JP3974331B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの制御装置に係り、特に、エンジンの運転条件に応じて吸気弁の開閉タイミングを変更させる可変バルブタイミング装置を備えたエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車エンジンの吸気・排気弁は、カム軸の回転によって、ピストンの吸入行程の前後に吸気弁が開閉し、排気行程の前後に排気弁が開閉するものであり、前記ピストンの往復運動をクランク軸によって回転運動に変換され、該クランク軸の回転がカム軸を介して前記吸気・排気弁に伝達されている。
【０００３】
そして、エンジンの運転条件に応じた吸気弁の開閉タイミング制御手段としては、前記クランク軸と前記カム軸間の相対回転角を変化させる可変バルブタイミング調整装置（ＶＶＴ）と、該ＶＶＴの駆動制御を行うオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）とを用いてエンジン性能の向上を図る可変バルブタイミング調整装置が提案されている（例えば、特開平６−１５９１０５号公報参照）。
【０００４】
また、前記ＶＶＴにおいては、前記ＯＣＶの正常動作を阻害する要因が多々発生する。例えば、油圧流路における異物混入又は異物噛み込みがある場合には、前記ＯＣＶを所定のデューディ比にて往復動させ、該ＯＣＶの開口量を増大させて異物を排出除去する、クリーニング動作を行うバルブタイミング制御装置の技術も種々提案されている（例えば、特開平８−２８２１９号公報、特開２０００−１０４５７１号公報、特開平９−１９５８０５号公報、特開平１１−４４２２６号公報、特開２０００−３０３８６４号公報等参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記ＯＣＶは、図１７に示すように、スプール弁４Ａ、油圧回路の進角側ポート４Ｂ、遅角側ポート４Ｃからなり、出力デューティの印加によってスプール弁４Ａがストロークし、進角側ポート４Ｂや遅角側ポート４Ｃを開閉し、前記油圧回路の流路を切替えるものである。
例えば、所望の動作が遅角動作の場合には、（ａ）に示すように、ＯＣＶ４を低デューティで駆動させると、スプール弁４Ａの右方向への移動によって遅角側ポート４Ｃが開かれて遅角側に油圧が発生し、遅角動作となる。
【０００６】
そして、（ｂ）に示すように、ＯＣＶ４を例えば５０％の中立点デューティ（停止デューティ）で駆動させると、スプール弁４Ａは進角側ポート４Ｂ及び遅角側４Ｃの両方のポートを概略閉じ、保持動作となる。
さらに、所望の動作が進角動作の場合には、（ｃ）に示すように、ＯＣＶ４を高デューティで駆動させると、スプール弁４Ａの左方向への移動によって進角側ポート４Ｂが開かれて進角側に油圧が発生し、進角動作となる。
【０００７】
しかし、前記ＯＣＶ４の正常動作を阻害する要因としては、上記のように例えば、前記油圧流路における異物混入又は異物噛み込みがある。図１８（ａ）に示すように、進角動作中において進角側ポート４Ｂに異物Ｃが侵入した場合には、（ｂ）に示すように、遅角動作を行わせるべくスプール弁４Ａが右方向に移動した際に、異物Ｃはスプール弁４Ａと進角側ポート４Ｂとの間に噛み込まれてしまうことが分かる。この場合には、噛み込まれた進角側ポート４Ｂからはオイルが流れ続けるため、進角側には常時油圧が発生することになる。
【０００８】
そして、目標進角値が例え閉じ方向に移行しても実進角値は遅角側へ動作しない状況となり、目標進角値と実進角値の偏差が大きくなる。そして、これに伴ってＯＣＶ４の動作開始点や停止デューティの学習もさらに遅角領域に移行し、結果的には、異物Ｃを益々噛み込む方向にスプール弁４Ａを駆動させてしまうことになる。
【０００９】
すなわち、本出願人は、前記油圧流路における異物混入又は異物噛み込み等のＯＣＶ４の正常動作を阻害する要因がある場合には、これまで学習された前記停止デューティの学習値を考慮しない、つまり、リセットし、これによりスプール弁４を本来の中立点に戻すように出力デューティを急変させて修復を図る必要があるとの新たな知見を得たものである。しかし、前記従来の技術は、クリーニング動作がない、又はクリーニング動作があっても、強制駆動により弁の開口量を増大させて異物を排出除去するとともにエンジン始動性の不良を防ぐこと等については開示されているものの、これまで学習されたＯＣＶ４の前記停止デューティの学習値をリセットする点については、いずれも格別の配慮がなされていない。
【００１０】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、油圧アクチュエータの異常を判定し、クリーニング制御を行うことによりバルブタイミング機構の機能修復を図ることができるエンジンの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】
前記目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの制御装置は、基本的には、吸気弁のバルブタイミング調整手段を制御する油圧アクチュエータを備えたエンジンの制御装置であって、該制御装置は、前記油圧アクチュエータの動作開始デューティを学習する手段と、前記動作開始デューティから停止デューティを学習する手段と、前記各学習する手段からの前記動作開始デューティ及び前記停止デューティから前記油圧アクチュエータの出力デューティを算出する手段とを備えるとともに、停止デューティの学習値を更新する手段を備え、該停止デューティの学習値を更新する手段は、前記停止デューティの学習値が所定値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを駆動させるべく前記停止デューティの学習値を前記所定値よりも中立点側の値に更新することを特徴としている。
【００１２】
前記の如く構成された本発明のエンジンの制御装置は、油圧アクチュエータの停止デューティの学習値を更新する手段が、油圧アクチュエータの異常を判定し、学習された前記停止デューティの学習値を更新して油圧アクチュエータを強制的に駆動させているので、クリーニング制御を行うことによりバルブタイミング機構の機能修復を図り、バルブタイミング制御を精度良く、かつ、その信頼性を高めることができる。
【００１３】
さらに、本発明に係るエンジンの制御装置の具体的態様は、前記停止デューティの学習値を更新する手段は、前記停止デューティの学習値の上限値若しくは下限値を有し、前記停止デューティの学習値が前記上限値若しくは下限値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを駆動させるべく前記停止デューティの学習値を前記所定値よりも中立点側の値に更新すること、又は前記制御装置は、前記停止デューティの学習値が更新された場合には、前記油圧アクチュエータを強制的に駆動すること、若しくは前記制御装置は、前記吸気弁の実進角値が所定値以上の場合には、前記油圧アクチュエータを強制的に駆動すること、若しくは前記制御装置は、前記吸気弁の目標進角値と実進角値との差が所定値以上の場合には、前記油圧アクチュエータを強制的に駆動すること、又は前記制御装置は、前記油圧アクチュエータを所望の方向に動作させるときに、前記停止デューティの学習値が所定値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを所望の方向とは反対の方向に動作させた後に、前記油圧アクチュエータを前記所望の方向に動作させることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係るエンジンの制御装置の他の具体的態様は、吸気弁のバルブタイミング調整手段を制御する油圧アクチュエータを備えたエンジンの制御装置であって、該制御装置は、カム角センサ及びクランク角センサの検出信号の信号位相差から前記バルブタイミング調整手段の実進角値を求め、該実進角値と目標進角値との偏差に基づいて前記油圧アクチュエータの動作開始デューティを学習する手段と、前記動作開始デューティから停止デューティを学習する手段と、前記動作開始デューティ及び前記停止デューティとから前記油圧アクチュエータの出力デューティを算出する手段とを備えるとともに、停止デューティの学習値を更新する手段を備え、該停止デューティの学習値を更新する手段は、前記停止デューティの学習値が所定値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを駆動させるべく前記停止デューティの学習値を前記所定値よりも中立点側の値に更新することを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明に係るエンジンの制御装置の一実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態のエンジンの制御装置２２を備えた内燃機関の全体構成を示したものである。該内燃機関は、３気筒からなり、各気筒１には点火プラグ３、イグナイタ内蔵のプラグトップコイル２１が配置されるとともに、排気弁６０と、可変バルブタイミング調整装置（ＶＶＴ）３１を介してアクチュエータたるオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）４によって駆動制御される吸気弁２とが設けられている。
【００１６】
また、前記各気筒１には、吸気管５及び排気管６が接続されるとともに、前記内燃機関の運転状態を検知するために、吸気弁２の開閉位置を検知するカム角センサ２３、排気弁６０の開閉位置等を検知するクランク角センサ２４、水温センサ２５が各々の適宜位置に配置されており、エアクリーナ７を介して導入された空気は、ターボチャージャ８，インタークーラ９，電子制御スロットル１０を経て吸気管５から各気筒１に供給される。さらに、前記吸気管５の管路には、前記内燃機関の負荷状態を検知するための圧力センサ２８、吸気温センサ２７、スロットルセンサ２６が配置されている。
【００１７】
燃料供給系は、燃料タンク１２、フューエルポンプ１３、燃料配管１４、フィルタ１５、プレッシャレギュレータ１６、キャニスタ１７とからなり、前記燃料タンク１２内の燃料は、前記燃料配管１４を介してインジェクタ（燃料噴射弁）１１に供給され、エンジンの制御装置２２で算出された噴射時期・噴射量に基づいて各気筒１に噴射されている。
【００１８】
前記気筒１で燃焼した排ガスは、排気弁６０から排気管６を通り、触媒１９に導かれて浄化された後に排出される。前記排気管６には、サーモヒューズ１８，触媒１９の上流側において、排ガス中の酸素濃度を測定し、前記気筒１に供給された混合気の空燃比を検知するＯ2センサ２０が配置されている。
【００１９】
エンジンの制御装置２２は、前記カム角センサ２３、前記クランク角センサ２４、前記水温センサ２５、前記スロットルセンサ２６等の各種センサからの検出信号及びエンジン回転数信号等を取り込み、該取り込んだ検出信号に基づき演算し、吸気弁２の開閉タイミングの変更を行うＶＶＴ３１を駆動するＯＣＶ４に駆動信号を出力するとともに、前記インジェクタ１１及び点火プラグ３等に駆動信号を出力する。
【００２０】
図２は、前記ＯＣＶ４の構成等を示しており、ＯＣＶ４は、スプール弁４Ａ、油圧回路の進角側ポート４Ｂ、遅角側ポート４Ｃ等から構成されており、遅角動作の場合には、ＯＣＶ４を低デューティで駆動させて遅角側に油圧を発生させ、停止デューティで駆動させると、スプール弁４Ａは進角側ポート４Ｂ及び遅角側ポート４Ｃをともに閉じ、そして、進角動作のときには、ＯＣＶ４を高デューティで駆動させて進角側に油圧を発生させており、出力デューティの印加によってスプール弁４Ａがストロークし、進角側ポート４Ｂや遅角側ポート４Ｃを開閉し、前記油圧回路の流路を切替えている。
【００２１】
そして、本実施形態のエンジンの制御装置２２は、前記ＯＣＶ４の正常動作を阻害する要因である、前記油圧流路における異物混入又は異物噛み込みの場合、つまり、（ａ）に示すように、所望の方向である遅角動作において、スプール弁４Ａと進角側ポート４Ｂとの間に異物Ｃが侵入し、進角側ポート４Ｂの開きっ放しを検出した場合には、右方向である遅角側へスプール弁４Ａの推力を付与したとしても異物Ｃの噛み込みは除去できないことから、（ｂ）に示すように、スプール弁４Ａには前記所望の方向とは反対の方向である進角側に大きな推力を生じさせ、すなわち、後述するＯＣＶ４の停止デューティ学習値をリセットすることにより、進角側ポート４Ｂを一旦全開にして異物Ｃを進角側ポート４Ｂ内に引き込み、その後、（ｃ）に示すように、前記所望の方向である遅角側に推力を生じさせて遅角側ポート４Ｃを開き、異物Ｃをオイルで流して除去している。そして、エンジンの制御装置２２は、このようなクリーニング動作を、以下の如く、停止デューティの学習結果に対するリセット処理と、該リセット処理及び停止デューティの学習結果による強制駆動とによって実現させている。
【００２２】
図３は、図１のエンジンの制御装置２２における制御ブロック図の全体構成を示したものである。
被制御対象である吸気弁２は、アクチュエータであるＯＣＶ４に駆動制御されるＶＶＴ３１に開閉調整され、その位置はカム角センサ２３によって検出される。
【００２３】
該カム角センサ２３の検出信号及びクランク角センサ２４の検出信号は、後述する位置検出手段３２に出力され、クランク角センサ２４の検出信号に対するカム角センサ２３の検出信号（ＶＶＴ信号）の発生位置が検出される。そして、該検出値は、イニシャルオフセット学習手段３５及びＶＶＴ信号位置算出手段３３により、オフセット量の学習及びＶＶＴ信号の信号位置の認識がなされてカム角センサ２３の信号位置を補正し、該補正値に基づいて実進角値算出手段３４でＶＶＴ３１の実進角値（吸気弁２の実際位置）が算出される。
【００２４】
目標進角値算出手段３６は、後述するＶＶＴ３１の目標進角値（吸気弁２の目標位置）を算出し、該目標進角値及び前記実進角値は、目標偏差算出手段３７に出力されてその偏差が算出される。また、前記実進角値は、カム移動速度算出手段３８に出力されて後述するカムの移動速度が算出される。
【００２５】
目標偏差算出手段３７で算出された偏差は、速度補正算出手段３９に出力されて後述する要求速度補正デューティが算出されるとともに、ＯＣＶ４の動作開始デューティ学習手段４０に出力され、前記カム移動速度を考慮して動作開始デューティが算出される。
【００２６】
該ＯＣＶ４の動作開始デューティは、停止デューティ学習手段４１に出力され、後述する停止デューティが算出されて中立点のデューティを学習し、該停止デューティと、前記動作開始デューティと、前記要求速度補正デューティとから出力デューティ算出手段４２で出力デューティが算出され、該算出された出力デューティに基づいて前記アクチュエータであるＯＣＶ４が駆動され、ＶＶＴ３１が操作されている。
【００２７】
また、エンジンの制御装置２２は、停止デューティ学習値のリミッタおよびリセット手段４３を備えており、後述するように、異物Ｃによってスプール弁４Ａが動かなくなる場合には、停止デューティの値が刻々と変わるので、該停止デューティ学習値が所定のリミッタに達したときには、前記ＯＣＶ４を駆動させるべく前記停止デューティ学習値をリセットし、変化前後の停止デューティに相当する差分のデューティをＯＣＶ４に出力して強制的な駆動を生じさせている。
【００２８】
図４は、図３のエンジンの制御装置２２における目標進角値算出手段３６のブロック図を示している。
該目標進角値算出手段３６は、目標進角基本量算出手段３６Ａと、目標進角値算出手段３６Ｂとからなり、目標進角基本量算出手段３６Ａは、エンジン状態モード、水温、エンジン回転数等の各種図示される情報から目標進角基本量CAREFBを算出する。なお、エンジン状態モードは、エンジン状態の始動時、エンスト時又は完爆時を判定している。そして、目標進角値算出手段３６Ｂは、前記エンジン状態モード及び前記水温を参照し、前記目標進角基本量CAREFBに対して適度なダイナミックリミッタをかけて目標進角値TAGVVTを算出し、目標偏差算出手段３７に出力する。
【００２９】
図５は、図３のエンジンの制御装置２２における位置検出手段３２から実進角値算出手段３４までのブロック図を示している。
位置検出手段３２は、位相差算出手段３２Ａと、位相差算出用信号ディレイ算出手段３２Ｂと、位相差角度換算手段３２Ｃと、位相差算出用重み係数算出手段３２Ｄとからなり、吸気弁２の位置を検出するカム角センサ２３及び排気弁６０の位置を検出するクランク角センサ２４の各信号は、位相差算出手段３２Ａに出力されて位相差が算出される。
【００３０】
このカム角センサ２３及びクランク角センサ２４による吸気弁２、排気弁６０の信号位置は、図６に示すように、まず、ＶＶＴ３１の進角量が０°（最遅角状態）の場合、すなわち吸気弁２と排気弁６０とのオーバーラップ量が０ときには、クランク角センサ信号のBTDC７５°信号の発生位置に対して基準信号オフセット量（公称値２２．５°）分オフセットされた位置でＶＶＴ信号が発生する。
【００３１】
この状態から前記ＶＶＴ３１の進角量が１０°進角の場合には、前記基準信号オフセット量から１０°移動した位置にカム角センサ信号が発生する。さらに、進角量が２０°、３０°…６０°に進角した場合にも、同様に前記基準信号オフセット量から各進角量だけ移動した位置にカム角センサ信号が発生することから、ＶＶＴ３１の実進角量RLVVTは、クランク角センサ２４とカム角センサ２３との位相差に基づいて算出される。
【００３２】
また、本実施形態は３気筒エンジンであり、各気筒毎のクランク角センサ２４とカム角センサ２３との位相差をそれぞれTDEF１、TDEF２、TDEF３とすると、該位相差TDEF１、TDEF２、TDEF３は、位相差算出用信号ディレイ算出手段３２Ｂを介して、図７に示す各信号の位相差に対してセンサ信号の遅れ分が補正される。
【００３３】
該位相差TDEF１、TDEF２、TDEF３は、クランク角センサ２４から求める２４０゜間の時間TDATAを用いて位相差角度換算手段３２Ｃで角度に換算し、位相差算出用重み係数算出手段３２Ｄで求めた各気筒毎の重み係数を加えることにより、各気筒毎の位相差角度換算値CAREA１、CAREA２、CAREA３を求めてＶＶＴ信号位置算出手段３３に出力される。そして、これらの値にイニシャルオフセット学習手段３５のイニシャル学習オフセット量を用いることによりＶＶＴ信号位置を補正し、この値に基づいて実進角値算出手段３４で実進角値RLVVTを求めている。
【００３４】
図８は、図３のエンジンの制御装置２２における目標偏差算出手段３７から出力デューティ算出手段４２までのブロック図を示している。
目標偏差算出手段３７は、前記実進角値算出手段３４で算出された実進角値RLVVTと、前記目標進角値算出手段３６で算出された目標進角値TAGVVTとの偏差から目標偏差DEFCAを算出して速度補正算出手段３９に出力する。該速度補正算出手段３９は、この目標偏差DEFCAの推移とエンジン回転数及び水温とから速度補正分の駆動デューティを算出し、速度補正VVTPを求める。
【００３５】
一方、実進角値RLVVTは、カム移動速度算出手段３８にも出力され、該実進角値RLVVTの変化からカム移動速度（進角速度）SPOCVが算出される。
そして、目標偏差DEFCAと、速度補正VVTPと、カム移動速度SPOCVとが、動作開始デューティ学習手段４０に出力され、ＯＣＶ４の実際の動作開始デューティを学習する。
【００３６】
該動作開始デューティ学習手段４０は、動作開始デューティから進角側への動作開始デューティ KLDTYAと、遅角側への動作開始デューティ KLDTYRとの両方を求めて停止デューティ学習手段４１に出力され、ＯＣＶ４が動かないデューティ、すなわち停止デューティを学習する。この停止デューティの学習結果は、リミッタリセット手段４３でリミッタ及びリセットの処理がなされて前記進角側への動作開始デューティ KLDTYAと前記遅角側への動作開始デューティ KLDTYRとの基準位置である停止デューティ学習値VVTIになる。
【００３７】
そして、出力デューティ算出手段４２では、該停止デューティ学習値VVTIと前記進角側への動作開始デューティ KLDTYAとから求めた動作開始デューティ学習値KLDTYと、停止デューティ学習値VVTIと、速度補正VVTPとに、エンジン回転数と水温とから求める基本デューティが加えられることによって、出力デューティ VVTDTYVを求め、ＯＣＶ４に出力する。一方、リミッタリセット手段４３は、後述する条件の場合には、前記停止デューティ学習値VVTIをリセットし、ＯＣＶ４を強制駆動させるべくＯＣＶ４の全開駆動に相当する出力デューティを直接に出力する。
【００３８】
ここで、上記の如く、異物Ｃの混入によって異物噛み込みが発生した場合等において、例えば、その噛み込み場所が遅角ポート４Ｃのときには、エンジンの運転状態等により目標進角も最遅角となり、かつ、ＯＣＶ出力デューティVVTDTYも０％近辺の低デューティで駆動する機会も頻繁に生じるため、これまで説明したような停止デューティ学習値VVTIのリセットによってこの状態を解消している。
【００３９】
一方、例えば、異物Ｃの噛み込み場所が進角ポート４Ｂのときには、通常運転状態において、ＯＣＶ出力デューティVVTDTYが１００％近辺の高デューティで駆動する機会がほとんどないことから、このときには、停止デューティ学習値VVTIのリセットのほか、ＯＣＶ４の強制駆動を行うことによってこの状態を解消している。
そして、停止デューティ学習手段４１における停止デューティ学習値VVTIについては、（１）初期値については、VVTIb初期値を０とし、（２）動作開始補正値平均計算AVKLDTYを式（１）のように求める。
【００４０】
【数１】
AVKLDTY＝（KLDTYA＋KLDTYR）／２ 式（１）
ここで、KLDTYAは進角側動作開始デューティ学習値であり、KLDTYRは遅角側動作開始デューティ学習値である。
【００４１】
次に、（３）リミッタリセット手段４３による停止デューティ学習値VVTIのリミッタ設定については、式（２）のように設定する。
【００４２】
【数２】
VIMIN#≦VVTIb≦VIMAX# 式（２）
ここで、後述するように、VIMIN#は下限リミッタ（％）であり、VIMAX#は上限リミッタ（％）である。
【００４３】
そして、（４）停止デューティ学習値VVTIの更新は、以下の条件（ａ）乃至条件（ｃ）により分けられる。
条件（ａ）：VIMIN#＜VVTIb＜VIMAX#の場合には、式（３）により停止デューティ学習値VVTIを求める。
【００４４】
【数３】
VVTI＝vvti＋AVKLDTY 式（３）
ここで、vvtiは前回のVVTIであり、AVKLDTYは動作開始補正平均値である。
【００４５】
条件（ｂ１）：VVTI≦VIMIN#であって、RLVVT（吸気弁２の実進角値）＜ANGVVT#（全開駆動実行の実進角値条件（deg））のときには、式（４）により停止デューティ学習値VVTIのリセット制御を行う（図１０）。
【００４６】
【数４】
VVTI＝vvti＋RSVVTI# 式（４）
ここで、RSVVTI#はVVTIリセット値（％）である。
【００４７】
条件（ｂ２）：VVTI≦VIMIN#であって、RLVVT（吸気弁２の実進角値）≧ANGVVT#（全開駆動実行の実進角値条件（deg））のときには、VVTDTY＝１００％をOCVCLT#（全開駆動実行時間（ms））間実行後に式（５）を行い、ＯＣＶ４の全開駆動を行うとともに、VVTIのリセット制御を行う（図１４）。
【００４８】
【数５】
VVTI＝vvti＋RSVVTI# 式（５）
条件（ｃ）：VVTI≧VIMAX#のときには、式（６）により停止デューティ学習値VVTIのリセット制御を行う。
【００４９】
【数６】
VVTI＝vvti−RSVVTI# 式（６）
以上が、本実施形態のエンジンの制御装置２２のリミッタリセット手段４３による停止デューティ学習値のリセット処理、若しくは停止デューティ学習値のリセット処理及びＯＣＶ４の強制駆動である。
【００５０】
図９は、図３のエンジンの制御装置２２における出力デューティ算出手段４２から実際に出力されるＯＣＶ出力デューティVVTDTYを算出するまでのブロック図を示しており、出力デューティ算出手段４２で算出された出力デューティ VVTDTYVは、バッテリ電圧検出手段（図示しない）からの信号に基づいてバッテリ電圧補正手段４２ＡにてＯＣＶ４の電源であるバッテリ電圧で補正され、ＭＡＸリミッタ４２Ｂでリミッタの処理がなされてＯＣＶ出力デューティ VVTDTYになり、ＯＣＶ４が駆動されている。
【００５１】
図１０は、リミッタリセット手段４３による停止デューティ学習値のリセット部分の説明図である。
停止デューティ学習値VVTIには、上記のように、リミッタとして上限値VIMAX#（％）と下限値VIMIN#（％）が設定され、これらのいずれかに達したときに停止デューティ学習値がリセットされる。
【００５２】
停止デューティ学習値VVTIが上限値VIMAX#へ達する状態とは、進角側動作が異常な場合であり、例えば、ＯＣＶ出力デューティVVTDTYを増加させても進角動作が不十分で目標進角値と実進角値の偏差が大きいときである。
この場合には、進角側動作回転デューティ学習値とともに停止デューティ学習値が進角側すなわちデューティ大の方向へ増加する。そして、デューティを増加し続けても偏差が縮小しない状態が続くと上限リミッタに到達する。
【００５３】
そして、停止デューティ学習値VVTIが上限値VIMAX#（％）に達した場合にはリセット処理を行い、現在の停止デューティ学習値VVTIからRSVVTI#（％）を減算した値に更新されるので中立点に近づき、停止デューティ学習値VVTIが反映されるＯＣＶ出力デューティVVTDTYもRSVVTI#（％）分が急減少されることになる。
【００５４】
一方、停止デューティ学習値VVTIが下限値VIMIN#へ達する状態とは、遅角側動作が異常な場合であり、例えば、ＯＣＶ出力デューティVVTDTYを減少させても遅角動作が不十分で目標進角値と実進角値の偏差が大きいときである。
この場合には、遅角側動作回転デューティ学習値とともに停止デューティ学習値が遅角側すなわちデューティ小の方向へ減少する。そして、デューティを減少し続けても偏差が縮小しない状態が続くと下限リミッタに到達する。
【００５５】
そして、停止デューティ学習値VVTIが下限値VIMIN#（％）に達した場合にはリセット処理を行い、現在の停止デューティ学習値VVTIからRSVVTI#（％）を加算した値に更新されるので中立点に近づき、停止デューティ学習値VVTIが反映されるＯＣＶ出力デューティVVTDTYもRSVVTI#（％）分が急増加されることになる。
【００５６】
ここで、現実的に発生し得る、上限リミッタに到達する状態とは、もちろん上記のように異物Ｃの噛み込みも含まれるが、それのほかの要因としては、例えば、ＶＶＴ３１のストッパピン（図示しない）が誤作動し、挿入されてはならない状態で挿入されて機械的に固定された場合が考えられる。なお、このストッパとは、始動時等の油圧エネルギの不足時にＶＶＴ３１が不安定になるのを防止して固定させる等の目的で機能するものである。そして、このストッパがエンジン低回転時の油圧不足の状態で挿入され、次の進角動作でこじられて抜けなくなる場合等が上限リミッタに到達する状態に該当する。
【００５７】
図１１は、リミッタリセット手段４３による実際の動作で停止デューティ学習値VVTIが下限値に達した場合のリセット時の動作図であり、すなわち、目標進角値TAGVVTに対して、実進角値RLVVTが過大に進角しすぎる場合には、停止デューティ学習値がリセットされる。なお、本図では現在３回のリセットが行われ、実進角値RLVVTが目標進角値TAGVVTに追随するまで続けられる。
【００５８】
これに対し、図１２は、リミッタリセット手段４３による実際の動作で停止デューティ学習値VVTIが上限値に達した場合のリセット時の動作図であり、すなわち、目標進角値TAGVVTに対して、実進角値RLVVTが遅角しすぎる場合には、停止デューティ学習値がリセットされる。なお、本図でも現在３回のリセットが行われ、実進角値RLVVTが目標進角値TAGVVTに追随するまで続けられる。
そして、図１３は、前記リミッタリセット手段４３が停止デューティ学習値をリセットしたときにおける目標進角値TAGVVTと実進角値RLVVTとの変化を示したものである。
【００５９】
図示する如く、目標進角値TAGVVTと、実進角値RLVVTとがともに遅角し、かつ、エンジン回転数がアイドル近辺まで下がった時点から動作異常が発生している。ここで、目標進角値TAGVVTは再度進角側へ移行したにもかかわらず、前記ストッパピン等の影響により、実進角値RLVVTは機械的に固定されてままになっており、この状態では、停止デューティ学習値VVTIが進角要求により進角側へ増加しているのが分かる。
【００６０】
つまり、図示のように、目標進角値TAGVVTが最遅角となる運転操作を経験し、最遅角時のVVTDTYの急減少により機械的固着は解除され、動作は正常復帰している。このように、リミッタリセット手段４３は、運転操作により目標進角値を最遅角へ操作することによりVVTDTYを減少させ、結果的に前記ストッパのこじり力等を低減して誤動作から解除させることを制御的に行うべく、停止デューティ学習値をリセットする。
【００６１】
図１４は、リミッタリセット手段４３によるＯＣＶ４の強制駆動を示したものである。
先に説明したように、停止デューティ学習値VVTIが下限値VIMIN#（％）に達した場合にはリセットを行うのに対し、異物噛み込みにより進角側ポート４Ｂが開いたままの状態では実進角値RLVVTも過大に進角したままとなっているため、下限値VIMIN#（％）に達するとともに、その時点での実進角値RLVVTがRLVVT≧ANGVVT#のときにOCVCLT#（ms）間のデューティ１００％駆動を行い、ＯＣＶ４の強制的な全開駆動を実施している。
【００６２】
ここで、上記の如く強制駆動実行時の条件として、実進角値RLVVTがANGVVT#以上の条件を加えているのはエンスト防止である。なお、仮に、強制駆動によるクリーニング動作を実行する前に異物が除去されたにもかかわらず、停止デューティ学習値が下限リミッタに達した場合、あるいは異物噛み込みではなく、一時的に油温やオイル粘性等の条件で停止デューティ学習値が下限リミッタに達した場合にはさほど進角していない状態でデューティ１００％駆動を行うことになる。
【００６３】
図１５は、デューティ１００％駆動を行う場合の説明図であり、図示のように、１００％駆動による急進角に図示しないＩＳＣ制御の供給空気量（ＩＳＣＱＡ）が追従できず、空気量不足の為にエンストに至っていることが分かる。よって、リミッタリセット手段４３によるＯＣＶ４の強制駆動は、目標進角値と実進角値との差が大きい場合に行い、これらの差が小さいときには行わないようにしている。
【００６４】
したがって、図１６に示すように、進角側ポート４Ｂへの異物噛み込みにより遅角動作不能となった状況では、目標進角値に対して実進角値が過大に進角しすぎており、実進角値もANGVVT#以上であって、目標進角値と実進角値との差が大きい場合であり、かつ、この状態ではアイドルも非常に不安定となり、エンストの危険性も高いことから、リミッタリセット手段４３は、停止デューティ学習値VVTIが下限リミッタVIMIN#（％）に達したときには、OCVCLT#（ms）間のVVTDTY＝１００％の駆動を行っている。その結果、停止デューティ学習値VVTIが中立点を越え、異物Ｃはオイルによって除去されるので、実進角値RLVVTは、次の瞬間から目標進角値TAGVVTに向かって収束を始めることが分かる。なお、停止デューティ学習値VVTIも時間経過に伴ってやがて中立点付近に収束する。
【００６５】
以上のように、本発明の前記実施形態は、上記の構成によって次の機能を奏するものである。
前記実施形態のエンジンの制御装置２２は、リミッタリセット手段４３が、異物Ｃの混入によって進角ポート４Ｂ又は遅角ポート４Ｃにて異物噛み込みが発生したときには、ＯＣＶ４の停止デューティ学習値VVTIをリセットしているので、差分デューティによって停止デューティ学習値VVTIを真の中立点付近に強制的に戻すことができ、油圧アクチュエータの異常を判定してクリーニング制御を行うことによりその機能修復を図り、バルブタイミング制御の信頼性を高めることができる。
【００６６】
また、異物Ｃの噛み込み場所が進角ポート４Ｂのときには、停止デューティ学習値VVTIのリセットのほか、ＯＣＶ４の強制駆動をも行っているので、ＯＣＶ出力デューティVVTDTYが１００％近辺の高デューティで駆動する機会がほとんどないときにも、油圧アクチュエータの異常を判定してクリーニング制御を行うことによりその機能修復を図り、バルブタイミング制御の信頼性を一層高めることができる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく設計において種々の変更ができるものである。
【００６７】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明のエンジンの制御装置は、実使用状況における異物噛み込み等による機能失陥を、停止デューティの学習値を中立点側の値へ更新することと、バルブタイミング機構を駆動する油圧アクチュエータの強制駆動によるクリーニング動作とによってその機能回復を図ることができるので、信頼性の高い吸気弁のバルブタイミング制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のエンジンの制御装置を備えた内燃機関の全体構成図。
【図２】図１のＯＣＶによるクリーニング動作の説明図。
【図３】図１のエンジンの制御装置の制御ブロック図。
【図４】図２のエンジンの制御装置における目標進角値算出手段のブロック図。
【図５】図２のエンジンの制御装置における位置検出手段から実進角値算出手段までのブロック図。
【図６】図１のＶＶＴの実進角値の算出を示す図。
【図７】図１のエンジンの制御装置におけるクランク角センサとカム角センサとの信号位置関係図。
【図８】図３のエンジンの制御装置における目標偏差算出手段から出力デューティ算出手段までのブロック図。
【図９】図３のエンジンの制御装置における出力デューティ算出手段からＯＣＶ出力デューティを算出するまでのブロック図。
【図１０】図３のリミッタリセット手段による停止デューティ学習値のリセット方法を示す図。
【図１１】図３のリミッタリセット手段によるリセット時の動作図。
【図１２】図３のリミッタリセット手段によるリセット時の動作図。
【図１３】図３のリミッタリセット手段による遅角側固着時の動作説明図。
【図１４】図３のリミッタリセット手段によるＯＣＶ全開駆動の説明図。
【図１５】図３のＯＣＶの全開駆動時のエンスト動作図。
【図１６】図３のリミッタリセット手段によるＯＣＶ全開駆動時の動作説明図。
【図１７】ＯＣＶ構造および特性を示す図。
【図１８】図１７のＯＣＶにおける異物噛み込み時の動作図。
【符号の説明】
２ 吸気弁
４ アクチュエータ（ＯＣＶ）
２２ エンジンの制御装置
２３ カム角センサ
２４ クランク角センサ
３１ バルブタイミング調整手段（ＶＶＴ）
３８ 動作開始デューティを学習する手段
３９ 停止デューティを学習する手段
４２ 出力デューティを算出する手段
４３ 停止デューティの学習値をリセットする手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの制御装置に係り、特に、エンジンの運転条件に応じて吸気弁の開閉タイミングを変更させる可変バルブタイミング装置を備えたエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車エンジンの吸気・排気弁は、カム軸の回転によって、ピストンの吸入行程の前後に吸気弁が開閉し、排気行程の前後に排気弁が開閉するものであり、前記ピストンの往復運動をクランク軸によって回転運動に変換され、該クランク軸の回転がカム軸を介して前記吸気・排気弁に伝達されている。
【０００３】
そして、エンジンの運転条件に応じた吸気弁の開閉タイミング制御手段としては、前記クランク軸と前記カム軸間の相対回転角を変化させる可変バルブタイミング調整装置（ＶＶＴ）と、該ＶＶＴの駆動制御を行うオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）とを用いてエンジン性能の向上を図る可変バルブタイミング調整装置が提案されている（例えば、特開平６−１５９１０５号公報参照）。
【０００４】
また、前記ＶＶＴにおいては、前記ＯＣＶの正常動作を阻害する要因が多々発生する。例えば、油圧流路における異物混入又は異物噛み込みがある場合には、前記ＯＣＶを所定のデューディ比にて往復動させ、該ＯＣＶの開口量を増大させて異物を排出除去する、クリーニング動作を行うバルブタイミング制御装置の技術も種々提案されている（例えば、特開平８−２８２１９号公報、特開２０００−１０４５７１号公報、特開平９−１９５８０５号公報、特開平１１−４４２２６号公報、特開２０００−３０３８６４号公報等参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記ＯＣＶは、図１７に示すように、スプール弁４Ａ、油圧回路の進角側ポート４Ｂ、遅角側ポート４Ｃからなり、出力デューティの印加によってスプール弁４Ａがストロークし、進角側ポート４Ｂや遅角側ポート４Ｃを開閉し、前記油圧回路の流路を切替えるものである。
例えば、所望の動作が遅角動作の場合には、（ａ）に示すように、ＯＣＶ４を低デューティで駆動させると、スプール弁４Ａの右方向への移動によって遅角側ポート４Ｃが開かれて遅角側に油圧が発生し、遅角動作となる。
【０００６】
そして、（ｂ）に示すように、ＯＣＶ４を例えば５０％の中立点デューティ（停止デューティ）で駆動させると、スプール弁４Ａは進角側ポート４Ｂ及び遅角側４Ｃの両方のポートを概略閉じ、保持動作となる。
さらに、所望の動作が進角動作の場合には、（ｃ）に示すように、ＯＣＶ４を高デューティで駆動させると、スプール弁４Ａの左方向への移動によって進角側ポート４Ｂが開かれて進角側に油圧が発生し、進角動作となる。
【０００７】
しかし、前記ＯＣＶ４の正常動作を阻害する要因としては、上記のように例えば、前記油圧流路における異物混入又は異物噛み込みがある。図１８（ａ）に示すように、進角動作中において進角側ポート４Ｂに異物Ｃが侵入した場合には、（ｂ）に示すように、遅角動作を行わせるべくスプール弁４Ａが右方向に移動した際に、異物Ｃはスプール弁４Ａと進角側ポート４Ｂとの間に噛み込まれてしまうことが分かる。この場合には、噛み込まれた進角側ポート４Ｂからはオイルが流れ続けるため、進角側には常時油圧が発生することになる。
【０００８】
そして、目標進角値が例え閉じ方向に移行しても実進角値は遅角側へ動作しない状況となり、目標進角値と実進角値の偏差が大きくなる。そして、これに伴ってＯＣＶ４の動作開始点や停止デューティの学習もさらに遅角領域に移行し、結果的には、異物Ｃを益々噛み込む方向にスプール弁４Ａを駆動させてしまうことになる。
【０００９】
すなわち、本出願人は、前記油圧流路における異物混入又は異物噛み込み等のＯＣＶ４の正常動作を阻害する要因がある場合には、これまで学習された前記停止デューティの学習値を考慮しない、つまり、リセットし、これによりスプール弁４を本来の中立点に戻すように出力デューティを急変させて修復を図る必要があるとの新たな知見を得たものである。しかし、前記従来の技術は、クリーニング動作がない、又はクリーニング動作があっても、強制駆動により弁の開口量を増大させて異物を排出除去するとともにエンジン始動性の不良を防ぐこと等については開示されているものの、これまで学習されたＯＣＶ４の前記停止デューティの学習値をリセットする点については、いずれも格別の配慮がなされていない。
【００１０】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、油圧アクチュエータの異常を判定し、クリーニング制御を行うことによりバルブタイミング機構の機能修復を図ることができるエンジンの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】
前記目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの制御装置は、基本的には、吸気弁のバルブタイミング調整手段を制御する油圧アクチュエータを備えたエンジンの制御装置であって、該制御装置は、前記油圧アクチュエータの動作開始デューティを学習する手段と、前記動作開始デューティから停止デューティを学習する手段と、前記各学習する手段からの前記動作開始デューティ及び前記停止デューティから前記油圧アクチュエータの出力デューティを算出する手段とを備えるとともに、停止デューティの学習値を更新する手段を備え、該停止デューティの学習値を更新する手段は、前記停止デューティの学習値が所定値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを駆動させるべく前記停止デューティの学習値を前記所定値よりも中立点側の値に更新することを特徴としている。
【００１２】
前記の如く構成された本発明のエンジンの制御装置は、油圧アクチュエータの停止デューティの学習値を更新する手段が、油圧アクチュエータの異常を判定し、学習された前記停止デューティの学習値を更新して油圧アクチュエータを強制的に駆動させているので、クリーニング制御を行うことによりバルブタイミング機構の機能修復を図り、バルブタイミング制御を精度良く、かつ、その信頼性を高めることができる。
【００１３】
さらに、本発明に係るエンジンの制御装置の具体的態様は、前記停止デューティの学習値を更新する手段は、前記停止デューティの学習値の上限値若しくは下限値を有し、前記停止デューティの学習値が前記上限値若しくは下限値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを駆動させるべく前記停止デューティの学習値を前記所定値よりも中立点側の値に更新すること、又は前記制御装置は、前記停止デューティの学習値が更新された場合には、前記油圧アクチュエータを強制的に駆動すること、若しくは前記制御装置は、前記吸気弁の実進角値が所定値以上の場合には、前記油圧アクチュエータを強制的に駆動すること、若しくは前記制御装置は、前記吸気弁の目標進角値と実進角値との差が所定値以上の場合には、前記油圧アクチュエータを強制的に駆動すること、又は前記制御装置は、前記油圧アクチュエータを所望の方向に動作させるときに、前記停止デューティの学習値が所定値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを所望の方向とは反対の方向に動作させた後に、前記油圧アクチュエータを前記所望の方向に動作させることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係るエンジンの制御装置の他の具体的態様は、吸気弁のバルブタイミング調整手段を制御する油圧アクチュエータを備えたエンジンの制御装置であって、該制御装置は、カム角センサ及びクランク角センサの検出信号の信号位相差から前記バルブタイミング調整手段の実進角値を求め、該実進角値と目標進角値との偏差に基づいて前記油圧アクチュエータの動作開始デューティを学習する手段と、前記動作開始デューティから停止デューティを学習する手段と、前記動作開始デューティ及び前記停止デューティとから前記油圧アクチュエータの出力デューティを算出する手段とを備えるとともに、停止デューティの学習値を更新する手段を備え、該停止デューティの学習値を更新する手段は、前記停止デューティの学習値が所定値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを駆動させるべく前記停止デューティの学習値を前記所定値よりも中立点側の値に更新することを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明に係るエンジンの制御装置の一実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態のエンジンの制御装置２２を備えた内燃機関の全体構成を示したものである。該内燃機関は、３気筒からなり、各気筒１には点火プラグ３、イグナイタ内蔵のプラグトップコイル２１が配置されるとともに、排気弁６０と、可変バルブタイミング調整装置（ＶＶＴ）３１を介してアクチュエータたるオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）４によって駆動制御される吸気弁２とが設けられている。
【００１６】
また、前記各気筒１には、吸気管５及び排気管６が接続されるとともに、前記内燃機関の運転状態を検知するために、吸気弁２の開閉位置を検知するカム角センサ２３、排気弁６０の開閉位置等を検知するクランク角センサ２４、水温センサ２５が各々の適宜位置に配置されており、エアクリーナ７を介して導入された空気は、ターボチャージャ８，インタークーラ９，電子制御スロットル１０を経て吸気管５から各気筒１に供給される。さらに、前記吸気管５の管路には、前記内燃機関の負荷状態を検知するための圧力センサ２８、吸気温センサ２７、スロットルセンサ２６が配置されている。
【００１７】
燃料供給系は、燃料タンク１２、フューエルポンプ１３、燃料配管１４、フィルタ１５、プレッシャレギュレータ１６、キャニスタ１７とからなり、前記燃料タンク１２内の燃料は、前記燃料配管１４を介してインジェクタ（燃料噴射弁）１１に供給され、エンジンの制御装置２２で算出された噴射時期・噴射量に基づいて各気筒１に噴射されている。
【００１８】
前記気筒１で燃焼した排ガスは、排気弁６０から排気管６を通り、触媒１９に導かれて浄化された後に排出される。前記排気管６には、サーモヒューズ１８，触媒１９の上流側において、排ガス中の酸素濃度を測定し、前記気筒１に供給された混合気の空燃比を検知するＯ2センサ２０が配置されている。
【００１９】
エンジンの制御装置２２は、前記カム角センサ２３、前記クランク角センサ２４、前記水温センサ２５、前記スロットルセンサ２６等の各種センサからの検出信号及びエンジン回転数信号等を取り込み、該取り込んだ検出信号に基づき演算し、吸気弁２の開閉タイミングの変更を行うＶＶＴ３１を駆動するＯＣＶ４に駆動信号を出力するとともに、前記インジェクタ１１及び点火プラグ３等に駆動信号を出力する。
【００２０】
図２は、前記ＯＣＶ４の構成等を示しており、ＯＣＶ４は、スプール弁４Ａ、油圧回路の進角側ポート４Ｂ、遅角側ポート４Ｃ等から構成されており、遅角動作の場合には、ＯＣＶ４を低デューティで駆動させて遅角側に油圧を発生させ、停止デューティで駆動させると、スプール弁４Ａは進角側ポート４Ｂ及び遅角側ポート４Ｃをともに閉じ、そして、進角動作のときには、ＯＣＶ４を高デューティで駆動させて進角側に油圧を発生させており、出力デューティの印加によってスプール弁４Ａがストロークし、進角側ポート４Ｂや遅角側ポート４Ｃを開閉し、前記油圧回路の流路を切替えている。
【００２１】
そして、本実施形態のエンジンの制御装置２２は、前記ＯＣＶ４の正常動作を阻害する要因である、前記油圧流路における異物混入又は異物噛み込みの場合、つまり、（ａ）に示すように、所望の方向である遅角動作において、スプール弁４Ａと進角側ポート４Ｂとの間に異物Ｃが侵入し、進角側ポート４Ｂの開きっ放しを検出した場合には、右方向である遅角側へスプール弁４Ａの推力を付与したとしても異物Ｃの噛み込みは除去できないことから、（ｂ）に示すように、スプール弁４Ａには前記所望の方向とは反対の方向である進角側に大きな推力を生じさせ、すなわち、後述するＯＣＶ４の停止デューティ学習値をリセットすることにより、進角側ポート４Ｂを一旦全開にして異物Ｃを進角側ポート４Ｂ内に引き込み、その後、（ｃ）に示すように、前記所望の方向である遅角側に推力を生じさせて遅角側ポート４Ｃを開き、異物Ｃをオイルで流して除去している。そして、エンジンの制御装置２２は、このようなクリーニング動作を、以下の如く、停止デューティの学習結果に対するリセット処理と、該リセット処理及び停止デューティの学習結果による強制駆動とによって実現させている。
【００２２】
図３は、図１のエンジンの制御装置２２における制御ブロック図の全体構成を示したものである。
被制御対象である吸気弁２は、アクチュエータであるＯＣＶ４に駆動制御されるＶＶＴ３１に開閉調整され、その位置はカム角センサ２３によって検出される。
【００２３】
該カム角センサ２３の検出信号及びクランク角センサ２４の検出信号は、後述する位置検出手段３２に出力され、クランク角センサ２４の検出信号に対するカム角センサ２３の検出信号（ＶＶＴ信号）の発生位置が検出される。そして、該検出値は、イニシャルオフセット学習手段３５及びＶＶＴ信号位置算出手段３３により、オフセット量の学習及びＶＶＴ信号の信号位置の認識がなされてカム角センサ２３の信号位置を補正し、該補正値に基づいて実進角値算出手段３４でＶＶＴ３１の実進角値（吸気弁２の実際位置）が算出される。
【００２４】
目標進角値算出手段３６は、後述するＶＶＴ３１の目標進角値（吸気弁２の目標位置）を算出し、該目標進角値及び前記実進角値は、目標偏差算出手段３７に出力されてその偏差が算出される。また、前記実進角値は、カム移動速度算出手段３８に出力されて後述するカムの移動速度が算出される。
【００２５】
目標偏差算出手段３７で算出された偏差は、速度補正算出手段３９に出力されて後述する要求速度補正デューティが算出されるとともに、ＯＣＶ４の動作開始デューティ学習手段４０に出力され、前記カム移動速度を考慮して動作開始デューティが算出される。
【００２６】
該ＯＣＶ４の動作開始デューティは、停止デューティ学習手段４１に出力され、後述する停止デューティが算出されて中立点のデューティを学習し、該停止デューティと、前記動作開始デューティと、前記要求速度補正デューティとから出力デューティ算出手段４２で出力デューティが算出され、該算出された出力デューティに基づいて前記アクチュエータであるＯＣＶ４が駆動され、ＶＶＴ３１が操作されている。
【００２７】
また、エンジンの制御装置２２は、停止デューティ学習値のリミッタおよびリセット手段４３を備えており、後述するように、異物Ｃによってスプール弁４Ａが動かなくなる場合には、停止デューティの値が刻々と変わるので、該停止デューティ学習値が所定のリミッタに達したときには、前記ＯＣＶ４を駆動させるべく前記停止デューティ学習値をリセットし、変化前後の停止デューティに相当する差分のデューティをＯＣＶ４に出力して強制的な駆動を生じさせている。
【００２８】
図４は、図３のエンジンの制御装置２２における目標進角値算出手段３６のブロック図を示している。
該目標進角値算出手段３６は、目標進角基本量算出手段３６Ａと、目標進角値算出手段３６Ｂとからなり、目標進角基本量算出手段３６Ａは、エンジン状態モード、水温、エンジン回転数等の各種図示される情報から目標進角基本量CAREFBを算出する。なお、エンジン状態モードは、エンジン状態の始動時、エンスト時又は完爆時を判定している。そして、目標進角値算出手段３６Ｂは、前記エンジン状態モード及び前記水温を参照し、前記目標進角基本量CAREFBに対して適度なダイナミックリミッタをかけて目標進角値TAGVVTを算出し、目標偏差算出手段３７に出力する。
【００２９】
図５は、図３のエンジンの制御装置２２における位置検出手段３２から実進角値算出手段３４までのブロック図を示している。
位置検出手段３２は、位相差算出手段３２Ａと、位相差算出用信号ディレイ算出手段３２Ｂと、位相差角度換算手段３２Ｃと、位相差算出用重み係数算出手段３２Ｄとからなり、吸気弁２の位置を検出するカム角センサ２３及び排気弁６０の位置を検出するクランク角センサ２４の各信号は、位相差算出手段３２Ａに出力されて位相差が算出される。
【００３０】
このカム角センサ２３及びクランク角センサ２４による吸気弁２、排気弁６０の信号位置は、図６に示すように、まず、ＶＶＴ３１の進角量が０°（最遅角状態）の場合、すなわち吸気弁２と排気弁６０とのオーバーラップ量が０ときには、クランク角センサ信号のBTDC７５°信号の発生位置に対して基準信号オフセット量（公称値２２．５°）分オフセットされた位置でＶＶＴ信号が発生する。
【００３１】
この状態から前記ＶＶＴ３１の進角量が１０°進角の場合には、前記基準信号オフセット量から１０°移動した位置にカム角センサ信号が発生する。さらに、進角量が２０°、３０°…６０°に進角した場合にも、同様に前記基準信号オフセット量から各進角量だけ移動した位置にカム角センサ信号が発生することから、ＶＶＴ３１の実進角量RLVVTは、クランク角センサ２４とカム角センサ２３との位相差に基づいて算出される。
【００３２】
また、本実施形態は３気筒エンジンであり、各気筒毎のクランク角センサ２４とカム角センサ２３との位相差をそれぞれTDEF１、TDEF２、TDEF３とすると、該位相差TDEF１、TDEF２、TDEF３は、位相差算出用信号ディレイ算出手段３２Ｂを介して、図７に示す各信号の位相差に対してセンサ信号の遅れ分が補正される。
【００３３】
該位相差TDEF１、TDEF２、TDEF３は、クランク角センサ２４から求める２４０゜間の時間TDATAを用いて位相差角度換算手段３２Ｃで角度に換算し、位相差算出用重み係数算出手段３２Ｄで求めた各気筒毎の重み係数を加えることにより、各気筒毎の位相差角度換算値CAREA１、CAREA２、CAREA３を求めてＶＶＴ信号位置算出手段３３に出力される。そして、これらの値にイニシャルオフセット学習手段３５のイニシャル学習オフセット量を用いることによりＶＶＴ信号位置を補正し、この値に基づいて実進角値算出手段３４で実進角値RLVVTを求めている。
【００３４】
図８は、図３のエンジンの制御装置２２における目標偏差算出手段３７から出力デューティ算出手段４２までのブロック図を示している。
目標偏差算出手段３７は、前記実進角値算出手段３４で算出された実進角値RLVVTと、前記目標進角値算出手段３６で算出された目標進角値TAGVVTとの偏差から目標偏差DEFCAを算出して速度補正算出手段３９に出力する。該速度補正算出手段３９は、この目標偏差DEFCAの推移とエンジン回転数及び水温とから速度補正分の駆動デューティを算出し、速度補正VVTPを求める。
【００３５】
一方、実進角値RLVVTは、カム移動速度算出手段３８にも出力され、該実進角値RLVVTの変化からカム移動速度（進角速度）SPOCVが算出される。
そして、目標偏差DEFCAと、速度補正VVTPと、カム移動速度SPOCVとが、動作開始デューティ学習手段４０に出力され、ＯＣＶ４の実際の動作開始デューティを学習する。
【００３６】
該動作開始デューティ学習手段４０は、動作開始デューティから進角側への動作開始デューティ KLDTYAと、遅角側への動作開始デューティ KLDTYRとの両方を求めて停止デューティ学習手段４１に出力され、ＯＣＶ４が動かないデューティ、すなわち停止デューティを学習する。この停止デューティの学習結果は、リミッタリセット手段４３でリミッタ及びリセットの処理がなされて前記進角側への動作開始デューティ KLDTYAと前記遅角側への動作開始デューティ KLDTYRとの基準位置である停止デューティ学習値VVTIになる。
【００３７】
そして、出力デューティ算出手段４２では、該停止デューティ学習値VVTIと前記進角側への動作開始デューティ KLDTYAとから求めた動作開始デューティ学習値KLDTYと、停止デューティ学習値VVTIと、速度補正VVTPとに、エンジン回転数と水温とから求める基本デューティが加えられることによって、出力デューティ VVTDTYVを求め、ＯＣＶ４に出力する。一方、リミッタリセット手段４３は、後述する条件の場合には、前記停止デューティ学習値VVTIをリセットし、ＯＣＶ４を強制駆動させるべくＯＣＶ４の全開駆動に相当する出力デューティを直接に出力する。
【００３８】
ここで、上記の如く、異物Ｃの混入によって異物噛み込みが発生した場合等において、例えば、その噛み込み場所が遅角ポート４Ｃのときには、エンジンの運転状態等により目標進角も最遅角となり、かつ、ＯＣＶ出力デューティVVTDTYも０％近辺の低デューティで駆動する機会も頻繁に生じるため、これまで説明したような停止デューティ学習値VVTIのリセットによってこの状態を解消している。
【００３９】
一方、例えば、異物Ｃの噛み込み場所が進角ポート４Ｂのときには、通常運転状態において、ＯＣＶ出力デューティVVTDTYが１００％近辺の高デューティで駆動する機会がほとんどないことから、このときには、停止デューティ学習値VVTIのリセットのほか、ＯＣＶ４の強制駆動を行うことによってこの状態を解消している。
そして、停止デューティ学習手段４１における停止デューティ学習値VVTIについては、（１）初期値については、VVTIb初期値を０とし、（２）動作開始補正値平均計算AVKLDTYを式（１）のように求める。
【００４０】
【数１】
AVKLDTY＝（KLDTYA＋KLDTYR）／２ 式（１）
ここで、KLDTYAは進角側動作開始デューティ学習値であり、KLDTYRは遅角側動作開始デューティ学習値である。
【００４１】
次に、（３）リミッタリセット手段４３による停止デューティ学習値VVTIのリミッタ設定については、式（２）のように設定する。
【００４２】
【数２】
VIMIN#≦VVTIb≦VIMAX# 式（２）
ここで、後述するように、VIMIN#は下限リミッタ（％）であり、VIMAX#は上限リミッタ（％）である。
【００４３】
そして、（４）停止デューティ学習値VVTIの更新は、以下の条件（ａ）乃至条件（ｃ）により分けられる。
条件（ａ）：VIMIN#＜VVTIb＜VIMAX#の場合には、式（３）により停止デューティ学習値VVTIを求める。
【００４４】
【数３】
VVTI＝vvti＋AVKLDTY 式（３）
ここで、vvtiは前回のVVTIであり、AVKLDTYは動作開始補正平均値である。
【００４５】
条件（ｂ１）：VVTI≦VIMIN#であって、RLVVT（吸気弁２の実進角値）＜ANGVVT#（全開駆動実行の実進角値条件（deg））のときには、式（４）により停止デューティ学習値VVTIのリセット制御を行う（図１０）。
【００４６】
【数４】
VVTI＝vvti＋RSVVTI# 式（４）
ここで、RSVVTI#はVVTIリセット値（％）である。
【００４７】
条件（ｂ２）：VVTI≦VIMIN#であって、RLVVT（吸気弁２の実進角値）≧ANGVVT#（全開駆動実行の実進角値条件（deg））のときには、VVTDTY＝１００％をOCVCLT#（全開駆動実行時間（ms））間実行後に式（５）を行い、ＯＣＶ４の全開駆動を行うとともに、VVTIのリセット制御を行う（図１４）。
【００４８】
【数５】
VVTI＝vvti＋RSVVTI# 式（５）
条件（ｃ）：VVTI≧VIMAX#のときには、式（６）により停止デューティ学習値VVTIのリセット制御を行う。
【００４９】
【数６】
VVTI＝vvti−RSVVTI# 式（６）
以上が、本実施形態のエンジンの制御装置２２のリミッタリセット手段４３による停止デューティ学習値のリセット処理、若しくは停止デューティ学習値のリセット処理及びＯＣＶ４の強制駆動である。
【００５０】
図９は、図３のエンジンの制御装置２２における出力デューティ算出手段４２から実際に出力されるＯＣＶ出力デューティVVTDTYを算出するまでのブロック図を示しており、出力デューティ算出手段４２で算出された出力デューティ VVTDTYVは、バッテリ電圧検出手段（図示しない）からの信号に基づいてバッテリ電圧補正手段４２ＡにてＯＣＶ４の電源であるバッテリ電圧で補正され、ＭＡＸリミッタ４２Ｂでリミッタの処理がなされてＯＣＶ出力デューティ VVTDTYになり、ＯＣＶ４が駆動されている。
【００５１】
図１０は、リミッタリセット手段４３による停止デューティ学習値のリセット部分の説明図である。
停止デューティ学習値VVTIには、上記のように、リミッタとして上限値VIMAX#（％）と下限値VIMIN#（％）が設定され、これらのいずれかに達したときに停止デューティ学習値がリセットされる。
【００５２】
停止デューティ学習値VVTIが上限値VIMAX#へ達する状態とは、進角側動作が異常な場合であり、例えば、ＯＣＶ出力デューティVVTDTYを増加させても進角動作が不十分で目標進角値と実進角値の偏差が大きいときである。
この場合には、進角側動作回転デューティ学習値とともに停止デューティ学習値が進角側すなわちデューティ大の方向へ増加する。そして、デューティを増加し続けても偏差が縮小しない状態が続くと上限リミッタに到達する。
【００５３】
そして、停止デューティ学習値VVTIが上限値VIMAX#（％）に達した場合にはリセット処理を行い、現在の停止デューティ学習値VVTIからRSVVTI#（％）を減算した値に更新されるので中立点に近づき、停止デューティ学習値VVTIが反映されるＯＣＶ出力デューティVVTDTYもRSVVTI#（％）分が急減少されることになる。
【００５４】
一方、停止デューティ学習値VVTIが下限値VIMIN#へ達する状態とは、遅角側動作が異常な場合であり、例えば、ＯＣＶ出力デューティVVTDTYを減少させても遅角動作が不十分で目標進角値と実進角値の偏差が大きいときである。
この場合には、遅角側動作回転デューティ学習値とともに停止デューティ学習値が遅角側すなわちデューティ小の方向へ減少する。そして、デューティを減少し続けても偏差が縮小しない状態が続くと下限リミッタに到達する。
【００５５】
そして、停止デューティ学習値VVTIが下限値VIMIN#（％）に達した場合にはリセット処理を行い、現在の停止デューティ学習値VVTIからRSVVTI#（％）を加算した値に更新されるので中立点に近づき、停止デューティ学習値VVTIが反映されるＯＣＶ出力デューティVVTDTYもRSVVTI#（％）分が急増加されることになる。
【００５６】
ここで、現実的に発生し得る、上限リミッタに到達する状態とは、もちろん上記のように異物Ｃの噛み込みも含まれるが、それのほかの要因としては、例えば、ＶＶＴ３１のストッパピン（図示しない）が誤作動し、挿入されてはならない状態で挿入されて機械的に固定された場合が考えられる。なお、このストッパとは、始動時等の油圧エネルギの不足時にＶＶＴ３１が不安定になるのを防止して固定させる等の目的で機能するものである。そして、このストッパがエンジン低回転時の油圧不足の状態で挿入され、次の進角動作でこじられて抜けなくなる場合等が上限リミッタに到達する状態に該当する。
【００５７】
図１１は、リミッタリセット手段４３による実際の動作で停止デューティ学習値VVTIが下限値に達した場合のリセット時の動作図であり、すなわち、目標進角値TAGVVTに対して、実進角値RLVVTが過大に進角しすぎる場合には、停止デューティ学習値がリセットされる。なお、本図では現在３回のリセットが行われ、実進角値RLVVTが目標進角値TAGVVTに追随するまで続けられる。
【００５８】
これに対し、図１２は、リミッタリセット手段４３による実際の動作で停止デューティ学習値VVTIが上限値に達した場合のリセット時の動作図であり、すなわち、目標進角値TAGVVTに対して、実進角値RLVVTが遅角しすぎる場合には、停止デューティ学習値がリセットされる。なお、本図でも現在３回のリセットが行われ、実進角値RLVVTが目標進角値TAGVVTに追随するまで続けられる。
そして、図１３は、前記リミッタリセット手段４３が停止デューティ学習値をリセットしたときにおける目標進角値TAGVVTと実進角値RLVVTとの変化を示したものである。
【００５９】
図示する如く、目標進角値TAGVVTと、実進角値RLVVTとがともに遅角し、かつ、エンジン回転数がアイドル近辺まで下がった時点から動作異常が発生している。ここで、目標進角値TAGVVTは再度進角側へ移行したにもかかわらず、前記ストッパピン等の影響により、実進角値RLVVTは機械的に固定されてままになっており、この状態では、停止デューティ学習値VVTIが進角要求により進角側へ増加しているのが分かる。
【００６０】
つまり、図示のように、目標進角値TAGVVTが最遅角となる運転操作を経験し、最遅角時のVVTDTYの急減少により機械的固着は解除され、動作は正常復帰している。このように、リミッタリセット手段４３は、運転操作により目標進角値を最遅角へ操作することによりVVTDTYを減少させ、結果的に前記ストッパのこじり力等を低減して誤動作から解除させることを制御的に行うべく、停止デューティ学習値をリセットする。
【００６１】
図１４は、リミッタリセット手段４３によるＯＣＶ４の強制駆動を示したものである。
先に説明したように、停止デューティ学習値VVTIが下限値VIMIN#（％）に達した場合にはリセットを行うのに対し、異物噛み込みにより進角側ポート４Ｂが開いたままの状態では実進角値RLVVTも過大に進角したままとなっているため、下限値VIMIN#（％）に達するとともに、その時点での実進角値RLVVTがRLVVT≧ANGVVT#のときにOCVCLT#（ms）間のデューティ１００％駆動を行い、ＯＣＶ４の強制的な全開駆動を実施している。
【００６２】
ここで、上記の如く強制駆動実行時の条件として、実進角値RLVVTがANGVVT#以上の条件を加えているのはエンスト防止である。なお、仮に、強制駆動によるクリーニング動作を実行する前に異物が除去されたにもかかわらず、停止デューティ学習値が下限リミッタに達した場合、あるいは異物噛み込みではなく、一時的に油温やオイル粘性等の条件で停止デューティ学習値が下限リミッタに達した場合にはさほど進角していない状態でデューティ１００％駆動を行うことになる。
【００６３】
図１５は、デューティ１００％駆動を行う場合の説明図であり、図示のように、１００％駆動による急進角に図示しないＩＳＣ制御の供給空気量（ＩＳＣＱＡ）が追従できず、空気量不足の為にエンストに至っていることが分かる。よって、リミッタリセット手段４３によるＯＣＶ４の強制駆動は、目標進角値と実進角値との差が大きい場合に行い、これらの差が小さいときには行わないようにしている。
【００６４】
したがって、図１６に示すように、進角側ポート４Ｂへの異物噛み込みにより遅角動作不能となった状況では、目標進角値に対して実進角値が過大に進角しすぎており、実進角値もANGVVT#以上であって、目標進角値と実進角値との差が大きい場合であり、かつ、この状態ではアイドルも非常に不安定となり、エンストの危険性も高いことから、リミッタリセット手段４３は、停止デューティ学習値VVTIが下限リミッタVIMIN#（％）に達したときには、OCVCLT#（ms）間のVVTDTY＝１００％の駆動を行っている。その結果、停止デューティ学習値VVTIが中立点を越え、異物Ｃはオイルによって除去されるので、実進角値RLVVTは、次の瞬間から目標進角値TAGVVTに向かって収束を始めることが分かる。なお、停止デューティ学習値VVTIも時間経過に伴ってやがて中立点付近に収束する。
【００６５】
以上のように、本発明の前記実施形態は、上記の構成によって次の機能を奏するものである。
前記実施形態のエンジンの制御装置２２は、リミッタリセット手段４３が、異物Ｃの混入によって進角ポート４Ｂ又は遅角ポート４Ｃにて異物噛み込みが発生したときには、ＯＣＶ４の停止デューティ学習値VVTIをリセットしているので、差分デューティによって停止デューティ学習値VVTIを真の中立点付近に強制的に戻すことができ、油圧アクチュエータの異常を判定してクリーニング制御を行うことによりその機能修復を図り、バルブタイミング制御の信頼性を高めることができる。
【００６６】
また、異物Ｃの噛み込み場所が進角ポート４Ｂのときには、停止デューティ学習値VVTIのリセットのほか、ＯＣＶ４の強制駆動をも行っているので、ＯＣＶ出力デューティVVTDTYが１００％近辺の高デューティで駆動する機会がほとんどないときにも、油圧アクチュエータの異常を判定してクリーニング制御を行うことによりその機能修復を図り、バルブタイミング制御の信頼性を一層高めることができる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく設計において種々の変更ができるものである。
【００６７】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明のエンジンの制御装置は、実使用状況における異物噛み込み等による機能失陥を、停止デューティの学習値を中立点側の値へ更新することと、バルブタイミング機構を駆動する油圧アクチュエータの強制駆動によるクリーニング動作とによってその機能回復を図ることができるので、信頼性の高い吸気弁のバルブタイミング制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のエンジンの制御装置を備えた内燃機関の全体構成図。
【図２】図１のＯＣＶによるクリーニング動作の説明図。
【図３】図１のエンジンの制御装置の制御ブロック図。
【図４】図２のエンジンの制御装置における目標進角値算出手段のブロック図。
【図５】図２のエンジンの制御装置における位置検出手段から実進角値算出手段までのブロック図。
【図６】図１のＶＶＴの実進角値の算出を示す図。
【図７】図１のエンジンの制御装置におけるクランク角センサとカム角センサとの信号位置関係図。
【図８】図３のエンジンの制御装置における目標偏差算出手段から出力デューティ算出手段までのブロック図。
【図９】図３のエンジンの制御装置における出力デューティ算出手段からＯＣＶ出力デューティを算出するまでのブロック図。
【図１０】図３のリミッタリセット手段による停止デューティ学習値のリセット方法を示す図。
【図１１】図３のリミッタリセット手段によるリセット時の動作図。
【図１２】図３のリミッタリセット手段によるリセット時の動作図。
【図１３】図３のリミッタリセット手段による遅角側固着時の動作説明図。
【図１４】図３のリミッタリセット手段によるＯＣＶ全開駆動の説明図。
【図１５】図３のＯＣＶの全開駆動時のエンスト動作図。
【図１６】図３のリミッタリセット手段によるＯＣＶ全開駆動時の動作説明図。
【図１７】ＯＣＶ構造および特性を示す図。
【図１８】図１７のＯＣＶにおける異物噛み込み時の動作図。
【符号の説明】
２ 吸気弁
４ アクチュエータ（ＯＣＶ）
２２ エンジンの制御装置
２３ カム角センサ
２４ クランク角センサ
３１ バルブタイミング調整手段（ＶＶＴ）
３８ 動作開始デューティを学習する手段
３９ 停止デューティを学習する手段
４２ 出力デューティを算出する手段
４３ 停止デューティの学習値をリセットする手段
Claims (7)
- 吸気弁のバルブタイミング調整手段を制御する油圧アクチュエータを備えたエンジンの制御装置において、
該制御装置は、前記油圧アクチュエータの動作開始デューティを学習する手段と、前記動作開始デューティから停止デューティを学習する手段と、前記各学習する手段からの前記動作開始デューティ及び前記停止デューティから前記油圧アクチュエータの出力デューティを算出する手段とを備えるとともに、停止デューティの学習値を更新する手段を備え、
該停止デューティの学習値を更新する手段は、前記停止デューティの学習値が所定値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを駆動させるべく前記停止デューティの学習値を前記所定値よりも中立点側の値に更新することを特徴とするエンジンの制御装置。 - 前記停止デューティの学習値を更新する手段は、前記停止デューティの学習値の上限値若しくは下限値を有し、前記停止デューティの学習値が前記上限値若しくは下限値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを駆動させるべく前記停止デューティの学習値を前記上限値と下限値との中立点側の値に更新することを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御装置は、前記停止デューティの学習値が更新された場合には、前記油圧アクチュエータを強制的に駆動することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御装置は、前記吸気弁の実進角値が所定値以上の場合には、前記油圧アクチュエータを強制的に駆動することを特徴とする請求項２又は３記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御装置は、前記吸気弁の目標進角値と実進角値との差が所定値以上の場合には、前記油圧アクチュエータを強制的に駆動することを特徴とする請求項２又は３記載のエンジンの制御装置。
- 前記制御装置は、前記油圧アクチュエータを所望の方向に動作させるときに、前記停止デューティの学習値が所定値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを所望の方向とは反対の方向に動作させた後に、前記油圧アクチュエータを前記所望の方向に動作させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
- 吸気弁のバルブタイミング調整手段を制御する油圧アクチュエータを備えたエンジンの制御装置において、
該制御装置は、カム角センサ及びクランク角センサの検出信号の信号位相差から前記バルブタイミング調整手段の実進角値を求め、該実進角値と目標進角値との偏差に基づいて前記油圧アクチュエータの動作開始デューティを学習する手段と、前記動作開始デューティから停止デューティを学習する手段と、前記動作開始デューティ及び前記停止デューティとから前記油圧アクチュエータの出力デューティを算出する手段とを備えるとともに、停止デューティの学習値を更新する手段を備え、
該停止デューティの学習値を更新する手段は、前記停止デューティの学習値が所定値に達した場合には、前記油圧アクチュエータを駆動させるべく前記停止デューティの学習値を前記所定値よりも中立点側の値に更新することを特徴とするエンジンの制御装置。
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