JP3034440B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関に設けられた
吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタ
イミングを制御するようにしたバルブタイミング制御装
置に係る。詳しくは、バルブタイミングを内燃機関の運
転状態に応じて連続的に制御するようにしたバルブタイ
ミング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基本的な内燃機関（エンジン）で
は、そのエンジンに設けられた吸気バルブ及び排気バル
ブが燃焼室に通じる吸気通路及び排気通路をそれぞれ開
く。これらのバルブタイミングはクランクシャフトの回
転位相、延いてはピストンが上下動するタイミングに一
義的に同期する。従って、燃焼室における吸排気量は吸
気通路に別途設けられたスロットルバルブの開度やエン
ジンの回転速度に依存することになる。

【０００３】これに対し、昨今では、燃焼室における吸
排気量を更に自由度をもって調節可能とするために、バ
ルブタイミングを変更可能に構成した装置がある。この
種の装置はバルブタイミングを変更するための可変機構
と、その可変機構の動きを制御するためのコンピュータ
とを備える。コンピュータはエンジンの運転状態に応じ
て可変機構を制御することにより、吸気バルブ及び排気
バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを制御し、
もって吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ
の大きさを制御する。この制御により、コンピュータは
燃焼室に充填すべき燃料及び空気の混合気を調節し、空
燃比の適正化を図り、もってエンジンの出力を制御す
る。

【０００４】例えば、コンピュータはエンジンの回転速
度がある程度高い場合に、バルブオーバラップが相対的
に大きくなるように可変機構を制御する。この制御によ
れば、吸入空気の慣性効果を利用することができ、燃焼
室に対する吸入空気の充填効率が高められ、エンジンの
出力が向上する。一方、コンピュータはエンジンの回転
速度がある程度低い場合に、バルブオーバラップが相対
的に小さくなるように可変機構を制御する。この制御に
よれば、燃焼室から一旦排出された排気ガスが燃焼室に
逆流することが防止され、燃焼室における残留排気ガ
ス、即ち内部ＥＧＲの割合が低減して混合気の燃焼不良
が防止される。

【０００５】ここで、特開平４−２７９７０５号公報は
この種の装置の一例を開示する。この装置はエンジンの
運転状態に応じてバルブタイミングを連続的、且つ任意
に変更することを実現する。図１２に示すように、この
装置で、カム位置センサ９１はカムシャフト９２の回転
位置を検出する。クランク位置センサ９３はクランクシ
ャフト９４の回転位置を検出する。第１及び第２の油圧
ポンプ９５，９６はオイルパン９７のオイルを吐出す
る。カムシャフト９２に設けられた回転位相変化手段
（可変機構：ＶＶＴ）９８は油圧により駆動されること
により、カムシャフト９２の回転位相を変更する。この
ＶＶＴ９８はタイミングプーリ９８ａを備え、その内部
には同プーリ９８ａとカムシャフト９２とを連結するリ
ング状ピストン及び伝達部材（共に図示しない）等を内
蔵する。そして、そのピストンを油圧により移動させる
ことにより、カムシャフト９２の回転位相が変わる。油
圧ライン９９は第２の油圧ポンプ９６とＶＶＴ９８との
間をつなぐ。油圧ライン９９の途中に設けられた第１及
び第２の油圧制御弁１００，１０１はＶＶＴ９８に対す
る油圧の供給を制御する。電子制御装置１０２はエンジ
ン１０３の回転速度等の値に基づいてカムシャフト９２
の回転位相に係る、即ちバルブタイミングの制御に係る
目標位相を算出する。電子制御装置１０２は両センサ９
１，９３の出力信号に基づいてバルブタイミングの実位
相を検出する。電子制御装置１０２は、検出された実位
相と算出された目標位相とを比較することにより、カム
シャフト９２の回転位相を変化させるために使用される
べき変化値を算出する。そして、電子制御装置１０２は
算出された変化値に基づいて両油圧制御弁１００，１０
１の開度をデューティ制御する。この制御により、ＶＶ
Ｔ９８が連続的に制御され、エンジン１０３の運転状態
に応じた最適なバルブタイミングが得られる。

【０００６】例えば、電子制御装置１０２はバルブタイ
ミングを現状よりも進める（進角させる）ために、第２
の油圧制御弁１０１を全閉とし、第１の油圧制御弁１０
０の開度を上記変化値に応じてデューティ制御する。そ
して、電子制御装置１０２はカムシャフト９２の回転位
相の変化値が目標値に合致したときに、バルブタイミン
グを保持するために両油圧制御弁１００，１０１を全閉
とする。この制御により、油圧ライン９９が密閉状態に
保たれ、カムシャフト９２の回転位相の変化値が保持さ
れてバルブタイミングがそのときの状態に保持される。
ここで、油圧ライン９９の各部からオイルが洩れること
により、バルブタイミングが変化するおそれがある。そ
こで、電子制御装置１０２はバルブタイミングを常時検
出することにより、両油圧制御弁１００，１０１を用い
てバルブタイミングをフィードバック制御する。一方、
電子制御装置１０２はバルブタイミングを現状よりも遅
れさせるために、第１の油圧制御弁１００を全閉とし、
第２の油圧制御弁１０１の開度を変化値に応じてデュー
ティ制御する。そして、電子制御装置１０２はカムシャ
フト９２の回転位相の変化値が目標値に合致したとき
に、同じくバルブタイミングを保持するために両油圧制
御弁１００，１０１を全閉とする。この制御により、カ
ムシャフト９２の回転位相の変化値が保持されてバルブ
タイミングがそのときの状態に保持される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報の
装置はバルブタイミングを目標の位相に保持するための
保持制御において、その保持制御の結果を評価し、その
評価に基づき保持制御を修正するための学習値を学習す
るような学習制御を行わない。よって、同装置は保持制
御に学習制御を適用したときの最適な学習制御を示唆し
ていない。

【０００８】ここで、ＶＶＴ９８及び両油圧制御弁１０
０，１０１等はそれらの出力特性について公差や経時変
化を有する。又、各部材９８，１００，１０１等の出力
特性はエンジン１０３の運転状態によっても異なる。つ
まり、両ポンプ９５，９６により得られる油圧がエンジ
ン１０３の回転速度や暖機状態によって異なり、その油
圧の違いが各部材９８，１００，１０１の出力特性を変
えることがある。従って、上記公差や経時変化の影響を
保持制御から排除するために、保持制御に学習制御を適
用することが必要になる。更に、この学習制御をどのよ
うに保持制御に適合させるかについて、幾つかの課題が
ある。

【０００９】例えば、学習制御を実行するための条件の
設定の仕方によっては、正しい学習値が学習されるより
も前に保持制御が開始されることもある。この場合に、
学習値が誤っているにもかかわらず、その学習値に基づ
いて保持制御が行われてしまうことになる。このため、
学習制御の実行条件がその後に成立しない限り、保持制
御の結果が不良となり、バルブタイミングが目標の位相
に安定して収束しなくなるおそれがある。このことはバ
ルブタイミングの制御によって得られるエンジンの運転
状態を不安定にするおそれがある。

【００１０】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、バルブタイミングに係る保
持制御にその制御を修正するための学習制御を適用する
ことにより、装置機構上の公差や経時変化等の影響を保
持制御から排除することを可能にし、併せて、誤った学
習値に基づき保持制御が開始され、その後に学習値が学
習制御により更新されるまでの間で、学習値を修正して
安定した保持制御を達成することを可能にした内燃機関
のバルブタイミング制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明では、図１に示すように、内燃
機関Ｍ１の燃焼室Ｍ２に通じる吸気通路Ｍ３及び排気通
路Ｍ４のそれぞれを開くために内燃機関Ｍ１の出力軸Ｍ
１ａの回転に同期して作動する吸気バルブＭ５及び排気
バルブＭ６の少なくとも一方のバルブタイミングを内燃
機関Ｍ１の運転状態に応じて制御するようにしたバルブ
タイミング制御装置であって、油圧により駆動されるこ
とにより両バルブＭ５，Ｍ６の少なくとも一方のバルブ
タイミングの位相を連続的に変更可能とする可変機構Ｍ
７と、その可変機構Ｍ７を駆動するために同可変機構Ｍ
７に油圧を供給すると共にその油圧を調整可能とした油
圧供給手段Ｍ８と、内燃機関Ｍ１の運転状態を検出する
ための運転状態検出手段Ｍ９と、バルブタイミングの制
御に係る目標の位相を運転状態検出手段Ｍ９の検出結果
に基づいて算出するための目標位相算出手段Ｍ１０と、
可変機構Ｍ７により変更されるバルブタイミングの実際
の位相を検出するための実位相検出手段Ｍ１１と、内燃
機関Ｍ１の運転状態に適合したバルブタイミングを得る
ために、実位相検出手段Ｍ１１により検出される実際の
位相が目標位相算出手段Ｍ１０により算出される目標の
位相に近似するように油圧供給手段Ｍ８を制御すること
により可変機構Ｍ７を制御する実位相制御手段Ｍ１２と
を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、実位相制御手段Ｍ１２の制御により実際の位相と目
標の位相との偏差が所定値以下となったときに、そのと
きのバルブタイミングの位相が保持されるように所要の
制御値に基づいて油圧供給手段Ｍ８を制御することによ
り可変機構Ｍ７を制御するための保持制御手段Ｍ１３
と、実位相制御手段Ｍ１２の制御によりバルブタイミン
グの位相がある一定の状態を継続するときに、目標の位
相と実際の位相とを比較することにより保持制御手段Ｍ
１３による制御の結果を評価し、その評価に基づいて保
持制御手段Ｍ１３の制御を修正するために制御値として
適用される学習値を学習するための学習制御手段Ｍ１４
と、保持制御手段Ｍ１３の制御により実際の位相が変化
してその実際の位相と目標の位相との偏差が所定値より
も大きくなったときに、学習制御手段Ｍ１４における学
習値を変更するための学習値変更手段Ｍ１５とを備えた
ことを趣旨とする。

【００１２】

【作用】上記発明の構成によれば、図１に示すように、
内燃機関Ｍ１の運転時に吸気バルブＭ５及び排気バルブ
Ｍ６が出力軸Ｍ１ａの回転に同期して作動する。この作
動により、吸気通路Ｍ３及び排気通路Ｍ４のそれぞれが
開いて燃焼室Ｍ２に対する吸気及び排気が行われる。こ
のとき、目標位相算出手段Ｍ１０は運転状態検出手段Ｍ
９の検出結果に基づいてバルブタイミングの制御に係る
目標の位相を算出する。そして、実位相制御手段Ｍ１２
は実位相検出手段Ｍ１１により検出される実際の位相が
上記目標の位相に近似するように油圧供給手段Ｍ８を制
御することにより可変機構Ｍ７を制御する。この制御に
より、両バルブＭ５，Ｍ６の少なくとも一方のバルブタ
イミングが変更され、そのときどきの内燃機関Ｍ１の運
転状態に適合したバルブタイミングが得られる。

【００１３】ここで、保持制御手段Ｍ１３は実際の位相
と目標の位相との偏差が所定値以下となったときに、そ
のときのバルブタイミングの位相が保持されるように所
要の制御値に基づいて油圧供給手段Ｍ８を制御すること
により、可変機構Ｍ７を制御する。学習制御手段Ｍ１４
はバルブタイミングの位相がある一定の状態を継続して
いるときに、目標の位相と実際の位相とを比較すること
により、保持制御手段Ｍ１３による制御の結果を評価す
る。そして、学習制御手段Ｍ１４はその評価に基づいて
保持制御手段Ｍ１３の制御を修正するために、制御値と
して適用される学習値を学習する。

【００１４】これに対し、学習値変更手段Ｍ１５は、保
持制御手段Ｍ１３の制御により実際の位相が変化してそ
の実際の位相と目標の位相との偏差が所定値よりも大き
くなったときに、学習値を適宜に変更する。

【００１５】従って、学習制御手段Ｍ１４により正しい
学習値が学習されるよりも前に誤った学習値、即ち誤っ
た制御値に基づいて保持制御手段Ｍ１３の制御が開始さ
れたとする。この場合、その制御において学習値が適宜
に変更され、制御値が変更されて保持制御手段Ｍ１３の
制御が適宜に修正される。

【００１６】

【実施例】以下、この発明における内燃機関のバルブタ
イミング制御装置を自動車のガソリンエンジンシステム
に具体化した一実施例を図２〜図１１を参照して詳細に
説明する。

【００１７】図２はこの実施例のバルブタイミング制御
装置に係るガソリンエンジンシステムを示す概略構成図
である。内燃機関としてのエンジン１は複数のシリンダ
２を備える。各シリンダ２にそれぞれ設けられたピスト
ン３は出力軸としてのクランクシャフト１ａにつなが
り、各シリンダ２の中で上下動可能となっている。各シ
リンダ２においてピストン３の上側は燃焼室４を構成す
る。各燃焼室４のそれぞれに対応して設けられた点火プ
ラグ５は燃焼室４に導入された混合気を点火する。各燃
焼室４に対応して設けられた吸気ポート６ａ及び排気ポ
ート７ａのそれぞれは吸気通路６及び排気通路７の一部
を構成する。各燃焼室４に対応して設けられた吸気バル
ブ８及び排気バルブ９のそれぞれは各ポート６ａ，７ａ
をそれぞれ開く。これらのバルブ８，９のそれぞれは異
なるカムシャフト１０，１１の回転に基づいて作動す
る。各カムシャフト１０，１１の先端にそれぞれ設けら
れたタイミングプーリ１２，１３はタイミングベルト１
４を介してクランクシャフト１ａにつながる。

【００１８】エンジン１の運転時には、クランクシャフ
ト１ａの回転力がタイミングベルト１４及び各タイミン
グプーリ１２，１３を介して各カムシャフト１０，１１
に伝わる。各カムシャフト１０，１１が回転することに
より、各バルブ８，９が作動する。各バルブ８，９はク
ランクシャフト１ａの回転に同期して、即ち各ピストン
３の上下動に応じた吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張行
程及び排気行程に同期して、所定のタイミングで作動可
能となっている。

【００１９】吸気通路６の入口に設けられたエアクリー
ナ１５は同通路６に取り込まれる外気を清浄化する。各
吸気ポート６ａの近傍にそれぞれ設けられたインジェク
タ１６は吸気ポート６ａへ向かって燃料を噴射する。エ
ンジン１の運転時には、外気がエアクリーナ１５を介し
て吸気通路６に取り込まれる。このとき、各インジェク
タ１６が燃料を噴射することにより、その燃料と外気と
の混合気が吸入行程において吸気バルブ８が吸気ポート
６ａを開くときに、燃焼室４に吸入される。燃焼室４に
吸入された混合気は、点火プラグ５が作動することによ
り、爆発・燃焼する。その結果、ピストン３が作動して
クランクシャフト１ａが回転し、エンジン１に出力が得
られる。燃焼後の排気ガスは、排気行程において排気バ
ルブ９が排気ポート７ａを開くときに、燃焼室４から導
出され、排気通路７を通って外部へ排出される。

【００２０】吸気通路６に設けられたスロットルバルブ
１７は図示しないアクセルペダルの操作に連動して作動
する。このバルブ１７の開度が調節されることにより、
吸気通路６に対する外気の取り込み量、即ち吸入空気量
Ｑが調節される。スロットルバルブ１７の下流側に設け
られたサージタンク１８は吸入空気の脈動を平滑化す
る。エアクリーナ１５の近傍に設けられた吸気温センサ
７１は吸気温度ＴＨＡを検出し、その検出値に応じた信
号を出力する。スロットルバルブ１７の近傍に設けられ
たスロットルセンサ７２は、同バルブ１７の開度（スロ
ットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた信号を
出力する。このセンサ７２はスロットルバルブ１７が全
閉の状態となったときに、そのことを検出して出力す
る。サージタンク１８に設けられた吸気圧センサ７３
は、同タンク１８における吸入空気の圧力（吸気圧力）
ＰＭを検出し、その検出値に応じた信号を出力する。

【００２１】一方、排気通路７の途中に設けられた触媒
コンバータ１９は内蔵された三元触媒２０により排気ガ
スを浄化する。排気通路７に設けられた酸素センサ７４
は排気ガス中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応
じた信号を出力する。エンジン１に設けられた水温セン
サ７５は、エンジン１を冷却するための冷却水の温度
（冷却水温度）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた信
号を出力する。

【００２２】ディストリビュータ２１は、イグナイタ２
２から出力される高電圧を、各点火プラグ５を作動させ
るための点火信号として各点火プラグ５へ分配する。従
って、各点火プラグ５を作動させるタイミングはイグナ
イタ２２が高電圧を出力するタイミングにより決まる。

【００２３】ディストリビュータ２１に内蔵されたロー
タ（図示しない）は、クランクシャフト１ａに同期して
回転するカムシャフト１１により回転させられる。ディ
ストリビュータ２１に設けられた回転速度センサ７６
は、エンジン１の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを
ロータの回転に基づいて検出し、その検出値をパルス信
号として出力する。ディストリビュータ２１に設けられ
た気筒判別センサ７７はクランク角度（°ＣＡ）の基準
位置ＧＰをロータの回転に応じて所定の割合で検出し、
その検出値を同じくパルス信号として出力する。この実
施例において、エンジン１の一連の４行程に対してクラ
ンクシャフト１ａは２回転する。クランクシャフト１ａ
が２回転する間に、回転速度センサ７６は３０°ＣＡ毎
に１パルスの信号を出力する。気筒判別センサ７７は３
６０°ＣＡ毎に１パルスの信号を出力する。

【００２４】この実施例で、タイミングプーリ１２に設
けられた油圧駆動式の可変機構（以下単に「ＶＶＴ」と
書き表す。）２５は吸気バルブ８に係るバルブタイミン
グを変更する。ＶＶＴ２５とそれを駆動するための本発
明の油圧供給手段の構成について詳しく説明する。

【００２５】図３，４はＶＶＴ２５及びそれに付随する
リニアソレノイドバルブ（ＬＳＶ）５５の構造を示す。
エンジン１のシリンダヘッド２６及びベアリングキャッ
プ２７はカムシャフト１０をそのジャーナル１０ａにお
いて回転可能に支持する。ＶＶＴ２５はカムシャフト１
０の先端に設けられたタイミングプーリ１２と一体をな
す。ジャーナル１０ａに設けられた二つの油溝３１，３
２はジャーナル１０ａの外周に沿って延びる。ベアリン
グキャップ２７に設けられた油路３３，３４はジャーナ
ル１０ａ及び各油溝３１，３２に潤滑油を供給する。こ
の実施例で、図２に示すように、エンジン１に設けられ
たオイルパン２８、オイルポンプ２９及びオイルフィル
タ３０等はエンジン１の各部を潤滑するための潤滑装置
を構成する。この潤滑装置はＶＶＴ２５を駆動するため
に同ＶＶＴ２５に油圧を供給する。ＬＳＶ５５はＶＶＴ
２５に供給される油圧を調節可能とする。この潤滑装置
及びＬＳＶ５５は本発明の油圧供給装置を構成する。

【００２６】エンジン１の運転に連動してオイルポンプ
２９が作動することにより、オイルパン２８から吸い上
げられた潤滑油がオイルポンプ２９より吐出される。吐
出された潤滑油はオイルフィルタ３０を通り、ＬＳＶ５
５により各油路３３，３４へ選択的に圧送され、各油溝
３１，３２及びジャーナル１０ａに供給される。

【００２７】略円板状をなすタイミングプーリ１２と同
プーリ１２に取り付けられたカバー３５はハウジング３
６を構成する。有底円筒状をなすカバー３５はプーリ１
２の一側面及びカムシャフト１０の先端を覆う。プーリ
１２はその外周に複数の外歯３７を有し、中央にボス３
８を有する。ボス３８においてカムシャフト１０に装着
されたプーリ１２は、同シャフト１０と相対回動可能と
なっている。前述したタイミングベルト１４は外歯３７
につながる。

【００２８】カバー３５はその外周にフランジ３９を有
し、その底部中央に孔４０を有する。複数のボルト４１
及びピン４２はフランジ３９をプーリ１２の一側面に固
定する。孔４０に装着された蓋４３は取り外し可能であ
る。カバー３５はその内周に複数の内歯３５ａを有す
る。

【００２９】プーリ１２及びカバー３５により囲まれた
空間４４は円筒状をなすインナキャップ４５等を収容す
る。中空ボルト４６及びピン４７はキャップ４５をカム
シャフト１０の先端に固定する。キャップ４５の周壁４
５ａはボス３８を包み、両者４５，３８は相対回動可能
となっている。周壁４５ａはその外周に複数の外歯４５
ｂを有する。

【００３０】ハウジング３５とキャップ４５との間に介
在されたリングギヤ４８はハウジング３５とカムシャフ
ト１０とを連結する。空間４４に収容されたリングギヤ
４８は環状をなし、カムシャフト１０の軸方向に沿って
移動可能となっている。リングギヤ４８はその内外周に
複数の歯４８ａ，４８ｂを有し、その両方がヘリカル歯
をなす。リングギヤ４８はカムシャフト１０に沿って移
動することにより、同シャフト１０に対して相対的に回
動する。リングギヤ４８の内歯４８ａはキャップ４５の
外歯４５ｂに、リングギヤ４８の外歯４８ｂはカバー３
５の内歯３５ａにそれぞれ噛み合う。

【００３１】プーリ１２が回転することにより、リング
ギヤ４８により連結されたハウジング３５とキャップ４
６とが一体に回転し、もってカムシャフト１０とハウジ
ング３５とが一体的に回転する。

【００３２】図３，４に示すように、空間４４はリング
ギヤ４８により区画された第１及び第２の油圧室４９，
５０を含む。第１の油圧室５０はリングギヤ４８の左端
とカバー３７の底壁との間に位置する。第２の油圧室５
０はリングギヤ４８の右端とプーリ１２との間に位置す
る。

【００３３】ここで、第１の油圧室４９に潤滑油による
油圧を供給するために、カムシャフト１０はその内部に
軸方向に沿って延びる油路５１を有する。この油路５１
の先端は中空ボルト４６の孔４６ａを通じて第１の油圧
室４９に連通する。この油路５１の基端はカムシャフト
１０の半径方向へ延びる油孔５２を介して油溝３１に通
じる。

【００３４】一方、第２の油圧室５０に潤滑油による油
圧を供給するために、カムシャフト１０はその内部に油
路５１と平行に延びる別の油路５３を有する。ボス３８
に形成された油孔５４は第２の油圧室５０と油路５３と
の間を連通する。

【００３５】上記の構成において、油路３３、油孔５
２、油路５１及び孔４６ａ等は、第１の油圧室５０に潤
滑油による油圧を供給するための第１の油圧供給通路を
構成する。油路３４、油路５３及び油孔５４等は、第２
の油圧室５１に潤滑油による油圧を供給するための第２
の油圧供給通路を構成する。ここで、両油圧供給通路の
途中に設けられたＬＳＶ５５はその開度がデューティ制
御されることにより、各油圧室４９，５０に供給される
油圧を制御する。図２にはこのＬＳＶ５５とオイルパン
２８、オイルポンプ２９及びオイルフィルタ３０との接
続の関係が示されている。

【００３６】図３，４に示すように、ＬＳＶ５５を構成
するケーシング５６は、第１〜第５のポート５７，５
８，５９，６０，６１を有する。第１のポート５７は油
路３３に連通し、第２のポート５８は油路３４に連通す
る。第３及び第４のポート５９，６０はオイルパン２８
に連通し、第５のポート６１はオイルフィルタ３０を介
してオイルポンプ２９の吐出側に連通する。ケーシング
５６の内部に設けられた串形のスプール６２は円筒状の
４つの弁体６２ａを有する。スプール６２はその軸方向
に沿って往復動可能となっている。ケーシング５６に設
けられた電磁ソレノイド６３はスプール６２を図３に示
す第１の位置と図４に示す第２の位置との間で移動させ
る。第１の位置とは、図３，４において、スプール６２
がケーシング５６に対して最も右側に達したときの位
置、即ちスプール６２のストロークが最も小さくなる位
置を意味する。第２の位置とは、図３，４において、ス
プール６２がケーシング５６に対して最も左側に達した
ときの位置、即ちスプール６２のストロークが最も大き
くなる位置を意味する。ケーシング５６に設けられたス
プリング６４はスプール６２を第１の位置へ向けて付勢
する。

【００３７】そして、図４に示すように、スプリング６
４の付勢力に抗してスプール６２が第２の位置に配置さ
れることにより、即ちスプール６２のストロークが最も
大きくなることにより、オイルポンプ２９の吐出側と油
路３３とが連通し、油路３４とオイルパン２８とが連通
する。これにより、第１の油圧室４９に油圧が供給さ
れ、リングギヤ４８が第２の油圧室５０に残る油に抗し
て軸方向へ移動しながら回動する。第２の油圧室５０の
中の油はオイルパン２８へとドレンされる。この結果、
カムシャフト１０とハウジング３６との間で回転位相が
相対的に変わる。ここでは、カムシャフト１０の回転位
相がプーリハウジング３６のそれよりも進む。その結
果、吸気バルブ８のバルブタイミングの位相がクランク
シャフト１ａの回転位相よりも進む。

【００３８】この場合、図６（ｂ）に示すように、吸気
バルブ８のバルブタイミングが相対的に進み、吸気行程
における吸気バルブ８と排気バルブ９とのバルブオーバ
ラップが相対的に大きくなる。このように、第１の油圧
室４９に供給される油圧を制御することにより、図４に
示すようにリングギヤ４８をタイミングプーリ１２に接
近する終端位置まで移動させることができる。リングギ
ヤ４８がその終端位置に達したとき、吸気バルブ８のバ
ルブタイミングは最も進み、バルブオーバラップは最も
大きくなる。

【００３９】一方、図３に示すように、スプール６２が
第１の位置に配置されることにより、即ちスプール６２
のストロークが最も小さくなることにより、オイルポン
プ２９の吐出側と油路３４とが連通し、油路３３とオイ
ルパン２８とが連通する。これにより、第２の油圧室５
０に油圧が供給され、リングギヤ４８が第１の油圧室４
９に残る油に抗して軸方向へ移動しながら回動する。第
１の油圧室４９の中の油はオイルパン２８へとドレンさ
れる。この結果、カムシャフト１０とハウジング３６と
の間で回転位相が上記と反対の方向へ相対的に変わる。
ここでは、カムシャフト１０の回転位相がハウジング３
６のそれよりも遅れる。その結果、吸気バルブ８のバル
ブタイミングの位相がクランクシャフト１ａの回転位相
よりも遅れる。

【００４０】この場合、図６（ａ）に示すように、吸気
バルブ８のバルブタイミングが相対的に遅れ、吸気行程
におけるバルブオーバラップが相対的に小さくなる。こ
の実施例では、バルブオーバラップが無くなる。このよ
うに、第２の油圧室５０に供給される油圧を制御するこ
とにより、図３に示すように、リングギヤ４８をカバー
３５に接近する終端位置まで移動させることができる。
リングギヤ４８が終端位置に達したとき、吸気バルブ８
のバルブタイミングは最も遅れ、バルブオーバラップは
最も小さくなる。

【００４１】スプール６２が第１及び第２の位置の間の
任意な位置に配置されることにより、各油圧室４９，５
０に対する油の流路面積が変わり、バルブタイミングが
進む速度（進角速度）及び遅れる速度（遅角速度）がそ
れぞれ微妙に変わる。ここで、スプール６２が第１及び
第２の位置のほぼ中間に配置されることにより、油路３
３，３４とオイルポンプ２９及びオイルパン２８との間
が遮断される。その結果、各油圧室４９，５０に対する
油圧の供給が規制され、ＶＶＴ２５の駆動が停止してバ
ルブタイミングの変位が停止する。

【００４２】上記のようにＶＶＴ２５を適宜に制御する
ことにより、吸気バルブ８のバルブタイミング、延いて
はバルブオーバラップを、図６（ａ）に示す範囲から図
６（ｂ）に示す範囲の間で連続的（無段階）に変更する
ことができる。

【００４３】ここで、ＬＳＶ５５の特性を図８のグラフ
に示す。このグラフにおいて横軸はスプール６２のスト
ロークの大きさを示し、縦軸はＶＶＴ２５により得られ
るバルブタイミングの変位速度（進角速度及び遅角速
度）の大きさを示す。尚、横軸のストロークの大きさは
ＬＳＶ５５を制御するための駆動デューティ比ＤＶＴの
大きさに比例すると共に、電磁ソレノイド６３に供給さ
れる電流値の大きさに比例する。この実施例では、所要
の駆動デューティ比ＤＶＴの値に基づいてＬＳＶを制御
することにより、バルブタイミングが制御される。この
実施例において、バルブタイミングを目標値に一致させ
るために、ＬＳＶ５５を制御するためのパラメータとし
て駆動デューティ比ＤＶＴを使用する。この駆動デュー
ティ比ＤＶＴの値を変化させることにより、バルブタイ
ミングはその変位速度が決定されるのであって、その変
位角度が決定されるのではない。即ち、駆動デューティ
比ＤＶＴに基づきＬＳＶ５５を制御してスプール６２を
移動させたときに、そのデューティ比ＤＶＴの積分量が
スプール６２を動かした後のバルブタイミングの変位角
度となるのである。

【００４４】ここで、図２に示すように、カムシャフト
１０に設けられたカムセンサ７８はカムシャフト１０の
回転に係る実際の変位角度（実変位角度）ＶＴを検出
し、その検出値に応じた信号を出力する。このカムセン
サ７８はカムシャフト１０上に等角度間隔をもって配置
された複数の突起と、各突起に対向可能に配置されたピ
ックアップコイルとを含む。そして、カムシャフト１０
が回転して各突起がピックアップコイルを横切ることに
より、ピックアップコイルが起電力を発生する。カムセ
ンサ７８はその起電力を実変位角度ＶＴを示すパルス信
号として出力する。このカムセンサ７８は本発明の実位
相検出手段を構成する。この実施例では、上記の各セン
サ等７１〜７８が本発明の運転状態検出手段を構成す
る。

【００４５】ここで、電子制御装置（ＥＣＵ）８０は本
発明における目標位相算出手段、実位相制御手段、保持
制御手段、学習制御手段及び学習値変更手段を構成す
る。図２に示すように、ＥＣＵ８０は前述した各センサ
等７１〜７８から出力される信号を入力する。ＥＣＵ８
０はこれらの信号に基づいて各部材１６，２２，５５を
それぞれ制御する。

【００４６】図５にブッロック図で示すように、ＥＣＵ
８０は中央処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専用メモ
リ（ＲＯＭ）８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
８３及びバックアップＲＡＭ８４等を備える。ＥＣＵ８
０はこれら各部８１〜８４と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部
入力回路８５と、外部出力回路８６等とをバス８７によ
って接続してなる論理演算開路を構成する。この実施例
で、ＣＰＵ８１は演算機能の他にカウンタの機能を兼ね
備える。ＲＯＭ８２は所定の制御プログラム等を予め記
憶する。ＲＡＭ８３はＣＰＵ８１の演算結果等を一時記
憶する。バックアップＲＡＭ８４は予め記憶されたデー
タを保存する。前述した各センサ等７１〜７８は外部入
力回路８５につながる。前述した各部材１６，２２，５
５は外部出力回路８６につながる。このＥＣＵ８０は電
源用のバッテリ（図示しない）から電力の供給を受け
る。

【００４７】ＣＰＵ８１は外部入力回路８５を介して入
力される各センサ等７１〜７８の信号を入力値として読
み込む。ＣＰＵ８１はそれらの入力値に基づき燃料噴射
量制御、点火時期制御及びバルブタイミング制御等を実
行するために各部材１６，２２，５５等を制御する。

【００４８】ここで、燃料噴射量制御とは、エンジン１
の運転状態に応じて算出される目標値に基づき各インジ
ェクタ１６を制御することにより、燃焼室４へ供給され
る燃料量を制御することである。点火時期制御とは、エ
ンジン１の運転状態に応じて算出される目標値に基づき
イグナイタ２２を制御することにより、各点火プラグ５
の点火タイミングを制御することである。バルブタイミ
ング制御とは、エンジン１の運転状態に応じて算出され
る駆動デューティ比ＤＶＴの値に基づきＬＳＶ５５を制
御することにより、ＶＶＴ２５を制御して吸気バルブ８
のバルブタイミング、延いてはバルブオーバラップを制
御することである。この実施例で、バルブタイミング制
御は保持制御とその保持制御のための学習制御を含む。
保持制御とは、バルブタイミングをある位相で一定に保
持するための制御である。学習制御とは、その保持制御
の結果を評価し修正するための学習値としての保持デュ
ーティ学習値ＧＤＶＴＨを学習する制御である。ＲＯＭ
８２はこれらの制御を実行するためのプログラム等を予
め記憶する。

【００４９】次に、前述したバルブタイミング制御の内
容について詳しく説明する。図１０は「バルブタイミン
グ制御ルーチン」を示すフローチャートである。ＥＣＵ
８０はこのルーチンを所定の時間間隔をもって周期的に
実行する。

【００５０】処理がこのルーチンへ移行すると、ステッ
プ１１０において、ＥＣＵ８０は各センサ７２，７３，
７６，７８からの信号に基づきスロットル開度（スロッ
トルバルブ１７の全閉状態を含む）ＴＡ，吸気圧力Ｐ
Ｍ、エンジン回転速度ＮＥ及び実変位角度ＶＴの値をそ
れぞれ読み込む。

【００５１】続いて、ステップ１１２において、ＥＣＵ
８０は今回読み込まれた各パラメータＴＡ，ＰＭ，ＮＥ
の値に基づいてＶＶＴ２５を制御するための目標変位角
度ＶＴＴの値を算出する。ＥＣＵ８０はこの目標変位角
度ＶＴＴの値を図７にグラフで示す関数データを参照す
ることにより算出する。この関数データにおいて、目標
変位角度ＶＴＴは吸気圧力ＰＭ及びエンジン回転速度Ｎ
Ｅより求められるエンジン１の負荷ＬＤと、エンジン回
転速度ＮＥとの関係から予め実験的に最適に定められて
いる。この実施例でステップ１１２の処理を実行するＥ
ＣＵ８０は、本発明の目標位相算出手段に相当する。

【００５２】そして、ステップ１１３において、ＥＣＵ
８０は今回算出された目標変位角度ＶＴＴの値が「０°
ＣＡ」であるか否か、即ちバルブタイミングを最も遅れ
た状態（最遅角の状態）に制御すべきか否かを判断す
る。この実施例でステップ１１３の処理を実行するＥＣ
Ｕ８０は、バルブタイミングを最遅角に制御するか否か
を判断するための判断手段に相当する。ここで、目標変
位角度ＶＴＴの値が「０°ＣＡ」である場合には、ステ
ップ１１５において、ＥＣＵ８０はバルブタイミングを
最遅角の状態に制御するために、ステップ１１５，１１
７，１５０の処理を実行する。

【００５３】即ち、ステップ１１５において、ＥＣＵ８
０はＬＳＶ５５をデューティ制御するために使用される
駆動デューティ比ＤＶＴの値を「０％」に設定する。更
に、ステップ１１７において、ＥＣＵ８０は保持フラグ
ＸＤＶＴの値を「０」にリセットする。このフラグＸＤ
ＶＴは保持デューティ学習値ＧＤＶＴＨが駆動デューテ
ィ比ＤＶＴの値として設定されたときに「１」に設定さ
れるものである。そして、ステップ１５０において、Ｅ
ＣＵ８０は今回設定された駆動デューティ比ＤＶＴの値
に基づいてＬＳＶ５５をデューティ制御することによ
り、カムシャフト１０の変位角度を制御する。ここで、
ＥＣＵ８０は「０％」の駆動デューティ比ＤＶＴをＬＳ
Ｖ５５をデューティ制御するための電流値に換算するこ
とにより、ＬＳＶ５５を制御する。この制御により、Ｖ
ＶＴ２５によってバルブタイミングが最遅角の状態に制
御され、バルブオーバラップが無い状態に制御される。
この実施例でステップ１１３，１１５，１５０の処理を
実行するＥＣＵ８０は、目標変位角度ＶＴＴが「０°Ｃ
Ａ」となった場合に、バルブタイミングを最遅角の状態
に制御するための制御手段に相当する。一方、ステップ
１１３において、目標変位角度ＶＴＴの値が「０°Ｃ
Ａ」でない場合には、ＥＣＵ８０は処理をステップ１２
０へ移行する。

【００５４】ステップ１２０において、ＥＣＵ８０は今
回算出された目標変位角度ＶＴＴの値と今回読み込まれ
た実変位角度ＶＴの値との偏差値（絶対値）が所定の基
準値α以下であるか否かを判断する。ここで、基準値α
として「３°ＣＡ」を当てはめることができる。この実
施例でステップ１２０の処理を実行するＥＣＵ８０は、
目標変位角度ＶＴＴに対する実変位角度ＶＴの偏差の大
きさを判断するための判断手段に相当する。このステッ
プ１２０において、両パラメータＶＴＴ，ＶＴの偏差値
が基準値α以下である場合には、その時点の実変位角度
ＶＴの値が目標変位角度ＶＴＴの値にほぼ合致している
ことになる。そこで、ＥＣＵ８０はその時点のバルブタ
イミングの位相を保持するために、ステップ１２１，１
２２，１５０の処理を実行する。即ち、ステップ１２１
において、ＥＣＵ８０は現在までに学習された保持デュ
ーティ学習値ＧＤＶＴＨを駆動デューティ比ＤＶＴの値
として設定する。この学習値ＧＤＶＴＨの学習について
は後述する。更に、ステップ１２２において、ＥＣＵ８
０は保持フラグＸＤＶＴの値を「１」に設定する。そし
て、ステップ１５０において、ＥＣＵ８０は設定された
駆動デューティ比ＤＶＴの値に基づいて上記と同様にＬ
ＳＶ５５をデューティ制御する。つまり、実変位角度Ｖ
Ｔの値が目標変位角度ＶＴＴの値にほぼ合致したとき、
ＥＣＵ８０はＬＳＶ５５に出力すべき駆動デューティ比
ＤＶＴの値をカムシャフト１０の回転位相を変化させる
値から、その回転位相を一定に保持するための保持デュ
ーティ学習値ＧＤＶＴＨに切り換える。この学習値ＧＤ
ＶＴＨはＶＶＴ２５の両圧力室４９，５０に対する油圧
の供給状態を現状から変化させないために、ＬＳＶ５５
に出力されるべき指令値である。そして、バルブタイミ
ングに係る保持制御からＬＳＶ５５及びＶＶＴ２５に係
る公差及び経時変化等の影響を排除するために、ＥＣＵ
８０は後述するように学習値ＧＤＶＴＨを学習する。Ｅ
ＣＵ８０がこの学習値ＧＤＶＴＨに基づいてＬＳＶ５５
を制御することにより、カムシャフト１０の変位角度は
進みも遅れもせず、保持が開始される直前の目標変位角
度ＶＴＴの値に保たれる。つまり、バルブタイミングの
位相は保持が開始される直前の位相に保持されるのであ
る。この制御が保持制御である。この実施例でステップ
１２０，１２１，１５０の処理を実行するＥＣＵ８０
は、本発明の保持制御手段に相当する。

【００５５】一方、ステップ１２０において、両パラメ
ータＶＴＴ，ＶＴの偏差値が基準値αよりも大きい場合
には、ＥＣＵ８０はフィードバック制御、学習値ＧＤＶ
ＴＨの変更、或いは学習制御を実行するためにステップ
１２４〜１５０の処理を実行する。

【００５６】即ち、ステップ１２４において、ＥＣＵ８
０は保持フラグＸＤＶＴが「１」であるか否か、即ち前
回の制御が保持制御であったか否かを判断する。ここ
で、保持フラグＸＤＶＴが「０」である場合には、前回
の制御が保持制御でなかったことから、ＥＣＵ８０は処
理をそのままステップ１２８へ移行する。保持フラグＸ
ＤＶＴが「１」である場合には、前回の制御が保持制御
であったことから、ＥＣＵ８０は今回のフィードバック
制御で学習値ＧＤＶＴＨを変更するために処理をステッ
プ１２５へ移行する。

【００５７】ステップ１２５において、ＥＣＵ８０は実
変位角度ＶＴの値が目標変位角度ＶＴＴの値よりも大き
いか否かを判断する。そして、実変位角度ＶＴが目標変
位角度ＶＴＴよりも大きい場合には、前回までの学習値
ＧＤＶＴＨが真の値よりも大きいことから、ＥＣＵ８０
は処理をステップ１２６へ移行する。ステップ１２６に
おいて、ＥＣＵ８０は学習値ＧＤＶＴＨから所定値ｂを
減算し、その減算結果を新たな学習値ＧＤＶＴＨとして
設定することにより、学習値ＧＤＶＴＨを変更する。一
方、実変位角度ＶＴが目標変位角度ＶＴＴ以下である場
合には、前回までの学習値ＧＤＶＴＨが真の値よりも小
さいことから、ＥＣＵ８０は処理をステップ１２７へ移
行する。ステップ１２７において、ＥＣＵ８０は学習値
ＧＤＶＴＨに所定値ｂを加算し、その加算結果を新たな
学習値ＧＤＶＴＨとして設定することにより、学習値Ｇ
ＤＶＴＨを変更する。即ち、ステップ１２４〜１２７に
おいて、ＥＣＵ８０は保持制御からフィードバック制御
へ移ったときに、実変位角度ＶＴの値が目標変位角度Ｖ
ＴＴの値よりも大きいときに、実変位角度ＶＴの値を今
よりも小さくするために、即ち今よりも遅角側の値に変
えるために、学習値ＧＤＶＴＨを所定値ｂだけ減少させ
る。一方、実変位角度ＶＴの値が目標変位角度ＶＴＴの
値よりも小さいときには、実変位角度ＶＴの値を今より
も大きくするために、即ち今よりも進角側の値に変える
ために、学習値ＧＤＶＴＨを所定値ｂだけ増大させる。
この実施例でステップ１２４〜１２７の処理を実行する
ＥＣＵ８０は、保持制御により実変位角度ＶＴの値が変
化してその値と目標変位角度ＶＴＴの値との偏差が所定
の基準値αよりも大きくなったときに、保持デューティ
学習値ＧＤＶＴＨを変更するための本発明の学習値変更
手段に相当する。

【００５８】そして、ステップ１２４，１２６，１２７
から移行してステップ１２８において、ＥＣＵ８０は保
持フラグＸＤＶＴを「０」にリセットする。更に、ステ
ップ１３０において、ＥＣＵ８０は実変位角度ＶＴの値
がある値に収束し、その値の状態が所定時間だけ継続し
たか否かを判断する。ここで、実変位角度ＶＴがある値
の状態で所定時間継続しない場合には、その角度ＶＴの
値が変化していることから、ＥＣＵ８０はステップ１４
５，１５０の処理を実行する。実変位角度ＶＴがある値
の状態で所定時間継続した場合には、その角度ＶＴの値
がある値に収束していることから、ＥＣＵ８０は処理を
ステップ１３５へ移行する。この実施例でステップ１２
０，１３０の処理を実行するＥＣＵ８０は、実変位角度
ＶＴの値が目標変位角度ＶＴＴの値に一致しないで、あ
る値に収束したか否かを判断するための判断手段に相当
する。

【００５９】ステップ１３５において、ＥＣＵ８０は駆
動デューティ比ＤＶＴの値がある値に収束し、その値の
状態が所定時間だけ継続したか否かを判断する。ここ
で、駆動デューティ比ＤＶＴがある値の状態で所定時間
だけ継続しない場合には、その比ＤＶＴが変化している
ことから、ＥＣＵ８０はステップ１４５，１５０の処理
を実行する。駆動デューティ比ＤＶＴがある値の状態で
所定時間だけ継続した場合には、その比ＤＶＴがある値
に収束していることから、ＥＣＵ８０は処理をステップ
１４０へ移行する。この実施例でステップ１２０，１３
５の処理を実行するＥＣＵ８０は、実変位角度ＶＴの値
が目標変位角度ＶＴＴの値に一致しないで、駆動デュー
ティ比ＤＶＴがある値に収束したか否かを判断するため
の判断手段に相当する。

【００６０】ステップ１３０，１３５から移行してステ
ップ１４５において、ＥＣＵ８０は以下の計算式に従っ
て駆動デューティ比ＤＶＴの値を算出する。 ＤＶＴ＝（ＶＴＴ−ＶＴ）＊ＫＰ＋ＧＤＶＴＨ ここで、「ＫＰ」は定数であり、比例制御のゲインに相
当する。

【００６１】更に、ステップ１５０において、ＥＣＵ８
０は前述したと同様、算出された駆動デューティ比ＤＶ
Ｔの値に基づいてＬＳＶ５５を制御することにより、Ｖ
ＶＴ２５によってバルブタイミング、バルブオーバラッ
プをフィードバック制御する。ここで、ステップ１２
０，１３０，１４５，１５０の処理を実行するＥＣＵ８
０は、本発明の実位相制御手段に相当する。又、ステッ
プ１３５，１４５，１５０の処理を実行するＥＣＵ８０
は、駆動デューティ比ＤＶＴの値が変化している場合
に、その比ＤＶＴがある値に収束するようにＶＶＴ２５
を制御するための制御手段に相当する。

【００６２】一方、ステップ１３５からステップ１４０
へ処理が移行した場合には、実変位角度ＶＴの値が目標
変位角度ＶＴＴの値に対して偏差を持った状態で、実変
位角度ＶＴ及び駆動デューティ比ＤＶＴの値がある値に
収束していることになる。そこで、ＥＣＵ８０は学習制
御を実行するためにステップ１４０，１４５，１５０の
処理を実行する。

【００６３】即ち、ステップ１４０において、ＥＣＵ８
０は前回算出された駆動デューティ比ＤＶＴの値を保持
デューティ学習値ＧＤＶＴＨとして設定する。ＥＣＵ８
０はその保持デューティ学習値ＧＤＶＴＨを駆動デュー
ティ比ＤＶＴの値により更新することにより、同学習値
ＧＤＶＴＨを学習するのである。つまり、ＥＣＵ８０は
両パラメータＶＴＴ，ＶＴの値を比較することにより保
持制御の結果を評価し、その評価に基づいて保持制御を
修正するための保持デューティ学習値ＧＤＶＴＨを学習
するのである。この実施例でステップ１２０，１３０，
１３５，１４０の処理を実行するＥＣＵ８０は、本発明
の学習制御手段に相当する。ステップ１４０の処理を終
了した後、ＥＣＵ８０は前述したと同様にステップ１４
５，１５０の処理を実行する。ここで、ステップ１４
０，１４５の処理を実行するＥＣＵ８０は、新たな保持
デューティ学習値ＧＤＶＴＨに基づいて駆動デューティ
比ＤＶＴを算出するための算出手段に相当する。

【００６４】そして、ステップ１５０の処理を実行した
後、ＥＣＵ８０は次の制御周期を待ってステップ１１０
からの処理を再開する。上記のように構成したバルブタ
イミング制御装置は以下のように作用する。

【００６５】エンジン１の運転時に、吸気バルブ８及び
排気バルブ９はクランクシャフト１ａの回転に同期して
作動する。この作動により、吸気ポート６ａ及び排気ポ
ート７ａのそれぞれが開いて燃焼室４に対する吸気及び
排気が行われる。このとき、ＥＣＵ８０は図７に示す関
数データを参照することにより、バルブタイミングの制
御に係る最適な目標変位角度ＶＴＴの値を算出する。そ
して、ＥＣＵ８０は算出された目標変位角度ＶＴＴの値
に基づいて駆動デューティ比ＤＶＴの値を算出する。Ｅ
ＣＵ８０はこの駆動デューティ比ＤＶＴの値に基づいて
ＬＳＶ５５を制御することにより、ＶＴＴ２５を制御す
る。この結果、吸気バルブ８のバルブタイミングが変更
され、そのときのエンジン１の運転状態に適合したバル
ブオーバラップが得られる。

【００６６】ここで、エンジン回転速度ＮＥがある程度
高く負荷ＬＤがある程度大きい場合には、バルブオーバ
ラップが大きくなるようにＶＶＴ２５が制御される。こ
の制御により、吸気通路６における吸入空気の慣性効果
を利用して燃焼室４に対する吸入空気の充填効率を高め
ることができ、エンジン１の出力を向上させることがで
きる。一方、エンジン回転速度ＮＥが低く負荷ＬＤが小
さい場合には、バルブオーバラップが小さくなるように
ＶＶＴ２５が制御される。この制御により、燃焼室４に
おける内部ＥＧＲの割合を低減させることができ、混合
気の燃焼不良を防止することができる。エンジン回転速
度ＮＥと負荷ＬＤとのその他の関係においても、最適な
バルブオーバラップを得ることができ、エンジン１の出
力向上と混合気の燃焼不良の防止を図ることができる。

【００６７】更に、ＥＣＵ８０は実変位角度ＶＴの値が
目標変位角度ＶＴＴの値に近似したときに、その時点の
バルブタイミングの位相が保持されるようにＬＳＶ５５
を制御することによりＶＴＴ２５を制御する。つまり、
ＥＣＵ８０はバルブタイミングに係る保持制御を行う。
ＥＣＵ８０はバルブタイミングの位相がある一定の状態
を継続しているとき、両パラメータＶＴＴ，ＶＴの値を
比較することにより保持制御の結果を評価し、そのの評
価に基づき保持制御を修正するための保持デューティ学
習値ＧＤＶＴＨを学習する。

【００６８】ここで、目標変位角度ＶＴＴ、実変位角度
ＶＴ、駆動デューティ比ＤＶＴ及び保持デューティ学習
値ＧＤＶＴＨ等の関係の一例を図８，９を参照して説明
する。図８はＬＳＶ５５の特性を示すグラフである。図
９は目標変位角度ＶＴＴの値を一定としたときの各パラ
メータＶＴ，ＤＶＴ，ＧＤＶＴＨの挙動を示すタイミン
グチャートである。この事例は、図８に示すように、現
時点における保持デューティ学習値ＧＤＶＴＨがその
「真値」よりも小さい「誤値」であるときを想定する。
そして、その学習値ＧＤＶＴＨが誤値から真値に更新
（学習）されるまでの間の各パラメータＶＴ，ＤＶＴ，
ＧＤＶＴＨの動きを図９に従い説明する。

【００６９】時刻ｔ１と時刻ｔ２との間では、実変位角
度ＶＴは目標変位角度ＶＴＴよりも遅角側の値である。
従って、フィードバック制御の結果、実変位角度ＶＴの
値は目標変位角度ＶＴＴの値に徐々に近づくように進角
側へ変わる。つまり、偏差（ＶＴＴ−ＶＴ）により決ま
る比例項と学習値ＧＤＶＴＨとの和である駆動デューテ
ィ比ＤＶＴの値は、同値が学習値ＧＤＶＴＨよりも大き
い間は徐々に減少し、実変位角度ＶＴの値も徐々に進角
側の値に変わる。又、比例項は偏差（ＶＴＴ−ＶＴ）が
減少するに連れて減少する。

【００７０】そして、時刻ｔ２において、駆動デューテ
ィ比ＤＶＴの値が学習値ＧＤＶＴＨの真値と等しくな
り、その時点の偏差（ＶＴＴ−ＶＴ）の絶対値が基準値
αりも大きかったとする。この場合、時刻ｔ３までの間
で、実変位角度ＶＴは偏差（ＶＴＴ−ＶＴ）を残したま
ま、即ち目標変位角度ＶＴＴの値に収束しないまま一定
値を継続する。この間、駆動デューティ比ＤＶＴも一定
値を継続する。

【００７１】そして、時刻ｔ３において、両パラメータ
ＶＴ，ＤＶＴの値が一定となって所定時間を経過する
と、その時点の駆動デューティ比ＤＶＴの値が学習値Ｇ
ＤＶＴＨの真値であると判断することができることか
ら、その値が学習値ＧＤＶＴＨとして更新される。この
とき、駆動デューティ比ＤＶＴの値は比例項の分だけ学
習値ＧＤＶＴＨよりも大きくなる。その後、駆動デュー
ティ比ＤＶＴの値が学習値ＧＤＶＴＨへ向かって徐々に
減少すると、実変位角度ＶＴの値は最終的に目標変位角
度ＶＴＴの値に収束する。そして、実変位角度ＶＴの
値、即ちバルブタイミングの位相は保持制御によって目
標変位角度ＶＴＴの値に保持される。

【００７２】上記のように学習値ＧＤＶＴＨに係る学習
制御が行われ、その学習結果に基づいて保持制御が修正
されるのである。このように、バルブタイミングに係る
保持制御に学習制御を適用することにより、ＶＶＴ２５
やＬＳＶ５５等の公差の影響を保持制御から排除するこ
とができる。

【００７３】上記の学習制御とは別に、ＥＣＵ８０は保
持制御により実変位角度ＶＴの値が変化し、その偏差
（ＶＴＴ−ＶＴ）の絶対値が基準値αよりも大きいとき
に、学習制御に代わって、保持デューティ学習値ＧＤＶ
ＴＨを適宜に変更する。即ち、ＥＣＵ８０は両パラメー
タＶＴＴ，ＶＴの大小の違いに基づいて学習値ＧＤＶＴ
Ｈを所定値ｂだけ増減することにより、その学習値ＧＤ
ＶＴＨを真値へ近づけるように変更する。

【００７４】従って、学習制御により正しい保持デュー
ティ学習値ＧＤＶＴＨが学習されるよりも前に、誤った
学習値ＧＤＶＴＨに基づき駆動デューティ比ＤＶＴが設
定され、そのデューティ比ＤＶＴの値に基づき保持制御
が開始されたとする。この場合、保持制御において学習
値ＧＤＶＴＨが所定値ｂだけ適宜に変更され、駆動デュ
ーティ比ＤＶＴの値が変更されて保持制御が適宜に修正
される。

【００７５】図１１は正しい学習値ＧＤＶＴＨが学習さ
れるよりも前に、誤った学習値ＧＤＶＴＨに基づき保持
制御が開始されたときの各パラメータＶＴＴ，ＶＴ，Ｄ
ＶＴ，ＧＤＶＴＨ等の関係の一例を示すタイミングチャ
ートである。図１１は目標変位角度ＶＴＴの値を一定と
したときの各パラメータＶＴ，ＤＶＴ，ＧＤＶＴＨの挙
動を示す。ここでは、最初に学習値ＧＤＶＴＨがその
「真値」より小さい「誤値」である場合を想定する。そ
して、その学習値ＧＤＶＴＨが誤値から真値へ変更され
る過程での各パラメータＶＴ，ＤＶＴ，ＧＤＶＴＨの動
きを説明する。

【００７６】時刻ｔ１において、実変位角度ＶＴの値が
進角側から目標変位角度ＶＴＴの値に近づき、その偏差
（ＶＴＴ−ＶＴ）が基準値α以下になったとする。この
とき、その時点の学習値ＧＤＶＴＨは駆動デューティ比
ＤＶＴの値として設定され、そのデューティ比ＤＶＴの
値がその後の保持制御のために使われる。しかし、その
時点で、学習値ＧＤＶＴＨは真の値ではないことから、
その後に保持制御が実行されるにも拘らず、実変位角度
ＶＴは目標変位角度ＶＴＴの値を過って遅角側へ変わ
る。

【００７７】時刻ｔ２において、実変位角度ＶＴの変化
に伴い偏差（ＶＴＴ−ＶＴ）が基準値αよりも大きくな
ると、学習値ＧＤＶＴＨが所定値ｂだけ加算されて変更
され、その加算された学習値ＧＤＶＴＨに比例項ａ、即
ち「（ＶＴＴ−ＶＴ）＊ＫＰ」の分が加算され、その加
算結果が駆動デューティ比ＤＶＴの値として設定され
る。このデューティ比ＤＶＴの値がフィードバック（Ｆ
／Ｂ）制御のために使われる。このフィードバック制御
により、実変位角度ＶＴの値が目標変位角度ＶＴＴの値
に近づくように進角側へ変わる。

【００７８】そして、時刻ｔ３において、実変位角度Ｖ
Ｔの変化に伴い偏差（ＶＴＴ−ＶＴ）が基準値α以下に
なると、時刻ｔ２で変更された学習値ＧＤＶＴＨが保持
制御で駆動デューティ比ＤＶＴの値として使われる。し
かし、この時点でも、学習値ＧＤＶＴＨは未だ真の値で
はないことから、その後に保持制御が実行されるにも拘
らず、実変位角度ＶＴは目標変位角度ＶＴＴの値から離
れるように遅角側へ変わる。

【００７９】その後、時刻ｔ４において、実変位角度Ｖ
Ｔの変化に伴い偏差（ＶＴＴ−ＶＴ）が基準値αよりも
大きくなると、再び学習値ＧＤＶＴＨが所定値ｂだけ変
更され、その学習値ＧＤＶＴＨに比例項ａの分が加算さ
れることにより、駆動デューティ比ＤＶＴの値が設定さ
れる。

【００８０】その後、時刻ｔ４〜ｔ６の間で、上記と同
様にフィードバック制御が実行され、保持制御が実行さ
れることにより、実変位角度ＶＴの値が更に目標変位角
度ＶＴＴの値に近づく。

【００８１】そして、時刻ｔ６において、三たび学習値
ＧＤＶＴＨが変更されてその学習値ＧＤＶＴＨが真の値
に近似したとする。このとき、駆動デューティ比ＤＶＴ
が補正されると、時刻ｔ６〜ｔ７において、その補正さ
れたデューティ比ＤＶＴの値に基づきフィードバック制
御が実行され、時刻ｔ７以降では、時刻ｔ６で変更され
た学習値ＧＤＶＴＨが保持制御のために駆動デューティ
比ＤＶＴの値として使われる。そして、この時点では、
学習値ＧＤＶＴＨが真の値に近似していることから、そ
れ以降の保持制御によって実変位角度ＶＴの値が目標変
位角度ＶＴＴの値に安定的に収束することになる。

【００８２】上記のようにこの実施例では、誤った保持
デューティ学習値ＧＤＶＴＨに基づき保持制御が開始さ
れ、その後に学習値ＧＤＶＴＨが学習制御によって更新
されるまでの間で、保持制御に使われる学習値ＧＤＶＴ
Ｈを適宜に修正することができる。そして、その修正さ
れた学習値ＧＤＶＴＨに基づき保持制御を実行すること
により、実変位角度ＶＴの値を目標変位角度ＶＴＴの値
に収束させることができ、安定した保持制御を達成する
ことができる。

【００８３】更に、この実施例では、ＥＣＵ８０が必要
に応じて保持制御を実行することにより、ＶＶＴ２５に
よるカムシャフト１０の変位角度を保持制御が開始され
る直前の目標変位角度ＶＴＴの値に安定して保つことが
できる。しかも、ＥＣＵ８０は保持制御で使用される保
持デューティ学習値ＧＤＶＴＨを学習する。従って、そ
の学習値ＧＤＶＴＨからＬＳＶ５５及びＶＶＴ２５に係
る公差や経時変化等の影響を排除することができ、常に
最適な保持制御の実行を図ることができる。

【００８４】加えて、この実施例では、保持制御以外の
フィードバック制御の際にも、ＥＣＵ８０は駆動デュー
ティ比ＤＶＴを算出するための一つのパラメータとして
保持デューティ学習値ＧＤＶＴＨを使用する。従って、
フィードバック制御の際にも、駆動デューティ比ＤＶＴ
の値からＬＳＶ５５及びＶＶＴ２５に係る公差や経時変
化等の影響を排除することができ、常に最適なフィード
バック制御の実行を図ることができる。

【００８５】尚、この発明は次のような別の実施例に具
体化することもできる。以下の別の実施例でも前記実施
例と同等の作用及び効果を得ることができる。 （１）前記実施例では、吸気側のカムシャフト１０に設
けられたＶＶＴ２５により吸気バルブ８のバルブタイミ
ングだけを変更することにより、バルブオーバラップを
変更するようにした。これに対し、排気側のカムシャフ
ト１１にＶＶＴを設け、そのＶＶＴにより排気バルブ９
のバルブタイミングだけを変更することにより、バルブ
オーバラップを変更するようにしてもよい。或いは、吸
気側及び排気側の両カムシャフト１０，１１にＶＶＴを
それぞれ設け、それら各ＶＶＴにより吸気バルブ８及び
排気バルブ９のバルブタイミングをそれぞれ変更するこ
とにより、バルブオーバラップを変更するようにしても
よい。

【００８６】（２）前記実施例では、バルブタイミング
を制御することによりバルブオーバラップを制御するよ
うに構成した。これに対し、バルブオーバラップにかか
わりなく単にバルブタイミングだけを制御するように構
成してもよい。

【００８７】更に、上記各実施例には、特許請求の範囲
に記載した技術的思想に係る次のような実施態様が含ま
れることを以下にその効果と共に記載する。 （イ）請求項１に記載の発明において、前記学習値変更
手段は前記実際の位相が前記目標の位相よりも進角側に
あるときに、前記実際の位相を現状よりも遅角側へ変更
するために前記学習値を所定値だけ減少させ、前記実際
の位相が前記目標の位相よりも遅角側にあるときには、
前記実際の位相を現状よりも進角側へ変更するために前
記学習値を所定値だけ増大させる内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置。

【００８８】この構成によれば、学習値を正しい学習値
に近づけることができ、実際の位相を目標の位相に近づ
けることができる。

【００８９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、バルブ
タイミングを内燃機関の運転状態に応じて可変機構によ
り連続的に制御するようにしたバルブタイミング制御装
置を前提とする。そして、実際の位相と目標の位相との
偏差が所定値以下となったときに、その時点の位相を保
持するように所要の制御値に基づき可変機構を制御す
る。又、位相がある一定の状態を継続するときに、保持
制御の評価に基づき同制御を修正するための学習値を学
習する。そして、保持制御によって実際の位相が変化し
てその位相と目標の位相との偏差が所定値よりも大きく
なったときに、学習値を変更するようにしている。

【００９０】従って、学習制御により正しい学習値が学
習されるよりも前に誤った学習値（制御値）に基づき保
持制御が開始されても、その制御で学習値（制御値）が
適宜に変更されることから、保持制御が適宜に修正され
る。その結果、バルブタイミングに係る保持制御にその
制御を修正するための学習制御を適用することにより、
装置機構上の公差等の影響を保持制御から排除すること
ができる。併せて、誤った学習値に基づき保持制御が開
始され、その後に学習値が学習制御により更新されるま
での間で、学習値を修正することができ、安定した保持
制御を達成することができるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の基本的な概念構成を示す概念構成
図。

【図２】 一実施例に係るガソリンエンジンシステムを
示す概略構成図。

【図３】 ＶＶＴ及びＬＳＶの構造等を示す断面図。

【図４】 ＶＶＴ及びＬＳＶの構造等を示す断面図。

【図５】 ＥＣＵの構成を示すブロック図。

【図６】 （ａ）（ｂ）はバルブオーバラップの変化を
示す説明図。

【図７】 目標変位角度に係る関数データを示すグラ
フ。

【図８】 ＬＳＶの特性を示すグラフ。

【図９】 各種パラメータの挙動を示すタイミングチャ
ート。

【図１０】 「バルブタイミング制御ルーチン」を示す
フローチャート。

【図１１】 各種パラメータの挙動を示すタイミングチ
ャート。

【図１２】 従来の装置を示す概略構成図。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、１ａ…出力軸としての
クランクシャフト、４…燃焼室、６…吸気通路、７…排
気通路、８…吸気バルブ、９…排気バルブ、２５…可変
機構（ＶＶＴ）、５５…ＬＳＶ（５５は油圧供給手段を
構成する）、７２…スロットルセンサ、７３…吸気圧セ
ンサ、７６…回転速度センサ（７２，７３，７６等は運
転状態検出手段を構成する）、７８…カムセンサ（７８
は実位相検出手段を構成する）、８０…ＥＣＵ（８０は
目標位相算出手段、実位相制御手段、保持制御手段、学
習制御手段及び学習値変更手段を構成する）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大川 信尚 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (72)発明者 篠島 政明 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装 株式会社 内 (56)参考文献 特開 平６−159105（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−299813（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−299876（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−269380（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−74530（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−177535（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 13/02 F01L 1/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃焼室に通じる吸気通路及び
   排気通路のそれぞれを開くために前記内燃機関の出力軸
   の回転に同期して作動する吸気バルブ及び排気バルブの
   少なくとも一方のバルブタイミングを前記内燃機関の運
   転状態に応じて制御するようにしたバルブタイミング制
   御装置であって、 油圧により駆動されることにより前記両バルブの少なく
   とも一方のバルブタイミングの位相を連続的に変更可能
   とする可変機構と、 前記可変機構を駆動するために同可変機構に油圧を供給
   すると共にその油圧を調整可能とした油圧供給手段と、 前記内燃機関の運転状態を検出するための運転状態検出
   手段と、 前記バルブタイミングの制御に係る目標の位相を前記運
   転状態検出手段の検出結果に基づいて算出するための目
   標位相算出手段と、 前記可変機構により変更されるバルブタイミングの実際
   の位相を検出するための実位相検出手段と、 前記内燃機関の運転状態に適合した前記バルブタイミン
   グを得るために、前記実位相検出手段により検出される
   前記実際の位相が前記目標位相算出手段により算出され
   る前記目標の位相に近似するように前記油圧供給手段を
   制御することにより前記可変機構を制御する実位相制御
   手段と を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
   て、 前記実位相制御手段の制御により前記実際の位相と前記
   目標の位相との偏差が所定値以下となったときに、その
   ときのバルブタイミングの位相が保持されるように所要
   の制御値に基づいて前記油圧供給手段を制御することに
   より前記可変機構を制御するための保持制御手段と、 前記実位相制御手段の制御により前記バルブタイミング
   の位相がある一定の状態を継続するときに、前記目標の
   位相と前記実際の位相とを比較することにより前記保持
   制御手段による制御の結果を評価し、その評価に基づい
   て前記保持制御手段の制御を修正するために前記制御値
   として適用される学習値を学習するための学習制御手段
   と、 前記保持制御手段の制御により前記実際の位相が変化し
   てその実際の位相と前記目標の位相との偏差が所定値よ
   りも大きくなったときに、前記学習制御手段における前
   記学習値を変更するための学習値変更手段とを備えたこ
   とを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。