）を求めて、油圧制御弁２９をフィードバック制御する。この機能が特許請求の範囲でいう制御量算出手段及び油圧制御手段として機能する。このようにして、油圧制御弁２９をフィードバック制御することで、進角室４２と遅角室４３の油圧を制御してハウジング３１とロータ３５とを相対回動させることで、カム軸位相を変化させて吸気バルブの実バルブタイミングＶＴを目標バルブタイミングＶＴＴに一致させる。

その後、エンジン１１を停止させる際に、エンジン回転数が低下すると、オイルポンプ２８の吐出圧が低下するため、進角室４２や遅角室４３の油圧が低下してくる。これにより、ロック解除保持用の油圧室６５の油圧（進角室４２の油圧）とロック穴５９の油圧（遅角室４３の油圧）が低下して、スプリング６２のばね力がこれらの油圧に打ち勝つようになると、スプリング６２のばね力によってロックピン５８が突出してロック穴５９に嵌まり込むようになる。但し、ロックピン５８がロック穴５９に嵌まり込むには、両者の位置が一致していること、つまり、カム軸位相がロック位置に一致していることが条件となる。

エンジン１１が停止する際には、エンジン回転数（オイルポンプ２８の回転数）が低下して油圧が低下するため、カム軸１６の負荷トルクによりカム軸位相が自然に遅角側に変化していき、その過程で、図６に示すように、ロックピン５８をロック穴５９に嵌まり込ませてカム軸位相をロック位置でロックする。

上述したように、油圧制御弁２９を制御デューティ値（制御量）に基づいて制御するこ
とで、吸気側カム軸１６の実進角量（実バルブタイミング）が制御される。油圧制御弁２９の制御デューティ値は、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くフィードバック補正量と保持デューティ値とに基づいて算出される。ここで、保持デューティ値は、バルブタイミングの変位速度（進角速度）が０となる時のデューティ値、即ち、現状のバルブタイミングを維持するためのデューティ値である。

この保持デューティ値は、可変バルブタイミング機構１８や油圧制御弁２９の製造公差、経時変化、油温、エンジン回転速度等により変化する。保持デューティ値が変化すると、実バルブタイミングを精度良く制御できないため、可変バルブタイミング制御の精度が低下してしまう虞れがある。このため、そのときどきのエンジン状態に応じて、保持デューティ値を学習する必要がある。このような学習技術の一例として、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所定値以上で、且つ、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとがそれぞれ変化しない状態が所定時間継続したときに、その時の制御デューティ値を保持デューティ値として学習するようにしたものがある。

しかしながら、この技術では、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとがそれぞれ変化しない状態が所定時間継続することを学習実行条件としているため、例えば、何らかの原因で可変バルブタイミング機構１８の応答性が低下しているような場合には、実バルブタイミングが目標バルブタイミングに収束するのが遅くなって、学習実行条件が成立するのが遅くなり、それまでの期間、実バルブタイミングと目標バルブタイミングとの不一致によるトルク不足等の問題が生じる虞れがある。

この従来技術を図６を用いて具体的に説明する。ここで、図６（ａ）は、目標進角量（目標バルブタイミング）のステップ状の変化に対する実進角量（実バルブタイミング）の挙動を示すタイムチャートであり、実進角量を実線で、目標進角量を一点鎖線で示している。図６（ｂ）は、保持デューティ値Ａの挙動を示し、図６（ｃ）は、目標進角量と実進角量との偏差に基づくフィードバック補正量Ｂの挙動を示している。図６（ｄ）は、保持デューティ値Ａとフィードバック補正量Ｂとを加算して求める制御デューティ値（Ａ＋Ｂ）の挙動を示している。

まず、図６の時刻toにおいて、目標進角量がステップ状に変化すると、その変化に伴い、目標進角量と実進角量との偏差が大きくなるため、その偏差に基づいて算出されるフィードバック補正量Ｂが増加する［図６（ｃ）参照］。このフィードバック補正量Ｂは、ある程度増加するが、目標進角量と実進角量との偏差が小さくなると減少される。しかしながら、このとき、保持デューティ値Ａが適正値から大きくずれている場合には、偏差に基づくフィードバック補正量Ｂの減少に伴い、制御デューティ値（Ａ＋Ｂ）が小さくなるため、実進角量が目標進角量に到達することなく減少していく。このとき、目標進角量と実進角量との偏差が増加するため、その偏差に基づくフィードバック補正量Ｂも少しずつ増加するが、実進角量が目標進角量からずれた位置で安定してしまうことがある。このような状態でも、目標進角量と実進角量とがそれぞれ変化しない状態が所定時間継続した時点ｔ1 で、学習実行条件が成立して、保持デューティ値Ａの学習が実行され、その時点ｔ1 における制御デューティ値（Ａ＋Ｂ）が保持デューティ値Ａの学習値となる。これにより、保持デューティ値Ａが更新されると、制御デューティ値（Ａ＋Ｂ）が一時的に急増して、実進角量が目標進角量に向けて変化し始めるようになる。

このように従来技術では、目標進角量と実進角量とがそれぞれ変化しない状態が所定時間継続するまで、学習実行条件が成立せず、保持デューティ値Ａの学習値が更新されないため、そのまでの期間、目標進角量と実進角量との偏差が大きい状態に維持されることになり、その結果、実進角量と目標進角量との不一致によりトルク不足、エミッションの悪化等の問題が生じる虞れがある。しかも、学習実行条件が成立するのが遅くなれば、その分、学習実行条件が成立する頻度が少なくなるため、保持デューティ値Ａの学習頻度が低下して、保持デューティ値Ａの学習精度が低下するという問題もある。

この対策として、本実施例では、実進角量の変化方向に基づいて保持デューティ値（保持制御量）の学習実行条件が成立しているか否かを判定し、該学習実行条件が成立していると判定したときに保持デューティ値を学習するようにしている。

本実施例の保持デューティ値の学習方法を、図７のタイムチャートを用いて説明する。図６と同様、図７（ａ）は、目標進角量（目標バルブタイミング）のステップ状の変化に対する実進角量（実バルブタイミング）の挙動を示すタイムチャートであり、実進角量を実線で、目標進角量を一点鎖線で示している。図７（ｂ）は、保持デューティ値Ａの挙動を示し、図７（ｃ）は、目標進角量と実進角量との偏差に基づくフィードバック補正量Ｂの挙動を示している。図７（ｄ）は、保持デューティ値Ａとフィードバック補正量Ｂとを加算して求める制御デューティ値（Ａ＋Ｂ）の挙動を示している。なお、図７において、図６と重複する説明については簡潔に記載する。

まず、図７の時刻toにおいて、目標進角量がステップ状に変化すると、その変化に伴い、目標進角量と実進角量との偏差が大きくなるため、その偏差に基づいて算出されるフィードバック補正量Ｂが増加する［図７（ｃ）参照］。このフィードバック補正量Ｂは、目標進角量と実進角量との偏差が小さくなると減少される（時刻ｔ１付近）。

何らかの原因で、可変バルブタイミング機構１８の応答性が低下しているような場合には、目標進角量の変化直後は、実進角量が目標進角量に近付く方向に変化するが、実進角量が目標進角量に到達する前に、実進角量が目標進角量から離れる方向に変化することがある。そこで、本実施例では、実進角量の変化方向が目標進角量に近付く方向から離れる方向に変化したか否かを監視して、実進角量の変化方向が目標進角量から離れる方向に変化したことを検出した時点ｔ1 で、学習実行条件が成立して、保持デューティ値Ａの学習が実行され、その時点ｔ1 における制御デューティ値（Ａ＋Ｂ）が保持デューティ値Ａの学習値となる。これにより、時刻ｔ2 で、保持デューティ値Ａが更新されると、制御デューティ値（Ａ＋Ｂ）が一時的に急増して、実進角量が目標進角量に向けて速やかに変化し始める。

このように、本実施例では、実進角量の変化方向が目標進角量から離れる方向に変化したことを検出した時点ｔ1 で、保持デューティ値Ａを学習するようにしているため、従来のように、目標進角量と実進角量とがそれぞれ変化しない状態が所定時間継続するまで待つことなく、保持デューティ値Ａを学習することが可能となり、保持デューティ値Ａを比較的早期に学習することが可能となる。

以下、図８を用いて本実施例の保持デューティ値を学習するプログラムについて説明する。このプログラムは、ＥＣＵ２１によって所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう学習手段としての役割を果たす。

図８のプログラムが起動されると、まずステップＳ１０１にて、エンジン運転状態を検出する。エンジン運転状態は、例えば、吸気圧センサ２２、水温センサ２３、スロットルセンサ２４など各種センサ等の信号に基づいて検出する。

この後、ステップＳ１０２に進み、目標進角量の変化量が所定値以上であるか否かで、目標進角量が比較的急激に変化したか否かを判定し、目標進角量の変化量が所定値未満の領域（目標進角量が変化しないか又は変化が緩やかな領域）では、実進角量を応答良く変化させる必要がないため、そのまま本プログラムを終了する。なお、目標進角量と実進角量との差が所定値以上であるか否かで、目標進角量が比較的急激に変化したか否かを判定しても良い。

これに対し、上記ステップＳ１０２で、目標進角量の変化量が所定値以上であると判定された場合（目標進角量が比較的急激に変化した場合）には、目標進角量の変化に応じて実進角量を応答良く変化させる必要があるため、ステップＳ１０３に進み、実進角量の変化速度を検出する。この際、実進角量の変化速度を検出するには、例えば、所定時間毎に実進角量を検出し、該進角量を所定時間で除算すれば良い。

実進角量の変化速度を検出した後、ステップＳ１０４に進み、実進角量の変化速度が所定値「０」未満であるか否か（マイナス値かプラス値か）によって、実進角量の変化方向を判定する。ここでは、目標進角量と実進角量との差が大きくなる方向に実進角量が変化しているか否かを判定する。目標進角量と実進角量との差が大きくなる方向に実進角量が変化している場合には、保持デューティ値が適正な値からずれている可能性が高いため、学習実行条件が成立して、ステップＳ１０５に進み、保持デューティ値の学習を実行する。この際、目標進角量と実進角量との偏差に基づいて算出されたフィードバック補正量（制御量）に基づいて、前回（本プログラムが実行される前）の保持デューティ値を補正して、新たな保持デューティ値の学習値とする。つまり、学習時における目標進角量と実進角量との偏差に基づいて算出されたフィードバック補正量と補正前の保持デューティ値とを加算して求めた現在の制御デューティ値を新たな保持デューティ値として学習する。

なお、ステップＳ１０４では、実進角量の変化速度が所定値以下の状態が所定時間経過したときに、ステップＳ１０５に進むようにしても良い。

一方、ステップＳ１０４で、実進角量の変化速度が所定値「０」以上と判定されれば、実進角量が目標進角量に向かって変化していると判断して、ステップＳ１０６に進み、目標進角量変化後の経過時間が、実進角量が目標進角量に到達するのに必要な所定時間を越えたか否か判定する。このステップＳ１０６で、目標進角量変化後の経過時間が所定時間以下であると判定されれば、まだ、実進角量が目標進角量に向かって変化している途中であると判断して、ステップＳ１０３に戻る。

これに対し、ステップＳ１０６で、目標進角量変化後の経過時間が所定時間を越えたと判定されれば、保持デューティ値が適正な値に設定されていて実進角量が目標進角量に到達したと判断して、このプログラムを終了する。

なお、ステップＳ１０６で、目標進角量変化後の経過時間が所定時間を越えたと判定されたときに、改めて前述したステップＳ１０５のように保持デューティ値を学習補正しても良い。

以上説明した本実施例では、目標進角量と実進角量との偏差が大きくなる方向に実実進角量が変化しているか否かを判定し、その判定が肯定されると、学習実行条件が成立して、保持デューティ値を学習するようにしたので、従来のように、目標進角量と実進角量とがそれぞれ変化しない状態が所定時間継続するまで待つことなく、保持デューティ値を学習することができる。これにより、保持デューティ値が適正な値からずれていても、その保持デューティ値を早期に学習補正することが可能となる。これにより、目標進角量と実進角量との偏差が大きい状態が続く期間が短くなるため、実進角量と目標進角量との不一致により生じるトルク不足、エミッション悪化等の問題を低減することができる。

なお、本実施例では、目標進角量と実進角量との差が大きくなる方向に実進角量が変化しているか否かを判定するようにしたが、図６、図７で示したように、保持デューティ値が適正な値に設定されていないと、目標進角量と実進角量との差が小さくなった後、この差が大きくなるように変化するため、このような実進角量の変化方向の挙動を検出するようにしても良い。この場合においても、保持デューティ値が適正な値に設定されていない場合でも、保持デューティ値を早期に学習補正することが可能となる。

また、図６、図７では、目標進角量が実進角量に対して大きい場合について説明したが、目標進角量が実進角量に対して小さい場合においても適用することができ、この場合でも、保持デューティ値が適正な値に設定されていないと、目標進角量と実進角量との差が小さくなった後、該差が大きくなるようになる場合がある。具体的には、実進角量の変化速度はマイナス値からプラス値となるため、上記プログラムにおいて、実進角量の変化速度が所定値「０」以上のときに、保持デューティ値を学習するようにすると良い。

なお、本実施例では、実進角量の変化速度がプラス値の場合には、実進角量が進角側に進むことを意味し、実進角量の変化速度がマイナス値の場合には、実進角量が遅角側に進むことを意味している。また、目標進角量が実進角量よりも大きい場合は、目標進角量が実進角量よりも進角側に設定されていることを意味し、目標進角量が実進角量よりも小さい場合は、目標進角量が実進角量よりも遅角側に設定されていることを意味する。

本実施例では、実進角量の変化方向に基づいて保持デューティ値を学習する際に、実進角量の変化速度がプラス値かマイナス値かで実進角量の変化方向を判定するようにしたが、実進角量の軌跡から実進角量の変化方向を判定するようにしても良い。つまり、実進角量を検出していき、この実進角量の軌跡に基づいて実進角量の変化方向を判定するようにしても良い。

尚、本実施例は、本発明を吸気側の可変バルブタイミング制御に適用した実施例であるが、排気側の可変バルブタイミング制御に適用しても良いことは言うまでもない。

本発明の一実施例における制御システム全体の概略構成図である。 カム角センサの構造を説明する図である。 バルブタイミング制御装置の縦断面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿って示す断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿って示す断面図である。 従来技術における保持デューティ値の学習方法を説明するタイムチャートである。 本実施例における保持デューティ値の学習方法を説明するタイムチャートである。 本実施例における保持デューティ値を学習するプログラムのフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン
１２…クランク軸
１６…吸気カム軸
１７…排気カム軸
１８…可変バルブタイミング機構
１９…カム角センサ
２０…クランク角センサ
２１…ＥＣＵ（油圧制御手段，目標バルブタイミング設定手段，実バルブタイミング検出手段，制御量算出手段，学習手段）

Claims (6)

1. 油圧を駆動源として内燃機関の吸気側及び／又は排気側のバルブタイミングを変更させる可変バルブタイミング機構と、
   前記可変バルブタイミング機構を駆動する油圧を制御する油圧制御手段と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて目標バルブタイミングを設定する目標バルブタイミング設定手段と、
   実際のバルブタイミング（以下「実バルブタイミング」という）を検出する実バルブタイミング検出手段と、
   前記目標バルブタイミングと前記実バルブタイミングとの偏差及び実バルブタイミングを現状位置に維持する保持制御量に基づいて前記油圧制御手段の制御量を算出する制御量算出手段とを備え、
   前記制御量算出手段により算出された制御量に基づいて前記実バルブタイミングを前記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手段により前記可変バルブタイミング機構を駆動する油圧を制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記保持制御量を学習する学習手段を備え、
   前記学習手段は、前記実バルブタイミング検出手段により検出された実バルブタイミングの変化方向に基づいて前記保持制御量を学習する学習実行条件が成立しているか否かを判定し、該学習実行条件が成立していると判定したときに前記保持制御量を学習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. 前記学習手段は、前記学習実行条件として、前記目標バルブタイミングと前記実バルブタイミングとの偏差が大きくなる方向に該実バルブタイミングが変化したか否かを判定し、その判定が肯定されたときに、前記学習実行条件が成立したと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 前記学習手段は、前記学習実行条件として、前記目標バルブタイミングと前記実バルブタイミングとの偏差が小さくなった後に、該偏差が大きくなる方向に該実バルブタイミングの変化方向が変化したか否かを判定し、その判定が肯定されたときに、前記学習実行条件が成立したと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 前記学習実行条件は、前記実バルブタイミングが変化するときであることを少なくとも１つの条件とすることを特徴とする請求項１乃至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。
5. 前記学習手段は、前記実バルブタイミング検出手段により検出された実バルブタイミングの変化速度がプラス値かマイナス値であるか否かで前記実バルブタイミングの変化方向を判定することを特徴とする請求項１乃至４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。
6. 前記学習手段は、前記目標バルブタイミングと前記実バルブタイミングとの偏差に応じて算出された制御量に基づいて前記保持制御量を学習補正することを特徴とする請求項１乃至５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。

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