JP4905384B2 - 油圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧制御装置に関し、特に、油圧で作動する油圧作動装置へ流出入する作動油の流量を制御する油圧制御弁を備え、作動油の粘度に基づいて油圧制御弁に対する制御指令値を設定する油圧制御装置に関する。

作動油の供給流量を制御する油圧制御弁により、油圧で作動する装置の駆動油圧を制御する油圧制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、油圧制御弁により内燃機関の可変バルブタイミング装置の駆動油圧を制御する制御装置が開示されている。

油圧制御弁は、入力される制御指令値に応じて作動油の流路を開閉することにより、作動油の流量を制御する。ここで、作動油の流量は、作動油の粘度に応じて変動する。このため、作動油の流量の目標値に応じて適切な制御指令値を決定するためには、作動油の粘度を精度よく推定する必要がある。

特開２００３−３３６５２９号公報

作動油の粘度を精度よく推定することについて、従来十分な検討がなされていない。作動油の粘度が、作動油の温度、もしくは作動油の温度に関連する値（内燃機関の冷却水温等）に基づいて推定されることがある。しかしながら、作動油の温度、もしくは作動油の温度に関連する値に基づく場合、作動油の粘度の推定精度が十分でない場合があった。これは、作動油の粘度が、温度以外の要素によっても影響されるためである。

油圧で作動する油圧作動装置へ流出入する作動油の流量を制御する油圧制御弁を備え、作動油の粘度に基づいて油圧制御弁に対する制御指令値を設定する油圧制御装置において、作動油の粘度を精度よく推定できることが望まれている。

本発明の目的は、油圧で作動する油圧作動装置へ流出入する作動油の流量を制御する油圧制御弁を備え、作動油の粘度に基づいて油圧制御弁に対する制御指令値を設定する油圧制御装置において、作動油の粘度を精度よく推定できる油圧制御装置を提供することである。

本発明の油圧制御装置は、装置本体と、前記装置本体に流出入する作動油の流路である第一油路と、前記第一油路とは異なり、前記装置本体に流出入する前記作動油の流路である第二油路とを有し、前記第一油路の油圧と前記第二油路の油圧との差圧に応じて作動する油圧作動装置へ流出入する前記作動油の流量を制御する油圧制御装置であって、前記第一油路に接続される第一ポート、前記第二油路に接続される第二ポート、前記作動油が供給される供給ポート、および、前記作動油を排出する排出ポートが設けられた弁本体と、前記弁本体の内部を変位可能に設けられたスプール弁子とを有し、入力される制御指令値に応じて前記スプール弁子を変位させることにより、前記油圧作動装置へ流出入する前記作動油の流量を制御する油圧制御弁と、前記作動油の流量に対応する値を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記作動油の流量に対応する値と、前記作動油の油圧に対応する値とに基づいて、前記作動油の粘度を推定する推定手段と、前記推定手段により推定された前記粘度に基づいて前記制御指令値を設定する設定手段とを備え、前記検出手段は、前記第一ポートおよび前記第二ポートのいずれか一方が前記供給ポートと連通した状態で、前記第一ポートおよび前記第二ポートのもう一方において前記排出ポートと連通された状態と連通されていない状態とが切り替わる前記制御指令値である所定指令値が前記油圧制御弁に入力された状態において、前記作動油の流量に対応する値を検出することを特徴とする。

本発明の油圧制御装置において、前記所定指令値は、前記制御指令値と前記検出手段により検出された前記作動油の流量に対応する値との関係に基づいて学習されることを特徴とする。

本発明の油圧制御装置において、前記油圧制御弁は、前記排出ポートが前記第一ポートおよび前記第二ポートのいずれとも連通しない前記制御指令値の領域である不感帯を有するものであり、前記推定手段は、前記不感帯の一端側の前記所定指令値が前記油圧制御弁に入力された状態において検出される前記作動油の流量に対応する値と、前記不感帯の他端側の前記所定指令値が前記油圧制御弁に入力された状態において検出される前記作動油の流量に対応する値との差分に基づいて前記粘度を推定することを特徴とする。

本発明の油圧制御装置において、前記油圧作動装置は、前記装置本体に設けられ、前記第一油路に接続された進角室と、前記装置本体に設けられ、前記第二油路に接続された遅角室とを備え、前記進角室および前記遅角室への前記作動油の流出入に応じて内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの間の回転の位相差を変更することで、前記内燃機関の吸気弁または排気弁の開閉時期を可変とする可変動弁機構であり、前記作動油の流量に対応する値とは、前記位相差の変化速度であることを特徴とする。

本発明によれば、油圧制御弁において、油圧作動装置へ流出入する作動油の２つのポートのうち一方のポートに作動油が供給され、排出側である他方のポートにおいて作動油の流路が非常に狭い状態とすることで、作動油の流量が作動油の圧力と粘度とにより決定される状態が実現される。この状態において検出される作動油の流量に基づいて作動油の粘度が推定されることにより、作動油の粘度を精度よく推定することができる。

以下、本発明の油圧制御装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

（実施形態）
図１から図１２を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、油圧で作動する油圧作動装置へ流出入する作動油の流量を制御する油圧制御弁を備え、作動油の粘度に基づいて油圧制御弁に対する制御指令値を設定する油圧制御装置に関する。

本実施形態の構成としては、以下の（１）から（５）の構成を備えていることが前提となる。
（１）可変バルブタイミング機構の作動を制御するための油圧制御弁（ＯＣＶ：Oil Control Valve）
（２）不感帯（ドレンラップ）が設けられた油圧制御弁
（３）不感帯の上端および下端デューティを学習する手段
（４）不感帯上端および下端デューティのＶＶＴ変位速度より、オイル粘度を推定する手段
（５）エンジン回転、オイル粘度、不感帯幅に応じたＯＣＶ駆動デューティを算出する手段

図１は、本実施形態に係る装置の概略構成図、図２は、本実施形態に係る可変動弁制御装置の概略断面図、図３は、本実施形態に係る可変動弁機構の概略図を示す。

本実施形態に係る油圧制御装置は、エンジン（内燃機関）１において、クランクシャフト１４に対する吸気カムシャフト２１又は排気カムシャフト２２の回転位相を変更することで、吸気弁１９又は排気弁２０の開閉時期（バルブタイミング）を可変とする可変動弁制御装置１００の可変動弁機構（油圧作動装置）２６に流出入する作動油の流量を制御する。エンジン１は、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるエンジンであり、シリンダボア１２内に往復運動可能に設けられるピストン１３が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルエンジンであるが、可変動弁制御装置１００は、この形式の内燃機関に限らず、種々の内燃機関に適用することができる。

本実施形態に係る可変動弁制御装置１００が適用される内燃機関としてのエンジン１は、図１に示すように、シリンダブロック１０上にシリンダヘッド１１が締結されており、シリンダブロック１０に形成された複数のシリンダボア１２にピストン１３がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。シリンダブロック１０の下部にクランクシャフト１４が回転自在に支持されており、各ピストン１３はコネクティングロッド１５を介してこのクランクシャフト１４にそれぞれ連結されている。

燃焼室１６は、シリンダブロック１０におけるシリンダボア１２の壁面とシリンダヘッド１１の下面とピストン１３の頂面により構成されている。この燃焼室１６は、上部（シリンダヘッド１１の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。この燃焼室１６の上部、つまり、シリンダヘッド１１の下面に吸気ポート１７及び排気ポート１８が対向して形成されており、この吸気ポート１７及び排気ポート１８に対して吸気弁１９及び排気弁２０の下端部がそれぞれ位置している。吸気弁１９及び排気弁２０は、シリンダヘッド１１に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１７及び排気ポート１８を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１１には、吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が回転自在に支持されており、図示しない吸気カム及び排気カムが吸気弁１９及び排気弁２０の上端部に接触している。

また、クランクシャフト１４に固結されたクランクシャフトスプロケット１４ａと、吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２にそれぞれ装着された各カムシャフトスプロケット２３，２４とに、無端のタイミングチェーン２５が掛け回されており、クランクシャフト１４と吸気カムシャフト２１、排気カムシャフト２２とが連動可能となっている。

クランクシャフト１４の駆動力がタイミングチェーン２５を介して吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２に伝達されると、吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２がクランクシャフト１４と同期して回転する。これにより、吸気カム及び排気カムが吸気弁１９及び排気弁２０をそれぞれ所定のタイミングで上下移動させることで、吸気ポート１７及び排気ポート１８を開閉し、吸気ポート１７と燃焼室１６、燃焼室１６と排気ポート１８とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２は、クランクシャフト１４が２回転（７２０度）する間にそれぞれ１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジン１は、クランクシャフト１４が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２がそれぞれ１回転することとなる。

また、このエンジン１の動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁１９及び排気弁２０を最適な開閉タイミング（開閉時期）に制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２６Ａ及び排気可変動弁機構２６Ｂとなっている。可変動弁手段としての吸気可変動弁機構２６Ａ、排気可変動弁機構２６Ｂは、可変動弁制御装置１００の一部をなし、後述する進角室５６（図３参照）及び遅角室５７（図３参照）に導入される作動油の油圧に応じてクランクシャフト１４と吸気カムシャフト２１、排気カムシャフト２２との回転位相（位相差）をそれぞれ変更することで吸気弁１９、排気弁２０の開閉時期（バルブタイミング）を可変とするものである。

なお、以下の説明では、吸気可変動弁機構２６Ａと排気可変動弁機構２６Ｂとはほぼ同様な構成であることから、主として排気可変動弁機構２６Ｂを説明し、吸気可変動弁機構２６Ａの説明はできるだけ省略する。また、吸気可変動弁機構２６Ａと排気可変動弁機構２６Ｂとを特に区別する必要がない場合、単に「可変動弁機構２６」と略記する。さらに、以下の説明では特に断りのない限り、排気カムシャフト２２は、単に「カムシャフト２２」と略記し、排気カムシャフトスプロケット２４は、単に「カムシャフトスプロケット２４」と略記する。

この可変動弁機構２６は、カムシャフト２２の軸端部にＶＶＴコントローラ（装置本体）２７が設けられて構成され、作動油の油圧（作動流体）をこのＶＶＴコントローラ２７の後述する進角室５６及び遅角室５７に作用させることによりカムシャフトスプロケット２４に対するカムシャフト２２の位相を変更し、排気弁２０の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、可変動弁機構２６は、排気弁２０の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角させる。カムシャフト２２には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ２８が設けられている。

吸気ポート１７には、吸気マニホールド２９を介してサージタンク３０が連結されている。サージタンク３０には、吸気管３１が連結されており、この吸気管３１の空気取入口にはエアクリーナ３２が取付けられている。そして、このエアクリーナ３２の下流側にスロットル弁３３を有する電子スロットル装置３４が設けられている。また、シリンダヘッド１１には、吸気ポート１７に燃料を噴射するインジェクタ３５が装着されている。このインジェクタ３５は、吸気ポート１７側に位置して上下方向に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ３５には、図示しないが、燃料供給管を介して燃料ポンプ及び燃料タンクが連結されている。更に、シリンダヘッド１１には、燃焼室１６の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ３６が装着されている。

一方、排気ポート１８には、排気マニホールド３７を介して排気管３８が連結されている。排気管３８には、排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する三元触媒３９，４０が装着されている。

車両には、マイクロコンピュータを中心として構成されエンジン１の各部を制御可能な電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit、以下、特に断りのない限り「ＥＣＵ１１０」と略記する。）１１０が搭載されている。このＥＣＵ１１０は、インジェクタ３５の燃料噴射タイミングや点火プラグ３６の点火時期などを制御可能となっており、吸入空気量、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。本実施形態のＥＣＵ１１０は、作動油の粘度を推定する推定手段、作動油の流量に対応する値としての可変動弁機構２６の変位速度を検出する検出手段、および、推定された作動油の粘度に基づいて後述するＯＣＶ６０に入力される制御指令値としてのＯＣＶ駆動デューティを設定する設定手段としての機能を有する。

吸気管３１の上流側にはエアフローセンサ４１が装着され、計測した吸入空気量をＥＣＵ１１０に出力している。また、電子スロットル装置３４にはスロットルポジションセンサ４２が設けられ、現在のスロットル開度をＥＣＵ１１０に出力している。また、シリンダブロック１０には水温センサ４３が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ１１０に出力している。また、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ４４が設けられており、現在のアクセル開度をＥＣＵ１１０に出力している。

排気管３８における三元触媒３９，４０よりも上流側には、Ｏ_２（酸素）センサ４５が設けられている。このＯ_２センサ４５は、排気空燃比が、理論空燃比を基準にしてリッチ側にある場合とリーン側にある場合とで出力が急変する出力特性を有する酸素センサである。Ｏ_２センサ４５は、燃焼室１６から排気管３８に排出された排気ガスのストイキ空燃比を検出し、ストイキ検出信号をＥＣＵ１１０に出力している。ＥＣＵ１１０は、このＯ_２センサ４５が検出したストイキ検出信号に基づいて空燃比フィードバック制御を実行している。

クランクシャフト１４にはクランク角センサ４６が設けられている。クランク角センサ４６は、検出したクランク角度をＥＣＵ１１０に出力し、ＥＣＵ１１０はクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出すると共に、各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別する。なお、ここで、エンジン回転数は、クランクシャフト１４の回転速度に対応し、このクランクシャフト１４の回転速度が高くなれば、クランクシャフト１４の回転数、すなわち、エンジン１のエンジン回転数も高くなる。

さらに、このエンジン１は、油温センサ４７と、油圧センサ４８とを備える。油温センサ４７は、後述する可変動弁機構２６の進角室５６（図３参照）及び遅角室５７（図３参照）などのエンジン１の各部に供給される作動油の温度を検出し、油圧センサ４８は、当該作動油の油圧を検出する。油温センサ４７と、油圧センサ４８は、ＥＣＵ１１０に電気的に接続されており、それぞれ、検出した作動油油温、作動油油圧をＥＣＵ１１０に出力している。

ＥＣＵ１１０は、検出した吸入空気量、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射期間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ３５及び点火プラグ３６を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。

また、ＥＣＵ１１０は、エンジン運転状態に基づいて可変動弁機構２６を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、ＥＣＵ１１０は、可変動弁機構２６を制御して排気弁２０の開放時期と吸気弁１９の開放時期とのオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１７または燃焼室１６に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、ＥＣＵ１１０は、可変動弁機構２６によりこのオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、ＥＣＵ１１０は、可変動弁機構２６により吸気弁１９の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１７に吹き返す量を少なくして体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、ＥＣＵ１１０は、可変動弁機構２６により吸気弁１９の閉止時期を回転数に合わせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとして体積効率を向上させる。

ここで、可変動弁機構２６について詳細に説明する。この可変動弁機構２６において、図２に示すように、カムシャフト２２は、そのジャーナル部２２ａがシリンダヘッド１１の軸受部１１ａにより回転可能に支持されている。カムシャフト２２の端部には、ロータ５１が密着し、締結ボルト５２により固定されており、カムシャフト２２とロータ５１は、一体に回転可能となっている。カムシャフト２２の端部外周には、カムシャフトスプロケット２４がカムシャフト２２と相対回転自在に嵌合している。

このカムシャフトスプロケット２４の端面に接し、かつ、ロータ５１の外周部を囲うようにハウジング部としてのリングカバー５３が設けられている。このリングカバー５３の先端開口部がリング形状をなす閉塞板５４によって塞がれ、カムシャフトスプロケット２４、リングカバー５３、閉塞板５４は、締結ボルト５５によって固定され、一体回転可能となっている。

したがって、カムシャフト２２とロータ５１とは、カムシャフト２２の軸線Ｌを中心に一体回転可能となっており、このカムシャフト２２及びロータ５１に対して、カムシャフトスプロケット２４とリングカバー５３と閉塞板５４は、同じ軸線Ｌを中心に相対回転可能となっている。

図３に示すように、リングカバー５３の内周面５３ａには、カムシャフト２２の軸線Ｌ側へ向かって突出する四つの張出部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄが、リングカバー５３の周方向において所定間隔毎に形成されている。各張出部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ間には、それぞれ溝部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄがリングカバー５３の周方向において所定間隔毎に形成されている。

また、ロータ５１の外周面には、外周面から各溝部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄに挿入されるように、カムシャフト２２の軸線Ｌから遠ざかる方向へ突出する四つのベーン部としてのベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄが形成されている。そして、各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄが挿入された各溝部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ内には、このベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄにより進角室５６及び遅角室５７が区画されている。すなわち、進角室５６及び遅角室５７は、リングカバー５３とベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄとにより区画されている。これら進角室５６及び遅角室５７は、ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄをロータ５１の周方向両側から挟むように位置している。

シリンダヘッド１１およびカムシャフト２２には、この進角室５６及び遅角室５７に選択的に油圧を供給する進角側油路（第一油路）５８及び遅角側油路（第二油路）５９が設けられている。進角側油路５８及び遅角側油路５９から進角室５６及び遅角室５７にそれぞれ作動油が供給され油圧が供給されることで、進角室５６と遅角室５７との間に差圧が生じる。その差圧に応じて各ベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄがリングカバー５３に対して図３の矢印Ａ側又は矢印Ｂ側に相対回転することにより、ロータ５１も相対回動する。これにより、カムシャフトスプロケット２４、言い換えれば、クランクシャフト１４に対するカムシャフト２２の回転位相が変更される。この結果、クランクシャフト１４に対するカムシャフト２２の回転位相が進角側または遅角側に変更され、吸気弁１９又は排気弁２０の開閉時期を変更することができる。

図２に示すように、進角側油路５８及び遅角側油路５９は、油圧制御弁としてのオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）６０に接続されている。ＯＣＶ６０には、供給通路６１及び排出通路６２が接続されている。供給通路６１は、クランクシャフト１４の回転に伴って駆動されるオイルポンプ６３を介してエンジン１の下部に設けられたオイルパン６４に連結されている。排出通路６２は、直接このオイルパン６４に連結されている。オイルパン６４は、エンジン１の各部に供給する作動油を貯留している。オイルポンプ６３は、クランクシャフト１４の回転に連動して作動し、オイルパン６４に貯留されている作動油を吸引、加圧し、ＯＣＶ６０へ向けて吐出するものである。

ＯＣＶ６０は、進角側油路５８、遅角側油路５９を介して進角室５６、遅角室５７に作動油を供給、あるいは、進角室５６、遅角室５７から作動油を排出するものである。ＯＣＶ６０は、油路構成本体部（弁本体）６５と、スプール弁子６６と、付勢手段としてのコイルバネ６７と、変位手段としての電磁ソレノイド６８とを有する。ＯＣＶ６０は、ＥＣＵ１１０から電磁ソレノイド６８に入力される制御指令値としてのＯＣＶ駆動デューティに応じてスプール弁子６６を変位させることで進角室５６、遅角室５７の油圧を制御する。

具体的には、油路構成本体部６５は、油路を構成するものであり、構成された油路と連通する作動油供給ポート（供給ポート）６５ａと、作動油排出ポート（排出ポート）６５ｂ，６５ｃと、進角室連通ポート（第一ポート）６５ｄと、遅角室連通ポート（第二ポート）６５ｅとが形成されている。油路構成本体部６５に構成される油路には、スプール弁子６６が挿入されている。

作動油供給ポート６５ａは、供給通路６１を介してオイルポンプ６３と接続されており、この作動油供給ポート６５ａにはオイルポンプ６３により所定のライン圧に加圧された作動油が供給される。作動油排出ポート６５ｂ，６５ｃは、排出通路６２を介してオイルパン６４と接続されている。進角室連通ポート６５ｄは、進角側油路５８を介して進角室５６と接続される。遅角室連通ポート６５ｅは、遅角側油路５９を介して遅角室５７と接続される。

スプール弁子６６の一端側には、コイルバネ６７が設けられ、スプール弁子６６の他端側には、電磁ソレノイド６８が設けられている。コイルバネ６７は、スプール弁子６６を電磁ソレノイド６８側（図２における右側）に移動させる付勢力をスプール弁子６６に作用させる。一方、電磁ソレノイド６８は、入力される制御指令値としてのＯＣＶ駆動デューティに基づいて供給される駆動電流に応じて発生する電磁力により、コイルバネ６７による付勢力に抵抗してスプール弁子６６をコイルバネ６７側（図２における左側）に移動させる押圧力を作用させる。

つまり、電磁ソレノイド６８は、入力される制御指令値としてのＯＣＶ駆動デューティに応じてスプール弁子６６を変位させるものである。電磁ソレノイド６８は、ＥＣＵ１１０と電気的に接続されており、ＥＣＵ１１０により駆動制御されている。ＥＣＵ１１０は、電磁ソレノイド６８をデューティ制御する。

したがって、ＥＣＵ１１０から電磁ソレノイド６８に制御指令値としてのＯＣＶ駆動デューティが入力されることで、電磁ソレノイド６８がＯＣＶ駆動デューティに応じた押圧力をスプール弁子６６に作用させることができる。これにより、ＯＣＶ６０は、ＥＣＵ１１０が電磁ソレノイド６８に供給する駆動電流のデューティ（ＯＣＶ駆動デューティ）によってスプール弁子６６の位置を制御することができる。

スプール弁子６６には、四つの弁部６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄが設けられている。スプール弁子６６の位置が変位されることで、これら四つの弁部６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄと、作動油供給ポート６５ａ、作動油排出ポート６５ｂ，６５ｃ、進角室連通ポート６５ｄ、遅角室連通ポート６５ｅとの相対位置が変化し、各ポート６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ，６５ｅの連通状態の切り替え、および、各ポート６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ，６５ｅの開度の調節がなされる。

より具体的には、スプール弁子６６の位置（変位量）により、作動油供給ポート６５ａが、進角室連通ポート６５ｄと連通した状態、遅角室連通ポート６５ｅと連通した状態、および、いずれの連通ポート６５ｄ，６５ｅとも連通していない状態が選択的に切り替えられる。また、スプール弁子６６の変位量により、作動油排出ポート６５ｂが、進角室連通ポート６５ｄと連通した状態と、進角室連通ポート６５ｄと連通していない状態とが選択的に切り替えられる。また、スプール弁子６６の変位量により、作動油排出ポート６５ｃが、遅角室連通ポート６５ｅと連通した状態と、遅角室連通ポート６５ｅと連通していない状態とが選択的に切り替えられる。

さらに、スプール弁子６６の変位量により、進角室連通ポート６５ｄや遅角室連通ポート６５ｅが作動油供給ポート６５ａ、作動油排出ポート６５ｂ，６５ｃと連通される場合の連通ポート６５ｄ，６５ｅの開度が調節される。

スプール弁子６６を変位させて各ポートの連通状態およびそれぞれの開度を調節し、進角室５６、および遅角室５７内の作動油の圧力を調節することにより、進角室５６と遅角室５７との間に差圧を生じさせることができる。その結果、可変動弁機構２６において、進角室５６と遅角室５７との間の圧力差によって、リングカバー５３に対してベーン部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄが相対的に回転する。これにより、クランクシャフト１４とカムシャフト２２との回転位相を進角側または遅角側に変更し、吸気弁１９又は排気弁２０の開閉時期（バルブタイミング）を可変とすることができる。

本実施形態のＯＣＶ６０では、以下に図４から図６を参照して説明するように、ＯＣＶ駆動デューティに応じて変位するスプール弁子６６により、各ポートの連通状態を以下の５つの状態（図４のＲ１からＲ５参照）に変化させることができる。

図４は、スプール弁子６６の変位量と各ポートの連通状態（作動油の供給状態）との関係を示す図、図５は、スプール弁子６６が後述する遅角域にある状態を示す拡大図、図６は、スプール弁子６６が後述する中立域にある状態を示す拡大図である。

図４において、横軸は、スプール弁子６６の変位量（ストローク量）を示す。スプール弁子６６の変位量は、ＯＣＶ駆動デューティが０である場合の値を最小としている。図４において、縦軸は、開口長さを示す。ここで、開口長さとは、進角室連通ポート６５ｄや遅角室連通ポート６５ｅにおける開口長さである。例えば、図５に符号Ｗで示すように、遅角室連通ポート６５ｅと作動油供給ポート６５ａとが連通している状態における、遅角室連通ポート６５ｅの軸方向の開口長さ、言い換えると、弁部６６ｂの電磁ソレノイド６８側の端部と遅角室連通ポート６５ｅの電磁ソレノイド６８側の端部との間の距離が開口長さＷとなる。

図４において、符号Ｗ１は、遅角室連通ポート６５ｅと作動油排出ポート６５ｃとが連通して遅角室５７から作動油が排出される場合の遅角室連通ポート６５ｅの開口長さを示す。符号Ｗ２は、進角室連通ポート６５ｄと作動油供給ポート６５ａとが連通して進角室５６に作動油が供給される場合の進角室連通ポート６５ｄの開口長さを示す。符号Ｗ３は、遅角室連通ポート６５ｅと作動油供給ポート６５ａとが連通して遅角室５７に作動油が供給される場合の遅角室連通ポート６５ｅの開口長さを示す。符号Ｗ４は、進角室連通ポート６５ｄと作動油排出ポート６５ｂとが連通して進角室５６から作動油が排出される場合の進角室連通ポート６５ｄの開口長さを示す。

符号Ｒ５は、スプール弁子６６の変位量における遅角域を示す。スプール弁子６６の変位量が最も大きい（ＯＣＶ駆動デューティが最も大きい）側の領域である遅角域Ｒ５では、図５に示すように、遅角室連通ポート６５ｅと作動油供給ポート６５ａとが連通されて遅角室５７に作動油が供給される一方、進角室連通ポート６５ｄと作動油排出ポート６５ｂとが連通されて進角室５６から作動油が排出（ドレン）される。この場合、クランクシャフト１４に対するカムシャフト２２の回転位相が遅角側に変更される。

符号Ｒ４は、進角室連通ポート６５ｄが作動油供給ポート６５ａおよび作動油排出ポート６５ｂのいずれとも連通されておらず、かつ、遅角室連通ポート６５ｅと作動油供給ポート６５ａとが連通されるスプール弁子６６の変位量の領域を示す。この領域Ｒ４では、クランクシャフト１４に対するカムシャフト２２の回転位相がほとんど変化しないかわずかに遅角側に変化する。

符号Ｒ３は、スプール弁子６６の変位量における中立域を示す。中立域Ｒ３では、図６に示すように、進角室連通ポート６５ｄが作動油供給ポート６５ａおよび作動油排出ポート６５ｂのいずれとも連通されておらず、かつ、遅角室連通ポート６５ｅが作動油供給ポート６５ａおよび作動油排出ポート６５ｃのいずれとも連通されない状態となる。この中立域Ｒ３では、クランクシャフト１４に対するカムシャフト２２の回転位相が全く、もしくはほとんど変化しない。従って、スプール弁子６６の変位量を中立域Ｒ３の値とすることにより、クランクシャフト１４とカムシャフト２２との回転位相（位相差）を保持し、吸気弁１９又は排気弁２０の開閉時期（バルブタイミング）を保持することができる。

符号Ｒ２は、進角室連通ポート６５ｄが作動油供給ポート６５ａと連通され、かつ、遅角室連通ポート６５ｅが作動油供給ポート６５ａおよび作動油排出ポート６５ｃのいずれとも連通されないスプール弁子６６の変位量の領域を示す。この領域Ｒ２では、クランクシャフト１４に対するカムシャフト２２の回転位相がほとんど変化しないかわずかに進角側に変化する。

符号Ｒ１は、スプール弁子６６の変位量における進角域を示す。進角域Ｒ１では、進角室連通ポート６５ｄと作動油供給ポート６５ａとが連通され、かつ、遅角室連通ポート６５ｅと作動油排出ポート６５ｃとが連通される。この領域Ｒ１では、クランクシャフト１４に対するカムシャフト２２の回転位相が進角側に変更される。

以上説明したように、スプール弁子６６の変位量が領域Ｒ２から領域Ｒ４までの間（符号Ｒ６で示す領域）にある場合には、作動油排出ポート６５ｂ，６５ｃが、進角室連通ポート６５ｄおよび遅角室連通ポート６５ｅのいずれとも連通しておらず、クランクシャフト１４に対するカムシャフト２２の回転位相が全く変化しないか、わずかに変化する程度となる。これにより、以下に図７を参照して説明するように、ＯＣＶ駆動デューティの変動に対する可変動弁機構２６の応答性が低いＯＣＶ駆動デューティの領域である不感帯が存在することとなる。

図７は、ＯＣＶ６０の電磁ソレノイド６８に入力されるＯＣＶ駆動デューティ［％］と、可変動弁機構２６の変位速度［ＣＡ／ｓｅｃ］、すなわち、クランクシャフト１４に対するカムシャフト２２の回転位相（位相差）の変化速度との関係の一例を示す特性図である。可変動弁機構２６の変位速度は、ＯＣＶ６０から可変動弁機構２６に流出入する作動油の流量に対応している。図７に示すように、ＯＣＶ駆動デューティには、ＯＣＶ駆動デューティの変動に対して可変動弁機構２６の変位速度がわずかである（応答性が低い）不感帯が存在する。この不感帯は、図４の符号Ｒ６で示す領域、すなわち、進角室連通ポート６５ｄおよび遅角室連通ポート６５ｅのいずれも作動油排出ポート６５ｂ，６５ｃと連通されない領域に対応している。

符号Ｄ１は、不感帯におけるＯＣＶ駆動デューティの最小値（所定指令値、以下、「不感帯下端デューティ」と略記する）を示す。不感帯下端デューティＤ１では、進角室連通ポート６５ｄが作動油供給ポート６５ａと連通し、かつ、遅角室連通ポート６５ｅにおいて作動油排出ポート６５ｃと連通された状態と連通されていない状態とが切り替わる。

一方、符号Ｄ２は、不感帯におけるＯＣＶ駆動デューティの最大値（所定指令値、以下、「不感帯上端デューティ」と略記する）を示す。不感帯上端デューティＤ２では、遅角室連通ポート６５ｅが作動油供給ポート６５ａと連通し、かつ、進角室連通ポート６５ｄにおいて作動油排出ポート６５ｂと連通された状態と連通されていない状態とが切り替わる。

ここで、可変動弁機構２６の変位速度、すなわち、ＯＣＶ６０から可変動弁機構２６に流出入する作動油の流量は、ＯＣＶ６０の各ポートの開口長さＷだけではなく、作動油の粘度によっても変動する。このため、本実施形態では、ＥＣＵ１１０は、作動油の粘度を推定し、推定された粘度に基づいて制御指令値としてのＯＣＶ駆動デューティを設定する。この場合、クランクシャフト１４に対するカムシャフト２１の回転位相を精度よく制御するためには、作動油の粘度を精度よく推定する必要がある。

図８は、本実施形態の作動油の粘度の推定方法について説明するための図である。

作動油の粘度を推定するために、可変動弁機構２６の応答速度に基づいて作動油の粘度を推定する方法が検討されている。ここで、可変動弁機構２６の応答速度とは、例えば、図８に符号ａで示すように、ＯＣＶ駆動デューティを所定量変化させた場合の可変動弁機構２６の変位速度の変化量で表される。応答速度の検出は、例えば、クランクシャフト１４に対するカムシャフト２２の回転位相を大きな変位速度で遅角側に変化させている状態（図８の符号２００参照）、または、大きな変位速度で進角側に変化させている状態（図８の符号２０１参照）においてなされる。言い換えると、ＯＣＶ６０の進角室連通ポート６５ｄや遅角室連通ポート６５ｅが大きく開口している状態において、可変動弁機構２６の応答速度が検出される。しかしながら、この場合、以下に図９を参照して説明するように、可変動弁機構２６の応答速度から作動油の粘度を一意的に求めることが困難な場合がある。

図９は、作動油の粘度（オイル粘度）と可変動弁機構２６の応答速度との関係の一例を示す図である。図９に示すように、可変動弁機構２６の応答速度の特性を示す曲線は、上に凸な形状、すなわち、低粘度から中間粘度までは粘度が増加するに連れて応答速度が上昇するものの、中間粘度を過ぎると、粘度が増加するに連れて応答速度が下降する形状となっている。よって、検出された可変動弁機構２６の応答速度に対して解が二つ存在し、作動油の粘度を一意的に決定することが困難な場合がある。

また、上記のように可変動弁機構２６の応答速度から作動油の粘度を推定する場合、ＯＣＶ６０の製造上のばらつきに起因して十分に精度よく作動油の粘度を推定できない場合がある。ＯＣＶ６０において、不感帯の幅等には、製造上のばらつきが存在する。このため、ＯＣＶ駆動デューティに対する可変動弁機構２６の応答速度に、製造上のばらつきが影響してしまい、十分に精度よく作動油の粘度を推定できないことがある。

本実施形態では、図８に符号ｂで示す変位速度の幅、すなわち、不感帯上端デューティＤ２に対応する可変動弁機構２６の変位速度（以下、単に「不感帯上端変位速度」と略記する）Ｖ２と、不感帯下端デューティＤ１に対応する可変動弁機構２６の変位速度（以下、単に「不感帯下端変位速度」と略記する）Ｖ１との差分（以下、「不感帯変位速度幅」と略記する）に基づいて、作動油の粘度を推定する。これにより、以下に説明するように、ＯＣＶ６０の製造上のばらつきの影響を抑制し、かつ、一意的に作動油の粘度を推定することが可能となる。

図１０は、不感帯上端デューティＤ２がＯＣＶ６０に入力された場合のＯＣＶ６０の様子を示す拡大図である。不感帯上端デューティＤ２がＯＣＶ６０に入力された場合、遅角室連通ポート６５ｅが作動油供給ポート６５ａと連通され、遅角室５７に作動油が供給される。一方、符号Ｆで示すように、進角室連通ポート６５ｄがわずかに開口し、進角室５６の作動油が作動油排出ポート６５ｂを介して排出される。この場合、進角室連通ポート６５ｄの開口長さが小さい、すなわち、作動油のドレン路が非常に狭い状態である。従って、このときに進角室連通ポート６５ｄを流れる作動油の流量、つまり、可変動弁機構２６に流出入する作動油の流量は、少量である。従って、このときの作動油の流量は、作動油の粘度と圧力により決定する。

同様に、図示しないが、不感帯下端デューティＤ１がＯＣＶ６０に入力された場合には、進角室連通ポート６５ｄが作動油供給ポート６５ａと連通され、かつ、遅角室連通ポート６５ｅがわずかに開口して作動油排出ポート６５ｃと連通した状態となるため、可変動弁機構２６に少量の作動油が流出入する状態となる。従って、このときの作動油の流量は、作動油の粘度と圧力により決定する。

図１１は、不感帯変位速度幅と作動油の粘度との関係を示す図である。不感帯上端デューティＤ２と不感帯下端デューティＤ１においては、作動油の流路が非常に狭い状態となるため、作動油の粘度が増加するほど可変動弁機構２６の変位速度が低速となる。すなわち、図１１に示すように、不感帯変位速度幅は、作動油の粘度の増加に連れて減少する傾向を示す。このように、不感帯変位速度幅が、作動油の粘度と一対一に対応しているため、不感帯変位速度幅に基づいて作動油の粘度を一意的に推定することができる。本実施形態では、作動油の油圧が一定の状態における不感帯変位速度幅に基づいて、作動油の粘度を推定する。

また、不感帯上端デューティＤ２および不感帯下端デューティＤ１においては、ＯＣＶ６０の製造上のばらつきの影響をほとんど受けない。ＯＣＶ６０の製造上のばらつき、例えば不感帯の幅のばらつき等があったとしても、作動油が排出される側のポート（進角室連通ポート６５ｄあるいは遅角室連通ポート６５ｅ）の開口長さが非常に狭い状態における作動油の流量は、そのばらつきの影響をほとんど受けない。よって、本実施形態によれば、作動油の粘度の推定において、ＯＣＶ６０の製造上のばらつきの影響を抑制することができる。

図１２は、本実施形態の作動油の粘度の算出手順を示すフローチャートである。なお、本フローチャートは、エンジン回転数が一定、もしくは、エンジン回転数の変動が小さい運転状態、言い換えると、ＯＣＶ６０に供給される作動油の油圧の変動が小さい状態において実行されることが望ましい。

まず、ステップＳ１０では、ＥＣＵ１１０により、ＯＣＶ６０の電磁ソレノイド６８に対して不感帯上端デューティＤ２が出力される。ここで出力される不感帯上端デューティＤ２は、ＥＣＵ１１０により予め学習された学習値である。ＥＣＵ１１０は、従来公知の学習方法により、不感帯上端デューティＤ２および不感帯下端デューティＤ１を学習する。ＥＣＵ１１０は、例えば、出力したＯＣＶ駆動デューティと可変動弁機構２６の変位速度の検出値との関係に基づいて、不感帯上端デューティＤ２および不感帯下端デューティＤ１を学習する。ステップＳ１０が実行されると、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、ＥＣＵ１１０により、不感帯上端変位速度Ｖ２が検出される。ＥＣＵ１１０は、クランク角センサ４６およびカムポジションセンサ２８の検出結果に基づいて、不感帯上端変位速度Ｖ２を検出する。

次に、ステップＳ３０では、ＥＣＵ１１０により、ＯＣＶ６０の電磁ソレノイド６８に対して不感帯下端デューティＤ１が出力される。ＥＣＵ１１０は、学習により予め算出した不感帯下端デューティＤ１を出力する。

次に、ステップＳ４０では、ＥＣＵ１１０により、不感帯下端変位速度Ｖ１が検出される。ＥＣＵ１１０は、クランク角センサ４６およびカムポジションセンサ２８の検出結果に基づいて、不感帯下端変位速度Ｖ１を検出する。

次に、ステップＳ５０では、ＥＣＵ１１０により、不感帯上端変位速度Ｖ２と不感帯下端変位速度Ｖ１との差（不感帯変位速度幅）が算出される。

次に、ステップＳ６０では、ＥＣＵ１１０により、現在の作動油の粘度が推定される。ＥＣＵ１１０は、ステップＳ５０で算出した不感帯変位速度幅、およびエンジン回転数をパラメータとするマップデータを参照して、作動油の粘度を推定する。なお、エンジン回転数は、オイルポンプ６３によりＯＣＶ６０へ向けて圧送される作動油の油圧に対応している。作動油の粘度が推定されると、本フローはリターンされる。

本実施形態によれば、ＯＣＶ駆動デューティの不感帯の上端における可変動弁機構２６の変位速度である不感帯上端変位速度Ｖ２と、不感帯の下端における変位速度である不感帯下端変位速度Ｖ１とに基づいて作動油の粘度が推定される。これにより、作動油の流路を非常に狭い状態とした条件下における作動油の流量に基づいて作動油の粘度を推定することができる。その結果、ＯＣＶ６０の製造上のばらつきの影響を抑制し、かつ、一意的に作動油の粘度を推定することができる。

特に、本実施形態では、不感帯下端変位速度Ｖ１および不感帯上端変位速度Ｖ２の検出に際してＯＣＶ６０に対して出力される不感帯下端デューティＤ１、および不感帯上端デューティＤ２が、学習結果に基づいて設定される。よって、より精度よく作動油の粘度を推定することができる。

（実施形態の変形例）
実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、不感帯上端変位速度Ｖ２と不感帯下端変位速度Ｖ１との差分（不感帯変位速度幅）に基づいて作動油の粘度が推定されたが、これに代えて、不感帯上端変位速度Ｖ２あるいは不感帯下端変位速度Ｖ１のいずれか一方に基づいて作動油の粘度が推定されてもよい。この場合であっても、ＯＣＶ６０の製造上のばらつきの影響を抑制し、かつ、一意的に作動油の粘度を推定することができる。

本発明の油圧制御装置の実施形態に係る装置の概略構成図である。 本発明の油圧制御装置の実施形態に係る可変動弁制御装置の概略断面図である。 本発明の油圧制御装置の実施形態に係る可変動弁機構の概略図である。 本発明の油圧制御装置の実施形態におけるスプール弁子の変位量と各ポートの連通状態との関係を示す図である。 本発明の油圧制御装置の実施形態においてスプール弁子が遅角域にある状態を示す拡大図である。 本発明の油圧制御装置の実施形態においてスプール弁子が中立域にある状態を示す拡大図である。 本発明の油圧制御装置の実施形態においてＯＣＶ駆動デューティと可変動弁機構の変位速度との関係を示す特性図である。 本発明の油圧制御装置の実施形態の作動油の粘度の推定方法について説明するための図である。 作動油の粘度と可変動弁機構の応答速度との関係の一例を示す図である。 本発明の油圧制御装置の実施形態において不感帯上端デューティがＯＣＶに入力された場合のＯＣＶの様子を示す拡大図である。 本発明の油圧制御装置の実施形態において作動油の粘度と不感帯変位速度幅との関係を示す図である。 本発明の油圧制御装置の実施形態における作動油の粘度の算出手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
１７ 吸気ポート
１８ 排気ポート
１９ 吸気弁
２０ 排気弁
２１ 吸気カムシャフト（カムシャフト）
２２ 排気カムシャフト（カムシャフト）
２３ 吸気カムシャフトスプロケット（カムシャフトスプロケット）
２４ 排気カムシャフトスプロケット（カムシャフトスプロケット）
２６ 可変動弁機構
２６Ａ 吸気可変動弁機構
２６Ｂ 排気可変動弁機構
２７ ＶＶＴコントローラ
２８ カムポジションセンサ
４６ クランク角センサ
４７ 油温センサ
４８ 油圧センサ
５３ リングカバー（ハウジング部）
５６ 進角室
５７ 遅角室
５８ 進角側油路
５９ 遅角側油路
６０ ＯＣＶ（油圧制御弁）
６５ 油路構成本体部
６５ａ 作動油供給ポート
６５ｂ，６５ｃ 作動油排出ポート
６５ｄ 進角室連通ポート
６５ｅ 遅角室連通ポート
６６ スプール弁子
６７ コイルバネ
６８ 電磁ソレノイド
７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ ベーン部材（ベーン部）
１００ 可変動弁制御装置
１１０ ＥＣＵ
Ｄ１ 不感帯下端デューティ
Ｄ２ 不感帯上端デューティ
Ｒ１ 進角域
Ｒ３ 中立域
Ｒ５ 遅角域
Ｖ１ 不感帯下端変位速度
Ｖ２ 不感帯上端変位速度

Claims (4)

1. 装置本体と、前記装置本体に流出入する作動油の流路である第一油路と、前記第一油路とは異なり、前記装置本体に流出入する前記作動油の流路である第二油路とを有し、前記第一油路の油圧と前記第二油路の油圧との差圧に応じて作動する油圧作動装置へ流出入する前記作動油の流量を制御する油圧制御装置であって、
   前記第一油路に接続される第一ポート、前記第二油路に接続される第二ポート、前記作動油が供給される供給ポート、および、前記作動油を排出する排出ポートが設けられた弁本体と、前記弁本体の内部を変位可能に設けられたスプール弁子とを有し、入力される制御指令値に応じて前記スプール弁子を変位させることにより、前記油圧作動装置へ流出入する前記作動油の流量を制御する油圧制御弁と、
   前記作動油の流量に対応する値を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記作動油の流量に対応する値と、前記作動油の油圧に対応する値とに基づいて、前記作動油の粘度を推定する推定手段と、
   前記推定手段により推定された前記粘度に基づいて前記制御指令値を設定する設定手段とを備え、
   前記検出手段は、前記第一ポートおよび前記第二ポートのいずれか一方が前記供給ポートと連通した状態で、前記第一ポートおよび前記第二ポートのもう一方において前記排出ポートと連通された状態と連通されていない状態とが切り替わる前記制御指令値である所定指令値が前記油圧制御弁に入力された状態において、前記作動油の流量に対応する値を検出する
   ことを特徴とする油圧制御装置。
2. 請求項１に記載の油圧制御装置において、
   前記所定指令値は、前記制御指令値と前記検出手段により検出された前記作動油の流量に対応する値との関係に基づいて学習される
   ことを特徴とする油圧制御装置。
3. 請求項１または２に記載の油圧制御装置において、
   前記油圧制御弁は、前記排出ポートが前記第一ポートおよび前記第二ポートのいずれとも連通しない前記制御指令値の領域である不感帯を有するものであり、
   前記推定手段は、前記不感帯の一端側の前記所定指令値が前記油圧制御弁に入力された状態において検出される前記作動油の流量に対応する値と、前記不感帯の他端側の前記所定指令値が前記油圧制御弁に入力された状態において検出される前記作動油の流量に対応する値との差分に基づいて前記粘度を推定する
   ことを特徴とする油圧制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の油圧制御装置において、
   前記油圧作動装置は、前記装置本体に設けられ、前記第一油路に接続された進角室と、前記装置本体に設けられ、前記第二油路に接続された遅角室とを備え、前記進角室および前記遅角室への前記作動油の流出入に応じて内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの間の回転の位相差を変更することで、前記内燃機関の吸気弁または排気弁の開閉時期を可変とする可変動弁機構であり、
   前記作動油の流量に対応する値とは、前記位相差の変化速度である
   ことを特徴とする油圧制御装置。

Images