JP2010229980A

JP2010229980A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置

Info

Publication number: JP2010229980A
Application number: JP2009081250A
Authority: JP
Inventors: Shinji Watabe; 晋治渡部; Akira Furuta; 彰古田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: US20100242880A1; US8261707B2; JP4837062B2; DE102009037484A1

Abstract

【課題】アクチュエータへの過電流状態を回避しつつ、必要最小限の消費電力によりカム軸の位相角をストッパにより制限される位相角限界値近傍に安定して保持する。
【解決手段】運転状態に基づいて設定されたカム軸の第１の目標位相角に実位相角が一致するようにフィードバック制御演算を行い、アクチュエータへの操作量を算出する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、位相角フィードバック制御中の制御パラメータの状態に基づいて、バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられた状態か否かを判定し、バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられたと判定されたときのカム軸の実位相角検出値から第１の所定値分だけカム軸回転位相角基準値側に第２の目標位相角を設定し、位相角フィードバック制御中の目標位相角を第１の目標位相角から第２の目標位相角に切り換える。
【選択図】図４

Description

この発明は、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの動作タイミングを制御するためのバルブタイミング制御装置に関するものである。

従来、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の位相角を変化させることによって、吸気バルブまたは排気バルブのバルブ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は、カム軸の回転位相をカム軸の回転位相を変化させてバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構を備える。
そして、可変バルブタイミング機構は、応答良く最進角側まで変位させ、かつ、最進角側に保持するときの消費電力を節約することを目的としており、油圧を制御するリニアソレノイドバルブの通電量をデューティ値制御して、回転位相を制御する。

また、運転条件に応じた回転位相の目標値ＴＡが、ストッパ位置である最進角側に切り換わったときには、目標値の偏差ΔＴＡ、油温、電源電圧に基づいて１００％ＯＮデューティ値を出力する時間Ｙを決定し、最進角側に目標が切り換わってから時間Ｙ内においては、リニアソレノイドバルブに１００％ＯＮデューティ値を出力する。時間Ｙ経過後は、そのときの電源電圧に応じて、最進角側を保持し得るデューティ値Ｘを決定し、１００％ＯＮデューティ値から決定したデューティ値Ｘまで低下させ、この状態で、最進角側の状態を保持させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３３３７３９６号公報

しかしながら、従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置では、カム軸の回転位相の目標値ＴＡがストッパ位置である最進角位置に切り換ったときに、カム軸回転位相を制御するリニアソレノイドへの駆動デューティ値を最大値（１００％）で出力し、目標値ＴＡが最進角位置に切り換ったときから所定時間（Ｙ）経過後に最進角側を保持し得るデューティ値Ｘを出力するようにしているが、カム軸回転位相を最進角位置に保持するのにリニアソレノイドに必要以上の電流を流し消費電力の増大を伴うという問題がある。

また、カム軸の回転位相の目標値ＴＡがストッパ位置である最進角位置に切り換ったときに、リニアソレノイドへの駆動デューティ値を最大値（１００％）で出力し、最大突き当て速度でストッパ位置へ突き当てているため、ストッパ位置である最進角位置への制御頻度が多くなった場合、バルブタイミング可変機構のストッパの耐久性が確保できなくなるなどの問題がある。

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、アクチュエータへの過電流状態を回避しつつ、必要最小限の消費電力によりカム軸の位相角をストッパにより制限される位相角限界値近傍に安定して保持する内燃機関のバルブタイミング制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相角を位相角基準値からストッパにより制限される位相角限界値まで連続的に変更可能なバルブタイミング可変機構を、アクチュエータによって駆動することにより変化させることで、吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブ開閉タイミングを変化させるバルブタイミング制御装置において、前記クランク軸の基準回転位置を検出するクランク角センサと、前記カム軸の基準回転位置を検出するカム角センサと、前記クランク角センサおよび前記カム角センサの検出信号に基づいて前記カム軸の実位相角を検出する実位相角検出手段と、内燃機関の温度パラメータなどを含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段により検出した運転状態に基づいて、前記カム軸の第１の目標位相角を設定する第１の目標位相角設定手段と、前記実位相角が前記第１の目標位相角に一致するようにフィードバック制御演算を行い、前記アクチュエータへの操作量を算出する位相角フィードバック制御手段と、前記位相角フィードバック制御中の制御パラメータの状態に基づいて、前記バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられた状態か否かを判定するストッパ押付判定手段と、前記ストッパ押付判定手段により前記バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられたと判定されたときの前記カム軸の実位相角検出値から第１の所定値分だけカム軸回転位相角基準値側に第２の目標位相角を設定する第２の目標位相角設定手段と、前記ストッパ押付判定手段により前記バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられたと判定されたときに、前記位相角フィードバック制御中の目標位相角を前記第１の目標位相角から前記第２の目標位相角に切り換える目標位相角切り換え手段とを備えたものである。

この発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、アクチュエータへの過電流状態を回避しつつ、必要最小限の消費電力によりカム軸の位相角をストッパにより制限される位相角限界値近傍に安定して保持することができる。

この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の概略構成図である。位相角制御アクチュエータの位相角変化速度とスプール位置の関係図である。本発明のマイコン内処理構成を概念的に示す機能ブロック図である。カム軸のストッパ押付判定処理構成を示す機能ブロック図である。カム角信号割り込み処理フローチャートである。クランク角信号割り込み処理フローチャートである。クランク角信号、最遅角時のカム角信号および進角時のカム角信号を示すタイミングチャート図である。この発明の実施の形態１におけるカム軸のストッパ押付判定処理フローチャートの一部である。この発明の実施の形態１におけるカム軸のストッパ押付判定処理フローチャートの残りである。実施の形態１におけるカム軸のストッパ押付判定処理タイムチャートである。この発明の実施の形態２におけるカム軸のストッパ押付判定処理フローチャートの一部である。この発明の実施の形態２におけるカム軸のストッパ押付判定処理フローチャートの残りである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置を図を参照して説明する。
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の概略構成図である。

図１において、１は内燃機関であり、内燃機関１のクランク軸１１からタイミングベルト１２を介して一対のタイミングプーリ１３、１４に駆動力が伝達される。このクランク軸１１と同期して回転駆動される一対のタイミングプーリ１３、１４には従動軸としての一対のカム軸１５、１６が配設され、これらのカム軸１５、１６によって図示しない吸気バルブおよび排気バルブが開閉駆動される。
そして、吸気バルブおよび排気バルブは、クランク軸１１の回転およびピストン（図示しない）の上下動に同期して開閉駆動される。すなわち、吸気バルブおよび排気バルブは、内燃機関１における吸気行程、圧縮行程、爆発（膨張）行程、及び排気行程からなる一連の４行程に同期して、所定の開閉タイミングで駆動される。

クランク軸１１にはクランク角センサ１７、カム軸１５にはカム角センサ１８がそれぞれ配設されている。このクランク角センサ１７から出力されるクランク角信号ＳＧＴおよびカム角センサ１８から出力されるカム角信号ＳＧＣはＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：電子制御装置）２に入力される。

ここでクランク軸１１が１回転してクランク角センサ１７からのパルス数がＮ個発生するとき、カム軸１５の１回転でカム角センサ１８からのパルス数が２Ｎ個発生するようにする。また、カム軸１５のタイミング変換角最大値をＶＴｍａｘ°ＣＡ（クランク角）とすると、Ｎ≦（３６０／ＶＴｍａｘ）となるようにパルス数を設定する。これによって、実位相角検出値ＶＴＡの算出時、クランク角センサ１７のパルス信号（クランク角信号ＳＧＴ）とカム角センサ１８のパルス信号（カム角信号ＳＧＣ）とを使用することができる。

ＥＣＵ２には周知のマイコン２１があり、クランク角信号ＳＧＴとカム角信号ＳＧＣとに基づいて検出されたクランク軸１１に対するカム軸の実位相角が、内燃機関の運転状態に基づいて設定された目標位相角ＶＴＴに一致するように、位相角フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御演算により算出された操作量（ＤＵＴＹ駆動信号）を、駆動回路２４を介して位相角制御アクチュエータである油圧制御ソレノイド弁（以下、ＯＣＶ（オイルコントロールバルブ）と称す）３のＯＣＶリニアソレノイド３１へ出力する。

ＯＣＶ３では、ＥＣＵ２からのＤＵＴＹ駆動信号によりＯＣＶリニアソレノイド３１の電流値が制御され、スプリング３３の付勢力と釣り合う位置にスプール３２が位置決めされ、供給油通路４２に遅角側の供給油通路４５または進角側の供給油通路４６のどちらかを連通し、オイルタンク４４内の油がポンプ４１により、一方のカム軸１５に設けられたバルブタイミング可変機構５０（図１の斜線部）に圧送される。
このバルブタイミング可変機構５０に供給される油の油量が調整されることで、カム軸１５がタイミングプーリ１３、即ち、クランク軸１１に対し所定の位相差を有して回転自在であり、カム軸１５が目標位相角に設定可能である。尚、バルブタイミング可変機構５０からの油は排出油通路４３を通ってオイルタンク４４内へ戻される。

図２は、ＯＣＶ３内のスプール３２の位置（以下、「スプール位置」と称す）と実位相角変化速度との関係を示した特性図である。
この特性図において、実位相角変化速度が正の領域が進角側領域に相当し、負の領域が遅角側領域に相当する。この特性図における横軸のスプール位置はリニアソレノイド電流と比例関係にある。また、供給油通路４２が遅角側の供給油通路４５および進角側の供給油通路４６のどちらとも連通しないスプール位置は図中の流量０位置（ＯＣＶ３から出力される流量が０となる位置）であり、実位相角が変化しないスプール位置（中立位置と同じ）である。

次に、マイコン２１は、各種の演算や判定を行うＣＰＵ（中央演算処理装置：図示しない）と、所定の制御プログラムなどが予め格納されたＲＯＭ（図示しない）と、ＣＰＵからの演算結果などを一時記憶するＲＡＭ（図示しない）と、アナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（図示しない）と、入力信号の周期など計測するカウンタＣＮＴ（図示しない）と、出力信号の駆動時間などを計測するタイマ（図示しない）と、出力インタフェイスとなる出力ポート（図示しない）と、各ブロック（図示しない）を接続するコモンバス（図示しない）とから構成されている。

図３は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御に関するＥＣＵ２の入出力信号関係の概略構成を示した図である。
クランク角センサ１７からのクランク角信号ＳＧＴは、波形整形回路２２で波形整形され、割り込み指令信号ＩＮＴ１としてマイコン２１に入力される。カム角センサ１８からのカム角信号ＳＧＣは、波形整形回路２３で波形整形され、割り込み指令信号ＩＮＴ２としてマイコン２１に入力される。
また、マイコン２１では、空気量信号２５、スロットル開度信号２６、バッテリ電圧３０や水温信号（図示しない）は、入力Ｉ／Ｆ回路（図示しない）でノイズ成分の除去や増幅などの処理が施され、Ａ／Ｄ変換器（図示しない）に入力される。
また、マイコン２１では、空気量データや内燃機関の回転数データなどに基づいて目標位相角設定手段２７により算出された目標位相角と、クランク角信号ＳＧＴとカム角信号ＳＧＣとに基づいて算出された実位相角とを位相角Ｆ／Ｂ制御手段に入力し、位相角Ｆ／Ｂ制御演算により算出された操作量を駆動回路２４を介してＯＣＶリニアソレノイド３１へ出力する構成である。

図５は、カム角信号ＳＧＣの割り込み処理を示したフローチャートである。
カム角センサ１８からのカム角信号ＳＧＣは、波形整形回路２３で波形整形され、割り込み指令信号ＩＮＴ２としてマイコン２１に入力される。
マイコン２１では割り込み指令信号ＩＮＴ２によって割り込みがかけられる毎に、カウンタＣＮＴ（図示しない）のカウンタ値ＳＧＣＣＮＴを読み取って、ＳＧＣＣＮＴ（ｎ）のＲＡＭ（図示しない）に記憶する（図５のステップＳ２１）。

図６は、クランク角信号ＳＧＴの割り込み処理を示したフローチャートである。
クランク角センサ１７からのクランク角信号ＳＧＴは、波形整形回路２２で波形整形され、割り込み指令信号ＩＮＴ１としてマイコン２１に入力される。
マイコン２１では割り込み指令信号ＩＮＴ１によって割り込みがかけられる毎に、クランク角信号ＳＧＴが前回入力されたときにＲＡＭに記憶されたカウンタ値ＳＧＴＣＮＴ（ｎ）をＲＡＭから読み出してＳＧＴＣＮＴ（ｎ−１）のＲＡＭに格納し、今回のクランク角信号ＳＧＴ入力時のカウンタＣＮＴのカウンタ値ＳＧＣＣＮＴを読み取って、ＲＡＭのＳＧＴＣＮＴ（ｎ）に格納する（図６のステップＳ４１）。

次に、クランク角信号ＳＧＴが前回入力されたときのカウンタＣＮＴのカウンタ値ＳＧＴＣＮＴ（ｎ−１）とクランク角信号ＳＧＴが今回入力されたときのカウンタＣＮＴのカウンタ値ＳＧＴＣＮＴ（ｎ）との差から、クランク角信号ＳＧＴの周期Ｔｓｇｔ｛＝ＳＧＴＣＮＴ（ｎ）−ＳＧＴＣＮＴ（ｎ−１）｝を算出し、次に、クランク角信号周期Ｔｓｇｔに基づいて内燃機関の回転数ＮＥを算出する（図６のステップＳ４２）。

次に、マイコン２１は、カム角信号ＳＧＣが入力されたときのカウンタ値ＳＧＣＣＮＴ（ｎ）をＲＡＭ（図示しない）から読み出し、クランク角信号ＳＧＴが入力されたときのカウンタ値ＳＧＴＣＮＴ（ｎ）との差から、位相差時間ΔＴｄ（最遅角時の位相差時間）またはΔＴａ（進角時の位相差時間）を算出し、クランク角信号ＳＧＴの周期Ｔｓｇｔと基準クランク角度（１８０°ＣＡ）とに基づいて、実位相角検出値ＶＴＡを算出する（図６のステップ４３）。実位相角検出値ＶＴＡの算出方法の詳細は後述する。

次に、マイコン２１では、空気量信号２５、スロットル開度信号２６、バッテリ電圧３０および水温信号（図示しない）などを入力Ｉ／Ｆ回路（図示しない）でノイズ成分の除去や増幅などの処理を施して、Ａ／Ｄ変換器（図示しない）に入力する。Ａ／Ｄ変換器ではデジタルデータに変換される。空気量データや内燃機関の回転数データなどに基づいて目標位相角設定手段２７により目標位相角を算出し、後述のカム軸の位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮにより目標位相角の上限値を制限して第１の目標位相角ＶＴＴ１を設定する（図６のステップＳ４４）。

次に、マイコン２１は、カム軸回転位相角のフィードバック制御中のバルブタイミング可変機構５０がストッパで制限される限界位置に押し付けられたか否かをストッパ押付判定手段により判定する。押し付け判定された場合は第１の目標位相角ＶＴＴ１から第２の目標位相角ＶＴＴ２に目標位相角切り換え手段により切り換える（図６のステップＳ４５）。
なお、バルブタイミング可変機構５０がストッパで制限される限界位置に押し付けられたか否かの判定処理および第２の目標位相角ＶＴＴ２の設定処理、目標位相角の切り換え処理の詳細は後述（図４を用いて説明）する。

次に、マイコン２１は、空気量データや内燃機関の回転数データなどに基づいて目標位相角設定手段２７により設定された目標位相角ＶＴＴに、クランク角信号ＳＧＴとカム角信号ＳＧＣに基づいて実位相角検出手段２８により検出された実位相角検出値ＶＴＡが一致するように、位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９で位相角Ｆ／Ｂ制御演算（例えばＰＩＤ制御演算）を施して制御補正量Ｄｐｉｄを算出する（図６のステップＳ４６）。

次に、位相角Ｆ／Ｂ制御演算により算出した制御補正量Ｄｐｉｄを、所定の基準電圧ＶＢＲとバッテリ電圧ＶＢとの比で求めたバッテリ電圧補正係数ＫＶＢ（＝ＶＢＲ／ＶＢ）で補正し、ＯＣＶリニアソレノイド３１の駆動デューティ値ＤＤＴＹ（操作量）を算出する（図６のステップＳ４７）。

次に、算出された駆動デューティ値ＤＤＴＹをＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）タイマー（図示しない）に設定（図６のステップＳ４８）することにより、予め設定された所定のＰＷＭ駆動周期毎にＰＷＭタイマーから出力されるＰＷＭ駆動信号を駆動回路２４を介してＯＣＶリニアソレノイド３１に出力する。

図７は、クランク角信号ＳＧＴ、最遅角時のカム角信号ＳＧＣｄおよび進角時のカム角信号ＳＧＣａとの関係を示すタイミングチャートであり、クランク角信号ＳＧＴと最遅角時のカム角信号ＳＧＣｄおよび進角時のカム角信号ＳＧＣａとの位相関係と、実位相角検出値ＶＴＡの算出処理方法とを説明するために示している。
次に、クランク角信号ＳＧＴとカム角信号ＳＧＣに基づいて、クランク軸１１に対するカム軸１５の相対位相角を実位相角として、実位相角検出手段２８による実位相角検出値ＶＴＡの検出方法について図７を参照しながら説明する。

マイコン２１は、クランク角信号ＳＧＴの周期Ｔｓｇｔ｛＝ＳＧＴＣＮＴ（ｎ）−ＳＧＴＣＮＴ（ｎ−１）｝を計測するとともに、進角時のカム角信号ＳＧＣａからクランク角信号ＳＧＴまでの位相差時間ΔＴａ｛＝ＳＧＴＣＮＴ（ｎ）−ＳＧＣＣＮＴ（ｎ）｝を計測する。
また、バルブタイミングが最遅角状態にある場合に計測した位相差時間ΔＴｄ｛＝ＳＧＴＣＮＴ（ｎ）−ＳＧＣＣＮＴ（ｎ）｝と、クランク角信号周期Ｔｓｇｔとに基づいて最遅角バルブタイミングＶＴｄを式（１）により求め、マイコン２１内のＲＡＭに記憶する。なお、１８０（°ＣＡ）は４気筒内燃機関のＳＧＴ信号が発生する基準クランク角度である。

ＶＴｄ＝（ΔＴｄ／Ｔｓｇｔ）×１８０（°ＣＡ）・・・（１）

また、マイコン２１は進角時の位相差時間ΔＴａ、クランク角信号周期Ｔｓｇｔおよび最遅角バルブタイミングＶＴｄに基づいて、実位相角検出値ＶＴＡを以下の式（２）により求める。

ＶＴＡ＝（ΔＴａ／Ｔｓｇｔ）×１８０（°ＣＡ）−ＶＴｄ・・・（２）

図４は、この発明の実施の形態１に係るバルブタイミング可変機構のストッパ押付判定に関するマイコン２１内の処理構成を示す機能ブロック図である。
ストッパ押付判定手段１０４は、位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９により内燃機関１の運転状態に基づいて設定された目標位相角ＶＴＴになるようにカム軸回転位相角検出値ＶＴＡをフィードバック制御中において、バルブタイミング可変機構がストッパで制限される限界位置へ押し付けられているか否かを判定する。
目標位相角切り換え手段１０５は、ストッパ押付判定手段１０４における判定結果に基づいて位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９へ入力する目標位相角ＶＴＴを第１の目標位相角設定手段１０２からの第１の目標位相角ＶＴＴ１にするか第２の目標位相角設定手段１０３からの第２の目標位相角ＶＴＴ２にするかを切り換える。

図８は、この発明の実施の形態１に係るマイコン２１内の動作プログラムの処理フローチャートである。
目標位相角が位相角限界値から第２の所定値以上カム軸回転位相角基準値側の位相角動作領域に設定され、カム軸回転位相角がフィードバック制御されている状態では、ストッパ押付判定手段１０４はバルブタイミング可変機構のストッパ押し付け判定しないため、目標位相角切り換え手段１０５は、運転状態検出手段１０１により検出された運転状態に基づいて第１の目標位相角設定手段１０２により設定された第１の目標位相角ＶＴＴ１を位相角Ｆ／Ｂ制御用の目標位相角ＶＴＴとして選択する。
位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９には、第１の目標位相角ＶＴＴ１と実位相角検出手段２８により検出された実位相角検出値ＶＴＡが入力され、位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９は周知のＰＩＤ制御演算によりＯＣＶリニアソレノイド３１への駆動デューティ値ＤＤＴＹを算出し、算出した駆動デューティ値ＤＤＴＹを駆動回路２４に出力する。

一方、目標位相角が位相角限界値から第２の所定値分だけカム軸回転位相角基準値側の位相角動作領域に設定され、カム軸回転位相角がフィードバック制御された状態では、ストッパ押付判定手段１０４はバルブタイミング可変機構のストッパ押し付け判定する可能性が高い。そして、ストッパ押付判定手段１０４でストッパ押付判定された場合には、第２の目標位相角設定手段１０３により設定された第２の目標位相角ＶＴＴ２を目標位相角ＶＴＴとして選択する。
位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９には、第２の目標位相角ＶＴＴ２と実位相角検出手段２８により検出された実位相角検出値ＶＴＡとが入力され、位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９は、周知のＰＩＤ制御演算によりＯＣＶリニアソレノイド３１への駆動デューティ値ＤＤＴＹを算出し、算出した駆動デューティ値ＤＤＴＹを駆動回路２４に出力する。

図８、図９は、ストッパ押付判定手段１０４によるバルブタイミング可変機構のストッパ押し付け判定処理の手順を示すフローチャートである。
次に、ストッパ押付判定手段１０４によるバルブタイミング可変機構のストッパ押し付け判定処理を図８、図９のフローチャートで説明する。

ステップＳ１では、内燃機関の運転状態検出手段１０１により、バッテリ電圧３０と内燃機関の潤滑油温度を油温センサ（図示しない）で検出する。

ステップＳ２では、バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられた状態をＯＣＶリニアソレノイド３１の駆動デューティ値出力状態で判定するため、油温とバッテリ電圧を用いて予め設定されたＯＣＶリニアソレノイド３１の監視デューティ値テーブルより監視デューティ値ＭＤＴＹを読み取る。
なお、監視デューティ値テーブルでは、監視デューティ値は位相角Ｆ／Ｂ制御により位相角偏差が０となり図２の実位相角変化速度が０となる流量０位置より進角側領域に設定されたＯＣＶリニアソレノイド電流値（スプール位置）に相当する駆動デューティ値（例えば、油温９０℃、バッテリ電圧１４Ｖの時では８０％であり、位相角偏差が０に収束状態では出力し得ない値）であり、バッテリ電圧低下や温度上昇で増大するように設定している。

次に、ステップＳ３では、位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９により算出されたＯＣＶリニアソレノイド３１の駆動デューティ値ＤＤＴＹを、所定のフィルタ定数を用いた周知のフィルタ処理演算によりフィルタ処理された駆動デューティフィルタ値ＤＤＴＹＦとして算出される。

次に、ステップＳ４では、ストッパ押付判定手段１０４によりストッパ押付判定されているか否を判定する。なお、ストッパが押し付けられているときにはストッパ押付判定フラグＳＤＦＬＧに１がセットされている。

ステップＳ４でストッパ押付判定されていなければ（ＳＤＦＬＧ＝０）、ステップＳ５で、カム軸回転位相角の実位相角検出値ＶＴＡが位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮ（例えば、クランク角で４０ｄｅｇ）から、位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮから第２の所定値Ｃ２（例えば、クランク角で５ｄｅｇ）分だけカム軸回転位相角基準値（例えば、クランク角で０ｄｅｇ）側に設定されたカム軸回転位相角領域に存在（ＶＴＡ＞ＶＴＳＬＮ−Ｃ２）するかどうかを判定する。ＶＴＡがＶＴＳＬＮからＣ２を引き算した値を超えているときはステップＳ６に進み、ＶＴＡがＶＴＳＬＮからＣ２を引き算した値以下のときはステップＳ１６に進む。

ステップＳ５で実位相角検出値ＶＴＡが位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮ（例えば、クランク角で４０ｄｅｇ）から、位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮから第２の所定値Ｃ２（例えば、クランク角で５ｄｅｇ）分だけカム軸回転位相角基準値（例えば、クランク角で０ｄｅｇ）側に設定されたカム軸回転位相角領域に存在（ＶＴＡ＞ＶＴＳＬＮ−Ｃ２）すると判定された場合は、ステップＳ６で第１の目標位相角ＶＴＴ１が実位相角検出値ＶＴＡを超えている（位相角基準値から遠ざかる方向）か否かを判定する。ＶＴＴ１がＶＴＡを超えている場合はステップＳ８へ進み、ＶＴＴ１がＶＴＡ以下の場合はステップＳ７に進む。

ＶＴＴ１がＶＴＡ以下と判定された場合は、ステップＳ７でＯＣＶリニアソレノイド３１の駆動デューティフィルタ値ＤＤＴＹＦが監視デューティ値ＭＤＴＹ以上か否かを判定する。ＤＤＴＹＦがＭＤＴＹ以上と判定された場合はステップＳ８に進み、ＤＤＴＹＦがＭＤＴＹ未満と判定された場合は、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ８では、ステップＳ６またはステップＳ７でストッパ押付判定条件（ＶＴＴ１＞ＶＴＡ、またはＤＤＴＹＦ＞ＭＤＴＹ）が成立状態であるため、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１をカウントアップ（ＣＮＴ１＝ＣＮＴ１＋１）し、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１が所定時間ＣＮＴＲ（例えば、１ｓｅｃ）より大きいかどうか判定し、小さい（ＣＮＴ１＜ＣＮＴＲ）場合には、まだストッパ押付判定が確定していないためステップＳ１８に進み、大きい（ＣＮＴ１≧ＣＮＴＲ）場合はストッパ押付判定が確定したのでステップＳ１０へ進む。

ステップＳ９でストッパ押付判定が確定しているので、ステップＳ１０では、ストッパ押付判定フラグをセット（ＳＤＦＬＧ＝１）する。
ステップＳ１１では、ストッパ押付判定カウンタをリセット（ＣＮＴ１＝０）する。
ステップＳ１２では、バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられたと判定されたときの、カム軸回転位相角検出値ＶＴＡをカム軸回転位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮとして学習する。

ステップＳ１３では、ストッパ押付判定手段１０４によりバルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられたと判定された場合であるので、位相角フィードバック用の目標位相角ＶＴＴは、第２の目標位相角設定手段１０３により、カム軸回転位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮから第１の所定値Ｃ１（例えば、クランク角で０．５ｄｅｇ）分だけカム軸回転位相角基準値側に設定し、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、ＰＩＤ制御演算によりＯＣＶリニアソレノイド３１への駆動デューティ値ＤＤＴＹを算出する。
ステップＳ１５では、算出した駆動デューティ値ＤＤＴＹを駆動回路２４に出力して一連の処理を終了する。

ステップＳ１６では、ストッパ押付フラグをクリア（ＳＤＦＬＧ＝０）する。
ステップＳ１７では、ストッパ押付判定カウンタをリセット（ＣＮＴ１＝０）する。
ステップＳ１８では、目標位相角ＶＴＴを第１の目標位相角ＶＴＴ１に設定する。

ステップＳ１９では、ステップＳ４でストッパ押付判定されている（ストッパ押付判定フラグがセット：ＳＤＦＬＧ＝１）場合であるので、第１の目標位相角ＶＴＴ１がカム軸回転位相角の実位相角検出値ＶＴＡから第３の所定値Ｃ３（例えば、クランク角で１．５ｄｅｇ）分だけカム軸回転位相角の位相角基準値側に設定されたかどうかを判定し、位相角基準値側に設定されている（ＶＴＴ１＜ＶＴＡ−Ｃ３）場合には、ストッパ押付判定制御処理を解除し、第１の目標位相角ＶＴＴ１へ実位相角検出値ＶＴＡを追従制御するためステップＳ１６に進む。

一方、ステップＳ１９で第１の目標位相角ＶＴＴ１が位相角基準値側に設定されていない（ＶＴＴ１≧ＶＴＡ−Ｃ３）場合には、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、ＯＣＶリニアソレノイド３１の駆動デューティ値ＤＤＴＹの駆動デューティフィルタ値ＤＤＴＹＦが監視デューティ値ＭＤＴＹより大きいかどうかを判定し、大きい（ＤＤＴＹＦ≧ＭＤＴＹ）場合はステップＳ２１に進み、小さい（ＤＤＴＹＦ＜ＭＤＴＹ）場合はステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５では、ストッパ押付判定カウンタＶＮＴ１をリセット（ＣＮＴ１＝０）し、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ２１では、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１をカウントアップ（ＣＮＴ１＝ＣＮＴ１＋１）する。
ステップＳ２２では、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１が所定時間ＣＮＴＲ（例えば、１ｓｅｃ）より大きいかどうか判定し、大きくない（ＣＮＴ１＜ＣＮＴＲ）と判定された場合にはステップＳ１４に進み、大きい（ＣＮＴ１≧ＣＮＴＲ）と判定された場合にはステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３では、ストッパ押付状態が続いているため、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１をリセット（ＣＮＴ１＝０）する。
ステップＳ２４では、位相角フィードバック用目標位相角ＶＴＴを、ステップＳ２２での判定直前の第２の目標位相角ＶＴＴ２から第１の所定値Ｃ１（例えば、クランク角で０．５ｄｅｇ）分だけカム軸回転位相角基準値側に更新（ＶＴＴ２＝ＶＴＴ２−Ｃ１）した第２の目標位相角ＶＴＴ２と、位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮから所定の制限値ＣＬＭＴ分だけカム軸回転位相角基準値側に設定（ＶＴＳＬＮ−ＣＬＭＴ）した位相角値との大きい方（Ｍａｘ＝［（ＶＴＴ２−Ｃ１）、（ＶＴＳＬＮ−ＣＬＭＴ］）を位相角フィードバック制御用の目標位相角ＶＴＴとして設定し、ステップＳ１４に進む。

図１０は、ストッパ押付判定手段１０４によりバルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付け判定されたときの制御動作のタイムチャートである。
図１０には、カム軸回転位相角の位相角フィードバック制御中の、ＯＣＶリニアソレノイド駆動デューティ値の駆動デューティフィルタ値ＤＤＴＹＦ、監視デューティ値ＭＤＴＹ、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１のカウンタ値、ストッパ押付判定カウンタの判定基準値ＣＮＴＲ、カム軸回転位相角の位相角限界値の前回学習値全閉位置ＶＴＳＬＮＯと今回学習値全閉位置ＶＴＳＬＮ、第１の目標位相角ＶＴＴ１、第２の目標位相角ＶＴＴ２、実位相角検出値ＶＴＡ、およびストッパ押付判定フラグＳＤＦＬＧの挙動変化が時間軸に対して示されている。

時間ｔ０以前では、目標位相角切り換え手段１０５は目標位相角ＶＴＴを第１の目標位相角設定手段１０２により算出された第１の目標位相角ＶＴＴ１を選択し、位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９により第１の目標位相角ＶＴＴ１に実位相角検出値ＶＴＡが制御され、位相角偏差が０（＝ＶＴＴ１−ＶＴＡ）となっており、ＯＣＶリニアソレノイド駆動デューティ値の駆動デューティフィルタ値ＤＤＴＹＦは、図２のＯＣＶリニアソレノイドバルブの流量０位置を保持するためのＯＣＶリニアソレノイド３１の電流値相当の駆動デューティ値ＤＤＴＹ（例えば、油温９０℃、バッテリ電圧１４Ｖでは５０％）に制御されている。

次に、時間ｔ０で第１の目標位相角設定手段１０２により目標位相角ＶＴＴ１がカム軸回転位相角の位相角限界値の前回学習値全閉位置ＶＴＳＬＮＯ方向に増大設定されると、位相角偏差（＝ＶＴＴ１−ＶＴＡ）も増大するため、位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９によりＯＣＶリニアソレノイド３１の駆動デューティ値ＤＤＴＹ（図示しない）の出力の増大に伴い駆動デューティフィルタ値ＤＤＴＹＦも増大する。

そして、時間ｔ１では目標位相角ＶＴＴ１がカム軸回転位相角の位相角限界値の前回学習値全閉位置ＶＴＳＬＮＯに設定され、位相角限界値の前回学習値全閉位置ＶＴＳＬＮＯから第２の所定値Ｃ２（例えば、クランク角で５ｄｅｇ）分だけ位相角基準値側に設定された位相角領域に実位相角検出値ＶＴＡが到達し、かつ位相角偏差（＝ＶＴＴ１−ＶＴＡ）が正（＞０）となり、ストッパ押付判定手段１０４によりストッパ押付判定条件が成立するため、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１がカウントアップを開始する。この状態ではストッパ押付判定フラグＳＤＦＬＧはクリア（ＳＤＦＬＧ＝０）されている。
そして、時間とともにＯＣＶリニアソレノイド駆動デューティフィルタ値ＤＤＴＹＦも増大し監視デューティ値ＭＤＴＹを超過するため、もし位相角偏差が０になった状態でストッパ押し付け状態が継続したとしてもストッパ押付判定条件は継続して成立することになる。

ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１のカウンタ値が判定基準値ＣＮＴＲに到達した時間ｔ２では、ストッパ押付判定手段１０４がストッパ押付を判定し、実位相角検出値ＶＴＡをカム軸回転位相角限界値の今回学習値全閉位置ＶＴＳＬＮとして学習し、第２の目標位相角設定手段１０３で位相角限界値の学習値から第１の所定値Ｃ１（例えば、クランク角で０．５ｄｅｇ）分だけ位相角の基準値側に設定した第２の目標位相角ＶＴＴ２（＝ＶＴＳＬＮ−Ｃ１）が設定され、目標位相角切り換え手段１０５により目標位相角が第１の目標位相角ＶＴＴ１から第２の目標位相角ＶＴＴ２に切り換えられる。このとき、ストッパ押付判定手段１０４はストッパ押付判定フラグＳＤＦＬＧをセット（ＳＤＦＬＧ＝１）するとともに、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１をリセット（ＣＮＴ１＝０）する。

ストッパ押付判定時に位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９へ入力される目標位相角ＶＴＴが第１の目標位相角ＶＴＴ１から第２の目標位相角ＶＴＴ２に変更されることにより、目標位相角が位相角基準値方向に変更されるため位相角偏差が小さくなり、ＯＣＶリニアソレノイド３１の駆動デューティフィルタ値ＤＤＴＹＦも減少する。
しかし、位相角偏差が０となっても、まだ、ＯＣＶリニアソレノイド３１の駆動デューティフィルタ値ＤＤＴＹＦが監視デューティ値ＭＤＴＹより大きく、ストッパ押付状態が継続されているため、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１はカウントアップを続ける。

そして、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１が判定基準値ＣＮＴＲに到達した時間ｔ３でストッパ押付判定手段１０４が再度ストッパ押付判定し、第２の目標位相角設定手段１０３で第２の目標位相角ＶＴＴ２を現在の設定値から第１の所定値Ｃ１（例えば、クランク角で０．５ｄｅｇ）分だけ位相角基準値側に再度設定した第２の目標位相角ＶＴＴ２（＝ＶＴＴ２−Ｃ１）が位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９に入力される。

位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９では、位相角Ｆ／Ｂ制御することによりＯＣＶリニアソレノイド３１の駆動デューティフィルタ値ＤＤＴＹＦが監視デューティ値ＭＤＴＹよりも小さくなり、ＯＣＶリニアソレノイド３１に流れる電流値が通常位相角制御時の電流値まで下がる。そして、ＯＣＶリニアソレノイド３１に流れる電流値が通常位相角制御時の電流値まで下がるとカム軸回転位相角の位相角限界位置への押付状態が開放され、かつ、位相角限界値近傍にカム軸回転位相角を確実に維持することができる。

図９の動作タイムチャートにはないが、位相角限界値近傍にカム軸回転位相角を維持している状態において、第１の目標位相角ＶＴＴ１が実位相角検出値ＶＴＡから第３の所定値Ｃ３分だけ位相角基準値側に更新された場合にストッパ押付判定フラグＳＤＦＬＧがクリア（ＳＤＦＬＧ＝０）される。そして、目標位相角切り換え手段１０５により目標位相角ＶＴＴを第１の目標位相角ＶＴＴ１に切り換えて位相角Ｆ／Ｂ制御手段２９に入力し、実位相角検出値ＶＴＡを第１の目標位相角ＶＴＴ１に迅速に追従制御させる。

このように、この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、アクチュエータへの過電流状態を回避しつつ、必要最小限の消費電力によりカム軸の位相角をストッパにより制限される位相角限界値近傍に安定して保持することができるなどの効果がある。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、カム軸の位相角をストッパで制限される限界位置に制御する場合、位相角フィードバック制御による収束動作（実位相角が目標位相角に滑らかに到達する）によりストッパへの突き当て速度が大幅に低減され、また、カム軸の回転位相角可変機構の限界（ストッパ）位置のばらつきや位相角検出手段の検出誤差により、目標位相角値が実際の位相角限界値より大きい値に設定されたときの不用意なストッパ位置への押し付けがなくなり、バルブタイミング可変機構のストッパの耐久性が向上するなどの効果がある。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、何らかの要因でストッパ位置以外で実位相角の追従不良動作が発生しても誤判定することがなく、バルブタイミング可変機構がストッパで制限される限界位置に押し付けられている状態を確実に検出することができる効果がある。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、バルブタイミング可変機構のばらつきやカム軸の位相角検出誤差などにより、ストッパで制限されるカム軸の位相角限界位置がカム軸の位相角基準値側にずれている状態でバルブタイミング可変機構がストッパで制限される限界位置に押し付けられている状態を誤判定することなく確実に検出することができる効果がある。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、ストッパ位置の撓みなどにより位相角制御偏差が０の状態、または、カム軸の位相角検出値の量子化レベルでの変動により位相角制御偏差が０を中心に正負を繰り返す状態で、アクチュエータに過電流が流れた状態でバルブタイミング可変機構がストッパで制限される限界位置に押し付けられている状態を高精度で検出することができる効果がある。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、カム軸の位相角検出信号にノイズが重畳して、位相角フィードバック制御演算で算出されたアクチュエータ操作量が変動していても、バルブタイミング可変機構がストッパで制限される限界位置に押し付けられている状態を高精度で検出することができる効果がある。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、操作量の監視値は運転状態検出手段により検出した情報（温度やバッテリ電圧）に基づいて設定するようにしたので、アクチュエータ温度やバッテリ電圧が変動した場合でもバルブタイミング可変機構がストッパで制限される限界位置に押し付けられているときのアクチュエータ過電流状態を精度よく検出することができる効果がある。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、カム軸の位相角が位相角限界位置に押し付けられている状態を確実に開放してアクチュエータへの過電流供給状態を回避しつつ、アクチュエータを必要最小限の消費電力でもって、カム軸の回転位相角を位相角限界値から位相角基準値側に僅かに戻した位相角値に安定して制御することができる効果がある。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、第２の目標位相角設定手段により更新される第２の目標位相角値は、カム軸回転位相角限界値の学習値から所定値分だけカム軸回転位相角基準値側に設定された位相角値に制限するようにしたので、カム軸の回転位相角の制御動作範囲が必要以上に縮小されることが防止できる効果がある。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、カム軸の回転位相角をエンジン制御要求により設定された第１の目標位相角に迅速に追従させることができる効果がある。

実施の形態２．
図１１、図１２は、この発明の実施の形態２に係るストッパ押付判定手段でのカム軸回転位相角をストッパで制限される位相角限界値に制御する際のストッパ押付判定処理のフローチャートを示したものである。

実施の形態１に係るストッパ押付判定手段１０４は、ストッパ押付判定を位相角偏差とＯＣＶリニアソレノイドに対する駆動デューティ値とを用いて判定したが、実施の形態２に係るストッパ押付判定手段１０４は、第１の目標位相角ＶＴＴ１へ位相角Ｆ／Ｂ制御中の制御パラメータの状態に基づいてストッパ押付判定するとき、温度パラメータに基づいて演算推定したＯＣＶリニアソレノイド駆動回路抵抗値と、バッテリ電圧値と、ＯＣＶリニアソレノイド駆動デューティ値とにより算出したＯＣＶリニアソレノイド電流値が所定値以上を所定時間継続時に、バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される位相角限界位置に押し付けられた状態と判定するようにしたものである。

ステップＳ５０では、ＥＣＵ２に入力された油温センサ（図示しない）の出力値をマイコン５に内蔵されたＡＤ変換器（図示しない）に、潤滑油の油温（ＯＴ）として入力し、ＯＣＶリニアソレノイド３１の巻線抵抗値ＲＳを演算推定するための温度パラメータ（ＴＭＰ＝ＯＴ）として読み込み、ステップＳ５１に進む。

ステップＳ５１では、温度パラメータＴＭＰを用いてＯＣＶリニアソレノイド３１の巻線抵抗値ＲＳを式（３）により演算推定を行い、ステップＳ５２に進む。但し、Ｋｔｍｐは抵抗温度係数、Ｒ０はオフセット抵抗値である。

ＲＳ＝Ｋｔｍｐ×ＴＭＰ＋Ｒ０・・・（３）

ステップＳ５２では、ＯＣＶリニアソレノイド駆動回路抵抗値ＲＤＲＶをＯＣＶリニアソレノイド巻線抵抗値ＲＳに、予め設定されたＯＣＶリニアソレノイドハーネス抵抗値ＲＨＮと、リニアソレノイド駆動素子のＯＮ抵抗値ＲＴＲとを加算して算出し、ステップＳ５３に進む。

ステップＳ５３では、バッテリ電圧ＶＢ（実施の形態１での入力と同じ）と、ＯＣＶリニアソレノイド駆動デューティ値ＤＤＴＹと、ＯＣＶリニアソレノイド駆動回路抵抗値ＲＤＲＶとにより、ＯＣＶリニアソレノイド３１の巻線に流れているリニアソレノイド電流値ＩＳＣを式（４）により、推定演算し、ステップＳ５４に進む。

ＩＳＣ＝ＶＢ×ＤＤＴＹ／ＲＤＲＶ・・・（４）

ステップＳ５４では、ストッパ押付判定フラグＳＤＦＬＧがセット（＝１）されているか否かを判定し、ストッパ押付判定フラグＳＤＦＬＧがセット（＝１）されている場合は
ステップＳ６８に進み、ストッパ押付判定フラグＳＤＦＬＧがセットされていない（＝０）場合はステップＳ５５に進む。

ステップＳ５５では、実位相角検出手段２８により検出された実位相角検出値ＶＴＡが、例えばカム軸回転位相角の位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮから位相角基準値側に第２の所定値Ｃ２（例えば、クランク角で５ｄｅｇ）分だけ設定した位相角領域（ＶＴＡ＞ＶＴＳＬＮ−Ｃ２）に存在しているかどうかを判定し、存在している場合はステップＳ５６に進み、存在していない場合ステップＳ６５に進む。

ステップ５６では、ステップＳ５５でカム軸回転位相角の実位相角検出値ＶＴＡが位相角領域（ＶＴＡ＞ＶＴＳＬＮ−Ｃ２）に存在すると判定された場合であり、ＯＣＶリニアソレノイド電流値ＩＳＣが所定値ＩＳＲ以上か否かを判定する。ステップＳ５６でＯＣＶリニアソレノイド電流値ＩＳＣが所定値ＩＳＲ以上と判定された場合は、ＯＣＶリニアソレノイド３１に過電流を供給している状態であるのでステップＳ５７に進み、ＯＣＶリニアソレノイド電流値ＩＳＣが所定値ＩＳＲ未満の場合は、バルブタイミング可変機構がストッパで制限されるカム軸回転位相角の限界位置に押し付けられていない状態であると判定して、ステップＳ６５に進む。

ステップＳ５７では、ステップＳ５６でＯＣＶリニアソレノイド電流値ＩＳＣが所定値ＩＳＲ（例えば、０．８）以上（ＩＳＣ≧ＩＳＲ）と判定された場合は、バルブタイミング可変機構がストッパで制限されるカム軸回転位相角の限界位置に押し付けられている状態と判定して、ストッパ押し付け状態を計時するストッパ押付判定カウンタＣＮＴ２をカウントアップ（ＣＮＴ２＝ＣＮＴ２＋１）し、ステップＳ５８に進む。
ステップＳ５８では、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ２が所定値ＣＮＴＲ（例えば１ｓｅｃ）以上に到達したかどうかを判定し、所定値ＣＮＴＲ以上に到達していなければステップＳ６７に進み、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ２が所定値ＣＮＴＲ以上に到達したと判定された場合は、ステップＳ５９に進む。

ステップＳ５９では、ＯＣＶリニアソレノイド３１に過電流供給状態でストッパに押し付けられていると判定して、ストッパ押付判定フラグＳＤＦＬＧをセット（＝１）し、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ６０では、継続判定に備えてストッパ押付判定カウンタＣＮＴ２をクリア（＝０）し、ステップ６１に進む。
ステップＳ６１では、ストッパ押付判定時の実位相角検出値ＶＴＡの値を位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮとして学習記憶し、ステップＳ６２に進む。
ステップＳ６２では、位相角Ｆ／Ｂ制御時の目標位相角ＶＴＴを位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮから第１の所定値Ｃ１（例えば、クランク角で０．５ｄｅｇ）を減算した第２の目標位相角ＶＴＴ２とし、ステップＳ６３へ進む。

ステップＳ６３では、目標位相角ＶＴＴに実位相角検出値ＶＴＡが一致するようにＦ／Ｂ制御（例えばＰＩＤ制御）演算を行ってＯＣＶリニアソレノイド駆動デューティ値ＤＤＴＹを算出し、ステップＳ６４に進む。
ステップＳ６４では、ＯＣＶリニアソレノイド駆動デューティ値ＤＤＴＹをＯＣＶリニアソレノイド３１の操作量として駆動出力することによりカム軸回転位相角の駆動制御を行う。

ステップＳ６５では、エンジン制御要求で設定された第１の目標位相角ＶＴＴ１が位相角限界値の学習値から位相角基準値側に設定された状態であり、ストッパ押し付け判定処理を止めて、実位相角検出値ＶＴＡを位相角限界値近傍の第２の目標位相角ＶＴＴ２から第１の目標位相角ＶＴＴ１に追従制御させるため、ストッパ押付判定フラグＳＤＦＬＧをクリア（＝０）し、ステップＳ６６に進む。
ステップＳ６６では、ストッパ押し付け状態を計時するストッパ押付判定カウンタＣＮＴ２をクリア（＝０）し、ステップＳ６７に進む。
ステップＳ６７では、位相角Ｆ／Ｂ制御するときの目標位相角ＶＴＴにエンジン制御要求により設定された第１の目標位相角ＶＴＴ１を設定してステップＳ６３に進む。

一方、ステップＳ５４でストッパ押付判定フラグＳＤＦＬＧがセット（＝１）されている場合は、ステップＳ６８以降でストッパ押付判定時の処理を行う。
ステップＳ６８では、エンジン制御要求により設定された第１の目標位相角ＶＴＴ１が実位相角検出値ＶＴＡに第３の所定値Ｃ３（例えば、クランク角で１．５ｄｅｇ）を減算して設定した位相角より小さい（ＶＴＴ１＜ＶＴＡ−Ｃ３）か否かを判定し、小さいと判定された場合はステップＳ６５に進み、大きいと判定された場合はステップＳ６９に進む。

ステップＳ６９では、エンジン制御要求により設定された第１の目標位相角ＶＴＴ１が実位相角検出値ＶＴＡから第３の所定値Ｃ３（例えば、クランク角で１．５ｄｅｇ）を減算した位相角値以上（ＶＴＴ１≧ＶＴＡ−Ｃ３）と判定された場合は、ストッパ押し付け判定処理を継続するため、ＯＣＶリニアソレノイド電流値ＩＳＣが所定値ＩＳＲ以上か否かを判定する。ＯＣＶリニアソレノイド電流値ＩＳＣが所定値ＩＳＲ以上の場合、ステップＳ７０に進み、ＯＣＶリニアソレノイド電流値ＩＳＣが所定値ＩＳＲ未満の場合、ステップＳ７４に進む。

ステップＳ７０では、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ２をカウントアップ（ＣＮＴ２＝ＣＮＴ２＋１）し、ステップＳ７１に進む。
ステップＳ７１では、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ２が所定値ＣＮＴＲ以上に到達したか否かを判定し、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ２が所定値ＣＮＴＲ以上に到達していなければステップＳ６３に進み、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ２が所定値ＣＮＴＲ以上に到達しているときにはステップＳ７２に進む。
ステップＳ７２では、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ１をクリア（＝０）し、ステップＳ７３に進む。

ステップＳ７３では、位相角Ｆ／Ｂ制御時の目標位相角ＶＴＴを、現在の第２の目標位相角ＶＴＴ２から第１の所定値Ｃ１を減算した値と、ストッパ押付判定時の位相角限界値の学習値全閉位置ＶＴＳＬＮから所定の制限値ＣＬＭＴ（例えば、クランク角で５ｄｅｇ）を減算した値の大きい方（Ｍａｘ＝［（ＶＴＴ２−Ｃ１）、（ＶＴＳＬＮ−ＣＬＭＴ）］である第２の目標位相角ＶＴＴ２とする。
ステップＳ７４では、ステップＳ６９でＯＣＶリニアソレノイド電流値ＩＳＣが所定値ＩＳＲ未満と判定された場合であり、ストッパ押付判定カウンタＣＮＴ２をクリア（＝０）し、ステップＳ６３に進む。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、カム軸の位相角が位相角限界位置に押し付けられている状態を高精度に検出することができる効果がある。

この発明に係わる内燃機関のバルブタイミング制御装置によれば、新たに温度センサを追加する必要がなくコスト低減が得られる効果がある。

尚、本発明では、アクチュエータとしてＯＣＶリニアソレノイドを用いた構成での実施例について説明したが、アクチュエータに電動モータを用いた構成でも同様の効果が得られる。
また、本発明ではカム軸回転位相の限界位置への目標位相角設定値を位相角限界値の学習値に設定したが、これを位相角限界値の学習値よりも所定値だけカム軸回転位相角の基準値側に設定すれば、ストッパへの突き当てが回避され、更に耐久性が向上する効果が得られるのは言うまでもない。

１内燃機関、２ＥＣＵ、３油圧制御ソレノイド弁（ＯＣＶ）、５マイコン、１１クランク軸、１２タイミングベルト、１３、１４タイミングプーリ、１５、１６カム軸、１７クランク角センサ、１８カム角センサ、２１マイコン、２２、２３波形整形回路、２４駆動回路、２５空気量信号、２６スロットル開度信号、２７目標位相角設定手段、２８実位相角検出手段、２９位相角Ｆ／Ｂ制御手段、３０バッテリ電圧、３１ＯＣＶリニアソレノイド、３２スプール、３３スプリング、４１ポンプ、４２供給油通路、４３排出油通路、４４オイルタンク、４５、４６供給油通路、５０バルブタイミング可変機構、１０１運転状態検出手段、１０２第１の目標位相角設定手段、１０３第２の目標位相角設定手段、１０４ストッパ押付判定手段、１０５目標位相角切り換え手段。

Claims

内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相角を位相角制御停止時の位相角基準値からストッパにより制限される位相角限界値まで連続的に変更可能なバルブタイミング可変機構を、アクチュエータによって駆動することにより変化させることで、吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブ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おいて、
前記クランク軸の基準回転位置を検出するクランク角センサと、
前記カム軸の基準回転位置を検出するカム角センサと、
前記クランク角センサおよび前記カム角センサの検出信号に基づいて前記カム軸の実位相角を検出する実位相角検出手段と、
内燃機関の温度パラメータなどを含む運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段により検出した運転状態に基づいて、前記カム軸の第１の目標位相角を設定する第１の目標位相角設定手段と、
前記実位相角が前記第１の目標位相角に一致するようにフィードバック制御演算を行い、前記アクチュエータへの操作量を算出する位相角フィードバック制御手段と、
前記位相角フィードバック制御中の制御パラメータの状態に基づいて、前記バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられた状態か否かを判定するストッパ押付判定手段と、
前記ストッパ押付判定手段により前記バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられたと判定されたときの前記カム軸の実位相角検出値から第１の所定値分だけカム軸回転位相角基準値側に第２の目標位相角を設定する第２の目標位相角設定手段と、
前記ストッパ押付判定手段により前記バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられたと判定されたときに、前記位相角フィードバック制御中の目標位相角を前記第１の目標位相角から前記第２の目標位相角に切り換える目標位相角切り換え手段とを備えた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。
前記ストッパ押付判定手段により、前記バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられたと判定されたときの、前記カム軸回転位相角検出値をカム軸回転位相角限界値の学習値として学習し、前記第１の目標位相角設定手段で設定する第１の目標位相角の上限値とするようにした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。
前記ストッパ押付判定手段は、前記カム軸回転位相角検出値が前記カム軸回転位相角限界値の学習値から第２の所定値分だけカム軸回転位相角基準値側に設定されたカム軸回転位相角領域に存在するときに、前記位相角フィードバック制御中の制御パラメータの状態に基づいて、前記バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられた状態か否かを判定するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
前記ストッパ押付判定手段は、前記位相角フィードバック制御中の第１の目標位相角から実位相角を減算した差が０を超える状態を所定時間継続時に、前記バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられた状態と判定するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
前記ストッパ押付判定手段は、前記位相角フィードバック制御中の前記アクチュエータ操作量が予め設定された操作量の監視値より大きい状態を所定時間継続時に、前記バルブタイミング可変機構がストッパにより制限される限界位置に押し付けられた状態と判定するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
前記バルブタイミング可変機構のストッパにより制限される限界位置への押し付け判定に用いるアクチュエータ操作量は、フィルタ処理後の操作量を用いるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
前記操作量の監視値は運転状態検出手段により検出した情報（温度やバッテリ電圧）に基づいて設定するようにしたことを特徴とする請求項５または６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
前記第２の目標位相角で位相角フィードバック制御中に、前記アクチュエータ操作量のフィルタ処理後の操作量が予め設定された前記操作量の監視値より大きい状態を所定時間継続時に、前記第２の目標位相角設定手段により前記第２の目標位相角から第１の所定値分だけカム軸回転位相角基準値側に前記第２の目標位相角を更新するようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
前記第２の目標位相角設定手段により更新される第２の目標位相角値は、前記カム軸回転位相角限界値の学習値から所定値分だけカム軸回転位相角基準値側に設定された位相角値に制限するようにしたことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
前記第２の目標位相角値に実位相角値をフィードバック制御中において、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記第１の目標位相角設定手段により設定された前記第１の目標位相角値が、前記カム軸の実位相角値に第３の所定値分だけカム軸回転位相角基準値側に設定された位相角値より更に基準値側に変更されたとき、前記目標位相角切り換え手段により、前記位相角フィードバック制御に用いる目標位相角を前記第２の目標位相角から前記第１の目標位相角に切り換えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
前記第１の目標位相角へ位相角フィードバック制御中の制御パラメータの状態に基づいて、カム軸回転位相角限界値を判定するストッパ押付判定手段は、前記温度パラメータに基づいて演算推定したアクチュエータ駆動回路抵抗値と、バッテリ電圧値と、アクチュエータ操作量とに基づいて算出したアクチュエータ電流推定値が所定値以上を所定時間継続時に、前記カム軸が限界位置に押し付けられたと判定するようにした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バルブタイミング制御装置。
前記温度パラメータは油温とし、油温に基づいて演算推定したアクチュエータの抵抗値、ハーネス抵抗値、アクチュエータ駆動素子のＯＮ抵抗値とにより、アクチュエータ駆動回路抵抗値を算出するようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。