JP4387633B2

JP4387633B2 - エンジンのバルブタイミング制御装置

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Publication number: JP4387633B2
Application number: JP2002020496A
Authority: JP
Inventors: 康次郎甘利
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2022-01-29
Also published as: JP2003222034A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのクランク軸とカム軸との間の回転位相を調整する油圧駆動式可変バルブタイミング機構を備えたエンジンのバルブタイミング制御装置に関し、詳しくは、所定の条件下で油圧系のクリーニングを実施するエンジンのバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンのクランク軸とカム軸との間の回転位相を調整する可変バルブタイミング機構を備えたエンジンが実用化されており、この種の可変バルブタイミング機構付きエンジンでは、エンジン運転状態に応じて可変バルブタイミング機構を制御し、吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方のバルブタイミングを連続的に変更する。
【０００３】
ここで、可変バルブタイミング機構は、一般に、油圧によって駆動される油圧駆動式が採用されるが、可変バルブタイミング機構へ供給されるオイルには、使用時間の経過と共に劣化による不純物や切削加工時の微細な切り粉等の異物が浮遊するようになり、油圧系の循環油量が少ない状態でオイル中の不純物や異物が沈殿・堆積し易く、可変バルブタイミング機構や油圧制御弁等の摺動部における摺動性悪化や異物の噛み込みによる作動不良の原因となる。
【０００４】
このため、従来、所定条件下で可変バルブタイミング機構の作動量を通常の目標バルブタイミングへの制御時よりも強制的に増大させて循環油量をアップさせ、可変バルブタイミング機構や油圧制御弁の摺動部及びオイル通路をクリーニングするようにしており、特許第３０９８６７６号公報には、実際のカム位相と目標カム位相との位相ずれに基づいて油圧制御弁における異物の噛み込みを判断し、異物の噛み込みと判断したとき、油圧制御弁の開口量を増大させるように弁体の移動量を所定時間の間変更してクリーニング運転を実施する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先行技術のように実際のカム位相と目標カム位相との位相ずれに基づいてクリーニング運転の実施判断を行うことは、直接、バルブタイミング機構や油圧制御弁等の機構部分の運転状態を捉えているわけではなく、システムの他の要因を含んだ全体の状態をバルブタイミング機構や油圧制御弁の機構部分の運転状態として捉えていることになり、クリーニング運転を実施する上で必ずしも最適な判断基準とは言えない。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、可変バルブタイミング機構のクリーニング運転の実施判断基準を最適化し、クリーニング運転の有効性を向上することのできるエンジンのバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、エンジンのクランク軸とカム軸との間の回転位相を調整する油圧駆動式可変バルブタイミング機構をエンジン運転状態に応じて制御し、所定の条件成立時に上記可変バルブタイミング機構の作動量を強制的に増大させて油圧系のクリーニング運転を実施するエンジンのバルブタイミング制御装置において、上記可変バルブタイミング機構の油圧を制御する油圧制御弁に対する制御量が比例微分制御によるフィードバック制御量に基づく設定範囲内にあるか否かを調べ、上記制御量が上記設定範囲外となる時間が設定時間以上継続する場合、上記クリーニング運転の実施条件成立と判定する手段と、上記クリーニング運転の実施条件成立と判定されたとき、上記可変バルブタイミング機構を最進角位置と最遅角位置とにフルストローク作動させる手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記設定範囲は、エンジン回転数領域毎の上記フィードバック制御量に対する上限規制値の最小値を上記可変バルブタイミング機構を所定のカム位相で定常状態に保持するための制御量の学習値から加減算した値に対応して設定することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の発明は、エンジンのクランク軸とカム軸との間の回転位相を調整する油圧駆動式可変バルブタイミング機構の油圧を制御する油圧制御弁に対する制御量が比例微分制御によるフィードバック制御量に基づく設定範囲外となる時間が設定時間以上継続する場合、可変バルブタイミング機構の作動量を強制的に増大させて油圧系のクリーニングを行うクリーニング運転の実施条件成立と判定し、可変バルブタイミング機構を最進角位置と最遅角位置とにフルストローク作動させることで、クリーニング運転の実施判断基準を最適化して機構系の実際の運転状態を把握し、クリーニング運転の有効性を向上することができる。
【００１０】
その際、請求項２記載の発明のように、クリーニング運転の実施判断基準となる設定範囲を、可変バルブタイミング機構を所定のカム位相で定常状態に保持するための制御量の学習値からエンジン回転数領域毎のフィードバック制御量に対する上限規制値の最小値を加減算した値に対応して設定することが望ましく、個々の機構系によって異なる学習値と実際の制御量とを反映させることにより、より確実に機構系の運転状態に対応してクリーニング運転を行うことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図６は本発明の実施の一形態に係わり、図１は可変バルブタイミング機構付エンジンの全体構成図、図２は可変バルブタイミング機構の概略構成図、図３は可変バルブタイミング機構の最進角状態を図２のＡ−Ａ断面で示す説明図、図４は可変バルブタイミング機構の最遅角状態を図２のＡ−Ａ断面で示す説明図、図５は電子制御系の回路構成図、図６はバルブタイミング制御ルーチンのフローチャートである。
【００１２】
先ず、本発明が適用される可変バルブタイミング機構付きエンジンの全体構成について、図１に従い説明する。同図において、符号１は、可変バルブタイミング機構付きエンジン（以下、単に「エンジン」と略記する）であり、図においては、ＤＯＨＣ水平対向型４気筒ガソリンエンジンを示す。このエンジン１のシリンダブロック１ａの左右両バンクには、シリンダヘッド２がそれぞれ設けられ、各シリンダヘッド２に気筒毎に吸気ポート２ａと排気ポート２ｂとが形成されている。
【００１３】
エンジン１の吸気系としては、各吸気ポート２ａにインテークマニホルド３が連通され、このインテークマニホルド３に各気筒の吸気通路が集合するエアチャンバ４を介して、アクセルペダルに連動するスロットル弁５ａが介装されたスロットルチャンバ５が連通されている。そして、このスロットルチャンバ５の上流に吸気管６を介してエアクリーナ７が取付けられ、このエアクリーナ７に接続されるエアインテーク通路にチャンバ８が連通されている。
【００１４】
また、吸気管６には、スロットル弁５ａをバイパスするバイパス通路９が接続されており、このバイパス通路９に、アイドル時にその弁開度によって該バイパス通路９を流れるバイパス空気量を調整することでアイドル回転数を制御するアイドル制御弁１０が介装されている。
【００１５】
更に、インテークマニホルド３の各気筒の吸気ポート２ａの直上流に、インジェクタ１１が配設されている。また、先端の放電電極を燃焼室に露呈する点火プラグ１２が、シリンダヘッド２に各気筒毎に配設されている。そして、各点火プラグ１２は、イグナイタ内蔵イグニッションコイル１３に接続されている。
【００１６】
一方、エンジン１の排気系としては、シリンダヘッド２の各排気ポート２ｂに連通するエキゾーストマニホルド１４の集合部に排気管１５が連通され、この排気管１５に触媒コンバータ１６が介装されてマフラ１７に連通されている。
【００１７】
ここで、図１〜図４に基づいて、エンジン１の可変バルブタイミング機構について説明する。
【００１８】
エンジン１のクランク軸１８の回転は、左右バンクの各シリンダヘッド２内にそれぞれ配設された各吸気カム軸１９及び各排気カム軸２０に、クランク軸１８に固設されたクランクプーリ２１、タイミングベルト２２、吸気カム軸１９に介装された吸気カムプーリ２３、排気カム軸２０に固設された排気カムプーリ２４等を介して伝達され、クランク軸１８とカム軸１９，２０とが２対１の回転角度となるよう設定されている。そして、吸気カム軸１９に設けられたカム１９ａ、及び排気カム軸２０に設けられた排気カム（図示せず）は、それぞれクランク軸１８と２対１の回転角度に維持される各カム軸１９，２０の回転に基づいて、吸気バルブ２５、排気バルブ２６を開閉駆動する。
【００１９】
図２に示すように、左右バンクの各吸気カム軸１９と吸気カムプーリ２３との間には、吸気カムプーリ２３と吸気カム軸１９とを相対回動してクランク軸１８に対する吸気カム軸１９の回転位相（変位角）を連続的に変更する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構２７が配設されている。この可変バルブタイミング機構２７は、周知のように、リニアソレノイド弁或いはデューティソレノイド弁等からなるオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）によって油圧が切換えられるものであり、後述する電子制御装置６０（図５参照）からの駆動信号により作動する。尚、符号における添え字Ｒは右バンク、Ｌは左バンクを表す。
【００２０】
吸気カム軸１９は、シリンダヘッド２及びベアリングキャップ（図示せず）間において回転自在に支持され、吸気カム軸１９の先端部に、図２〜図４に示すように、３つのベーン２８ａを有するベーンロータ２８がボルト２９により一体回転可能に取付けられている。
【００２１】
また、吸気カムプーリ２３には、ハウジング３０及びハウジングカバー３１がボルト３２により一体回転可能に取付けられている。また、吸気カムプーリ２３の外周には、タイミングベルト２２を掛装するための外歯２３ａが多数形成されている。
【００２２】
そして、吸気カム軸１９が回動自在にハウジングカバー３１を貫通し、吸気カム軸１９に固設されたベーンロータ２８の各ベーン２８ａが吸気カムプーリ２３と一体のハウジング３０に形成された３つの扇状空間部３３に回動自在に収納される。各扇状空間部３３は、それぞれベーン２８ａによって進角室３３ａと遅角室３３ｂとに区画される。
【００２３】
進角室３３ａは、それぞれベーンロータ２８、吸気カム軸１９、シリンダヘッド２に形成された進角側オイル通路２８ｂ，１９ｂ，３４を介してオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）のＡポート３６ａに連通され、また、遅角室３３ｂは、それぞれベーンロータ２８、吸気カム軸１９、シリンダヘッド２に形成された遅角側オイル通路２８ｃ，１９ｃ，３５を介してオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）のＢポート３６ｂに連通されている。
【００２４】
オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）は、オイルパン３７からオイルポンプ３８、オイルフィルタ３９を介してオイルすなわち所定の油圧が供給されるオイル供給通路４０に接続するオイル供給ポート３６ｃと、２つのドレイン通路４１，４２にそれぞれ連通するドレインポート３６ｄ，３６ｆとを有し、４つのランド及び各ランド間に形成された３つのパッセージを有するスプール３６ｇを軸方向に往復動させることで、Ａポート３６ａ，Ｂポート３６ｂと、オイル供給ポート３６ｃ，ドレインポート３６ｄ又は３６ｆとを選択的に連通する。
【００２５】
本形態においては、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）は、後述する電子制御装置６０からのデューティ信号によって通電電流が制御される４方向制御弁であり、通電電流に比例してスプール３６ｇが軸方向に移動し、オイルの流れ方向を切換えると共にパッセージの開度を調整し、各進角室３３ａ、遅角室３３ｂに供給する油圧の大きさが調整される。
【００２６】
また、符号２８ｄは、ベーンロータ２８のベーン２８ａに挿通されたストッパピンであり、可変バルブタイミング機構２７が最遅角状態のとき（図４参照）、ハウジング３０に形成された孔３０ａに係合して位置決めを行う。この機械的な係合による可変バルブタイミング機構２７の最遅角位置は、後述する電子制御装置６０において、センサからの信号に基づいて演算されるクランク軸１８に対する吸気カム軸１９の回転位相（変位角）を校正するための基準位置となり、この基準位置でセンサ値から算出した吸気カム軸１９の実変位角（実バルブタイミング）とのズレが学習される。尚、図３は可変バルブタイミング機構２７の最進角状態を示し、図４は可変バルブタイミング機構２７の最遅角状態を示す。
【００２７】
以上の可変バルブタイミング機構２７には、その作動位置を検出するセンサとして、クランク軸１８に軸着されて同期回転するクランクロータ４３の外周に所定クランク角毎に設けられた突起（被検出部）を検出し、クランク角を表すクランクパルスを出力するクランク角センサ４４と、吸気カム軸１９の後端に固設されて同期回転するカムロータ４５の外周に等角度毎に設けられた複数の突起（被検出部）を検出し、カム位置を表すカム位置パルスを出力するカム位置センサ４６Ｒ（４６Ｌ）とが用いられる。
【００２８】
そして、クランク角センサ４４から出力されるクランクパルス、及び、カム位置センサ４６Ｒ（４６Ｌ）から出力されるカム位置パルスが電子制御装置６０に入力される。電子制御装置６０は、クランクパルスとカム位置パルスとに基づいて基準クランク角に対する吸気カム位置の実変位角（実バルブタイミング）を算出し、この実バルブタイミングがエンジン運転状態に基づき設定した目標バルブタイミングに収束するよう可変バルブタイミング機構２７をフィードバック制御する。
【００２９】
本形態においては、可変バルブタイミング機構２７を吸気カム軸１９側にのみ設け、排気バルブ２６の開閉タイミングに対し、吸気バルブ２５の開閉タイミングをエンジン運転状態に応じて変更する。また、本形態では、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）は、電子制御装置６０から出力される制御信号のデューティ比が大きい程、通電電流値が大きくなり、スプール３６ｇが図３に示すように左方向に移動してクランク軸１８に対する吸気カム軸１９の変位角を進角させ、制御信号のデューティ比が小さい程、通電電流値が小さくなり、スプール３６ｇが図４に示すように右方向に移動してクランク軸１８に対する吸気カム軸１９の変位角を遅角させる。
【００３０】
次に、エンジン運転状態を検出するためのセンサ類について説明する。吸気管６のエアクリーナ７の直下流には、ホットワイヤ或いはホットフィルム等を用いた熱式の吸入空気量センサ４７が介装され、スロットルチャンバ５に配設されたスロットル弁５ａにスロットル開度センサ４８が連設されている。
【００３１】
また、エンジン１のシリンダブロック１ａにノックセンサ４９が取付けられ、シリンダブロック１ａの左右両バンクを連通する冷却水通路５０に冷却水温センサ５１が臨まされている。更に、触媒コンバータ１６の上流にＯ2センサ５２が配設されている。そして、エンジン１のクランク軸１８に軸着するクランクロータ４３の外周に前述のクランク角センサ４４が対設され、クランク軸１８に対し１／２回転する吸気カムプーリ２３の裏面に、気筒判別センサ５３が対設され（図２参照）、吸気カム軸１９の後端に固設されたカムロータ４５の外周に、前述のカム位置センサ４６Ｒ（４６Ｌ）が対設されている。
【００３２】
以上の各センサ類の出力信号は、図５に示す電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と略記する）６０において処理される。ＥＣＵ６０は、各センサ類からの信号に基づいて、前述のインジェクタ１１、点火プラグ１２、アイドル制御弁１０、可変バルブタイミング機構２７に供給する油圧を調節するためのオイルフロー制御弁３６Ｒ，３６Ｌ等のアクチュエータ類に対する制御量の演算、制御信号の出力、すなわち、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御、吸気バルブ２５に対するバルブタイミング制御等を行うものであり、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、バックアップＲＡＭ６４、カウンタ・タイマ群６５、及びＩ／Ｏインターフェイス６６がバスラインを介して接続されるマイクロコンピュータを中心として構成され、各部に安定化電源を供給する定電圧回路６７、Ｉ／Ｏインターフェイス６６に接続される駆動回路６８、Ａ／Ｄ変換器６９等の周辺回路が内蔵されている。
【００３３】
定電圧回路６７は、２回路のリレー接点を有する電源リレー７０の第１のリレー接点を介してバッテリ７１に接続され、電源リレー７０は、そのリレーコイルの一端が接地され、リレーコイルの他端が駆動回路６８に接続されている。尚、電源リレー７０の第２のリレー接点には、バッテリ７１から各アクチュエータに電源を供給するための電源線が接続されている。バッテリ７１には、イグニッションスイッチ７２の一端が接続され、このイグニッションスイッチ７２の他端がＩ／Ｏインターフェイス６６の入力ポートに接続されている。
【００３４】
さらに、定電圧回路６７は、直接、バッテリ７１に接続されており、イグニッションスイッチ７２のＯＮが検出されて電源リレー７０の接点が閉になると、ＥＣＵ６０内の各部へ電源を供給する一方、イグニッションスイッチ７２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常時、バックアップＲＡＭ６４にバックアップ用の電源を供給する。
【００３５】
Ｉ／Ｏインターフェイス６６の入力ポートには、ノックセンサ４９、クランク角センサ４４、気筒判別センサ５３、右バンク（ＲＨ）のカム位置センサ４６Ｒ、左バンク（ＬＨ）のカム位置センサ４６Ｌ、車速を検出するための車速センサ５４が接続されており、更に、Ａ／Ｄ変換器６９を介して、吸入空気量センサ４７、スロットル開度センサ４８、冷却水温センサ５１、及びＯ2センサ５２が接続されると共に、バッテリ電圧ＶBが入力されてモニタされる。
【００３６】
一方、Ｉ／Ｏインターフェイス６６の出力ポートには、アイドル制御弁１０、インジェクタ１１、オイルフロー制御弁３６Ｒ，３６Ｌ、及び、電源リレー７０のリレーコイルが駆動回路６８を介して接続されると共に、イグナイタ内蔵イグニッションコイル１３のイグナイタ１３ａが接続されている。
【００３７】
ＥＣＵ６０では、ＲＯＭ６２に記憶されている制御プログラムに従って、Ｉ／Ｏインターフェイス６６を介して入力されるセンサ・スイッチ類からの検出信号、及びバッテリ電圧等をＣＰＵ６１で処理し、ＲＡＭ６３に格納される各種データ、バックアップＲＡＭ６４に格納されている各種学習値データ、及びＲＯＭ６２に記憶されている固定データ等に基づき、燃料噴射量、点火時期、アイドル制御弁１０に対する制御信号のデューティ比、オイルフロー制御弁３６Ｒ，３６Ｌに対する制御信号のデューティ比等を演算し、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御、バルブタイミング制御等のエンジン制御を行う。
【００３８】
ここで、上述のように、可変バルブタイミング機構２７によるバルブタイミング制御においては、クランク角センサ４４から出力されるクランクパルスと、カム位置センサ４６Ｒ（４６Ｌ）から出力されるカム位置パルスとに基づいて基準クランク角に対する吸気カム位置の回転位相、すなわちクランク軸１８に対する吸気カム軸１９の実変位角（実バルブタイミング）を算出し、この実バルブタイミングがエンジン運転状態に基づいて設定した目標バルブタイミングに収束するようオイルフロー制御弁３６Ｒ，３６Ｌの制御電流値を演算し、この制御電流値を与えるデューティ信号をオイルフロー制御弁３６Ｒ，３６Ｌに出力して可変バルブタイミング機構２７をフィードバック制御する。
【００３９】
その際、ＥＣＵ６０は、オイル中の不純物や異物の堆積・沈殿による可変バルブタイミング機構２７のベーンロータ２８やオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）のスプ−ル３６ｇ等の摺動部における摺動性悪化や異物の噛み込みを防止するため、可変バルブタイミング機構２７の作動量を強制的に増大させて油圧系をクリーニングするクリーニングモードの運転を適宜実施するようにしている。
【００４０】
このクリーニングモード運転を実施するか否かは、バルブタイミング機構２７が動作中のオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）の実際の制御デューティをチェックすることで判断する。すなわち、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）の制御デューティがバルブタイミング機構２７の正常動作を保証する設定範囲内にあるか否かを調べ、制御デューティが設定範囲外である状態が設定時間以上継続した場合、クリーニング運転の実施条件成立と判定する。
【００４１】
以下、ＥＣＵ６０によるバルブタイミング制御に係わる処理について、図６に示すバルブタイミング制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。
【００４２】
図６は、イグニッションスイッチ７２がＯＮされ、ＥＣＵ６０に電源が投入されてシステムがイニシャライズされた後、所定時間毎に実行されるルーチンであり、先ず、ステップＳ１０１で、バルブタイミングの通常制御を実行する。このバルブタイミングの通常制御では、クランク軸１８に対する吸気カム軸１９の実変位角（実バルブタイミング）がエンジン運転状態に基づいて設定した目標バルブタイミングに収束するようオイルフロー制御弁３６Ｒ，３６Ｌを作動させてフィードバック制御する。
【００４３】
このときのオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）の電流値は、次に述べる保持電流値に、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差に応じた比例微分制御（ＰＤ制御）によるフィードバック電流値を加減算した値として求められる。保持電流値は、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）のスプール３６ｇを、そのランドを以ってＡポート３６ａ及びＢポート３６ｂを閉塞する位置に保持し、シリンダヘッド２側の進角側オイル通路３４、遅角側オイル通路３５を、オイルフロー制御弁３６Ｌ（３６Ｒ）のオイル供給ポート３６ｃ、ドレインポート３６ｄ，３６ｆから遮断することで、可変バルブタイミング機構２７のベーンロータ２８を進角側にも遅角側にも変位させず（移動速度を０とし）、所定の目標バルブタイミングに収束した定常状態に保持するための電流値であり、個別のエンジンのオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）毎に学習される。
【００４４】
すなわち、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）の電流値は、個体毎に異なる保持電流値に対し、目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差に応じたフィードバック電流値により増減され、スプール３６ｇのストロークが可変される。このストロークの変化により、進角側オイル通路３４或いは遅角側オイル通路３５とオイル供給通路４０との接続量、進角側オイル通路３４或いは遅角側オイル通路３５とドレイン通路４１，４２との接続量が０〜１００％の間で変更され、実バルブタイミングが目標バルブタイミングに収束するようフィードバック制御される。
【００４５】
そして、目標バルブタイミングに対し、実バルブタイミングが遅角しているときには、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）に出力する制御デューティｄＶＶＴを大きくして電流値を増加させ、進角側オイル通路３４とオイル供給通路４０との接続量及び遅角側オイル通路３５とドレイン通路４２との接続量が増加する方向にスプール３６ｇを移動させる。これにより、可変バルブタイミング機構２７の進角室３３ａの油圧が上昇すると共に遅角室３３ｂの油圧が低下し、ベーンロータ２８が時計回り方向（図３参照）に回動し、吸気カムプーリ２３に対する吸気カム軸１９の回転位相すなわちクランク軸１８に対する吸気カム軸１９の回転位相（変位角）が進角化され、吸気カム軸１９の吸気カム１９ａによって駆動される吸気バルブ２５の開閉タイミングが進角される。
【００４６】
また、逆に、目標バルブタイミングに対し、実バルブタイミングが進角しているときには、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）に出力する制御デューティｄＶＶＴを小さくして電流値を減少させ、遅角側オイル通路３５とオイル供給通路４０との接続量及び進角側オイル通路３４とドレイン通路４１との接続量が増加する方向にスプール３６ｇを移動させる。これにより、可変バルブタイミング機構２７の進角室３３ａの進角室３３ａの油圧が低下すると共に遅角室３３ｂの油圧が上昇し、ベーンロータ２８が反時計回り方向（図４参照）に回動し、吸気カムプーリ２３に対する吸気カム軸１９の回転位相すなわちクランク軸１８に対する吸気カム軸１９の回転位相（変位角）が遅角化され、吸気カム軸１９の吸気カム１９ａによって駆動される吸気バルブ２５の開閉タイミングが遅角される。
【００４７】
そして、実バルブタイミングが目標バルブタイミングに収束すると、フィードバック電流値が０となってオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）のスプール３６ｇが進角側オイル通路３４及び遅角側オイル通路３５を閉塞する位置に移動し、可変バルブタイミング機構２７のベーンロータ２８が停止して保持される。
【００４８】
以上の通常のバルブタイミング制御を実行した後は、ステップＳ１０１からステップＳ１０２へ進んで、現在のオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）に対する制御デューティｄＶＶＴが判定値Ｋ１，Ｋ２（Ｋ１＜Ｋ２）により定まる設定範囲内にあるか否かを調べる。判定値Ｋ１，Ｋ２は、個々のオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）毎に学習した保持電流値と、フィードバック電流値をエンジン回転数領域毎に上限規制するための上限規制値とに基づいて設定され、各領域毎の上限規制値のうちの最小値を保持電流値から減算した値に対応する制御デューティを判定値Ｋ１とし、各領域毎の上限規制値のうちの最小値を保持電流値に加算した値に対応する制御デューティを判定値Ｋ２とする。
【００４９】
すなわち、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）の電流値は、前述したように、各個体毎に保持電流値を学習し、この保持電流値に目標バルブタイミングと実バルブタイミングとの偏差に応じたフィードバック電流値を加減算したものであるため、制御デューティｄＶＶＴが判定値Ｋ１，Ｋ２による定まる範囲内であれば、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）を含めたバルブタイミング機構２７の機構系には摺動性悪化や異物の噛み込み等がなく、クリーニング動作を必要としない良好な運転状態であると判断することができる。尚、簡易的には、各判定値Ｋ１，Ｋ２は、機構系の仕様、特性等を加味し、予めシミュレーション或いは実験等により求めた固定値としても良い。
【００５０】
そして、Ｋ１≦ｄＶＶＴ≦Ｋ２の場合には、可変バルブタイミング機構２７は正常に動作していると判断してステップＳ１０２からルーチンを抜け、ｄＶＶＴ＜Ｋ１或いはｄＶＶＴ＞Ｋ２の場合、ステップＳ１０２からステップＳ１０３へ進み、制御デューティｄＶＶＴが設定範囲外である状態が継続し、設定時間が経過したか否かを調べる。この設定時間は、短時間の摺動抵抗の増大や異物噛み込み等に起因する制御デューティｄＶＶＴの設定範囲からの一時的な逸脱に対し、誤判断を防止するために加える判断条件である。
【００５１】
その結果、ステップＳ１０３において、制御デューティｄＶＶＴが設定範囲外の継続時間が設定時間未満の場合には、そのままルーチンを抜け、制御デューティｄＶＶＴが設定範囲外の継続時間が設定時間以上経過した場合、油圧系の異物の噛み込み、摺動部の摺動不良、作動油の粘性の上昇や劣化、更には、バルブタイミング機構２７に何らかの不具合が発生したと判断してステップＳ１０４へ進み、可変バルブタイミング機構２７をクリーニングモードで運転してルーチンを抜ける。
【００５２】
クリーニングモードは、可変バルブタイミング機構２７の作動量を通常の目標バルブタイミングへの制御時よりも強制的に増大させて循環油量をアップさせ、可変バルブタイミング機構２７やオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）の摺動部及びオイル通路をクリーニングする運転モードであり、可変バルブタイミング機構２７を可動域の全域或いは全域に近い範囲で動作させる。
【００５３】
例えば、クリーニングの効果を高めるため、可変バルブタイミング機構２７のベーンロータ２８を最進角位置と最遅角位置とに交互にフルストロークで往復動作させる場合には、オイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）に出力する制御デューティを、可変バルブタイミング機構２７を最遅角位置に動作させる最小クリーニング電流値を与える制御デューティと、最進角位置に動作させる最大クリーニング電流値を与える制御デューティとに設定時間毎に交互に切換えることで、可変バルブタイミング機構２７を最進角位置と最遅角位置とにフルストローク作動させ、可変バルブタイミング機構２７やオイルフロー制御弁３６Ｒ（３６Ｌ）の摺動部及びオイル通路をクリーニングして異物の噛み込みや不純物の堆積による摺動不良を回復する。
【００５４】
尚、このクリーニングモードの運転を一定時間行っても依然として制御デューティｄＶＶＴが判定値Ｋ１，Ｋ２の設定範囲外であり、不具合が解消されない場合には、本制御を中止して異常時制御に移行する。
【００５５】
このように、本実施の形態においては、オイルフロー制御弁の制御デューティが学習値とフィードバック制御量とを反映させた判定値Ｋ１，Ｋ２により定まる設定範囲を超えて過小或いは過大となったか否かによりクリーニング運転の実施判断を行うため、オイルフロー制御弁を含めたバルブタイミング機構の実際の運転状態を正確に把握して異物噛み込み等の不具合を確実に検出することができ、クリーニング運転の有効性を向上することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、可変バルブタイミング機構のクリーニング運転の実施判断基準を最適化して機構系の実際の運転状態を正確に把握することができ、クリーニング運転の有効性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変バルブタイミング機構付エンジンの全体構成図
【図２】可変バルブタイミング機構の概略構成図
【図３】可変バルブタイミング機構の最進角状態を図２のＡ−Ａ断面で示す説明図
【図４】可変バルブタイミング機構の最遅角状態を図２のＡ−Ａ断面で示す説明図
【図５】電子制御系の回路構成図
【図６】バルブタイミング制御ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
１可変バルブタイミング機構付きエンジン
５ａスロットル弁
２７可変バルブタイミング機構
３６Ｒ（３６Ｌ）オイルフロー制御弁（油圧制御弁）
６０電子制御装置
ｄＶＶＴ制御デューティ
Ｋ１，Ｋ２判定値

Claims

エンジンのクランク軸とカム軸との間の回転位相を調整する油圧駆動式可変バルブタイミング機構をエンジン運転状態に応じて制御し、所定の条件成立時に上記可変バルブタイミング機構の作動量を強制的に増大させて油圧系のクリーニング運転を実施するエンジンのバルブタイミング制御装置において、
上記可変バルブタイミング機構の油圧を制御する油圧制御弁に対する制御量が比例微分制御によるフィードバック制御量に基づく設定範囲内にあるか否かを調べ、上記制御量が上記設定範囲外となる時間が設定時間以上継続する場合、上記クリーニング運転の実施条件成立と判定する手段と、
上記クリーニング運転の実施条件成立と判定されたとき、上記可変バルブタイミング機構を最進角位置と最遅角位置とにフルストローク作動させる手段と
を備えたことを特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
上記設定範囲は、エンジン回転数領域毎の上記フィードバック制御量に対する上限規制値の最小値を上記可変バルブタイミング機構を所定のカム位相で定常状態に保持するための制御量の学習値から加減算した値に対応して設定することを特徴とする請求項１記載のエンジンのバルブタイミング制御装置。