JP4290117B2

JP4290117B2 - 内燃機関の液圧式可変バルブタイミング機構の学習制御方法

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Publication number: JP4290117B2
Application number: JP2004378491A
Authority: JP
Inventors: 孝治藤井
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: JP2006183578A

Description

本発明は、内燃機関の液圧式可変バルブタイミング機構の学習制御方法に関するもので、特に、液圧式可変バルブタイミング機構を構成する切換制御弁の弁制御信号のうち切換制御弁が中立位置となる場合に対応する弁制御信号の学習制御方法に関するものである。

従来、例えば自動車などに搭載される内燃機関であるエンジンにおいて、液圧式可変バルブタイミング機構を有して排気バルブまたは吸気バルブのバルブタイミングを可変にするものが知られている。このようなエンジンにおいて、液圧式可変バルブタイミング機構の制御は、液圧式可変バルブタイミング機構を構成する切換制御弁であるオイルコントロールバルブを制御して排気バルブまたは吸気バルブの開閉タイミングであるバルブタイミングをエンジンの運転状態に応じて変更するものである。

このような構成において、バルブタイミングは、オイルコントロールバルブの中立位置におけるオイルコントロールバルブの弁制御信号を学習し、弁制御信号の学習値すなわち中立点学習値に基づいてフィードバック制御するものである（例えば特許文献１あるいは特許文献２）。具体的には、弁制御信号は、中立点学習値を中心にして、バルブタイミングを進角させる場合には中立点学習値に所定値を加算したものを適用し、バルブタイミングを遅角させる場合には中立点学習値から所定値を減算したものを適用するものである。そして、中立点学習値は、バルブタイミングが安定し、進遅角の油圧バランスをほぼ等しいと判断したその時点の弁制御信号を学習するものである。

バルブタイミングの安定は、バルブタイミングの変動幅を設定しておき、その変動幅内にバルブタイミングが収まることにより判定するものである。この場合に、変動幅を大きく設定するとバルブタイミングの安定判定を誤り、中立点学習値を誤学習する場合が生じるので、変動幅は可能な限り小さな値に設定している。
特開平０８−２８４６９９号公報特開２００２−２２７６７０号公報

ところで、上述の中立点学習値は、通常エンジンの運転状態を制御する電子制御装置に含まれる揮発性の記憶デバイスである例えばＲＡＭに記憶させてある。ＲＡＭの場合、記憶させたデータつまり中立点学習値は、電源を切ることにより消去されてしまう。自動車などの車両においては、ＲＡＭを含む電子制御装置の電源はバッテリである。そして、車両のメンテナンスなどにおいて、バッテリが外される場合、ＲＡＭへの電力の供給が遮断されるので、中立点学習値が消去されてしまういわゆるバッテリクリアの状態が発生する。

このような場合、バッテリが接続された後、改めて中立点学習値の学習が必要となる。このために、中立点学習値の初期値を設定しておき、バッテリクリアの後の運転においては設定された初期値に基づいてバルブタイミングのフィードバック制御を実行するように構成してある。このような初期値は、バルブタイミングを始動直後に進角させないために、バルブタイミングを遅角させる弁制御信号になるように設定してある。

このため、初期値に基づいて弁制御信号を設定すると、中立点に対応する弁制御信号に制御するまでに時間がかかり、フィードバック制御が安定しない、言い換えればバルブタイミングの変動が大きくなる可能性がある。このように、バルブタイミングの変動が大きいと、弁制御信号が上記変動幅内に収まることが困難になり、その結果、中立点学習値を学習して更新することが容易でなくなり、中立点学習値を学習するまでに長時間を必要とし、その間フィードバック制御の安定性が低下した。

本発明は、以上のような不具合を解消するためになされたものである。

すなわち、本発明の内燃機関の液圧式可変バルブタイミング機構の学習制御方法は、加圧された流体を出力する液圧源と、この液圧源から内部に導入される流体の流量及び向きを制御する切換制御弁を備えてなり、弁制御信号により切換制御弁を制御して流量及び向きにより排気バルブ及び吸気バルブの一方のバルブタイミングを自在に変化させ得る液圧式可変バルブタイミング機構を備えてなる内燃機関において、バルブタイミングが判定範囲内に収まる場合の切換制御弁の弁制御信号を中立点学習値として学習して記憶し、記憶した中立点学習値をもとに切換制御弁のフィードバック制御を行う内燃機関の液圧式可変バルブタイミング機構の学習制御方法であって、記憶された中立点学習値が存在する場合より中立点学習値が記憶されていない場合に前記判定範囲を広く設定してなることを特徴とする。

このような構成において、学習した中立点学習値を記憶していない場合、切換制御弁の弁制御信号を学習するための判定範囲を広く設定することにより、実際のバルブタイミングが比較的大きく変動している場合であっても、実際のバルブタイミングが判定範囲内に収まる確率が高くなる。このため、最初に中立点学習値の学習を行うまでの時間が短縮される。この結果、中立点学習値をもとに切換制御弁のフィードバック制御を行うことで、早期に実際のバルブタイミングを安定させることが可能になる。

以上の構成において、判定範囲は、中立点学習値が記憶されていない場合に設定されるものを最大とし、学習を実施した後においては最初の学習から時間的に隔たるに応じて中立点学習値を誤学習することのない範囲にまで徐々に縮小されるものが好ましい。中立点学習値を誤学習することのない範囲とは、液圧式可変バルブタイミング機構の機械的な特性及び液圧式可変バルブタイミング機構を電気的に制御する場合の制御プログラムの制御特性に応じて設定するものであって、暖機完了後の内燃機関の運転状態においてその範囲内で実際のバルブタイミングが変動しても、そのバルブタイミングの変動が内燃機関の運転状態に影響を与えることがない、すなわち実際のバルブタイミングが変動した場合であってのその時点までの運転状態とほぼ同様の運転状態にて内燃機関の運転が継続し得る範囲を指すものである。このように判定範囲を徐々に縮小して中立点学習値を誤学習することのない範囲にすることにより、中立点学習値の学習精度を向上させることができる。

本発明は、以上のように、学習した中立点学習値を記憶していない場合、切換制御弁の弁制御信号を学習するための判定範囲を広く設定することにより、バルブタイミングが判定範囲内に収まる確率を高くすることになるので、最初に中立点学習値の学習を行うまでの時間を短縮することができる。この結果、学習した中立点学習値をもとに切換制御弁のフィードバック制御を行うことで、早期にバルブタイミングを安定させることができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、概略的に示した内燃機関たるエンジン１の構成図（１気筒のみを示す）であり、本発明を適用したものである。このエンジン１は例えば自動車用の３気筒のもので、図示しないアクセルペダルに連動して開閉するスロットルバルブ５、サージタンク６、吸気管７等を備えた吸気系と、この吸気系の末端近傍に配設され燃料噴射を行う燃料噴射弁８と、スパークプラグ９による点火で混合気を燃焼させる燃焼室１０ａ等を備えた気筒１０と、図示しないマフラに至るまでの排気系とから概略構成されている。

そして、この燃焼室１０ａには、カム機構によりエンジン回転に同期して開閉するように吸気バルブ２と排気バルブ３とを設けている。これら吸排気バルブ２、３のための動弁機構について詳述すると、これら吸排気バルブ２、３はそれぞれ上方へ延びるステム２ａ、３ａを備え、各ステム２ａ、３ａの上部には図示しないバルブスプリングおよびバルブリフタ２ｂ、３ｂ等をそれぞれ組み付けている。各バルブリフタ２ｂ、３ｂには、吸気側カムシャフト１１および排気側カムシャフト１２上にそれぞれ形成したカム１３、１４をそれぞれ当接させている。本実施形態では、図２、３に示すように、排気側カムシャフト１２の一端に配設したタイミングプーリ１５と、エンジンのクランクシャフトの一端に配設したタイミングプーリ（図示しない）とをタイミングベルト１６により連結している。なおこれらタイミングプーリの歯数比は、周知の通りクランクシャフトが２回転する間に排気側カムシャフト１２が１回転するように設定している。また、吸気側カムシャフト１１は、吸気バルブ２の開閉タイミングつまりバルブタイミングを排気バルブ３のバルブタイミングに対して可変にすべく、可変バルブタイミング機構４を介して、排気側カムシャフト１２に連結している。

可変バルブタイミング機構４は、いわゆる揺動シリンダ機構を利用したもので、油圧により駆動され、例えば図３〜５に示すように、排気側カムシャフト１２に固着したロータ１７と、このロータに外嵌するハウジング１８と、ロータ１７に対してハウジング１８を回動させる切換制御弁たるオイルコントロールバルブ１９（以下ＯＣＶと称する）と、互いに噛合うように一方をハウジング１８に固着し他方を吸気側カムシャフト１１に固着した一対のシザースギヤ２０、２１とを備えてなり、ロータ１７に対するハウジング１８の相対角度を変えることにより、排気側カムシャフト１２と吸気側カムシャフト１１との間に任意の回転位相差を生じさせることのできる機能を有するものである。なお、周知のごとくシザースギヤ２０、２１の歯数比は１：１となるように設定し、吸気側カムシャフト１１と排気側カムシャフト１２との回転数が同一となるようにしている。

具体的には、ロータ１７は、円筒形状をなし、その内側面１７ａを排気側カムシャフト１２に外嵌させて固着し、外側面１７ｂから例えば４本のベーン２２をラジアル方向に突出させたものである。

ハウジング１８は、中央に貫通孔を有する円板状のもので、ロータ１７に対しこの貫通孔を外嵌して回動自在に取着する。また、このハウジング１８には、正面視扇形で、貫通孔の側面に開口する４つの部屋１８ａを軸に点対称に設けており、上述のごとくハウジング１８をロータ１７に外嵌させた際に、各ベーン２２がそれぞれの部屋１８ａを進角室１８ｂと遅角室１８ｃの２つに仕切るように構成している。

ＯＣＶ１９は、図３に示すようにいわゆる電磁式の４方向スプール弁で２つの入力ポート１９ａ、１９ｂと２つの出力ポート１９ｃ、１９ｄとを有し、スプール１９ｅの進退により、内部流体経路を切り換えて、各出力ポート１９ｃ、１９ｄをそれぞれ入力ポート１９ａ、１９ｂのいずれかに連通させるものである。また、スプール１９ｅの中立位置においては内部流体経路を遮断し、出力ポート１９ｃ、１９ｄと入力ポート１９ａ、１９ｂとを連通させないようにする。なお、図３はスプール１９ｅが中立位置にある状態を示している。このスプール１９ｅの進退は、外部から入力される弁制御信号であるＯＣＶ駆動信号ａにより行うようにしており、このＯＣＶ駆動信号ａの値であるオン／オフデューティ比ＤＶＴに応じてその進退距離を変化させ得る。具体的には、デューティ比（以下デューティ比と称する）ＤＶＴが０％（オフ状態）においては、スプール１９ｅを最も一端側（図３中左側）に位置させ、流路断面積が最大の状態で入力ポート１９ａと出力ポート１９ｃ、および入力ポート１９ｂと出力ポート１９ｄが接続されるよう内部流体経路を設定する。この状態からデューティ比ＤＶＴが５０％付近までの間においては、内部流体経路を切り換えることなく、デューティ比ＤＶＴの増加に応じてスプール１９ｅを他端側（同図中右側）に向かって移動させその流路断面積を減少させる。そしてデューティ比ＤＶＴが５０％付近で、スプール１９ｅを中立位置に位置させ、ＯＣＶ１９の内部流体経路を完全に遮断する。ここで５０％付近と規定したのは、同じデューティ比ＤＶＴのＯＣＶ駆動信号ａを与えても、スプール１９ｅの位置が個々のエンジンや環境変化等により変動するからである。さらにデューティ比ＤＶＴを増加させると、内部流体経路を切り換えて入力ポート１９ａと出力ポート１９ｄ、および入力ポート１９ｂと出力ポート１９ｃを接続する。そして、デューティ比ＤＶＴの増加に応じてスプール１９ｅを他端側に向かって移動させその流路断面積を増加させる。デューティ比ＤＶＴが１００％（オン状態）の状態では、スプール１９ｅを最も他端側に位置させ、その流路断面積を最大にする。

次にこの可変バルブタイミング機構４に係る油圧経路について述べる。図３〜５に示すように、可変バルブタイミング機構４の動力源であり、エンジン１によって駆動される油圧ポンプＰの出力は、ＯＣＶ１９の一方の入力ポート１９ａに接続するようにしており、ＯＣＶ１９の他方の入力ポート１９ｂを、タンクＴに接続するようにしている。また、ＯＣＶ１９のこれら出力ポート１９ｃ、１９ｄは、排気側カムシャフト１２の内部に設けた２本の貫通孔１２ａ、１２ｂの一端にそれぞれ接続しており、各貫通孔１２ａ、１２ｂの他端は、排気側カムシャフト１２の外側面において周方向に沿って平行に設けた２本の溝１２ｃ、１２ｄにそれぞれ開口させている。これら溝１２ｃ、１２ｄは、ロータ１７の外嵌している部位に設けており、ロータ１７には、図４に示すように、一端を他方の溝１２ｄに開口し、他端をベーン２２により仕切られた進角室１８ｂに開口する第１流体経路１７ｃと、図５に示すように、一端を一方の溝１２ｃに開口し、他端をベーン２２により仕切られた遅角室１８ｃに開口する第２流体経路１７ｄとを設けている。

このように油圧経路を構成することにより、ポンプＰが進角室１８ｂに、またタンクＴが遅角室１８ｃに連通する第１状態と、ポンプＰが遅角室１８ｃに、またタンクＴが進角室１８ｂに連通する第２状態と、ポンプＰおよびタンクＴが遅角室１８ｃにも進角室１８ｂにも連通しない第３状態とをＯＣＶ１９のスプール１９ｅを進退移動させることで実現している。

すなわち、ＯＣＶ１９を制御して第１状態を保持することにより、進角室１８ｂに油を導きその容量を増大させて図６に示すようにベーン２２を部屋１８ａの一端に当接する最進角位置まで回動させることができる。これは後述する吸気バルブ２のバルブタイミングを進角側にずらせるように作用するものである。また第２状態を保持することにより、遅角室１８ｃに油を導きその容量を増大させて、図７に示すようにベーン２２を部屋１８ａの他端に当接する最遅角位置まで回動させることができる。これは吸気バルブ２のバルブタイミングを遅角側にずらせるように作用するものである。これら第１、２状態でのベーン２２の回動速度は、ＯＣＶ駆動信号ａのデューティ比ＤＶＴにより設定できる。さらに、その間でベーン２２を停止させる場合は第３状態に保持すれば良い。このようにベーン２２を図６から図７に示す角度範囲θ間で回動させて、ハウジング１８のロータ１７に対する相対角度を角度θの範囲で任意に変えることができるようにしている。

この一方で、吸気側カムシャフト１１を、シザースギヤ２０、２１を介してこのハウジング１８に連動させているとともに、排気側カムシャフト１２をロータ１７と一体に回転するようにしている。したがって、上述のように、ハウジング１８のロータ１７に対する相対角度を角度θの範囲で変えることにより、吸気側カムシャフト１１と排気側カムシャフト１２との回転位相差を角度θの間で任意に設定できることになる。すなわち、本実施形態による可変バルブタイミング機構４は、クランクシャフトの回転に対して排気バルブ３を常に一定のタイミングで開閉させつつ、吸気バルブ２のバルブタイミングを変化させて、排気バルブ３のバルブタイミングと吸気バルブ２のバルブタイミングとの相対位相差を角度θの間で自在に変化させることができるものである。

なお、さらに本実施形態では、図４に示すようにハウジング１８に、スプリング２３ａにより突出方向に付勢したピン２３を、前述の最遅角位置でロータ１７に設けた孔１７ｅに係合する位置に設けている。この孔１７ｅのピン２３に嵌合する反対側は、前記溝１２ｄに連通させており、油圧が発生するとスプリング２３ａの付勢力に逆らってこの油圧がピン２３を没入させて、ロータ１７とハウジング１８との相対回転を禁止しないようにしている。

上述した構成によるエンジン１の電気的な制御は、電子制御装置２４により行うようにしている。次に、この電子制御装置２４をはじめ、本実施形態の電気制御に係る主なセンサ、電気配線等について以下に詳述する。

本実施形態に係る主なセンサとしては、図１、２に示すように、例えば次のようなものを設けている。すなわち、排気側カムシャフト１２には、クランクシャフトが７２０°ＣＡ（以降、クランクシャフトの位相を述べる場合には、このように角度にＣＡを付して表現する）回転する毎にパルス信号である気筒判別信号ｃを出力すると共に、２４０°ＣＡ回転する毎にパルス信号である排気カム信号ｂを出力する排気側タイミングセンサ２５を設けている。そして、吸気側カムシャフト１１には、２４０°ＣＡ回転する毎にパルス信号である吸気カム信号ｄを出力する吸気側タイミングセンサ２６を設けている。本実施形態では、図２に示すように、例えば１２０°毎に配設した排気カム信号ｂ出力用の歯と、その他に設けた気筒判別信号ｃ出力用の１つの追加歯との、合計４本の歯を有した歯車２５ａを、排気側カムシャフト１２のタイミングプーリ１５に添設しておき、この歯車２５ａに近接させて配設したピックアップセンサを排気側タイミングセンサ２５として使用している。また同様に、吸気側カムシャフト１１には、１２０°毎に配設した合計３本の吸気カム信号ｄ出力用の歯を有した歯車２６ａを設けておき、この歯車２６ａに近接させて配設したピックアップセンサを吸気側タイミングセンサ２６として使用している。その他に、エンジン回転数ＮＥを検出しエンジン回転数信号ｇを出力する図示しない回転数センサや、スロットル開度がアイドル状態になった場合にアイドルスイッチ信号ＩＤＬを出力するアイドルスイッチ２７、スロットル開度が一定以上になった場合にパワースイッチ信号ＰＳＷを出力するパワースイッチ２８、あるいは吸気管圧力ＰＭを検出し吸気管圧力信号ｈを出力する吸気管圧力センサ２９等を設けている。

電子制御装置２４は、図１に示すように中央演算処理装置２４ａ、記憶装置２４ｂ、入力インターフェース２４ｃ、出力インターフェース２４ｄ等を備えるようにした、いわゆるマイコン装置として一般に知られているものである。記憶装置２４ａには、エンジン１等を制御するための種々のプログラムが記憶されているとともに、後述する中立点学習値ＧＤＶＴＨが更新可能の記憶されるものである。また、入力インターフェース２４ｃには排気カム信号ｂ、吸気カム信号ｄ、気筒判別信号ｃ、アイドルスイッチ信号ＩＤＬ、パワースイッチ信号ＰＳＷ、吸気管圧力信号ｈ、エンジン回転数信号ｇ等を少なくとも入力するようにしている。また、出力インターフェース２４ｄからは、可変バルブタイミング機構４の制御信号であるＯＣＶ駆動信号ａ、燃料噴射弁７の駆動信号ｆ、スパークプラグ９の点火信号ｅ等を少なくとも出力するようにしている。

もちろん、この他に、自動車に一般的に用いられる各種の部材やセンサ等も構成要素となっているが本実施形態においては省略する。

上述した構成の本実施形態にかかる可変バルブタイミング機構４は、基本的にはエンジン１の運転状態に応じて、この分野で知られている制御方法により制御するものであってよく、ＯＣＶ１９のスプール１９ｅが機械的に中立位置にある場合、言い換えればスプール１９ｅを中立位置に保持するためのＯＣＶ駆動信号ａの中立点保持デューティ比である中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習については、図８及び図９に示すフローチャートに基づいて以下に説明する方法により行うものである。

すなわち、可変バルブタイミング機構の学習制御プログラムは、バルブタイミングが判定範囲ＶＴＣＳＴ内に収まる場合のＯＣＶ１９のＯＣＶ駆動信号ａのデューティ比ＤＶＴを中立点学習値ＧＤＶＴＨとして学習して記憶し、記憶した中立点学習値ＧＤＶＴＨをもとにＯＣＶ１９のフィードバック制御を行うものであって、記憶された中立点学習値ＧＤＶＴＨが存在する場合より中立点学習値ＧＤＶＴＨが記憶されていない場合に前記判定範囲ＶＴＣＳＴを広く設定するように構成されている。以下の説明においては、エンジン１が最初に運転される場合、つまり電子制御装置２４に図示しないバッテリが接続されて最初に電力が投入された場合、あるいはエンジン１や車両のメンテナンスにおいてそれまで接続されていたバッテリが一旦外された後に再度接続された場合で、中立点学習値ＧＤＶＴＨが電子制御装置２４の記憶装置２４ｂから消去されて記憶されていないつまり存在しない初期状態から制御を開始するものとする。

まず、ステップＳ１において、吸気バルブ２のバルブタイミングの安定度を判定するための判定範囲ＶＴＣＳＴを判定範囲初期値ＫＶＴＣＳＴＩＮＩにより設定する。この判定範囲初期値ＫＶＴＣＳＴＩＮＩは、中立点学習値ＧＤＶＴＨが記憶されていない場合のものであるので、判定範囲最終値ＫＶＴＣＳＴに比較して大きく設定してあるもので、例えば判定範囲最終値ＫＶＴＣＳＴの１０倍から１０数倍程度に設定するものである。

判定範囲ＶＴＣＳＴを判定範囲初期値ＫＶＴＣＳＴＩＮＩにより設定した後、ステップＳ２では、可変バルブタイミング機構４をフィードバック制御しているか否かを判定する。可変バルブタイミング機構４は、エンジン回転数ＮＥが所定回転数以上となる完爆後の始動後運転状態となるまでの始動時においては、吸気バルブ２を最遅角したバルブタイミングに固定して吸気バルブ２を制御するものである。始動後の運転状態において、エンジン１が安定して作動していると判断した場合に、可変バルブタイミング機構４のフィードバック制御を行う運転状態と判定する。そして、エンジン回転数信号ＮＥ、排気カム信号ｂ、吸気カム信号ｄ等をはじめとして種々のエンジン運転状況を示すセンサからの信号（出力情報）等を用い、吸気バルブ２が所望のタイミングで開閉するように、中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習初期値に基づいてＯＣＶ駆動信号ａのデューティ比ＤＶＴを演算してフィードバック制御を行う。

学習初期値は、本来の中立点学習値ＧＤＶＴＨ言い換えれば後述する判定範囲最終値ＫＶＴＣＳＴにより設定された判定範囲ＶＴＣＳＴにおいて学習した中立点学習値ＧＤＶＴＨより例えば３０％程度遅角側に設定してあるものである。この学習初期値は、実際のエンジン１の運転において学習して得たものではなく、始動直後の運転状態などにおいて、実バルブタイミングＶＴを進角側に制御することによりエンジン１の回転が不安定になるなどの不具合を発生しないように、上述したように設定するものである。

可変バルブタイミング機構４のフィードバック制御モードであると判定した場合は、ステップＳ３において、目標バルブタイミングＶＴＴを演算する。目標バルブタイミングＶＴＴは、様々な運転状態に対応して、吸気管圧力ＰＭ及びエンジン回転数ＮＥにより求められるエンジン負荷とエンジン回転数ＮＥとの関係からあらかじめ実験的に最適値に設定されている。

次に、ステップＳ４において、実バルブタイミングＶＴを演算する。実バルブタイミングＶＴは、この時点での吸気カム信号ｄと吸気バルブ２のバルブタイミングを最遅角した状態での吸気カム信号ｄとの位相差により演算するものである。

この後、ステップＳ５において、実バルブタイミングＶＴをなまし演算処理する。なまし演算自体は、この分野でよく知られているものを使用することができる。具体的には、例えば今回算出した実バルブタイミングＶＴと前回演算した実バルブタイミングＶＴのなまし演算値ＶＴＳＭとの差を定数（例えば８）にて除した値を、前回演算したなまし演算値ＶＴＳＭに加算して今回のなまし演算値ＶＴＳＭとするものである。なお、なまし演算値ＶＴＳＭに代えて、実バルブタイミングＶＴの移動平均値を採用するものであってもよい。

次に、ステップＳ６において、演算した今回の実バルブタイミングＶＴと目標バルブタイミングＶＴＴとのバルブタイミング差を演算し、そのバルブタイミング差に基づいてＯＣＶ駆動信号ａのデューティ比ＤＶＴを演算し、ＯＣＶ１９に出力する。これにより、ＯＣＶ１９は吸気バルブ２のバルブタイミングを進角するように作動する。

このようにしてＯＣＶ１９をフィードバック制御している間に、ステップＳ７において、実バルブタイミングＶＴが目標バルブタイミングＶＴＴに達したか否かを判定する。実バルブタイミングＶＴが目標バルブタイミングＶＴＴと等しくない場合は、実バルブタイミングＶＴが目標バルブタイミングＶＴＴに達していないとして、ステップＳ８において、実バルブタイミングＶＴとなまし演算値ＶＴＳＭとの差の絶対値が判定範囲ＶＴＣＳＴを下回るか否かを判定する。すなわち、今回演算した実バルブタイミングＶＴとなまし演算値ＶＴＳＭとの差の大きさつまり絶対値が大きく判定範囲ＶＴＣＳＴ以上である場合は、フィードバック制御を実行しているにもかかわらず実バルブタイミングＶＴが安定していないために中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習は不可能であると判定する。このような場合に中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習を行うと、ＯＣＶ１９のスプール１９ｅが機械的な中立位置に位置するとみなせない場合のＯＣＶ駆動信号ａのデューティ比ＧＤＶＴＨを中立点学習値ＧＤＶＴＨとして学習してしまうので、誤学習が生じることになる。

一方、上記絶対値が判定範囲ＶＴＣＳＴを下回るつまり実バルブタイミングＶＴが判定範囲ＶＴＣＳＴ内である場合には、ステップＳ９に進んで中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習を実行する。すなわち、ステップＳ９においては、この時点のつまりステップＳ４において演算したＯＣＶ駆動信号ａのデューティ比ＤＶＴを中立点学習値ＧＤＶＴＨとして学習し、記憶装置２４ｂに保存する。バッテリクリア後の運転時においては、学習初期値により中立点学習値ＧＤＶＴＨが設定してあるので、この学習初期値を今回の中立点学習値ＧＤＶＴＨにより更新して保存するものである。

このようにして中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習を実行した後、ステップＳ１０において判定範囲ＶＴＣＳＴの更新を実行する。判定範囲ＶＴＣＳＴは、上述のように、バッテリクリアの後のエンジン１の運転においては、判定範囲初期値ＫＶＴＣＳＴＩＮＩにより設定しており、中立点学習値ＧＤＶＴＨを学習する毎にその範囲を狭くするようにして更新されるものである。この判定範囲更新ルーチンについて、図９により説明する。

ステップＳ１１において、この時点の判定範囲ＶＴＣＳＴから所定値ＫＶＴＣＳＴＤＥＣを減算して新たな判定範囲ＶＴＣＳＴに設定する。すなわち、このステップＳ１１により、中立点学習値ＧＤＶＴＨを学習した後に、判定範囲ＶＴＣＳＴを所定値ＫＶＴＣＳＴＤＥＣ分だけ縮小するものである。この後、ステップＳ１２において、今回演算した新たな判定範囲ＶＴＣＳＴが判定範囲最終値ＫＶＴＣＳＴを下回っているか否かを判定する。そして、判定の結果、新たな判定範囲ＶＴＣＳＴが判定範囲最終値ＫＶＴＣＳＴを下回っていると判定した場合、つまり判定範囲ＶＴＣＳＴとして設定している最小の範囲より演算した新たな判定範囲ＶＴＣＳＴが小さくなる場合には、ステップＳ１３において、判定範囲ＶＴＣＳＴを判定範囲最終値ＫＶＴＣＳＴにより設定する。

このような構成において、中立点学習値ＧＤＶＴＨを学習するに際して、吸気バルブ２のバルブタイミングの安定度を判定する、言い換えれば中立点学習値ＧＤＶＴＨを学習するか否かを判定する判定範囲ＶＴＣＳＴは、吸気バルブ２のバルブタイミングをフィードバック制御している場合に、バッテリクリアにより記憶されていた学習により得た中立点学習値ＧＤＶＴＨが消去されて存在しない時に最大値である安定範囲初期値ＫＶＴＣＳＴＩＮＩを適用し、その後は中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習を行う毎に縮小するものである。

すなわち、バッテリクリアを実行した場合には、記憶装置２４ｂに記憶されていた中立点学習値ＧＤＶＴＨが一旦消去され、それまでに学習した中立点学習値ＧＤＶＴＨが存在しない状態となる。このため、バッテリを接続して電子制御装置２４への電力の供給が再開された場合には、中立点学習値ＧＤＶＴＨを学習初期値により設定して、中立点学習値ＧＤＶＴＨを学習するまでの間においても学習初期値により設定された中立点学習値ＧＤＶＴＨに基づいてフィードバック制御（ステップＳ２〜６）を行うものであう。また、フィードバック制御に先立って、判定範囲ＶＴＣＳＴは、判定範囲最終値ＫＶＴＣＳＴより大きな値の判定範囲初期値ＫＶＴＣＳＴＩＮＩにより設定するものである（ステップＳ１）。

始動直後にバルブタイミングを進角させてエンジン１が円滑に回転しなくなることを防止するために、学習初期値で設定した中立点学習値ＧＤＶＴＨは、ＯＣＶ１９のスプール１９ｅをほぼ中立位置に位置させるＯＣＶ駆動信号ａのデューティ比ＤＶＴを学習した本来の中立点学習値ＧＤＶＴＨに比べて遅角側に偏った値で設定していることにより、学習初期値で設定した中立点学習値ＧＤＶＴＨに基づいてＯＣＶ駆動信号ａのデューティ比ＤＶＴを設定するとバルブタイミングの変動が大きくなる傾向になってしまうが、判定範囲初期値ＫＶＴＣＳＴＩＮＩにより設定された判定範囲ＫＶＴＣＳＴが広いので実バルブタイミングＶＴの安定度の判定（ステップＳ８）を容易にしている。これによりバッテリクリアの後の運転において、早期に中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習を行う（ステップＳ９）ことができるものとなる。そして、このように中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習を早期に実行することにより、バルブタイミングを迅速に安定させることができる。

この後、エンジン１を継続して運転することにより、制御は、ステップＳ２からステップＳ８を繰り返し実行し、中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習条件（ステップＳ２、ステップＳ７及びステップＳ８）が満たされる毎に学習（ステップＳ９）して、電子制御装置２４の記憶装置２４ｂに記憶してある中立点学習値ＧＤＶＴＨを更新するものである。

そして、図１０に示すように、中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習を重ねる毎に判定範囲ＶＴＣＳＴを狭くしていくので（ステップＳ１１）、学習精度を高くすることができる。つまり、中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習を重ねる毎に、実バルブタイミングＶＴの変動が小さくなった状態において中立点学習値ＧＤＶＴＨを学習するので、実バルブタイミングＶＴの安定度は学習回数を重ねる毎に高くなる。このような状況において、判定範囲ＶＴＣＳＴを広くしておくと、実バルブタイミングＶＴが何らかの理由で変動している場合に、その実バルブタイミングＶＴが広く設定した判定範囲ＶＴＣＳＴに収まることによりその時のＯＣＶ駆動信号ａのデューティ比ＤＶＴを中立点学習値ＧＤＶＴＨとして学習することになる。しかしながら、実際にはＯＣＶ１９のスプール１９ｅが中立位置に保持されていない可能性がある。そしてこのような中立点学習値ＧＤＶＴＨによりフィードバック制御を実行すると、中立点学習値ＧＤＶＴＨが誤っているために実バルブタイミングＶＴが不安定になるものである。つまりこのような学習は、ＯＣＶ１９のスプール１９ｅの位置からして本来の学習とはならないため、誤学習となり学習精度を低下させるものとなる。この実施形態にあっては、中立点学習値ＧＤＶＴＨを学習する毎、つまり最初の学習の実行から時間的に隔たるに応じて判定範囲ＶＴＣＳＴを狭くしていくので、中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習後の各時点において誤学習を回避することができる。しかも最終的には、中立点学習値ＧＤＶＴＨを誤学習することのない最小範囲となる判定範囲最終値ＫＶＴＣＳＴによる判定範囲ＶＴＣＳＴに収束させるので、判定範囲ＶＴＣＳＴを可変にしても確実に中立点学習値ＧＤＶＴＨの誤学習を防止することができる。

なお、上記実施形態においては吸気バルブ２のバルブタイミングを可変にするものを説明したが、吸気バルブ２のバルブタイミングを変えずに排気バルブ３のバルブタイミングを可変にするものであってよい。この場合、吸気バルブ２のバルブタイミングを遅角する制御は、排気バルブ３のバルブタイミングを進角する制御に対応するもので、進角する制御についても同様である。

また、上記実施形態にあっては、中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習を重ねる毎に判定範囲ＶＴＣＳＴを縮小するものを説明したが、例えば学習回数を計数しておき、計数した学習回数が設定した回数例えば３回になった場合に判定範囲ＶＴＣＳＴを縮小するように構成するものであってもよい。このような例の場合においても、学習回数が３回毎に縮小されるものであり、３回の学習に要する時間の経過の後、つまりは最初の学習の実行から時間的に隔たるに応じて判定範囲ＶＴＣＳＴを縮小するものである。設定した回数自体は、３回に限定されるものではなく、学習により判定範囲ＶＴＣＳＴを縮小することが遅延しないように設定すればよい。

このように、設定された学習回数を計数することにより、設定された学習回数になるまでの間の経過時間の長短にかかわらず最初の学習の実行から時間的に隔たるに応じて判定範囲ＶＴＣＳＴを縮小することができるため、迅速に中立点学習値ＧＤＶＴＨの学習精度を高くすることができる。そして、判定範囲ＶＴＣＳＴを縮小する毎に、学習精度が高くなることにより、設定された学習回数に対応する経過時間も短縮され、上述のように確実に中立点学習値ＧＤＶＴＨの誤学習を防止することができるものとなる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態を示す全体模式図。同実施形態の吸排気側カムシャフト部分を示す模式図。同実施形態の可変バルブタイミング機構を主に示す概略断面図。図３におけるＡ−Ａ線部分断面図。図３におけるＢ−Ｂ線部分断面図。可変バルブタイミング機構の作動説明図。可変バルブタイミング機構の作動説明図。同実施形態における可変バルブタイミング機構の学習制御プログラムのフローチャート。同実施形態における可変バルブタイミング機構の学習制御プログラムのフローチャート。同実施形態における作用説明図。

符号の説明

１・・・エンジン
２・・・吸気バルブ
３・・・排気バルブ
４・・・可変バルブタイミング機構
１９・・・切換制御弁（ＯＣＶ）
ａ・・・弁制御信号（ＯＣＶ駆動信号）
ＤＶＴ・・・ＯＣＶ駆動信号のデューティ比
ＧＤＶＴ・・・中立点学習値
ＶＴＣＳＴ・・・判定範囲

Claims

加圧された流体を出力する液圧源と、この液圧源から内部に導入される流体の流量及び向きを制御する切換制御弁を備えてなり、弁制御信号により切換制御弁を制御して流量及び向きにより排気バルブ及び吸気バルブの一方のバルブタイミングを自在に変化させ得る液圧式可変バルブタイミング機構を備えてなる内燃機関において、バルブタイミングが判定範囲内に収まる場合の切換制御弁の弁制御信号を中立点学習値として学習して記憶し、記憶した中立点学習値をもとに切換制御弁のフィードバック制御を行う内燃機関の液圧式可変バルブタイミング機構の学習制御方法であって、
記憶された中立点学習値が存在する場合より中立点学習値が記憶されていない場合に前記判定範囲を広く設定してなる内燃機関の液圧式可変バルブタイミング機構の学習制御方法。
判定範囲は、中立点学習値が記憶されていない場合に設定されるものを最大とし、学習を実施した後においては最初の学習から時間的に隔たるに応じて中立点学習値を誤学習することのない範囲にまで徐々に縮小される請求項１記載の内燃機関の液圧式可変バルブタイミング機構の学習制御方法。