JP4196294B2 - 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを可変する可変バルブタイミング制御装置に関するものである。

近年、車両に搭載される内燃機関においては、出力向上、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを可変する可変バルブタイミング装置を採用したものが増加しつつある。現在、実用化されている可変バルブタイミング装置は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させることで、カム軸によって開閉駆動される吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを変化させるものが多い。その際に、実バルブタイミング（実カム軸位相）を検出する方法として、例えば、特許文献１（特開２００１−３５５４６２号公報）に記載されているように、所定クランク角毎にクランク角センサから出力されるクランク角信号と所定カム角毎にカム角センサ出力されるカム角信号とに基づいて実バルブタイミングを算出するようにしたものがある。

しかし、上記従来のバルブタイミング算出方法では、前回のカム角信号が出力されてから次のカム角信号が出力されるまでの期間（つまりカム角信号が出力されない期間）は、実バルブタイミングを算出することができないため、実際には実バルブタイミングが連続的に変化していても、実バルブタイミングの算出値を段階的にしか更新することができず、その分、可変バルブタイミング制御精度が低下するという欠点があった。

そこで、特許文献２（特開２００４−１６２７０６号公報）に記載されているように、内燃機関のカム軸の回転速度に対して駆動モータの回転速度を変化させることでクランク軸に対する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モータ駆動式の可変バルブタイミング装置を備えたシステムにおいて、カム角センサからカム角信号が出力される毎に該カム角信号とクランク角信号とに基づいてカム角信号出力時の実バルブタイミングを算出すると共に、所定周期で駆動モータの回転速度とカム軸の回転速度との差に基づいてバルブタイミング変化量を算出して該バルブタイミング変化量をカム角信号出力時の実バルブタイミングに加算して最終的な実バルブタイミングを算出することで、カム角信号が出力されない期間でも、所定周期で実バルブタイミングを算出して可変バルブタイミング制御精度を向上できるようにしたものがある。
特開２００１−３５５４６２号公報（第７頁等） 特開２００４−１６２７０６号公報（第２頁等）

しかし、上記特許文献２のバルブタイミング算出方法では、内燃機関の運転中にカム角信号が出力されない期間でも、常に所定周期で駆動モータとカム軸の回転速度差に基づいた実バルブタイミング演算を実行するため、実バルブタイミングを演算する制御装置の演算負荷が増大してしまうという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、可変バルブタイミング制御精度を確保しながら、制御装置の演算負荷を軽減することができる内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置は、内燃機関のカム軸の回転速度に対して駆動モータの回転速度を変化させることでクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させて吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を制御するシステムにおいて、カム角信号が出力される毎に該カム角信号とクランク角信号とに基づいてカム角信号出力時の実バルブタイミングをカム角信号出力時バルブタイミング算出手段により算出し、所定の運転状態のときに所定周期で駆動モータの回転速度変化量とカム軸の回転速度変化量との差に基づいてバルブタイミング変化量を算出して該バルブタイミング変化量の算出値とカム角信号出力時の実バルブタイミングの算出値とに基づいて最終的な実バルブタイミングを所定周期バルブタイミング算出手段により算出するものであって、内燃機関の回転速度と実バルブタイミングと目標バルブタイミングのうちの少なくとも１つの所定期間当りの変化量が所定値以上のときに前記所定の運転状態と判断して前記所定周期の実バルブタイミング算出処理を実行することを特徴とするものである。

この構成では、所定の運転状態のときには、カム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理を実行すると共に、所定周期の実バルブタイミング算出処理（駆動モータとカム軸の回転速度変化量の差から求めたバルブタイミング変化量とカム角信号出力時の実バルブタイミングとに基づいた実バルブタイミング算出処理）を実行して、カム角信号が出力されない期間でも、所定周期で実バルブタイミングを算出することができ、可変バルブタイミング制御精度を向上させることができる。一方、所定の運転状態以外のときには、所定周期の実バルブタイミング算出処理を停止してカム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理のみを実行して、制御装置の演算負荷を軽減することができる。

この場合、請求項１に係る発明では、内燃機関の回転速度と実バルブタイミングと目標バルブタイミングのうちの少なくとも１つの所定期間当りの変化量が所定値以上のときに前記所定の運転状態と判断して所定周期の実バルブタイミング算出処理を実行するようにするようにしているため、内燃機関の回転速度や実バルブタイミングや目標バルブタイミングの変化量が大きい過渡運転状態、つまり、カム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理を実行するだけでは可変バルブタイミング制御精度が悪化する可能性がある運転状態のときには、所定周期の実バルブタイミング算出処理を実行して、カム角信号が出力されない期間でも所定周期で実バルブタイミングを算出することができ、可変バルブタイミング制御精度を確保することができる。一方、内燃機関の回転速度や実バルブタイミングや目標バルブタイミングの変化量が小さい運転状態や定常運転状態、つまり、カム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理を実行するだけでも可変バルブタイミング制御精度を確保できる運転状態のときには、所定周期の実バルブタイミング算出処理を停止してカム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理のみを実行して、制御装置の演算負荷を軽減することができる。

一般に、内燃機関の制御システムでは、内燃機関の回転速度が低くなるほど各種の制御の演算周期が長くなって制御装置の時間当りの演算量が減少するため、請求項２のように、内燃機関の回転速度が所定値以下のときに前記所定の運転状態と判断して所定周期の実バルブタイミング算出処理を実行するようにしても良い。このようにすれば、制御装置の時間当りの演算量が減少する内燃機関の低回転運転状態のときに、所定周期の実バルブタイミング算出処理を実行して、制御装置に過大な演算負荷を与えることなく、カム角信号が出力されない期間に所定周期で実バルブタイミングを算出して、可変バルブタイミング制御精度を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、次の２つの実施例１，２を用いて説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図７に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてシステム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１は、クランク軸１２からの動力がタイミングチェーン１３（又はタイミングベルト）により各スプロケット１４、１５を介して吸気側カム軸１６と排気側カム軸１７とに伝達されるようになっている。また、吸気側カム軸１６側には、モータ駆動式の可変バルブタイミング装置１８が設けられている。この可変バルブタイミング装置１８によって、クランク軸１２に対する吸気側カム軸１６の回転位相（カム軸位相）を可変することで、吸気側カム軸１６によって開閉駆動される吸気バルブ（図示せず）のバルブタイミングを可変するようになっている。

また、吸気側カム軸１６の外周側には、所定のカム角毎にカム角信号を出力するカム角センサ１９が取り付けられている。一方、クランク軸１２の外周側には、所定のクランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ２０が取り付けられている。

次に、図２に基づいて可変バルブタイミング装置１８の概略構成を説明する。可変バルブタイミング装置１８の位相可変機構２１は、吸気側カム軸１６と同心状に配置された内歯付きのアウタギヤ２２と、このアウタギヤ２２の内周側に同心状に配置された外歯付きのインナギヤ２３と、これらアウタギヤ２２とインナギヤ２３との間に配置されて両者に噛み合う遊星ギヤ２４とから構成されている。アウタギヤ２２は、クランク軸１２と同期して回転するスプロケット１４と一体的に回転するように設けられ、インナギヤ２３は、吸気側カム軸１６と一体的に回転するように設けられている。また、遊星ギヤ２４は、アウタギヤ２２とインナギヤ２３に噛み合った状態でインナギヤ２３の回りを円軌道を描くように旋回することで、アウタギヤ２２の回転力をインナギヤ２３に伝達する役割を果たすと共に、インナギヤ２３の回転速度（吸気側カム軸１６の回転速度）に対する遊星ギヤ２４の旋回速度（公転速度）を変化させることで、アウタギヤ２２に対するインナギヤ２３の回転位相（カム軸位相）を調整するようになっている。

一方、エンジン１１には、遊星ギヤ２４の旋回速度を可変するための駆動モータ２６が設けられている。この駆動モータ２６の回転軸２７は、吸気側カム軸１６、アウタギヤ２２及びインナギヤ２３と同軸上に配置され、この駆動モータ２６の回転軸２７と遊星ギヤ２４の支持軸２５とが、径方向に延びる連結部材２８を介して連結されている。これにより、駆動モータ２６の回転に伴って、遊星ギヤ２４が支持軸２５を中心に回転（自転）しながらインナギヤ２３の外周の円軌道を旋回（公転）できるようになっている。また、駆動モータ２６には、駆動モータ２６の回転位置（回転軸２７の回転位置）に応じたモータ角信号を出力するモータ回転位置センサ２９が取り付けられている。

この可変バルブタイミング装置１８は、駆動モータ２６の非駆動時に、駆動モータ２６の回転軸２７が吸気側カム軸１６と同期して回転するように構成され、駆動モータ２６の回転速度ＲＭが吸気側カム軸１６の回転速度ＲＣに一致して、遊星ギヤ２４の公転速度がインナギヤ２３の回転速度（アウタギヤ２２の回転速度）に一致していると、アウタギヤ２２とインナギヤ２３との回転位相の差が現状維持されて、バルブタイミング（カム軸位相）が現状維持されるようになっている。

そして、吸気バルブのバルブタイミングを進角する場合には、駆動モータ２６の回転速度ＲＭを吸気側カム軸１６の回転速度ＲＣよりも速くして、遊星ギヤ２４の公転速度をインナギヤ２３の回転速度よりも速くする。これにより、アウタギヤ２２に対するインナギヤ２３の回転位相が進角されて、バルブタイミング（カム軸位相）が進角される。

一方、吸気バルブのバルブタイミングを遅角する場合には、駆動モータ２６の回転速度ＲＭを吸気側カム軸１６の回転速度ＲＣよりも遅くして、遊星ギヤ２４の公転速度をインナギヤ２３の回転速度よりも遅くする。これにより、アウタギヤ２２に対するインナギヤ２３の回転位相が遅角されて、バルブタイミングが遅角される。

前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁（図示せず）の燃料噴射量や点火プラグ（図示せず）の点火時期を制御する。

また、ＥＣＵ３０は、可変バルブタイミング制御プログラム（図示せず）を実行することで、吸気バルブの実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように可変バルブタイミング装置１８（駆動モータ２６）を制御する。
その際、ＥＣＵ３０は、図３乃至図５に示す実バルブタイミング算出プログラムを実行することで、次のようにして実バルブタイミングを算出する。

所定の運転状態のときには、カム角信号が出力される毎にカム角信号とクランク角信号とに基づいてカム角信号出力時の実バルブタイミングＶＴＣを算出すると共に、所定演算周期で駆動モータ２６の回転速度情報と吸気側カム軸１６の回転速度情報との差に基づいてバルブタイミング変化量ΔＶＴを算出し、カム角信号出力時の実バルブタイミングＶＴＣに、それ以後のバルブタイミング変化量ΔＶＴを加算して最終的な実バルブタイミングＶＴを求める。これにより、カム角信号が出力されない期間でも、所定演算周期で実バルブタイミングＶＴを算出して、可変バルブタイミング制御精度を向上させる。

尚、本実施例１では、駆動モータ２６が所定回転角回転する毎にモータ回転位置センサ２９から出力されるモータ角信号をカウントすると共に、クランク軸１２が所定クランク角回転する毎にクランク角センサ２０から出力されるクランク角信号をカウントし、モータ角信号のカウント値の変化量ΔＣmoを駆動モータ２６の回転速度情報として用いると共に、クランク角信号のカウント値の変化量ΔＣcrを吸気側カム軸１６の回転速度情報として用いる。

一方、所定の運転状態以外のときには、所定演算周期の実バルブタイミング算出処理（駆動モータ２６と吸気側カム軸１６の回転速度情報に基づいた実バルブタイミング算出処理）を停止してカム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理のみを実行して、ＥＣＵ３０の演算負荷を軽減する。

図３乃至図５に示す実バルブタイミング算出プログラムは、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン後に所定時間毎に実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン回転中であるか否かを、例えば、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号の出力周期から算出したエンジン回転速度が０か否かによって判定する。

エンジン回転中と判定されれば、ステップ１０２に進み、カム角センサ１９が正常であるか否かを、カム角センサ故障診断プログラム（図示せず）による故障診断結果に基づいて判定する。

その結果、カム角センサ１９が正常である（故障していない）と判定されれば、ステップ１０３に進み、カム角センサ１９から出力されるカム角信号が入力されたか否かを判定する。

そして、カム角信号が入力されたと判定されたときに、ステップ１０４に進み、カム角信号の入力時刻Ｔcam をＥＣＵ３０のメモリ（図示せず）に記憶した後、ステップ１０５に進み、その直後にクランク角センサ２０から出力されたクランク角信号の入力時刻Ｔcrk をメモリに記憶する。

この後、ステップ１０６に進み、クランク角信号に対するカム角信号の時刻差ＴＶＴを次式により算出する。
ＴＶＴ＝Ｔcrk −Ｔcam ＋Ｋ
ここで、Ｋは、カム角センサ１９とクランク角センサ２０の応答遅れの差を補正するための補正量である。

そして、次のステップ１０７で、クランク角信号に対するカム角信号の時刻差ＴＶＴを用いて、次式によりクランク角信号に対するカム角信号の回転位相ＶＴＢを算出する。
ＶＴＢ＝ＴＶＴ／Ｔ120 ×１２０℃Ａ
ここで、Ｔ120 は、クランク軸１２が１２０℃Ａ回転するのに要した時間であり、クランク角センサ２０の出力信号に基づいて算出される。

この後、ステップ１０８に進み、バルブタイミングが基準位置（例えば最遅角位置）に制御された状態であるか否かを判定し、もし、バルブタイミングが基準位置であれば、ステップ１０９に進み、現在のクランク角信号に対するカム角信号の回転位相（カム軸位相）ＶＴＢを、クランク軸１２に対する吸気側カム軸１６の回転位相の基準位置（基準カム軸位相）ＶＴＢＫとして学習した後、ステップ１１０に進む。

ＶＴＢＫ＝ＶＴＢ
一方、上記ステップ１０８で、バルブタイミングが基準位置ではないと判定された場合には、上記ステップ１０９の基準位置学習処理を行わずにステップ１１０に進む。

このステップ１１０では、現在のクランク角信号に対するカム角信号の回転位相ＶＴＢと基準位置ＶＴＢＫとを用いて、基準位置ＶＴＢＫを基準としたカム角信号の回転位相ＶＴＣを算出し、これをカム角信号出力時の実バルブタイミングＶＴＣとする。
ＶＴＣ＝ＶＴＢ−ＶＴＢＫ

これらのステップ１０３〜１１０の処理が、特許請求の範囲でいうカム角信号出力時バルブタイミング算出手段としての役割を果たし、カム角信号が入力（出力）される毎に、カム角信号とクランク角信号とに基づいてカム角信号出力時の実バルブタイミングＶＴＣを算出する。

この後、ステップ１１１に進み、カム角信号出力時の実バルブタイミングＶＴＣが算出される毎（カム角信号が入力される毎）に、後述するバルブタイミング変化量ΔＶＴＨ、ΔＶＴＳを両方とも「０」にリセットした後、ステップ１２６に進み、最終的な実バルブタイミングＶＴを次式により算出する。
ＶＴ＝ＶＴＣ＋ΔＶＴＨ＋ΔＶＴＳ
カム角信号の入力時（出力時）には、上記ステップ１１１のリセット処理により、ΔＶＴＨ＝０、ΔＶＴＳ＝０となるため、ＶＴ＝ＶＴＣとなる。

これに対して、上記ステップ１０３で、カム角信号が入力されていないと判定された場合には、図４のステップ１１２〜１１４で、所定演算周期の実バルブタイミング算出実行条件が成立しているか否かを判定する。この所定演算周期の実バルブタイミング算出実行条件は、例えば、次の(1) 〜(3) の条件のうちのいずれか１つを満たすことである。

(1) エンジン回転速度ＮＥの所定期間当りの変化量ΔＮＥが所定値以上であること（ステップ１１２）
(2) 実バルブタイミングＶＴの所定期間当りの変化量ΔＶＴが所定値以上であること（ステップ１１３）
(3) 目標バルブタイミングＶＴtgの所定期間当りの変化量ΔＶＴtgが所定値以上であること（ステップ１１４）

上記(1) 〜(3) の条件のうちのいずれか１つを満たせば、所定演算周期の実バルブタイミング算出実行条件が成立するが、上記(1) 〜(3) の条件を全て満たさなければ、所定演算周期の実バルブタイミング算出実行条件が不成立となる。もし、所定演算周期の実バルブタイミング算出実行条件が不成立であると判定されれば、ステップ１１５以降の所定演算周期の実バルブタイミング算出に関する処理を実行することなく、本プログラムを終了する。

一方、所定演算周期の実バルブタイミング算出実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ１１５以降の所定演算周期の実バルブタイミング算出に関する処理を次のようにして実行する。まず、ステップ１１５で、クランク角信号のカウント値（又はモータ角信号のカウント値）を補正する。これにより、クランク軸１２の２回転当り（吸気側カム軸１６の１回転当り）のクランク角信号の出力回数と、駆動モータ２６の１回転当りのモータ角信号の出力回数とが異なる場合でも、クランク軸１２の２回転当り（吸気側カム軸１６の１回転当り）のクランク角信号のカウント値と、駆動モータ２６の１回転当りのモータ角信号のカウント値とが同一になるようにする。

この後、ステップ１１６に進み、クランク角信号のカウント値の変化量ΔＣcr（吸気側カム軸１６の回転角度変化量に相関するデータ）を次式により算出する。
ΔＣcr＝Ｃcr(i) −Ｃcr(i-1)
ここで、Ｃcr(i) は今回演算時のクランク角信号のカウント値、Ｃcr(i-1) は前回演算時のクランク角信号のカウント値である。

この後、ステップ１１７に進み、モータ角信号のカウント値の変化量ΔＣmo（駆動モータ２６の回転角度変化量に相関するデータ）を次式により算出する。
ΔＣmo＝Ｃmo(i) −Ｃmo(i-1)
ここで、Ｃmo(i) は今回演算時のモータ角信号のカウント値、Ｃmo(i-1) は前回演算時のモータ角信号のカウント値である。

この後、ステップ１１８に進み、モータ角信号のカウント値の変化量ΔＣmoとクランク角信号のカウント値の変化量ΔＣcrとの差Ｃを算出する。
Ｃ＝ΔＣmo−ΔＣcr

この後、ステップ１１９に進み、モータ角信号とクランク角信号のカウント値の変化量の差Ｃを、次式により吸気側カム軸１６に対する駆動モータ２６の回転角度変化量Ｄに換算する。
Ｄ＝Ｃ×Ｄ0
ここで、Ｄ0 は換算係数であり、モータ角信号とクランク角信号のカウント値の変化量の差Ｃが１カウントのときの吸気側カム軸１６に対する駆動モータ２６の回転角度変化量に相当する。

そして、次のステップ１２０で、吸気側カム軸１６に対する駆動モータ２６の回転角度変化量Ｄを、次式により演算周期（本プログラムの実行周期）当りのバルブタイミング変化量ｄＶＴＨに換算する。
ｄＶＴＨ＝Ｄ／Ｇ
ここで、Ｇは位相可変機構２１の減速比であり、吸気側カム軸１６に対する駆動モータ２６の相対回転量とバルブタイミング変化量（カム軸位相の変化量）との比である。

この後、ステップ１２１に進み、演算周期当りのバルブタイミング変化量ｄＶＴＨを積算して、最新のカム角信号出力後のバルブタイミング変化量ΔＶＴＨを求める。
ΔＶＴＨ＝ΔＶＴＨ＋ｄＶＴＨ

また、図３のステップ１０２で、カム角センサ１９が故障していると判定された場合にも、これらのステップ１１５〜１２１の処理を実行して、カム角センサ１９の故障中に演算周期当りのバルブタイミング変化量ｄＶＴＨを積算して、カム角センサ１９の故障前の最後のカム角信号出力から現在までのバルブタイミング変化量ΔＶＴＨを求める。

バルブタイミング変化量ΔＶＴＨの算出後、図３のステップ１２６に進み、最終的な実バルブタイミングＶＴを次式により算出する。
ＶＴ＝ＶＴＣ＋ΔＶＴＨ＋ΔＶＴＳ

カム角センサ１９の故障時は、ΔＶＴＳ＝０であるため、ＶＴ＝ＶＴＣ＋ΔＶＴＨとなる。これらのステップ１１２〜１２１，１２６の処理が、特許請求の範囲でいう所定周期バルブタイミング算出手段としての役割を果たす。

一方、図３のステップ１０１で、エンジン停止中と判定された場合には、図５のステップ１２２に進み、モータ角信号のカウント値の変化量ΔＣmoを次式により算出する。
ΔＣmo＝Ｃmo(i) −Ｃmo(i-1)

この後、ステップ１２３に進み、モータ角信号のカウント値の変化量ΔＣmoを、次式により吸気側カム軸１６に対する駆動モータ２６の回転角度変化量Ｄに換算する。
Ｄ＝Ｃ×Ｄ0

そして、次のステップ１２４で、吸気側カム軸１６に対する駆動モータ２６の回転角度変化量Ｄを、次式により演算周期当りのバルブタイミング変化量ｄＶＴＳに換算する。
ｄＶＴＳ＝Ｄ／Ｇ

この後、ステップ１２５に進み、演算周期当りのバルブタイミング変化量ｄＶＴＳを積算して、停止前の最後のカム角信号出力から現在までのバルブタイミング変化量ΔＶＴＳを求める。
ΔＶＴＳ＝ΔＶＴＳ＋ｄＶＴＳ

バルブタイミング変化量ΔＶＴＳの算出後、図３のステップ１２６に進み、最終的な実バルブタイミングＶＴを次式により算出する。
ＶＴ＝ＶＴＣ＋ΔＶＴＨ＋ΔＶＴＳ
エンジン停止中は、ΔＶＴＨ＝０であるため、ＶＴ＝ＶＴＣ＋ΔＶＴＳとなる。

尚、エンジン停止時やカム角センサ１９の故障時に、機械的な基準位置（例えば最遅角位置）又は他の手段で検出した基準位置からのバルブタイミング変化量の積算値で実バルブタイミングを算出するようにしても良い。

以上の処理により本実施例１では、図６のタイムチャートに矢印Ａで示すように、所定の運転状態のとき、つまり、エンジン回転速度ＮＥの所定期間当りの変化量ΔＮＥが所定値以上のときや実バルブタイミングＶＴの所定期間当りの変化量ΔＶＴが所定値以上のときや目標バルブタイミングＶＴtgの所定期間当りの変化量ΔＶＴtgが所定値以上のときには、カム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理を実行すると共に所定演算周期の実バルブタイミング算出処理（駆動モータ２６と吸気側カム軸１６の回転速度情報に基づいた実バルブタイミング算出処理）を実行する。

具体的には、図７のタイムチャートに示すように、エンジン回転中にカム角信号が入力される毎に、カム角信号とクランク角信号とに基づいてカム角信号出力時の実バルブタイミングＶＴＣを算出する。そして、カム角信号の入力時（出力時）には、カム角信号出力時の実バルブタイミングＶＴＣがそのまま最終的な実バルブタイミングＶＴとなる。一方、カム角信号が入力されない期間には、モータ角信号とクランク角信号のカウント値の変化量の差Ｃ（＝ΔＣmo−ΔＣcr）に基づいて演算周期当りのバルブタイミング変化量ｄＶＴＨを算出し、このｄＶＴＨを積算してバルブタイミング変化量ΔＶＴＨを求める。そして、最新のカム角信号出力時の実バルブタイミングＶＴＣにバルブタイミング変化量ΔＶＴＨを加算して最終的な実バルブタイミングＶＴを求める。

これにより、エンジン回転速度ＮＥや実バルブタイミングＶＴや目標バルブタイミングＶＴtgの変化量が大きい過渡運転状態、つまり、カム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理を実行するだけでは可変バルブタイミング制御精度が悪化する可能性がある運転状態のときには、所定演算周期の実バルブタイミング算出処理を実行して、カム角信号が出力されない期間でも所定演算周期で実バルブタイミングＶＴを算出することができ、可変バルブタイミング制御精度を確保することができる。

一方、図６のタイムチャートに矢印Ｂで示すように、所定の運転状態以外のときには、所定演算周期の実バルブタイミング算出処理（駆動モータ２６と吸気側カム軸１６の回転速度情報に基づいた実バルブタイミング算出処理）を停止してカム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理のみを実行する。

これにより、エンジン回転速度ＮＥや実バルブタイミングＶＴや目標バルブタイミングＶＴtgの変化量が小さい運転状態や定常運転状態、つまり、カム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理を実行するだけでも可変バルブタイミング制御精度を確保できる運転状態のときには、所定演算周期の実バルブタイミング算出処理を停止してカム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理のみを実行して、ＥＣＵ３０の演算負荷を軽減することができる。

次に、図８を用いて本発明の実施例２を説明する。
一般に、エンジン制御システムでは、エンジン回転速度ＮＥが低くなるほど各種の制御の演算周期が長くなってＥＣＵ３０の時間当りの演算量が減少する。

そこで、本実施例２では、図８のタイムチャートに矢印Ａで示すように、エンジン回転速度ＮＥが所定値以下のときに、カム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理を実行すると共に所定演算周期の実バルブタイミング算出処理（駆動モータ２６と吸気側カム軸１６の回転速度情報に基づいた実バルブタイミング算出処理）を実行し、図８のタイムチャートに矢印Ｂで示すように、エンジン回転速度ＮＥが所定値よりも高いときに、所定演算周期の実バルブタイミング算出処理（駆動モータ２６と吸気側カム軸１６の回転速度情報に基づいた実バルブタイミング算出処理）を停止してカム角信号出力時の実バルブタイミング算出処理のみを実行する。

本実施例２によれば、ＥＣＵ３０の時間当りの演算量が減少するエンジン１１の低回転運転状態のときに、所定演算周期の実バルブタイミング算出処理を実行して、ＥＣＵ３０に過大な演算負荷を与えることなく、カム角信号が出力されない期間に所定演算周期で実バルブタイミングを算出して、可変バルブタイミング制御精度を向上させることができる。

尚、上記各実施例１，２では、所定演算周期の実バルブタイミング算出処理を実行する際に、モータ角信号のカウント値の変化量ΔＣmoとクランク角信号のカウント値の変化量ΔＣcrとの差Ｃに基づいてバルブタイミング変化量ΔＶＴを算出するようにしたが、モータ角信号のカウント値の変化量ΔＣmoに基づいて駆動モータ２６の回転角度変化量を算出すると共に、クランク角信号のカウント値の変化量ΔＣcrに基づいて吸気側カム軸１６の回転角度変化量を算出し、駆動モータ２６の回転角度変化量と吸気側カム軸１６の回転角度変化量との差に基づいてバルブタイミング変化量ΔＶＴを算出するようにしても良い。また、駆動モータ２６の回転速度と吸気側カム軸１６の回転速度との差に基づいてバルブタイミング変化量ΔＶＴを算出するようにしても良い。

また、本発明は、吸気バルブの可変バルブタイミング制御装置に限定されず、排気バルブの可変バルブタイミング制御装置に適用しても良い。更に、可変バルブタイミング装置１８の位相可変機構は、本実施例のような遊星歯車機構を用いたものに限定されず、他の方式の位相可変機構を用いても良く、要は、駆動モータの回転速度をカム軸の回転速度に対して変化させることでバルブタイミングを可変するモータ駆動式の可変バルブタイミング装置であれば良い。

本発明の実施例１における制御システム全体の概略構成図である。 可変バルブタイミング装置の概略構成図である。 実バルブタイミング算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート（その１）である。 実バルブタイミング算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート（その２）である。 実バルブタイミング算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート（その３）である。 実施例１の実バルブタイミング算出の切換方法を説明するタイムチャートである。 実施例１の実バルブタイミング算出の実行例を示すタイムチャートである。 実施例２の実バルブタイミング算出の切換方法を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…クランク軸、１６…吸気側カム軸、１８…可変バルブタイミング装置、１９…カム角センサ、２０…クランク角センサ、２１…位相可変機構、２２…アウタギヤ、２３…インナギヤ、２４…遊星ギヤ、２６…駆動モータ、２７…回転軸、２９…モータ回転位置センサ、３０…ＥＣＵ（カム角信号出力時バルブタイミング算出手段，所定周期バルブタイミング算出手段）

Claims (2)

1. 内燃機関のカム軸の回転速度に対して駆動モータの回転速度を変化させることでクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させて吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を制御するものにおいて、
   所定クランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサと、
   所定カム角毎にカム角信号を出力するカム角センサと、
   前記カム角信号が出力される毎に該カム角信号と前記クランク角信号とに基づいてカム角信号出力時の実バルブタイミングを算出するカム角信号出力時バルブタイミング算出手段と、
   所定の運転状態のときに所定周期で前記駆動モータの回転速度変化量と前記カム軸の回転速度変化量との差に基づいてバルブタイミング変化量を算出して該バルブタイミング変化量の算出値と前記カム角信号出力時の実バルブタイミングの算出値とに基づいて最終的な実バルブタイミングを算出する所定周期バルブタイミング算出手段とを備え、
   前記所定周期バルブタイミング算出手段は、内燃機関の回転速度と実バルブタイミングと目標バルブタイミングのうちの少なくとも１つの所定期間当りの変化量が所定値以上のときに前記所定の運転状態と判断して前記所定周期の実バルブタイミング算出処理を実行することを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
2. 内燃機関のカム軸の回転速度に対して駆動モータの回転速度を変化させることでクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させて吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を制御するものにおいて、
   所定クランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサと、
   所定カム角毎にカム角信号を出力するカム角センサと、
   前記カム角信号が出力される毎に該カム角信号と前記クランク角信号とに基づいてカム角信号出力時の実バルブタイミングを算出するカム角信号出力時バルブタイミング算出手段と、
   所定の運転状態のときに所定周期で前記駆動モータの回転速度変化量と前記カム軸の回転速度変化量との差に基づいてバルブタイミング変化量を算出して該バルブタイミング変化量の算出値と前記カム角信号出力時の実バルブタイミングの算出値とに基づいて最終的な実バルブタイミングを算出する所定周期バルブタイミング算出手段とを備え、
   前記所定周期バルブタイミング算出手段は、内燃機関の回転速度が所定値以下のときに前記所定の運転状態と判断して前記所定周期の実バルブタイミング算出処理を実行することを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。

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