JP3059162B1 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

内燃機関のバルブタイミング制御装置

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Abstract

【要約】 【課題】 最遅角位置を正確に学習し、緻密なバルブタ
イミング制御を可能にす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。 【解決手段】 バルブオーバラップの最小時に、クラン
ク角に対するカム角の位相差を学習する学習手段と、学
習手段に、クランク角に対するカム角の位相差を学習さ
せるための学習指令を送信する学習指令送信手段と、学
習値と現在のクランク角に対するカム角の位相差との偏
差に基づき、可変バルブタイミング手段を駆動するため
の制御量を演算するバルブタイミング制御量演算手段と
を備えてなり、内燃機関を搭載する車両の出荷前、また
は、点検時にのみ学習指令送信手段を用いると共に、学
習手段は、学習指令送信手段から学習指令を受信した場
合にのみ、クランク角に対するカム角の位相差を学習す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、バルブタイミン
グの最遅角位置を学習する内燃機関のバルブタイミング
制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、運転状態に応じて吸気バルブ
および排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミング
を可変制御する装置はよく知られている。また、この種
の装置を制御する装置も、たとえば特開平９−３４５２
６４号公報に掲載されているようによく知られている。
以下、図１１〜図１９を参照しながら、従来の内燃機関
のバルブタイミング制御装置について説明する。
【０００３】図１１は、一般的な可変バルブタイミング
アクチュエータを有するガソリン内燃機関システムを示
す概略構成図である。図１１において、内燃機関１は、
複数（たとえば、４つ）の気筒からなり、内燃機関の本
体を構成している。ここでは、代表的に内燃機関１の１
気筒分のみが図示されている。
【０００４】シリンダブロック２は、内燃機関１のシリ
ンダ部を形成している。シリンダヘッド３は、シリンダ
ブロック２の上部に連結されている。ピストン４は、シ
リンダブロック２内の各シリンダに収納されて、上下方
向に往復移動する。クランクシャフト５は、ピストン４
の下端部に連結されており、ピストン４の上下動により
回転させられる。
【０００５】クランク角センサ６は、たとえばクランク
シャフト５の近傍に配設された電磁ピックアップからな
り、内燃機関１の回転に同期したクランク角信号ＳＧＴ
を出力する。クランク角信号ＳＧＴは、内燃機関１の回
転数Ｎｅの検出に用いられるとともに、クランクシャフ
ト５が所定の基準クランク角度（ｄｅｇＣＡ）にあるこ
とを検出するために用いられる。
【０００６】シグナルロータ７は、クランクシャフト５
に一体に連結されており、シグナルロータ７の外周に
は、磁性体からなる２個の歯７ａが回転角１８０°毎に
形成されている。各歯７ａは、クランク角センサ６の前
方を通過する毎に、クランク角センサ６からパルス状の
クランク角信号ＳＧＴを発生させる。
【０００７】燃焼室８は、シリンダブロック２およびシ
リンダヘッド３の内壁と、ピストン４の頂部とによって
形成されており、内燃機関１に吸入された混合気を燃焼
させる。点火プラグ９は、燃焼室８内に突出するよう
に、シリンダヘッド３の頂部に配設されており、放電に
より混合気に点火する。
【０００８】ディストリビュータ１０は、シリンダヘッ
ド３の排気側カムシャフト２０（後述する）に連結して
配設されており、各シリンダ毎の点火プラグ９に点火用
の高電圧を順次印加する。イグナイタ１１は、点火用の
高電圧を発生する。
【０００９】各点火プラグ９は、高圧コード（図示せ
ず）を介してディストリビュータ１０に接続されてお
り、イグナイタ１１から出力された高電圧は、ディスト
リビュータ１０を介して、クランクシャフト５の回転に
同期して各点火プラグ９に分配される。
【００１０】水温センサ１２は、シリンダブロック２に
配設されており、冷却水通路を流れる冷却水の温度（冷
却水温）Ｗを検出する。吸気ポート１３は、シリンダヘ
ッド３の吸気側に設けられており、排気ポート１４は、
シリンダヘッド３の排気側に設けられている。
【００１１】吸気通路１５は、吸気ポート１３に連通さ
れており、排気通路１６は、排気ポート１４に連通され
ている。吸気バルブ１７は、シリンダヘッド３の吸気ポ
ート１３に配設されており、排気バルブ１８は、シリン
ダヘッド３の排気ポート１４に配設されている。
【００１２】吸気側カムシャフト１９は、吸気バルブ１
７の上方に配置されて、吸気バルブ１７を開閉駆動す
る。排気側カムシャフト２０は、排気バルブ１８の上方
に配置されて、排気バルブ１８を開閉駆動する。
【００１３】吸気側タイミングプーリ２１は、吸気側カ
ムシャフト１９の一端に装着されており、排気側タイミ
ングプーリ２２は、排気側カムシャフト２０の一端に装
着されている。タイミングベルト２３は、各タイミング
プーリ２１および２２をクランクシャフト５に連結して
いる。各カムシャフト１９および２０は、クランクシャ
フト５の１／２の速度で回転する。
【００１４】内燃機関１の作動時において、クランクシ
ャフト５の回転駆動力は、タイミングベルト２３、各タ
イミングプーリ２１および２２を介して各カムシャフト
１９および２０に伝達されており、各カムシャフト１９
および２０を回転させる。
【００１５】これにより、吸気バルブ１７および排気バ
ルブ１８は、クランクシャフト５の回転およびピストン
４の上下動に同期して開閉駆動される。すなわち、各バ
ルブ１７および１８は、内燃機関１における吸気行程、
圧縮行程、爆発（膨張）行程およ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。
【００１６】カム角センサ２４は、吸気側カムシャフト
１９の近傍に配設されており、吸気バルブ１７の動作タ
イミング（バルブタイミング）を検出するためのカム角
信号ＳＧＣを出力する。
【００１７】シグナルロータ２５は、吸気側カムシャフ
ト１９に一体に連結されており、シグナルロータ２５の
外周には、磁性体からなる４個の歯２５ａが回転角９０
°毎に形成されている。各歯２５ａは、カム角センサ２
４の前方を通過する毎に、カム角センサ２４からパルス
状のカム角信号ＳＧＣを発生させる。
【００１８】スロットルバルブ２６は、吸気通路１５の
途中に配設されており、アクセルペダル（図示せず）に
連動して開閉駆動されることにより、内燃機関１への空
気流量すなわち吸入空気量Ｑを調整する。スロットルセ
ンサ２７は、スロットルバルブ２６に連結されており、
スロットル開度θを検出する。
【００１９】吸入空気量センサ２８は、スロットルバル
ブ２６の上流側に配設されており、吸気通路１５に流れ
る吸入空気量Ｑをたとえば熱方式で検出する。サージタ
ンク２９は、スロットルバルブ２６の下流側に形成され
ており、吸気脈動を抑制する。
【００２０】インジェクタ３０は、各シリンダの吸気ポ
ート１３の近傍に個別に配設されており、燃料を噴射し
て燃焼室８内に混合気を供給する。各インジェクタ３０
は、通電により開放される電磁バルブからなり、各イン
ジェクタ３０には、燃料ポンプ（図示せず）から圧送さ
れる燃料が供給されている。
【００２１】内燃機関１の作動時において、吸気通路１
５に空気が取り込まれると同時に、各インジェクタ３０
は、吸気ポート１３に向けて燃料を噴射する。この結
果、吸気ポート１３において混合気が生成され、この混
合気は、吸入行程において、吸気バルブ１７の開放によ
り燃焼室８内に吸入される。
【００２２】可変バルブタイミングアクチュエータ（以
下、ＶＶＴアクチュエータと称する）４０は、吸気側カ
ムシャフト１９に連結されており、作動油（内燃機関１
の潤滑油）により駆動されて、吸気バルブ１７（また
は、吸気バルブ１７および排気バルブ１８の少なくとも
一方）のバルブタイミングを変更する。
【００２３】ＶＶＴアクチュエータ４０は、吸気側タイ
ミングプーリ２１に対する吸気側カムシャフト１９の変
位角度を変化させることにより、吸気バルブ１７のバル
ブタイミングを連続的に変更させる。オイルコントロー
ルバルブ（以下、ＯＣＶと称する）８０は、ＶＶＴアク
チュエータ４０に作動油を供給するとともに、作動油の
油量を調整する。
【００２４】電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す
る）１００は、マイクロコンピュータ（後述する）から
なり、内燃機関１の運転状態を示す各種センサ信号（吸
入空気量Ｑ、スロットル開度θ、冷却水温Ｗ、クランク
角信号ＳＧＴ、カム角信号ＳＧＣなど）に基づいて、各
種アクチュエータ（インジェクタ３０、イグナイタ１
１、ＯＣＶ８０など）を駆動し、内燃機関１に対する燃
料噴射量、点火時期、バルブタイミングなどを制御す
る。
【００２５】次に、図１２〜図１７を参照しながら、Ｖ
ＶＴアクチュエータ４０およびＯＣＶ８０を含むバルブ
タイミング可変手段の具体的な構成について説明する。
図１２はＶＶＴアクチュエータ４０が配設された吸気側
カムシャフト１９の近傍の構成を示す断面図であり、Ｖ
ＶＴアクチュエータ４０を駆動するための作動油供給手
段（ＯＣＶ８０）の構成も示している。
【００２６】図１２において、前述と同様の構成には同
一符号が付されている。ＶＶＴアクチュエータ４０は、
吸気バルブタイミングを調整しており、ＯＣＶ８０は、
ＶＶＴアクチュエータ４０に供給される作動油の量を制
御する。吸気側タイミングプーリ２１は、クランクシャ
フト５とともに回転するタイミングベルト２３を介し
て、クランクシャフト５と同期して回転する。
【００２７】吸気側カムシャフト１９は、ＶＶＴアクチ
ュエータ４０を介することにより、吸気側タイミングプ
ーリ２１の回転が位相変更されて伝達される。軸受４１
は、シリンダヘッド３（図１１参照）に固定されてお
り、吸気側カムシャフト１９を回転自在に支持してい
る。
【００２８】第１油路４２および第２油路４３は、吸気
側カムシャフト１９およびロータ５２（後述する）に設
けられている。第１油路４２は、ロータ５２を遅角方向
に移動させるための遅角油圧室６２（後述する）に連通
されており、第２油路４３は、ロータ５２を進角方向に
移動させるための進角油圧室６３（後述する）に連通さ
れている。
【００２９】オイルポンプ４０は、作動油（潤滑油）が
収納されたオイルパン９０から作動油を導出し、オイル
フィルタ９２は、導出された作動油を浄化する。オイル
パン９０、オイルポンプ４０およびオイルフィルタ９２
は、内燃機関１（図１１参照）の各部を潤滑するための
潤滑手段を構成するとともに、ＯＣＶ８０と協動してＶ
ＶＴアクチュエータ４０への作動油供給手段を構成して
いる。
【００３０】各種センサ９９は、内燃機関１に関連して
設けられた前述のクランク角センサ６などを含み、クラ
ンク角信号ＳＧＴなどの内燃機関１の種々の運転状態情
報をＥＣＵ１００に入力する。
【００３１】スプールバルブ８２は、ＯＣＶ８０のハウ
ジング８１内を摺動する。リニアソレノイド８３は、Ｅ
ＣＵ１００からの制御信号にしたがってスプールバルブ
８２を摺動させる。スプリング８４は、リニアソレノイ
ド８３による駆動方向と反対方向にスプールバルブ８２
を付勢する。
【００３２】各ポート８５〜８７、８８ａおよび８８ｂ
は、ハウジング８１に形成されている。供給ポート８５
は、オイルフィルタ９２を介してオイルポンプ４０に連
通されており、Ａポート８６は、第１油路４２に連通さ
れており、Ｂポート８７は、第２油路４３に連通されて
おり、排出ポート８８ａおよび８８ｂは、オイルパン９
０に連通されている。
【００３３】内燃機関１の作動時において、クランクシ
ャフト５の回転に連動してオイルポンプ４０が作動する
ことにより、オイルパン９０内の作動油は、吸い上げら
れて吐出される。吐出された作動油は、オイルフィルタ
９２を介して、ＯＣＶ８０により各油路４２および４３
に選択的に圧送される。
【００３４】各油路４２および４３の油量は、スプール
バルブ８２の摺動によって各ポート８６および８７の開
度が連続可変されることにより増減される。このとき、
各ポート開度は、リニアソレノイド８３に供給される電
流値ｉ（制御量）により決定される。ＥＣＵ１００は、
クランク角センサ６、カム角センサ２４などの各種セン
サ信号に基づき、リニアソレノイド８３に供給する電流
ｉを制御する。
【００３５】ＶＶＴアクチュエータ４０のハウジング４
４は、吸気側カムシャフト１９に対して回転自在に配置
されており、ケース４５は、ハウジング４４に固定され
ている。板バネ式のバックスプリング４６は、チップシ
ール４９（後述する）とケース４５との間に設置されて
おり、チップシール４９をロータ５２（後述する）に押
し付けている。
【００３６】カバー４７は、ボルト４８を介してケース
４５に固定されている。ボルト４８は、ハウジング４
４、ケース４５およびカバー４７を固定している。チッ
プシール４９は、バックスプリング４６によりロータ５
２に押し付けられており、ロータ５２およびケース４５
によって区切られた油圧室間の作動油の移動を防止して
いる。プレート５０は、ネジ５１を介してカバー４７に
固定されている。
【００３７】ロータ５２は、吸気側カムシャフト１９に
固定されており、ケース４５に対して相対的に回転可能
に配置されている。円柱状のホルダ５３は、ロータ５２
に設けられており、プランジャ５４（後述する）と係合
する凹部を有する。
【００３８】凸部材からなるプランジャ５４は、スプリ
ング５５（後述する）の弾力性と、ホルダ５３内に導入
される油圧とにより、ハウジング４４内を摺動する。ス
プリング５５は、プランジャ５４をロータ５２方向に付
勢する。プランジャ油路５６は、スプリング５５の付勢
力に抗する油圧をプランジャ５４に印加するための作動
油を導入する。空気穴５７は、プランジャ５４のスプリ
ング５５側を常時大気圧に設定する。
【００３９】連結ボルト５８は、吸気側カムシャフト１
９とロータ５２とを連結して固定する。軸ボルト５９
は、吸気側カムシャフト１９とロータ５２とを、その回
転軸で連結して固定する。軸ボルト５９は、カバー４７
に対して回転可能に設けられている。空気穴６０は、軸
ボルト５９および吸気側カムシャフト１９内に設けられ
ており、プレート５０の内側を大気圧と同圧に設定す
る。
【００４０】図１３はプランジャ油路５６を介してプラ
ンジャ５４に油圧が印加された状態を示す部分断面図で
ある。図１３に示されるように、プランジャ５４は、油
圧によりスプリング５５を圧縮しながらハウジング４４
側に押し付けられる。これにより、プランジャ５４とホ
ルダ５３との間の係合が解かれて、ロータ５２は、ハウ
ジング４４に対して回転可能な状態となる。
【００４１】図１４は図１２内のＸ−Ｘ線による矢印方
向から見た断面図、図１５はスライドプレート７１の移
動状態を示す部分断面図、図１６は図１２内のＹ−Ｙ線
による矢印方向から見た断面図、図１７は図１２内のＺ
−Ｚ線による矢印方向から見た断面図である。
【００４２】図１４〜図１７において、ボルト穴６１
は、ボルト４８が螺合されている。扇柱状の遅角油圧室
６２は、ロータ５２と一体の第１〜第４ベーン６４〜６
７（後述する）を遅角方向に回転させる。遅角油圧室６
２は、第１〜第４ベーン６４〜６７のそれぞれに対応し
て、ロータ５２、ケース４５、カバー４７およびハウジ
ング４４に囲まれて設けられている。また、遅角油圧室
６２は、第１油路４２に連通しており、第１油路４２か
ら作動油が供給される。
【００４３】扇柱状の進角油圧室６３は、第１〜第４ベ
ーン６４〜６７を進角方向に回転させる。進角油圧室６
３は、第１〜第４ベーン６４〜６７のそれぞれに対応し
て、ロータ５２、ケース４５、カバー４７およびハウジ
ング４４に囲まれて設けられている。進角油圧室６３
は、第２油路４３に連通しており、第２油路４３から作
動油が供給される。
【００４４】遅角油圧室６２および進角油圧室６３に供
給される作動油の量に応じて、ロータ５２がハウジング
４４に対して相対移動することにより、各油圧室６２お
よび６３の体積は変化する。
【００４５】第１ベーン６４は、ロータ５２から外径方
向に凸設されている。第１ベーン６４のハウジング４４
側には、ホルダ５３が嵌め込まれており、カバー４７側
には連通油路７０（後述する）が凹設されている。連通
油路７０の途中には、移動溝７２（後述する）が凹設さ
れている。プランジャ油路５６は、移動溝７２からホル
ダ５３を通って、ハウジング４４側まで貫通されてい
る。
【００４６】第２〜第４ベーン６５〜６７は、それぞ
れ、ロータ５２から外径方向に凸設されている。第１〜
第４ベーン６４〜６７のケース４５と当接する部位に
は、チップシール７３（後述する）が設けられている。
【００４７】ベーン支持体６８は、ロータ５２の中心部
分を構成している。シュー６９は、ケース４５から内径
方向に凸設されている。シュー６９には、ボルト４８が
挿入されるボルト穴６１が設けられるとともに、ベーン
支持体６８と当接する部位には、チップシール４９が設
けられている。
【００４８】連通油路７０は、第１ベーン６４の両側の
遅角油圧室６２と進角油圧室６３とを連通している。ス
ライドプレート７１は、連通油路７０の途中に設けられ
た移動溝７２（後述する）内を移動する。連通油路７０
は、スライドプレート７１によって分断されており、遅
角油圧室６２と進角油圧室６３との間で油漏れがないよ
うに構成されている。
【００４９】スライドプレート７１は、遅角油圧室６２
の油圧が高いときには、進角油圧室６３側に移動し（図
１４参照）、進角油圧室６３の油圧が高いときには、遅
角油圧室６２側に移動する（図１５参照）。移動溝７２
は、連通油路７０の途中に凹設されており、移動溝７２
の途中にプランジャ油路５６が連通している。
【００５０】プランジャ油路５６は、スライドプレート
７１が進角油圧室６３側に移動した場合（図１４参照）
には遅角油圧室６２と連通し、スライドプレート７１が
遅角油圧室６２側に移動した場合（図１５参照）には進
角油圧室６３と連通する。
【００５１】チップシール７３は、第１〜第４ベーン６
４〜６７のそれぞれに設けられており、各ベーンとケー
ス４５との間をシールして、油漏れを防止する。図１
４、図１６および図１７内の矢印は、タイミングベルト
２３などによるＶＶＴアクチュエータ４０の全体の回転
方向を示している。
【００５２】次に、ＶＶＴアクチュエータ４０およびＯ
ＣＶ８０の具体的な動作について説明する。まず、内燃
機関１が停止した状態においては、ロータ５２の位置
は、図１４に示されるように、最も遅角位置（すなわ
ち、ハウジング４４に対して、遅角方向に最大に相対回
動した位置）にある。以下、ロータ５２の位置が最も近
くした位置にあるときのバルブタイミングは最遅角位置
にあると称し、また、バルブタイミングが最遅角位置に
あるときのクランク角に対する吸気側のカム角の位相差
（進角量）を最遅角量と称する。
【００５３】このとき、オイルポンプ４０からＯＣＶ８
０に供給される油圧が低い（または、大気圧状態にあ
る）ので、第１油路４２および第２油路４３には油圧が
供給されない。したがって、プランジャ油路５６に油圧
が供給されないので、図１２に示すように、プランジャ
５４は、スプリング５５の付勢力によりホルダ５３に押
し付けられており、プランジャ５４およびホルダ５３は
係合されている。
【００５４】次に、内燃機関１が始動すると、オイルポ
ンプ４０が稼動し、ＯＣＶ８０に供給される油圧が上昇
し、Ａポート８６を介して遅角油圧室６２に油圧が供給
される。このとき、遅角油圧室６２の油圧によって、ス
ライドプレート７１が進角油圧室６３側に移動し、遅角
油圧室６２とプランジャ油路５６とが連通する。これに
より、プランジャ５４が押圧されて、ハウジング４４側
に移動し、プランジャ５４とロータ５２との係合が解除
される。
【００５５】しかしながら、遅角油圧室６３に油圧が供
給されているので、各ベーン６４〜６７は、遅角方向の
シュー６９に当接されて押圧されている状態にある。し
たがって、プランジャ５４による係合が解除されても、
ハウジング４４およびロータ５２は、遅角油圧室６２の
油圧によって互いに押し付け合い、振動や衝撃が低減ま
たは解消される。
【００５６】次に、ロータ５２を進角させるために、Ｂ
ポート８７が開放されると、第２油路４３を介して進角
油圧室６３に作動油が供給されるので、進角油圧室６３
から連通油路７０に油圧が伝わり、スライドプレート７
１は、油圧により押圧されて遅角油圧室６２側に移動す
る。
【００５７】スライドプレート７１の移動により、プラ
ンジャ油路５６は、連通油路７０の進角油圧室６３側に
連通し、進角油圧室６３からプランジャ油路５６に油圧
が伝えられる。この油圧によって、図１３に示すよう
に、プランジャ５４がスプリング５５の付勢力に抗して
ハウジング４４側に移動し、プランジャ５４とホルダ５
３との係合が解除される。
【００５８】このように、プランジャ５４とホルダ５３
の係合が解除された状態で、Ａポート８６およびＢポー
ト８７を開閉させて供給油量を調節することにより、遅
角油圧室６２および進角油圧室６３の油量を調節し、ハ
ウジング４４の回転に対してロータ５２の回転を進角ま
たは遅角させることができる。
【００５９】次に、図１８を参照しながら、バルブタイ
ミングの検出動作について説明する。図１８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を示すタイミングチャートで
あり、クランク角信号ＳＧＴとカム角信号ＳＧＣｄおよ
びＳＧＣａの位相関係と、実バルブタイミングＴａの算
出処理方法とを示している。
【００６０】ＥＣＵ１００は、クランク角信号ＳＧＴの
周期Ｔを計測するとともに、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を計測す
る。また、バルブタイミングが最遅角位置にある場合の
位相差時間ΔＴｄと、クランク角信号周期Ｔとに基づい
て、最遅角量Ｔｄを、以下の（１）式により求め、ＥＣ
Ｕ１００のＲＡＭ内に記憶する。なお、最遅角量Ｔｄと
は、吸気側のバルブタイミングが最遅角位置にある場合
の進角量をいい、この値は、吸気バルブと排気バルブと
のバルブオーバラップが最小であるときのクランク角に
対する吸気側のカム角の進角量を示している。
【００６１】 Ｔd＝（ΔＴｄ／Ｔ）×１８０［ｄｅｇＣＡ］ …（１）
【００６２】また、ＥＣＵ１００は、位相差時間ΔＴ
ａ、クランク角信号周期Ｔおよび最遅角量Ｔdに基づい
て、実バルブタイミングＴａを、以下の（２）式により
求める。
【００６３】 Ｔa＝（ΔＴａ／Ｔ）×１８０［ｄｅｇＣＡ］−Ｔd …（２）
【００６４】また、最遅角量Ｔdを検出しているのは、
製品ばらつき（カム角センサの取り付け及び出力信号の
ばらつき）を補正し、正しい実バルブタイミングＴa算
出するためである。電流制御回路１１４は、ＯＣＶ８０
のリニアソレノイド電流ｉを制御する。ＣＰＵ１０２
は、各種入力信号に基づいてＯＣＶ８０のリニアソレノ
イド電流ｉを演算するとともに、タイマ１０７の時間計
測結果に基づき、出力ポート１０８にＯＣＶ８０のリニ
アソレノイド電流ｉに相当するデューティ信号を出力す
る。
【００６５】図１９は、従来の内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置における電子制御ユニットの内部構成を示
すブロック図である。図１９において、ＥＣＵ１００は
マイクロコンピュータ１０１を含む。
【００６６】マイクロコンピュータ１０１は、各種の演
算や判定を行うＣＰＵ１０２と、所定の制御プログラム
などがあらかじめ格納されたＲＯＭ１０３と、ＣＰＵ１
０２の演算結果などを一時記憶するＲＡＭ１０４と、ア
ナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器１０５
と、入力信号の周期などを計測するカウンタ１０６と、
出力信号の駆動時間などを計測するタイマ１０７と、出
力インタフェイスとなる出力ポート１０８と、各ブロッ
ク１０２〜１０８を接続するコモンバス１０９とから構
成されている。
【００６７】第１入力回路１１０は、クランク角センサ
６からのクランク角信号ＳＧＴおよびカム角センサ２４
からのカム角信号ＳＧＣをそれぞれ波形整形し、割込み
指令信号ＩＮＴとしてマイクロコンピュータ１０１に入
力する。ＣＰＵ１０２は、割込み指令信号ＩＮＴによっ
て割込みがかけられる毎に、カウンタ１０６の値を読み
取って、ＲＡＭ１０４に記憶する。
【００６８】また、ＣＰＵ１０２は、前回のクランク角
信号ＳＧＴが入力されたときのカウンタ値と今回値との
差から、クランク角信号ＳＧＴの周期Ｔ（図１８参照）
を算出し、さらに、クランク角信号周期Ｔに基づいて、
機関回転数Ｎｅを算出する。
【００６９】また、ＣＰＵ１０２は、カム角信号ＳＧＣ
が入力されたときのカウンタ値をＲＡＭ１０４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
タ値との差から、位相差時間ΔＴを算出する。
【００７０】第２入力回路１１１は、水温センサ１２か
らの冷却水温Ｗ、スロットルセンサ２７からのスロット
ル開度θ、および、吸入空気量センサ２８からの吸入空
気量Ｑを取り込み、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１０５に入力する。Ａ／Ｄ変換
器１０５は、冷却水温Ｗ、スロットル開度θおよび吸入
空気量Ｑを、それぞれデジタルデータに変換してＣＰＵ
１０２に入力する。
【００７１】駆動回路１１２は、インジェクタ３０を駆
動するための制御信号を出力し、駆動回路１１３は、イ
グナイタ１１を駆動するための制御信号を出力する。Ｃ
ＰＵ１０２は、各種入力信号に基づいてインジェクタ３
０の駆動時間およびイグナイタ１１の点火タイミングを
演算するとともに、タイマ１０７の時間計測結果に基づ
き、出力ポート１０８、各駆動回路１１２および１１３
を介してインジェクタ３０およびイグナイタ１１を駆動
し、燃料噴射量および点火時期を制御する。
【００７２】電流制御回路１１４は、ＯＣＶ８０のリニ
アソレノイド電流ｉを制御する。ＣＰＵ１０２は、各種
入力信号に基づいてＯＣＶ８０のリニアソレノイド電流
ｉを演算するとともに、タイマ１０７の時間計測結果に
基づき、出力ポート１０８にＯＣＶ８０のリニアソレノ
イド電流ｉに相当するデューティ信号を出力する。
【００７３】電流制御回路１１４は、デューティ信号に
基づき、ＯＣＶ８０のリニアソレノイド８３にリニアソ
レノイド電流ｉが流れるように制御し、バルブタイミン
グの制御を行う。
【００７４】電源回路１１５は、キースイッチ１１７を
介して入力されるバッテリの電圧から定電圧を生成し、
マイクロコンピュータ１０１は、電源回路１１５から供
給される定電圧により動作する。
【００７５】一般的に、内燃機関のバルブタイミング制
御装置は、バルブタイミングの最遅角位置を学習しなが
ら、バルブタイミングの制御を行っている。従来の内燃
機関のバルブタイミング制御装置は、運転モードとし
て、例えば、アイドル運転モード、低速運転モードある
いは加減速運転モード等を設定しており、これらの各運
転モードにおいて、バルブタイミングの最遅角位置を学
習し、この最遅角位置の学習値に基づいて、バルブタイ
ミングを制御していた。
【００７６】アイドル運転モードでは、バルブオーバラ
ップが最小になるように吸気側ないし排気側のバルブタ
イミングを制御する。例えば、最遅角位置の学習値に基
づき、吸気側のバルブタイミングを最も遅角した状態に
設定する。そして、この最遅角位置を常時学習しながら
バルブタイミングを制御する。
【００７７】低速運転モードあるいは加減速運転モード
では、例えば、機関回転数が１０００ｒｐｍから５００
０ｒｐｍの間にある場合に、運転状況に応じて吸気側の
バルブタイミングを進角させる。例えば、車両が停止し
た状態から徐々に加速して速度を上昇させるような場合
には、図９に示すように、機関回転数が１０００ｒｐｍ
を超えたあたりから機関回転数の上昇に伴って吸気側の
バルブタイミングを徐々に進角させる。そして、ある機
関回転数においてバルブタイミングを最も進角させてか
ら、再びバルブタイミングを徐々に遅角させ、機関回転
数が約５０００ｒｐｍになったところでバルブタイミン
グが最遅角位置に戻るようになっている。
【００７８】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
内燃機関のバルブタイミング制御装置では、各学習モー
ド中において、バルブタイミングの最遅角位置を常時学
習していた。このため、例えば、潤滑油中に異物が存在
する場合において、進角油圧室あるいは遅角油圧室に異
物が混入すると、実際にはバルブタイミングが最遅角位
置まで遅角されていない状態で、最遅角位置を誤学習す
ることが生じうる。このような場合には、正常なバルブ
タイミングの制御が行われず、運転性能及び排ガスの清
浄度の悪化を招くおそれがあるという課題があった。
【００７９】従って、本発明は、上記のような課題を解
決するためになされたものであり、バルブタイミングの
正確な最遅角位置を学習することにより、運転性能及び
排ガスの清浄度を向上させることの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。
【００８０】
【課題を解決するための手段】この発明の内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置は、内燃機関の潤滑油圧を利用
して、クランク角に対するカム角を進角または遅角させ
る可変バルブタイミング手段を備える内燃機関のバルブ
タイミング制御装置であって、内燃機関のクランク角を
検出するクランク角検出手段と、内燃機関のカム角を検
出するカム角検出手段と、クランク角に対するカム角の
位相差である進角量を演算する位相差演算手段と、吸気
バルブと排気バルブとのバルブオーバラップが最小の時
に、クランク角に対するカム角の位相差を学習する学習
手段と、学習手段に、クランク角に対するカム角の位相
差を学習させるための学習指令を送信する学習指令送信
手段と、学習手段によって学習されるクランク角に対す
るカム角の位相差の学習値と、進角量演算手段によって
演算される現在のクランク角に対するカム角の位相差と
の偏差に基づき、可変バルブタイミング手段を駆動する
ためのバルブタイミング制御量を演算するバルブタイミ
ング制御量演算手段とを備えてなり、当該内燃機関を搭
載する車両の出荷前、または、点検時にのみ学習指令送
信手段を用いると共に、学習手段は、学習指令送信手段
から学習指令を受信した場合にのみ、クランク角に対す
るカム角の位相差を学習することを特徴とする。
【００８１】また、前記学習手段が学習指令送信手段か
ら学習指令を受信すると、運転状態制御手段は、機関回
転数を所定の範囲内に制御し、学習手段は、機関回転数
が所定の範囲内にあることを確認した場合にのみ、クラ
ンク角に対するカム角の位相差を学習することを特徴と
する。
【００８２】また、前記機関回転数の所定の範囲は、１
０００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ未満の範囲であること
を特徴とする。
【００８３】また、前記機関回転数の所定の範囲は、１
５００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ未満の範囲であること
を特徴とする。
【００８４】また、前記機関回転数の所定の範囲は、１
３００ｒｐｍ±１００ｒｐｍの範囲であることを特徴と
する。
【００８５】また、前記機関回転数が所定の範囲内に収
まっていないと判定された場合には、現在の機関回転数
と目標機関回転数との差に基づいて補正を行い、当該補
正値を用いたフィードバック制御により、機関回転数が
所定の範囲内に収まるように制御することを特徴とす
る。
【００８６】さらに、前記機関回転数の制御は、スロッ
トルバルブをバイパスして外気をシリンダ内に吸入させ
るための通路に配設された電磁弁の開度を調整すること
によって行われることを特徴とする。
【００８７】
【発明の実施の形態】実施の形態１．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
装置の構成を機能的に示すブロック図である。図１に示
すように、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はＥＣＵ２０１を備える。ＥＣ
Ｕ２０１は、最遅角量学習手段２０２、内燃機関運転制
御手段２０３および実バルブタイミング検出手段２０４
を備える。
【００８８】なお、最遅角量学習手段２０２は、学習手
段として機能し、内燃機関運転制御手段２０３は、クラ
ンク角検出手段、カム角検出手段およびバルブタイミン
グ制御量演算手段として機能し、実バルブタイミング手
段２０４は、位相差演算手段として機能する。また、学
習指令送信装置２０５は、学習指令送信手段として機能
する。
【００８９】また、学習指令送信装置２０５は、ＥＣＵ
２０１に接続する外部機器であって、最遅角量学習手段
２０２にバルブタイミングの最遅角位置の学習を行わせ
るための学習指令信号を最遅角量学習手段２０２に送信
する機能を有する信号発信手段である。従って、本発明
に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、学習指
令送信装置２０５から学習指令信号を受信したときにの
み最遅角量を学習するものである。従って、ＥＣＵ２０
１は、従来のようなアイドル学習モード、低速学習モー
ドおよび加減速学習モードを行わない。このため、ＥＣ
Ｕ２０１は、基本的には、従来のようなアイドル学習モ
ード、低速学習モードおよび加減速学習モードを行う機
能を備える必要はなく、また、これらの機能を非常時に
のみ用いるために備えていても良い。
【００９０】また、このような学習指令送信装置２０５
は、一般的には、内燃機関の組立終了後、車両を製品と
して出荷する前にＥＣＵ２０１に接続して用いる機器で
ある。なお、この発明の実施の形態１では、吸気側にバ
ルブタイミング制御装置を有する内燃機関に本発明を適
用する場合について説明する。
【００９１】最遅角量学習手段２０２は、バルブタイミ
ングが最遅角位置にある場合におけるクランク角と吸気
バルブ側のカム角の位相差（進角量）を演算し、該進角
量を学習値として記憶保持する。以下、吸気側のバルブ
タイミングが最遅角位置にある場合の進角量を最遅角量
と称する。この値は、吸気バルブと排気バルブとのバル
ブオーバラップが最小であるときのクランク角に対する
吸気側のカム角の位相差（進角量）を示している。な
お、クランク角およびカム角は、クランク角センサ６お
よびカム角センサ２４によってそれぞれ検出される。内
燃機関運転制御手段２０３は、内燃機関１の燃料噴射
量、点火時期、バルブタイミング等を制御する。また、
実バルブタイミング検出手段２０４は、現在の運転状態
における進角量と上述の最遅角量との偏差を検出する。
この偏差は、ＶＶＴ機構によって吸気側のバルブタイミ
ングが実質的に進角される量（以下、ＶＶＴ制御量と称
す）を表す。
【００９２】学習指令送信装置２０５は、信号Ｌｓを送
信するための押釦スイッチ（図示せず）を有している。
この押釦スイッチを操作すると、最遅角位置を学習する
最遅角量学習モードの実行を指示する信号Ｌｓが学習指
令送信装置２０５から最遅角量学習手段２０２に送信さ
れる。最遅角量学習手段２０２は、信号Ｌｓを受信する
と、内燃機関運転制御手段２０３に指令信号Ｅｓを送信
し、内燃機関運転制御手段２０３が検出する吸気バルブ
と排気バルブとのバルブオーバラップが最小であるとき
のクランク角に対する吸気側のカム角の位相差を最遅角
量として学習する。そして、内燃機関運転制御手段２０
３は、最遅角量学習手段２０２が学習した最遅角量に基
づいて内燃機関を運転制御する。
【００９３】図２は、この発明の実施の形態１における
最遅角量学習モードの処理内容を示すフローチャートで
ある。まず、ステップＡ１において、式（１）に基づ
き、最遅角量Ｔｄを算出する。次に、ステップＡ２にお
いて、学習指令送信装置２０５から、最遅角量学習モー
ドを実行するための信号Ｌｓを受信したか否かを判定す
る。ステップＡ２において、学習指令送信装置２０５か
ら信号Ｌｓを受信していないと判定された場合には、フ
ローはステップＡ４へ進行する。
【００９４】一方、ステップＡ２において、学習指令送
信装置２０５から信号Ｌｓを受信したと判定された場合
には、フローはステップＡ３へ進行する。ステップＡ３
では、最遅角量学習モード実行フラグをセットし、フロ
ーはさらにステップＡ４に進行する。次に、ステップＡ
４において、最遅角量学習モード実行フラグがセットさ
れているか否かを判定する。ステップＡ４において、最
遅角量学習モード実行フラグがセットされていないと判
定された場合には、フローはリターンし、ステップＡ１
から再び処理を開始する。一方、ステップＡ４におい
て、最遅角量学習モード実行フラグがセットされている
と判定された場合には、フローはステップＡ５へ進行す
る。
【００９５】ステップＡ５では、最遅角量学習モードが
設定されているか否かを判定する。最遅角量学習モード
が設定されていなければ、フローはリターンし、ステッ
プＡ１から再び処理を開始する。一方、ステップＡ５に
おいて、最遅角量学習モードが設定されていると判定さ
れた場合には、フローはステップＡ６に進行する。ステ
ップＡ６では、最遅角量Ｔｄを学習し、これを記憶保持
する。ステップＡ６において最遅角量Ｔｄを記憶保持す
ると、フローはステップＡ７に進行し、最遅角量学習モ
ード実行フラグをクリアする。ステップＡ７が終了する
と、フローはリターンし、ステップＡ１から処理を繰り
返し行う。
【００９６】最遅角量学習モードでは、機関回転数によ
らず、吸気側のバルブタイミングを最遅角位置に制御す
る。即ち、最遅角量学習モードでは、吸気側のバルブタ
イミングを進角させることはない。そして、この最遅角
量学習モードにおいて、最遅角量学習手段２０２は、式
（１）に基づいて最遅角量Ｔｄを算出する。このような
最遅角量学習モードで最遅角量を学習するときには、潤
滑油中に異物が混入していることはないので、吸気側の
バルブタイミングは最遅角位置にあり、正確な最遅角量
を学習することができる。
【００９７】また、最遅角量学習手段２０２によって学
習された最遅角量は、ＥＣＵ２０１内のＲＯＭに記憶保
持される。このようなＲＯＭは、例えば、イグニッショ
ンがオフの時であっても、バッテリから常時電力を供給
することにより、学習した最遅角量Ｔｄをバックアップ
できるようにしてもよいし、また、このようなバックア
ップを必要としないＥＥＰＲＯＭを用いて最遅角量Ｔｄ
を記憶保持させてもよい。
【００９８】以上、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によれば、ＥＣＵ２０
１が信号Ｌｓを学習指令送信装置２０５から受信したと
きにのみ最遅角量を学習するので、潤滑油中に異物が混
入することなどによって、最遅角量を誤学習することが
ない。この結果、吸気側のバルブタイミングが最遅角位
置にある時に、正確な最遅角量を学習することができ
る。なお、このように学習指令送信装置を用いて最遅角
量を学習させるのは、出荷前に限らず、出荷後にも定期
的に行うようにしても良い。そのようにすれば、出荷後
における機器の経年変化にも対応することができ、内燃
機関の運転状態を長期にわたって良好に保つことができ
る。
【００９９】実施の形態２．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装置によ
る処理内容を示すフローチャートである。この発明の実
施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置
の構成は、実施の形態１に準ずるものであり、以下で説
明する処理内容が実施の形態１の場合と異なるだけであ
る。図３において、ステップＡ１ないしＡ７は、図２に
示すステップと同一であるため、その説明を省略する。
【０１００】ステップＡ１が終了すると、フローはステ
ップＡ３０に進行し、機関回転数Ｎｅを演算する。ステ
ップＡ３０で機関回転数Ｎｅを演算すると、フローはス
テップＡ２およびステップＡ３を経由してステップＡ４
に進行する。なお、ステップＡ２でＮｏと判定された場
合には、ステップＡ３を経由せずに直接ステップＡ４に
進行する。ステップＡ４で学習フラグがセットされる
と、フローはステップＡ３１に進行し、目標機関回転数
を１０００ｒｐｍから２０００ｒｐｍの間に設定する。
目標機関回転数が設定されると、ＥＣＵ２０１は機関回
転数を制御する。
【０１０１】フローはステップＡ３２に進行し、機関回
転数Ｎｅが１０００ｒｐｍ以上であるか否かを判定す
る。ステップＡ３２で機関回転数が１０００ｒｐｍ以上
であると判定されると、フローはステップＡ３３に進行
し、機関回転数が２０００ｒｐｍ以下であるか否かを判
定する。ステップＡ３３で機関回転数が２０００ｒｐｍ
より低いと判定されると、フローはステップＡ６および
ステップＡ７に進行する。なお、ステップＡ３２で機関
回転数が１０００ｒｐｍ以下であると判定された場合に
は、または、ステップＡ３３で機関回転数が２０００ｒ
ｐｍ以上であると判定された場合には、フローはリター
ンし、ステップＡ１から全処理が行われる。
【０１０２】図１０は、この発明の実施の形態２に係る
内燃機関のバルブタイミング制御装置を備えた内燃機関
の断面を概略的に示す図である。図１０に示す構成のう
ち、吸気通路１５０および電磁弁１６０以外は、図１１
に示す従来の内燃機関の構成と同一である。ここで、吸
気通路１５０は、スロットルバルブ２６をバイパスして
外気をシリンダ内に吸入させるための通路であり、電磁
弁１６０は、吸気通路１５０を通じて吸入する吸気量を
調整するためのバルブである。電磁弁１６０は、デュー
ティ（ＤＵＴＹ）信号により電流制御される。
【０１０３】吸気通路１５０及び電磁弁１６０は、内燃
機関の運転制御装置に一般的に用いられている機構であ
り、主にスロットルバルブ２６が全閉の状態、すなわち
アイドル運転時に、機関回転数を調整して運転制御する
際に用いるものである。
【０１０４】上述のステップＡ３１では、上述のような
電磁弁１６０を制御することにより、機関回転数を目標
機関回転数に制御すればよい。また、この発明の実施の
形態２では、吸気通路１５０及び電磁弁１６０を用いて
いるが、吸入空気量を調節できる機構であれば、他の機
構を用いても同様の運転制御を行うことができる。例え
ば、電子スロットルバルブを用いた内燃機関の場合に
は、アイドリング運転中に電子スロットルバルブを開閉
制御することにって、機関回転数を１０００ｒｐｍから
２０００ｒｐｍの間に制御してもよい。
【０１０５】以上、この発明の実施の形態２に係る内燃
機関のバルブタイミング制御装置によれば、ＥＣＵ２０
１が信号Ｌｓを学習指令送信装置２０５から受信したと
きにのみ最遅角量を学習するので、潤滑油中に異物が混
入することなどによって、最遅角量を誤学習することが
ない。また、最遅角量を学習する際には、機関回転数を
１０００ｒｐｍから２０００ｒｐｍの間に制御するの
で、アイドル運転時よりも潤滑油圧を高くすることがで
き、吸気側のバルブタイミングが最遅角位置にあるとき
に正確な最遅角量を学習することができる。
【０１０６】実施の形態３．図４は、この発明の実施の
形態３に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置によ
る処理内容を示すフローチャートである。この発明の実
施の形態３に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置
の構成は、実施の形態１および実施の形態２に準ずるも
のである。従って、同一番号のステップは同一内容を示
し、その説明を省略する。
【０１０７】図４は、この発明の実施の形態３に係る内
燃機関のバルブタイミング制御装置による処理内容を示
すフローチャートである。図４に示すフローチャートで
は、図３におけるステップＡ３１およびステップＡ３２
を、ステップＡ４０およびステップＡ４１にそれぞれ変
更したこと以外は、図３に示すフローと同一である。ス
テップＡ４において学習フラグがセットされていると判
定されると、フローはステップＡ４０に進行し、目標機
関回転数を１５００ｒｐｍから２０００ｒｐｍの間に設
定する。目標機関回転数が設定されると、実施の形態２
におけるステップＡ３１と同様に、ＥＣＵ２０１は、電
磁弁１６０を制御することにより、あるいは、電子スロ
ットルバルブを制御することによって機関回転数を制御
する。
【０１０８】ステップＡ４０に続き、フローはステップ
Ａ４１に進行し、機関回転数Ｎｅが１５００ｒｐｍ以上
であるか否かを判定する。ステップＡ４１で機関回転数
が１５００ｒｐｍ以上であると判定されると、フローは
ステップＡ３３に進行し、機関回転数が２０００ｒｐｍ
より低いか否かを判定する。ステップＡ３３で機関回転
数が２０００ｒｐｍより低いと判定されると、フローは
ステップＡ６およびステップＡ７に進行する。なお、ス
テップＡ４で機関回転数が１５００ｒｐｍ以下であると
判定された場合には、または、ステップＡ３３で機関回
転数が２０００ｒｐｍ以上であると判定された場合に
は、フローはリターンし、ステップＡ１から全処理が行
われる。
【０１０９】以上、この発明の実施の形態３に係る内燃
機関のバルブタイミング制御装置によれば、ＥＣＵ２０
１が信号Ｌｓを学習指令送信装置２０５から受信したと
きにのみ最遅角量を学習するので、潤滑油中に異物が混
入することなどによって、最遅角量を誤学習することが
ない。また、最遅角量を学習する際には、機関回転数を
１５００ｒｐｍから２０００ｒｐｍの間に制御するの
で、アイドリング運転時よりも潤滑油圧が十分に高くな
り、ロータ５２がハウジング４４に対して遅角側で機械
的に停止する位置（最遅角位置）において、より正確な
最遅角量を学習することができる。
【０１１０】実施の形態４．図５は、この発明の実施の
形態４に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置によ
る処理内容を示すフローチャートである。図７は、目標
機関回転数とベースＤＵＴＹオン時間との関係を示すテ
ーブルである。図８は、目標機関回転数と現在の機関回
転数の差に対するＤＵＴＹオン時間の増減値を示すテー
ブルである。この発明の実施の形態４に係る内燃機関の
バルブタイミング制御装置の構成は、実施の形態１ない
し実施の形態３に準ずるものである。従って、同一番号
のステップは同一内容を示し、その説明を省略する。
【０１１１】図５のフローチャートにおいて、ステップ
Ａ４で学習フラグがセットされたと判定されると、フロ
ーはステップＡ５０に進行する。ステップＡ５０では、
機関回転数の目標値を１３００ｒｐｍに設定し、機関回
転数を１３００ｒｐｍに調節する。例えば、ステップＡ
５０で設定される目標機関回転数が１３００ｒｐｍであ
る場合には、図７のテーブルを参照し、ベースＤＵＴＹ
オン時間を２．６ｍｓに設定する。その後、フローはス
テップＡ５１に進行する。
【０１１２】ステップＡ５１では、現在の機関回転数が
１３００ｒｐｍ±１００ｒｐｍの範囲内に収まっている
か否かを判定する。ステップＡ５１において、現在の機
関回転数が１３００ｒｐｍ±１００ｒｐｍの範囲内に収
まっていると判定された場合には、フローはステップＡ
６およびステップＡ７に進行する。
【０１１３】一方、ステップＡ５１において、現在の機
関回転数が１３００ｒｐｍ±１００ｒｐｍの範囲内に収
まっていないと判定された場合には、フローはステップ
Ａ５２に進行し、電磁弁１６０を開閉制御して、機関回
転数が上記範囲内に収まるように制御する。
【０１１４】図７に示すＤＵＴＹオン時間は、量産する
内燃機関の個体差には必ずしも対応しきれず、また、電
磁弁１６０のコイル抵抗値は、電流を流し続けることに
より上昇するため、図７のテーブルに設定したＤＵＴＹ
オン時間で内燃機関を運転することは困難である。従っ
て、ベースＤＵＴＹオン時間を、２．６ｍｓに固定する
ことによって機関回転数を１３００ｒｐｍに制御しよう
としても、実際の機関回転数との間に誤差が発生するお
それがある。そのため、ステップＡ５２では、図８に示
すテーブルに従い、ＤＵＴＹオン時間を補正する。
【０１１５】図８に示すテーブルに基づいてＤＵＴＹオ
ン時間を補正する場合には、目標機関回転数と機関回転
数との偏差ΔＮｅが大きいほど、補正量を増大させれば
よい。そして、ＤＵＴＹオン時間は下記の演算式とな
る。
【０１１６】 ＤＵＴＹオン時間＝ベースＤＵＴＹオン時間＋ＤＵＴＹ増減時間 （３）
【０１１７】ステップＡ５２でＤＵＴＹオン時間が補正
されると、フローはリターンしステップＡ１からフロー
が繰り返される。
【０１１８】また、この発明の実施の形態４では、目標
回転を１３００ｒｐｍ、そして収束判定回転数を±１０
０ｒｐｍと固定しているが、必ずしもこの範囲に限るも
のではない。
【０１１９】以上、この発明の実施の形態４に係る内燃
機関のバルブタイミング制御装置によれば、ＥＣＵ２０
１が信号Ｌｓを学習指令送信装置２０５から受信したと
きにのみ最遅角量を学習するので、潤滑油中に異物が混
入することなどによって、最遅角量を誤学習することが
ない。また、最遅角量を学習する際には、機関回転数を
１３００ｒｐｍ±１００ｒｐｍの範囲に制御するので、
アイドリング運転時よりも潤滑油圧が十分に高くなり、
ロータ５２がハウジング４４に対して遅角側で機械的に
停止する位置（最遅角位置）において、より正確な最遅
角量を学習することができる。さらに、最遅角量を学習
するときの機関回転数に幅を持たせてあるので、容易に
最遅角量を学習することができる。
【０１２０】実施の形態５．図６は、この発明の実施の
形態５に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置によ
る処理内容を示すフローチャートである。この発明の実
施の形態５に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置
は、実施の形態１ないし実施の形態４に準ずるものであ
る。従って、同一番号のステップは同一内容を示し、そ
の説明を省略する。
【０１２１】図６は、この発明の実施の形態５に係る内
燃機関のバルブタイミング制御装置による処理内容を示
すフローチャートである。ステップＡ５１において、機
関回転数が１３００ｒｐｍ±１００ｒｐｍの範囲内にあ
ると判定されると、フローはステップＡ６０に進行し、
機関回転数安定タイマのカウントＣNeMが０ｓｅｃであ
るか否かを確認する。
【０１２２】ステップＡ６０において、カウントＣNeM
が０ｓｅｃであると判定されると、フローはステップＡ
６に進行し、最遅角量Ｔｄを記憶する。一方、ステップ
Ａ６０において、カウントＣNeMが０ｓｅｃでないと判
定された場合には、フローはステップＡ６１に進行し、
カウントＣNeMをデクリメントする。
【０１２３】また、ステップＡ５１において、機関回転
数が１３００ｒｐｍ±１００ｒｐｍの範囲内にないと判
断された場合には、フローはステップＡ５２に進行し、
電磁弁１６０を制御して機関回転数が１３００ｒｐｍ±
１００ｒｐｍの目標範囲内に収まるように制御する。フ
ローはさらにステップＡ６２に進行し、機関回転数安定
タイマのカウントＣ NeMに初期値の１ｓｅｃをセットす
る。なお、ここでは、初期値を１ｓｅｃにしているが、
本発明の範囲はこれに限定されるものではない。このよ
うな初期値は内燃機関の運転状態が安定しているか否か
を判定するために設置されるものであり、内燃機関の運
転状態が安定していることを判定するために十分な時間
であれば、初期値は１ｓｅｃに限定されるものではな
い。
【０１２４】以上、この発明の実施の形態５に係る内燃
機関のバルブタイミング制御装置によれば、機関回転数
が目標範囲内に所定時間以上収まっていることを確認し
てから最遅角量を学習するので、運転状態の安定した状
態において、より正確に最遅角量を学習することができ
る。
【０１２５】また、以上の説明では、学習指令送信装置
２０５がＥＣＵ２０１とは別個の外部装置である場合に
ついて説明したが、学習指令送信装置２０５をＥＣＵ２
０１内に組み込んでも、本発明を同様に実施することが
できる。そして、ＥＣＵ２０１が上記学習指令送信装置
２０５の機能を有する場合には、信号Ｌｓは、ＥＣＵ２
０１内部のデータ通信によって最遅角量学習手段２０２
に送信される。
【０１２６】また、以上の説明では、吸気バルブ側のバ
ルブタイミングを制御することについて説明している
が、排気バルブ側のバルブタイミングを制御する際に
は、最進角位置を基準としたバルブタイミングの遅角制
御を行うことになるだけで、実質的な内容は吸気バルブ
側の進角制御と同様である。
【０１２７】
【発明の効果】この発明の内燃機関のバルブタイミング
制御装置は、内燃機関の潤滑油圧を利用して、クランク
角に対するカム角を進角または遅角させる可変バルブタ
イミング手段を備える内燃機関のバルブタイミング制御
装置であって、内燃機関のクランク角を検出するクラン
ク角検出手段と、内燃機関のカム角を検出するカム角検
出手段と、クランク角に対するカム角の位相差である進
角量を演算する位相差演算手段と、吸気バルブと排気バ
ルブとのバルブオーバラップが最小の時に、クランク角
に対するカム角の位相差を学習する学習手段と、学習手
段に、クランク角に対するカム角の位相差を学習させる
ための学習指令を送信する学習指令送信手段と、学習手
段によって学習されるクランク角に対するカム角の位相
差の学習値と、進角量演算手段によって演算される現在
のクランク角に対するカム角の位相差との偏差に基づ
き、可変バルブタイミング手段を駆動するためのバルブ
タイミング制御量を演算するバルブタイミング制御量演
算手段とを備えてなり、当該内燃機関を搭載する車両の
出荷前、または、点検時にのみ学習指令送信手段を用い
ると共に、学習手段は、学習指令送信手段から学習指令
を受信した場合にのみ、クランク角に対するカム角の位
相差を学習することを特徴とするので、可変バルブタイ
ミング手段を駆動する内燃機関の潤滑油に異物が含まれ
ていない状態で、正確に最遅角量を学習することがで
き、正確にバルブタイミングを制御することができる。
【０１２８】また、前記学習手段が学習指令送信手段か
ら学習指令を受信すると、運転状態制御手段は、機関回
転数を所定の範囲内に制御し、学習手段は、機関回転数
が所定の範囲内にあることを確認した場合にのみ、クラ
ンク角に対するカム角の位相差を学習することを特徴と
するので、運転状態が安定した状態において、正確に最
遅角量を学習することができ、正確にバルブタイミング
を制御することができる。
【０１２９】また、前記機関回転数の所定の範囲は、１
０００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ未満の範囲であること
を特徴とするので、燃焼の安定する運転状態において、
正確に最遅角量を学習することができ、正確にバルブタ
イミングを制御することができる。
【０１３０】また、前記機関回転数の所定の範囲は、１
５００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ未満の範囲であること
を特徴とするので、燃焼の安定するだけでなく、さらに
油圧の安定する運転状態において、正確に最遅角量を学
習することができ、正確にバルブタイミングを制御する
ことができる。
【０１３１】また、前記機関回転数の所定の範囲は、１
３００ｒｐｍ±１００ｒｐｍの範囲であることを特徴と
するので、運転状態が安定した状態において、正確に最
遅角量を学習することができ、より正確にバルブタイミ
ングを制御することができる。
【０１３２】また、前記機関回転数が所定の範囲内に収
まっていないと判定された場合には、現在の機関回転数
と目標機関回転数との差に基づいて補正を行い、当該補
正値を用いたフィードバック制御により、機関回転数が
所定の範囲内に収まるように制御することを特徴とする
ので、運転状態が安定した状態において、正確に最遅角
量を学習することができ、正確にバルブタイミングを制
御することができる。
【０１３３】さらに、前記機関回転数の制御は、スロッ
トルバルブをバイパスして外気をシリンダ内に吸入させ
るための通路に配設された電磁弁の開度を調整すること
によって行われることを特徴とするので、機関回転数を
制御して運転状態が安定した状態において、正確に最遅
角量を学習することができ、正確にバルブタイミングを
制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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構成を機能的に示すブロック
図である。
【図２】 この発明の実施の形態１における最遅角量学
習モードの処理内容を示すフローチャートである。
【図３】 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による処理内容を示すフローチ
ャートである。
【図４】 この発明の実施の形態３に係る内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置による処理内容を示すフローチ
ャートである。
【図５】 この発明の実施の形態４に係る内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置による処理内容を示すフローチ
ャートである。
【図６】 この発明の実施の形態５に係る内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置による処理内容を示すフローチ
ャートである。
【図７】 目標機関回転数とベースＤＵＴＹオン時間と
の関係を示すテーブルである。
【図８】 目標機関回転数と現在の機関回転数の差に対
するＤＵＴＹオン時間の増減値を示すテーブルである。
【図９】 一般的なバルブタイミング制御の進角特性図
である。
【図１０】 一般的な機関回転数を制御する機構図であ
る。
【図１１】 一般的な可変バルブタイミングアクチュエ
ータを有するガソリン内燃機関システムを概略的に示す
構成図である。
【図１２】 一般的な可変バルブタイミングアクチュエ
ータおよびオイルコントロールバルブの構成を示す断面
図である。
【図１３】 図１２内の可変バルブタイミングアクチュ
エータの動作を説明するための断面図である。
【図１４】 図１２内のＸ−Ｘ線による断面図である。
【図１５】 図１４内のスライドプレートの移動状態を
示す断面図である。
【図１６】 図１２内のＹ−Ｙ線による断面図である。
【図１７】 図１２内のＺ−Ｚ線による断面図である。
【図１８】 一般的なクランク角信号、カム角信号およ
び実バルブタイミングの時間変化の様子を示すタイミン
グチャートである。
【図１９】 従来の内燃機関のバルブタイミング制御装
置における電子制御ユニットの内部構成を示すブロック
図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関、６ クランク角センサ（クランク角検出
手段）、２４ カム角センサ（カム角検出手段）、４０
可変バルブタイミングアクチュエータ（可変バルブタ
イミング手段）、２０１ ＥＣＵ、２０２ 最遅角量学
習手段（学習手段）、２０３ 内燃機関運転制御手段
（クランク角検出手段、カム角検出手段、バルブタイミ
ング制御量演算手段）、２０４ 実バルブタイミング検
出手段（位相差演算手段）、２０５ 学習指令送信装置
（学習指令送信手段）。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｚ 45/00 ３１０ 45/00 ３１０Ｔ ３４５ ３４５Ｄ ３７０ ３７０Ａ (56)参考文献 特開 平７−332118（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−358742（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−159105（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−270468（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−238373（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−338271（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 13/02 F01L 1/00 - 13/00 F02D 45/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の潤滑油圧を利用して、クラン
    ク角に対するカム角を進角または遅角させる可変バルブ
    タイミング手段を備える内燃機関のバルブタイミング制
    御装置であって、 内燃機関のクランク角を検出するクランク角検出手段
    と、 内燃機関のカム角を検出するカム角検出手段と、 クランク角に対するカム角の位相差である進角量を演算
    する位相差演算手段と、 吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップが最小
    の時に、クランク角に対するカム角の位相差を学習する
    学習手段と、 前記学習手段に、クランク角に対するカム角の位相差を
    学習させるための学習指令を送信する学習指令送信手段
    と、 前記学習手段によって学習されるクランク角に対するカ
    ム角の位相差の学習値と、前記進角量演算手段によって
    演算される現在のクランク角に対するカム角の位相差と
    の偏差に基づき、前記可変バルブタイミング手段を駆動
    するためのバルブタイミング制御量を演算するバルブタ
    イミング制御量演算手段とを備えてなり、当該内燃機関
    を搭載する車両の出荷前、または、点検時にのみ前記学
    習指令送信手段を用いると共に、前記学習手段は、前記
    学習指令送信手段から学習指令を受信した場合にのみ、
    クランク角に対するカム角の位相差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. 【請求項２】 前記学習手段が前記学習指令送信手段か
    ら学習指令を受信すると、前記運転状態制御手段は、機
    関回転数を所定の範囲内に制御し、前記学習手段は、機
    関回転数が前記所定の範囲内にあることを確認した場合
    にのみ、クランク角に対するカム角の位相差を学習する
    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. 【請求項３】 前記機関回転数の所定の範囲は、１００
    ０ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ未満の範囲であることを特
    徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング
    制御装置。
  4. 【請求項４】 前記機関回転数の所定の範囲は、１５０
    ０ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ未満の範囲であることを特
    徴とする請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング
    制御装置。
  5. 【請求項５】 前記機関回転数の所定の範囲は、１３０
    ０ｒｐｍ±１００ｒｐｍの範囲であることを特徴とする
    請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装
    置。
  6. 【請求項６】 前記機関回転数が所定の範囲内に収まっ
    ていないと判定された場合には、現在の機関回転数と目
    標機関回転数との差に基づいて補正を行い、当該補正値
    を用いたフィードバック制御により、機関回転数が前記
    所定の範囲内に収まるように制御することを特徴とする
    請求項３ないし請求項５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。
  7. 【請求項７】 前記機関回転数の制御は、スロットルバ
    ルブをバイパスして外気をシリンダ内に吸入させるため
    の通路に配設された電磁弁の開度を調整することによっ
    て行われることを特徴とする請求項３ないし請求項６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。
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