JP5034898B2 - 油圧システムの制御装置及びバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、オイルの供給を受けて動作する油圧アクチュエータを備えた油圧システムの制御装置、及び、油圧アクチュエータの一種であるバルブタイミング可変機構によって内燃機関のバルブタイミングを制御するバルブタイミング制御装置に関する。

従来、例えば下記の特許文献１，２に記載されているように、クランク軸に対するカム軸の位相角を変化させ、それにより内燃機関のバルブタイミングを可変にするバルブタイミング可変機構が知られている。一般的なバルブタイミング可変機構は、ベルトやチェーンによってクランク軸に連結されたハウジングと、カム軸に固定されたベーン体とを有している。ベーン体はハウジング内に収容され、ベーン体とハウジングとの間に油圧室が形成されている。この油圧室にオイルを供給し、その供給量を制御弁によって制御することで、ハウジングとベーン体とを相対回転させてクランク軸に対するカム軸の位相角を変化させることができる。

上記のような油圧式のバルブタイミング可変機構では、その動作特性にオイルの粘度が影響する。例えば、オイルの粘度が高いほどバルブタイミング可変機構の応答性は低下する。その一方で、摺動部のクリアランスから漏れるオイルの量は、オイルの粘度が低いほうが多くなる。このようなことを考慮すると、バルブタイミング可変機構をより的確に制御できるようにするには、オイルの粘度をバルブタイミング可変機構の制御に反映させることが望ましい。

この点に関し、特許文献１に記載のものでは、オイルの粘度がバルブタイミング可変機構の応答性に与える影響に着目し、その応答性に基づいて粘度を求めるようにしている。具体的には、粘度とバルブタイミング可変機構の応答速度との関係を求めた応答速度−粘度マップを予め作成しておき、この応答速度−粘度マップを用いて粘度を算出している。また、油温を計測し、油温と粘度との関係を温度領域毎に学習している。
特開２００４−９２５９３号公報 特開２００１−１６４９５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、オイルの粘度を計測する上で実際にバルブタイミング可変機構を動作させなければならない、という点において問題がある。オイルの粘度がバルブタイミング可変機構の動作特性に与える影響は内燃機関の冷間始動直後において特に大きい。冷間始動の直後はオイルも冷えており、オイルの粘度が高い状況にあるからである。ところが、特許文献１に記載のような方法でオイルの粘度を計測する場合には、内燃機関の冷間始動直後におけるバルブタイミング可変機構の動作に粘度を反映させることができない。

また、特許文献１に記載のものでは、バルブタイミング可変機構の制御にオイルの粘度を反映させたい場合、現時点における粘度を即座に取得することは難しい。粘度を取得するためには、その都度、バルブタイミング可変機構の応答速度を求めるという作業が必要となるからである。専用の粘度センサを追加することも考えられるが、その場合には当然のことながら製造コストの増大を招き、また、センサの数が増える分故障の原因となる可能性も高くなる。

なお、特許文献１に記載のものは温度領域毎に粘度を学習しているので、その学習値を読み出してバルブタイミング可変機構の制御に反映させることも考えられる。しかし、学習値と現時点での粘度とが必ずしも一致しているとは限らない。学習値の記録時点から時間が経過した場合には、オイルの劣化が進んでいたり、或いはオイル交換がされていたりする可能性があるためである。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、任意の時点においてオイルの粘度を即座に且つ正確に求めることができ、その正確なオイル粘度に基づいた的確なシステム制御を実現できるようにした油圧システムの制御装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、任意の時点においてオイルの粘度を即座に且つ正確に求めることができ、その正確なオイル粘度に基づいてバルブタイミング可変機構の動作を的確に制御できるようにしたバルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、オイルの供給を受けて動作する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに接続されているオイルの供給ラインと、前記供給ラインのオイルに油圧を発生させる油圧発生源とを有する油圧システムの制御装置において、
前記油圧システムで使用されているオイルの粘性特性の学習値を記憶した記憶手段と、
前記供給ラインの油圧を計測する油圧計測手段と、
前記供給ラインの油温を計測する油温計測手段と、
前記油圧発生源による油圧発生開始時、油圧計測値の立ち上りの緩急の程度を示す指標値を取得する指標値取得手段と、
前記指標値と油圧発生開始時の油温計測値とからオイルの粘性特性を特定し、特定した粘性特性に基づいて前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を更新する第１の学習手段と、
油圧計測値の立ち上り後、オイルの供給によって前記油圧アクチュエータを動作させたときの前記油圧アクチュエータの応答速度を計測する応答速度計測手段と、
前記応答速度と応答速度計測時の油温計測値とからオイルの粘性特性を特定し、特定した粘性特性に基づいて前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を更新する第２の学習手段と、
を備えることを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、
前記応答速度計測手段は、前記油圧アクチュエータを全開速度で動作させたときの前記油圧アクチュエータの応答速度を計測することを特徴としている。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
応答速度計測時の油温計測値が所定の上限温度を超えるときには、前記第２の学習手段による粘性特性の学習を禁止する禁止手段、
をさらに備えることを特徴としている。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
応答速度計測時の前記油圧アクチュエータの動作量が所定の下限動作量を下回るときには、前記第２の学習手段による粘性特性の学習を禁止する禁止手段、
をさらに備えることを特徴としている。

第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記第２の学習手段は、特定した粘性特性の指標値が粘性特性学習値よりも高粘性特性を示す場合には、粘性特性学習値を特定した粘性特性の指標値に置き換えることを特徴としている。

第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を前記油圧システムの制御に反映させる制御手段、
をさらに備えることを特徴としている。

また、第７の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関のバルブタイミングを可変にする油圧式のバルブタイミング可変機構と、前記バルブタイミング可変機構に接続されているオイルの供給ラインと、前記内燃機関により駆動されて前記供給ラインのオイルに油圧を発生させるオイルポンプとを有し、オイルの給排の制御によって前記バルブタイミング可変機構の動作を制御するバルブタイミング制御装置において、
使用されているオイルの粘性特性の学習値を記憶した記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を前記バルブタイミング可変機構の動作の制御に反映させる制御手段と、
前記供給ラインの油圧を計測する油圧計測手段と、
前記供給ラインの油温を計測する油温計測手段と、
前記内燃機関の始動時、油圧計測値の立ち上りの緩急の程度を示す指標値を取得する指標値取得手段と、
前記指標値と油圧発生開始時の油温計測値とからオイルの粘性特性を特定し、特定した粘性特性に基づいて前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を更新する第１の学習手段と、
油圧計測値の立ち上り後、オイルの供給によって前記バルブタイミング可変機構を動作させたときの前記バルブタイミング可変機構の応答速度を計測する応答速度計測手段と、
前記応答速度と応答速度計測時の油温計測値とからオイルの粘性特性を特定し、特定した粘性特性に基づいて前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を更新する第２の学習手段と、
を備えることを特徴としている。

第１の発明によれば、油圧を発生させてから油圧アクチュエータの動作が可能になるまでの間は、油圧の立ち上りの緩急の程度を示す指標値と油温計測値との関係に基づく学習によってオイルの粘性特性を正確に把握することができる。そして、油圧が立ち上って油圧アクチュエータの動作が可能になってからは、油圧アクチュエータの応答速度と油温計測値との関係に基づく学習によってオイルの粘性特性をより正確に把握することができる。オイルの粘性特性を正確に把握しておくことで、任意の時点におけるオイル粘度を油温から即座に且つ正確に求めることができるようになる。また、現時点の油温におけるオイル粘度だけでなく、油温が変化したときの将来のオイル粘度を正確に予測することもできる。

第２の発明によれば、油圧アクチュエータを全開速度で動作させることで、応答速度の絶対値を大きくして応答速度の計測値に占める計測誤差の割合を小さくすることができる。これにより、応答速度と油温計測値とによる粘性特性の特定精度を高めることができ、ひいては、粘性特性学習値の学習精度を高めることができる。

第３の発明によれば、オイルの粘性特性の違いが応答速度と油温との関係の違いとして表れ難い高温域での学習を禁止することによって、誤学習による粘性特性学習値の精度の低下を防止することができる。

第４の発明によれば、油圧アクチュエータの動作量が少ないために応答速度の計測精度が低下する状況での学習を禁止することによって、誤学習による粘性特性学習値の精度の低下を防止することができる。

第５の発明によれば、応答速度と油温計測値とから特定した粘性特性の指標値が粘性特性学習値よりも高粘性特性を示す場合には、粘性特性学習値を特定した粘性特性指標値に置き換えることで、粘性特性学習値を油圧システムの制御に反映させたときのシステムの動作に係る信頼性を保つことができる。

第６の発明によれば、粘性特性学習値を油圧システムの制御に反映させることで、任意の時点においてオイルの粘度を正確に判断することができ、その正確な判断に基づいた的確なシステム制御を実現することができる。

また、第７の発明によれば、内燃機関の始動後、バルブタイミング可変機構の動作が可能になるまでの間は、油圧の立ち上りの緩急の程度を示す指標値と油温計測値との関係に基づく学習によってオイルの粘性特性を正確に把握することができる。そして、油圧が立ち上ってバルブタイミング可変機構の動作が可能になってからは、バルブタイミング可変機構の応答速度と油温計測値との関係に基づく学習によってオイルの粘性特性をより正確に把握することができる。オイルの粘性特性を正確に把握することにより任意の時点においてオイルの粘度を即座に且つ正確に求めることができ、その正確なオイル粘度に基づいてバルブタイミング可変機構の動作を的確に制御することができる。

実施の形態１．
以下、図１乃至図６を参照して、本発明の実施の形態１としての内燃機関（以下、エンジンという）のバルブタイミング制御装置について説明する。

本実施の形態のバルブタイミング制御装置は、図１を用いてその構成の概略を説明することができる。図１は、本実施の形態のバルブタイミング制御装置の油圧回路を示している。この図に示すように、バルブタイミング制御装置は、油圧アクチュエータであるバルブタイミング可変機構（variable valve timing mechanism、以下、ＶＶＴという）２０を備えている。ＶＶＴ２０は、クランク軸にベルト或いはチェーンによって連結されたハウジング２２と、ハウジング２２内に配置されカム軸と一体に回転するベーン体２４とを備えている。

ハウジング２２の内部にはベーン体２４によって区画される２つの油室２６，２８が形成されている。ＶＶＴ２０によれば、これら２つの油室２６，２８間の容積比を変化させることでハウジング２２に対してベーン体２４を回転させ、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ができ、ひいては、バルブタイミングを変化させることができる。２つの油室２６，２８のうち、バルブタイミングの進角時に容積を拡大させる側の油室２６を進角油室といい、容積を縮小させる側の油室２８を遅角油室という。バルブタイミングの遅角時には、逆に遅角油室２８の容積を拡大させ、進角油室２６の容積を縮小させるようにする。

ＶＶＴ２０は、進角油室２６と遅角油室２８の何れ一方に選択的にオイル（作動油）を供給することで、それら油室２６，２８間の容積比を変化させることができる。進角油室２６にオイルを供給する場合には、供給されたオイルの分だけ進角油室２６が拡大するとともに、遅角油室２８からは進角油室２６の拡大に伴ってオイルが押し出される。逆に、遅角油室２８にオイルを供給する場合には、供給されたオイルの分だけ遅角油室２８が拡大し、進角油室２６はオイルが押し出されることによって縮小する。

ＶＶＴ２０に供給されるオイルは、ＶＶＴライン８によってメインオイルギャラリ６から取り出される。メインオイルギャラリ６はオイルポンプ４を起点として延びるオイルの主流路である。メインオイルギャラリ６を流れるオイルはＶＶＴ２０以外の油圧アクチュエータにも供給されるほか、エンジン２内の各摺動部に潤滑油として供給されている。ＶＶＴライン８はメインオイルギャラリ６から分岐した枝流路であって、メインオイルギャラリ６とともにオイルの供給ラインを構成している。以下、メインオイルギャラリ６とＶＶＴライン８とを合わせてオイル供給ライン６，８と表記することもある。

オイルポンプ４はエンジン２のクランク軸にギヤ、チェーン或いはベルトによって連結されている。オイルポンプ４はエンジン２の駆動力によって回転してメインオイルギャラリ６内のオイルに油圧を発生させる。オイルポンプ４の回転によって発生した油圧は、メインオイルギャラリ６に取り付けられた油圧センサ４２によって計測することができる。また、メインオイルギャラリ６には油圧センサ４２と並んで油温センサ４６も計測されている。

ＶＶＴライン８の先端部にはオイルコントロールバルブ（oil control valve、以下、ＯＣＶという）１０が取り付けられている。ＯＣＶ１０とＶＶＴ２０の進角油室２６とは進角油室ライン３４によって接続され、ＶＶＴ２０の遅角油室２８とは遅角油室ライン３２によって接続されている。ＯＣＶ１０は、オイルの供給先を進角油室ライン３４と遅角油室ライン３２とで切り換えるライン切換弁であると同時に、その開度の制御によってオイルの供給量を調整できる流量調整弁でもある。

詳しくは、ＯＣＶ１０は電磁駆動式のスプール弁であって、スリーブ内のスプールの位置によって進角油室ライン３４及び遅角油室ライン３２に対するオイルの給排を制御することができる。スプールは移動方向の一方の端部をスプリングによって支持され、他方の端部をソレノイドによって支持されている。スプールの位置はソレノイドに供給する駆動電流のデューティ比によって制御することができる。ソレノイドへの非通電時には、スプールはスプリングの付勢力によって所定の初期位置に置かれる。この初期位置では、ＶＶＴライン８は遅角油室ライン３２に接続されるようになっている。

ＯＣＶ１０の制御は、エンジン２の全体を統合制御している電子制御ユニット（electronic control unit、以下、ＥＣＵという）４０によって行われる。ＥＣＵ４０はＯＣＶ１０に対し、ソレノイドを駆動するためのデューティ比信号を供給する。デューティ比は、例えば、バルブタイミングの目標値と実際値との偏差に基づいて決定する。バルブタイミングの実際値は、クランク軸センサ５２のパルス信号とカム軸センサ５４のパルス信号との位相のずれから計算することができる。ソレノイドは供給されたデューティ比信号によって駆動され、デューティ比によって決まる位置にスプールを移動させる。その結果、ＶＶＴ２０の２つの油室２６，２８のうち所望の側に所望量のオイルが供給されることとなって、目標とするバルブタイミングが実現されるようになる。ＥＣＵ４０はＯＣＶ１０と共に、ＶＶＴ２０、オイルポンプ４及びオイルの供給ライン６，８からなる油圧システムの制御装置を構成している。

以上説明したように、本実施の形態のバルブタイミング制御装置は、エンジン２によってオイルポンプ４を駆動し、オイルポンプ４によって油圧を高めたオイルをＶＶＴ２０に供給することでＶＶＴ２０を動作させる構成になっている。このような構成では、その動作特性にオイルの粘度が影響する。例えば、オイルの粘度が高いほどＶＶＴ２０の応答性は低下する。また、図１中に模式的に示すようにＶＶＴ２０内の各部クリアランスから漏れるオイル（ドレン）の量は、オイルの粘度が低いほうが多くなる。そこで、本実施の形態のバルブタイミング制御装置では、以下に説明する方法によってＶＶＴ２０に供給されるオイルの粘度を判定し、そのオイル粘度をＶＶＴ２０の制御に反映させることとした。

まず、図２は、エンジン２の冷間始動時における油圧の挙動を高粘性オイルと低粘性オイルとで比較して示す図である。この図に示すように、エンジン２の始動後、エンジン回転数の上昇に比例してオイルポンプ４の回転数も上昇していく。そして、オイルポンプ回転数の上昇に伴ってメインオイルギャラリ６内のオイルの油圧も立ち上っていく。図２において実線で示す油圧の変化は低粘性オイルのものであり、破線で示す油圧の変化は高粘性オイルのものである。低粘性オイルにおける油圧の立ち上りは急であるのに対し、高粘性オイルにおける油圧の立ち上りは緩慢である。つまり、オイルの粘度は油圧発生後の油圧の挙動、より詳しくは、油圧の立ち上りの緩急に具現化される。

本実施の形態では、油圧の立ち上りの緩急の程度を示す指標値として、油圧の立ち上り遅れ時間を取得する。ここでは図２に示すように、エンジン回転数が所定の始動判定回転数に達してから、油圧センサ４２による油圧計測値が所定の立ち上り判定油圧に達するまでの時間を油圧立ち上り遅れ時間（toil）と定義する。低粘性オイルと高粘性オイルとでは、高粘性オイルのほうが油圧立ち上り遅れ時間（toil）は長くなる。

図３は、予め粘度が既知のオイルを用いて実験し、オイル粘度毎に油圧立ち上り遅れ時間（toil）を調べた結果を示している。この図に示すように、オイル粘度と油圧立ち上り遅れ時間とは一対一に対応している。ＥＣＵ４０の記憶部４０ａには、油圧立ち上り遅れ時間（toil）とオイル粘度との関係が図３に示すようなマップの形で記憶されている。このマップを参照することによって、油圧立ち上り遅れ時間からオイル粘度を取得することが可能になる。

ただし、図３に示すマップから取得できるのは、あくまでもエンジン始動時におけるオイル粘度である。エンジン２の暖機が進んで油温が上昇すれば、それに応じてオイル粘度も変化していく。図４は、オイル粘度と油温との関係を示す図である。この図に示すように、オイルの粘度は油温が低いときには高く、油温が高くなるほど低くなるという温度依存特性を有している。また、オイル粘度の温度依存特性（以下、オイル粘性特性という）は、オイルの組成や劣化状況によって異なっている。図４中には異なる４つのオイル粘性特性を実線で例示している。このようなオイル粘性特性は実験によって求めることができる。本実施の形態では、組成や劣化度の異なる種々のオイルについて実験を行い、それらの粘性特性を調べた結果を図４に示すようなマップにしてＥＣＵ４０に記憶している。

現在使用しているオイルの粘性特性は、エンジン始動時における油温（stho）とオイル粘度（γ）とを取得し、それらを図４に示すマップに当てはめることで特定することができる。エンジン始動時のオイル粘度（γ）は図３に示すマップに基づいて油圧立ち上り遅れ時間（toil）から求めることができる。取得した油温（stho）とオイル粘度（γ）とに対応するオイル粘性特性のデータがマップ中に存在しない場合には、マップに存在するオイル粘性特性データを用いた補間計算によって対応するオイル粘性特性を特定する。図４には、補間計算によって特定したオイル粘性特性を破線で例示している。

以上説明した方法によってオイル粘性特性を特定することで、エンジン２の暖機が進んで油温が変化した場合であっても、任意の時点におけるオイル粘度を油温から即座に求めることが可能になる。そして、このような方法によれば、オイル粘度を求めるために実際にＶＶＴ２０を動作させる必要が無いので、エンジン２の冷間始動直後におけるＶＶＴ２０の動作にも正確なオイル粘度を反映させることが可能となる。

ところで、油圧立ち上り遅れ時間からオイル粘度を求める場合と、実際にＶＶＴ２０を動作させたときの応答速度からオイル粘度を求める場合とでは、後者の方が精度よくオイル粘度を求めることができる。ＶＶＴ２０の応答速度とオイル粘度との相関は、油圧立ち上り遅れ時間とオイル粘度との相関よりもさらに高いからである。したがって、油圧が完全に立ち上ってＶＶＴ２０の動作が可能になった後は、ＶＶＴ２０の応答速度を計測し、ＶＶＴ２０の応答速度に基づいてオイル粘性特性を求めるほうが、実際のオイル粘性特性をより正確に特定できるものと考えられる。

ＶＶＴ２０の応答速度は次のようにして計算する。まず、目標バルブタイミングと実バルブタイミングが一致している状態から目標バルブタイミングを変化させる。その際にＯＣＶ１０に供給する駆動電流のデューティ比は１００％若しくは０％に設定し、ＶＶＴ２０を全開速度で動作させるようにする。そして、目標バルブタイミングと実バルブタイミングが再び一致するまでに要した時間と、実バルブタイミングの変位角とを計測する。実バルブタイミングの変位角は、カム軸センサ５４からのパルス信号とクランク軸センサ５２からのパルス信号とから求めることができる。実バルブタイミングの変位角を所要時間で除算して得られる数値が、ＶＶＴ２０の応答速度（°ＣＡ／ｓ）である。

図５は、ＶＶＴ２０の応答速度と油温との関係を示す図である。図５では、ＯＣＶ１０に供給する駆動電流のデューティ比を１００％に設定したときのＶＶＴ２０の応答速度と油温との関係を上段に示し、デューティ比を０％に設定したときのＶＶＴ２０の応答速度と油温との関係を下段に示している。この図に示すように、ＶＶＴ２０の応答速度と油温との関係はオイル粘性特性によって決まる。図５中には異なる４つのオイル粘性特性を実線で例示している。このようなオイル粘性特性は実験によって求めることができる。本実施の形態では、組成や劣化度の異なる種々のオイルについて実験を行い、それらの粘性特性を調べた結果を図５に示すようなマップにしてＥＣＵ４０に記憶している。

現在使用しているオイルの粘性特性は、デューティ１００％或いは０％でＯＣＶ１０を制御したときのＶＶＴ２０の応答速度（β）と油温（tho）とを取得し、それらを図５に示すマップに当てはめることで特定することができる。取得したＶＶＴ２０の応答速度（β）と油温（tho）とに対応するオイル粘性特性のデータがマップ中に存在しない場合には、マップに存在するオイル粘性特性データを用いた補間計算によって対応するオイル粘性特性を特定する。図５には、補間計算によって特定したオイル粘性特性を破線で例示している。

このような方法によって特定したオイル粘性特性は、油圧立ち上り遅れ時間に基づき特定したオイル粘性特性よりも精度が高い。しかし、ＶＶＴ２０の応答速度に基づいて高い精度でオイル粘性特性を特定するためには、以下に説明するような３つの実施条件を満たす必要がある。

第１の実施条件は、前述のようにＯＣＶ１０に供給する駆動電流のデューティ比が１００％若しくは０％に設定されていることである。デューティ比を１００％にすればＶＶＴ２０は進角側に全開速度で動作し、デューティ比を０％にすればＶＶＴ２０は遅角側に全開速度で動作する。ＶＶＴ２０を全開速度で動作させることで、応答速度の絶対値を大きくして応答速度の計測値に占める計測誤差の割合を最小限に止めることができる。

また、ＯＣＶ１０内のスプールの位置は駆動電流のデューティ比によって決まるが、デューティ比に対するスプールの位置には多少のばらつきが存在する。スプールの位置はＶＶＴ２０に供給されるオイルの量に影響するため、スプールの位置にばらつきがあるとＶＶＴ２０の応答速度を正しく評価できなくなってしまう。しかし、デューティ比が１００％であればスプールは最進角位置に固定され、デューティ比が０％であればスプールは最遅角位置に固定される。したがって、デューティ比が１００％若しくは０％であることを条件にすることで、デューティに対するスプールの位置のばらつきがＶＶＴ２０の応答速度に与える影響を排除することもできる。

第２の実施条件は、実バルブタイミングの変位角が所定の変位角下限値（Ｖmin）を下回っていないことである。ＶＶＴ２０の応答速度は実バルブタイミングの変位角を所要時間で除算して得られる数値であるので、実バルブタイミングの変位角が小さいほど応答速度の計算誤差が大きくなってしまう。前記の変位角下限値（Ｖmin）は応答速度の計算誤差を許容できる限界値である。

そして、第３の実施条件は、油温が所定の油温上限値（thomax）を超えていないことである。図５から分かるように、高温域ではオイルの粘性特性の違いがＶＶＴ２０の反応速度と油温との関係の違いとして表れ難い。したがって、高温域では、反応速度（β）と油温（tho）とによる粘性特性の判定精度は低下することになる。前記の油温上限値（thomax）は十分な判定精度を確保できる限界値である。

以上のように、ＶＶＴ２０の応答速度に基づいてオイル粘性特性を特定する方法には、油圧立ち上り遅れ時間に基づく方法に比較して正確にオイル粘性特性を特定できるという長所がある反面、第１乃至第３の実施条件の成否によっては必ずしも実施できるとは限らないという短所もある。一方、油圧立ち上り遅れ時間に基づく方法によれば、エンジン２の始動時には必然的にオイル粘度を求めることができ、その始動時オイル粘度に基づいて必ずオイル粘性特性を特定することができる。このように２つの方法にはそれぞれに長所及び短所があることから、オイルの粘性特性を常に正確に把握できるようにするためには、これら２つの方法を適宜に組み合わせて実施することが望ましい。本実施の形態では、オイル粘性特性の学習値を記憶部４０ａに記憶しておき、各方法にてオイル粘性特性を特定できたら、特定したオイル粘性特性に基づいて学習値を更新するようにした。

以下、本実施の形態において実施されるオイル粘性特性の学習制御について図６を用いて説明する。図６はオイル粘性特性の学習制御のルーチンを示すフローチャートであって、ＥＣＵ４０は図６に示すルーチンを所定の学習条件が成立したときに実行する。学習条件には、エンジン回転数がエンジン始動判定回転数を超えたことと、オイル粘度（γ）と油温（stho）とがそれぞれ取得されたことが含まれている。

図６に示すルーチンの最初のステップＳ１０２では、油圧立ち上り遅れ時間（toil）から得られたオイル粘度（γ）が取り込まれる。また、ステップＳ１０４では、エンジン始動時の油温（stho）が取り込まれる。そして、ステップＳ１０６では、図４に示すマップに基づいてオイル粘度（γ）と油温（stho）とによりオイルの粘性特性Ａが特定され、その指標値が計算される。

次のステップＳ１０８では、特定したオイル粘性特性Ａの指標値を用いて記憶部４０ａに記憶されているオイル粘性特性学習値が更新される。本実施の形態では、オイル粘性特性学習値がオイル粘性特性Ａの指標値に置き換えられるようになっている。

次のステップＳ１１０では、ＯＣＶ１０がデューティ比１００％若しくは０％で制御されたときのＶＶＴ２０の応答速度が取り込まれたか否か判定される。この判定は前述の第１の実施条件に相当する。

ステップＳ１１０の条件が成立した場合には、次にステップＳ１１２の判定が行われる。この判定は前述の第２の実施条件に相当し、応答速度を計測したときの実バルブタイミングの変位角が変位角下限値（Ｖmin）を超えているか否か判定される。

ステップＳ１１２の条件が成立した場合には、次にステップＳ１１４及びＳ１１６の処理が行われる。まず、ステップＳ１１４では、その時点における油温（tho）が取り込まれる。続いてステップＳ１１６では、取り込んだ油温（tho）が油温上限値（thomax）よりも低いか否か判定される。この判定は前述の第３の実施条件に相当する。

ステップＳ１１０，Ｓ１１２及びＳ１１６の条件、すなわち、前述の第１乃至第３の実施条件の何れかが不成立であるならば、ステップＳ１２６の処理が選択される。ステップＳ１２６では、オイル粘性特性の学習値の更新が禁止される。このため、次のステップＳ１２４では、油圧立ち上り遅れ時間（toil）に基づき特定したオイル粘性特性ＡがＶＶＴ２０の制御に使用されることになる。

ステップＳ１１６の判定の結果、油温（tho）が油温上限値（thomax）よりも低い場合には、すなわち、前述の第１乃至第３の実施条件が全て成立した場合には、ステップＳ１１８の処理が行われる。ステップＳ１１８では、図５に示すマップに基づいてＶＶＴ２０の応答速度（β）と油温（tho）とによりオイルの粘性特性が特定され、その指標値Ｃが計算される。

次のステップＳ１２０では、ステップＳ１１８で特定したオイル粘性特性Ｃの指標値とオイル粘性特性学習値との大小関係が判定される。判定の結果、オイル粘性特性Ｃの指標値のほうがオイル粘性特性学習値よりも低粘性特性を示している場合には、ステップＳ１２６の処理が選択されてオイル粘性特性の学習値の更新が禁止される。そして、ＶＶＴ２０の制御には油圧立ち上り遅れ時間（toil）に基づき特定したオイル粘性特性Ａが使用される（ステップＳ１２４）。

一方、オイル粘性特性Ｃの指標値のほうがオイル粘性特性学習値よりも高粘性特性を示している場合には、ステップＳ１２２の処理が選択される。ステップＳ１２２では、特定したオイル粘性特性Ｃの指標値を用いて記憶部４０ａに記憶されているオイル粘性特性学習値が更新される。本実施の形態では、オイル粘性特性学習値がオイル粘性特性Ｃの指標値に置き換えられるようになっている。これにより、ＶＶＴ２０の制御には応答速度（β）に基づき特定したオイル粘性特性Ｃが使用されることになる（ステップＳ１２４）。

以上説明したオイル粘性特性学習制御を実施することで、エンジン２の始動後、油圧が立ち上ってＶＶＴ２０の動作が可能になるまでの間は、油圧立ち上り遅れ時間（toil）と始動時油温（stho）との関係に基づく学習によってオイルの粘性特性を正確に把握することができる。そして、油圧が立ち上ってＶＶＴ２０の動作が可能になってからは、ＶＶＴ２０の応答速度（β）と油温（tho）との関係に基づく学習によってオイルの粘性特性をより正確に把握することができる。

オイルの粘性特性を学習値として正確に把握しておくことで、任意の時点におけるオイル粘度を油温から即座に且つ正確に求めることが可能になる。また、オイル粘性特性学習値を用いることで、現時点の油温におけるオイル粘度だけでなく、油温が変化したときの将来のオイル粘度を正確に予測することもできる。したがって、本実施の形態のバルブタイミング制御装置によれば、正確なオイル粘度に基づいてＶＶＴ２０の動作を的確に制御することができる。具体例としては、ＯＣＶ１０によってＶＶＴ２０の動作を制御するときの制御量（制御デューティ）に正確なオイル粘度を反映させることができる。オイル粘度が変わればＯＣＶ１０の制御量に対するＶＶＴ２０の応答性も変化する。正確なオイル粘度を制御量の設定に反映させることで、ＶＶＴ２０の応答性にばらつきが生じるのを防止することができる。

なお、実施の形態１と第１の発明及びそれに従属する各発明との対応関係は次の通りである。まず、図１において、ＶＶＴ２０は第１の発明の「油圧アクチュエータ」に相当し、メインオイルギャラリ６及びＶＶＴライン８は第１の発明の「オイルの供給ライン」に相当し、オイルポンプ４は第１の発明の「油圧発生源」に相当する。また、ＥＣＵ４０は第６の発明の「制御手段」に相当し、ＥＣＵ４０の記憶部４０ａは第１の発明の「記憶手段」に相当する。油圧センサ４２は第１の発明の「油圧計測手段」に相当し、油温センサ４６は第１の発明の「油温計測手段」に相当する。

また、ＥＣＵ４０が図６に示すルーチンのステップＳ１０２を実行することで第１の発明の「指標値取得手段」が実現される。そして、ステップＳ１０４，Ｓ１０６及びＳ１０８を実行することで第１の発明の「第１の学習手段」が実現される。また、ＥＣＵ４０が図６に示すルーチンのステップＳ１１０を実行することで第１及び第２の発明の「応答速度計測手段」が実現される。そして、ステップＳ１１４，Ｓ１１８，Ｓ１２０及びＳ１２２を実行することで第１及び第５の発明の「第２の学習手段」が実現される。

さらに、ＥＣＵ４０が図６に示すルーチンのステップＳ１１６及びＳ１２６を実行することで第３の発明の「禁止手段」が実現され、また、ステップＳ１１２及びＳ１２６を実行することで第４の発明の「禁止手段」が実現される。バルブタイミングの変位角は第４の発明の「油圧アクチュエータの動作量」に相当する。

実施の形態１と第７の発明との対応関係は次の通りである。まず、図１において、ＶＶＴ２０は第７の発明の「バルブタイミング可変機構」に相当し、メインオイルギャラリ６及びＶＶＴライン８は第７の発明の「オイルの供給ライン」に相当し、オイルポンプ４は第７の発明の「オイルポンプ」に相当する。ＥＣＵ４０は第７の発明の「制御手段」に相当し、ＥＣＵ４０の記憶部４０ａは第７の発明の「記憶手段」に相当する。油圧センサ４２は第７の発明の「油圧計測手段」に相当し、油温センサ４６は第７の発明の「油温計測手段」に相当する。

また、ＥＣＵ４０が図６に示すルーチンのステップＳ１０２を実行することで第７の発明の「指標値取得手段」が実現される。そして、ステップＳ１０４，Ｓ１０６及びＳ１０８を実行することで第７の発明の「第１の学習手段」が実現される。また、ＥＣＵ４０が図６に示すルーチンのステップＳ１１０を実行することで第７の発明の「応答速度計測手段」が実現される。そして、ステップＳ１１４，Ｓ１１８及びＳ１２２を実行することで第７の発明の「第２の学習手段」が実現される。

実施の形態２．
次に、図１，図７乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２としてのバルブタイミング制御装置について説明する。

本実施の形態のバルブタイミング制御装置は、実施の形態１のものと同構成の油圧回路を備えている。したがって、以下の説明では、実施の形態１と同じく図１に示す構成を前提にして説明を行うものとする。

本実施の形態のバルブタイミング制御装置と実施の形態１のものとは、エンジン２の始動時に油圧立ち上り遅れ時間に基づいてオイル粘性特性を学習し、油圧の立ち上り後はＶＶＴ２０の応答速度に基づいてオイル粘性特性を再学習する点においては共通する。しかし、応答速度に基づくオイル粘性特性の再学習の内容において、本実施の形態と実施の形態１との間には違いが有る。

実施の形態１では、ＶＶＴ２０の応答速度に基づき特定したオイル粘性特性Ｃの指標値のほうがオイル粘性特性学習値よりも高粘性特性を示していることを条件にして、オイル粘性特性学習値をオイル粘性特性Ｃの指標値に置き換えている。これに対し、本実施の形態では、所定の優先条件が成立している場合には、オイル粘性特性Ｃの指標値とオイル粘性特性学習値とを比較することなく、オイル粘性特性学習値をオイル粘性特性Ｃの指標値に置き換えることとした。上記所定の優先条件とは、ＶＶＴ２０の応答速度からオイル粘性特性を高精度で特定することができる条件であって、具体的には以下の２つの条件である。

第１の優先条件は、油温が十分に低いことである。具体的には、油温計測値が所定の油温第２上限値（thomax2）を超えていなか否かによって判断される。油温第２上限値（thomax2）は、当然のことながら、実施の形態１に係る油温上限値（thomax）よりも低い温度に設定されている。本実施の形態では、実施の形態１に係る油温上限値（thomax）を油温第１上限値（thomax1）と表記する。図７に示すように、本実施の形態では、油温第１上限値（thomax1）を超える高温域は学習禁止域とされ、油温第２上限値（thomax2）を下回る低温域は学習優先域とされる。低温域ではオイルの粘性特性の違いがＶＶＴ２０の反応速度と油温との関係の違いとして顕著に表れている。

第２の優先条件は、実バルブタイミングの変位角が十分に大きいことである。変位角が大きいほど応答速度の計算誤差は小さくなるからである。具体的には、実バルブタイミングの変位角が所定の変位角第２下限値（Ｖmin2）を超えているか否かによって判断される。変位角第２下限値（Ｖmin2）は、当然のことながら、実施の形態１に係る変位角下限値（Ｖmin）よりも大きい変位角に設定されている。本実施の形態では、実施の形態１に係る変位角下限値（Ｖmin）を変位角第１下限値（Ｖmin1）と表記する。図８に示すように、本実施の形態では、変位角第１下限値（Ｖmin1）を下回る小変位角域は学習禁止域とされ、変位角第２下限値（Ｖmin2）を超える大変位角域は学習優先域とされる。

本実施の形態では、上記第１の優先条件と第２の優先条件とがともに成立した場合に、オイル粘性特性Ｃの指標値とオイル粘性特性学習値とを比較することなく、オイル粘性特性学習値をオイル粘性特性Ｃの指標値に置き換える。一方、上記第１の優先条件と第２の優先条件の何れかが不成立の場合には、オイル粘性特性Ｃの指標値のほうがオイル粘性特性学習値よりも高粘性特性を示している場合に限り、オイル粘性特性学習値をオイル粘性特性Ｃの指標値に置き換えることとした。

以下、本実施の形態において実施されるオイル粘性特性の学習制御について図９を用いて説明する。図９はオイル粘性特性の学習制御のルーチンを示すフローチャートであって、ＥＣＵ４０は図９に示すルーチンを所定の学習条件が成立したときに実行する。なお、図９において、図６に示すルーチンのものと共通する処理については同一のステップ番号を付している。また、それら共通の処理に関してはその説明を省略或いは簡略するものとする。

図９に示すルーチンでは、ステップＳ１１０，Ｓ１１２及びＳ１１６の条件、すなわち、前述の第１乃至第３の実施条件の全て成立した場合、ステップＳ２０２の判定が行われる。ステップＳ２０２では、ステップＳ１１４で取り込んだ油温（tho）が油温第２上限値（thomax2）よりも高いか否か判定される。この判定は前述の第１の優先条件に相当する。

ステップＳ２０２の判定の結果、油温（tho）が油温第２上限値（thomax2）よりも低い場合には、次にステップＳ２０４の判定が行われる。この判定は前述の第２の優先条件に相当し、応答速度を計測したときの実バルブタイミングの変位角が変位角第２下限値（Ｖmin2）を超えているか否か判定される。

ステップＳ２０２及びＳ２０４の条件、すなわち、前述の第１及び第２の優先条件の何れかが不成立であるならば、実施の形態１と同様に、ステップＳ１１８以降の処理が実施される。すなわち、ＶＶＴ２０の応答速度（β）と油温（tho）とによりオイルの粘性特性が特定され（ステップＳ１１８）、その指標値Ｃとオイル粘性特性学習値との比較が行われる（ステップＳ１２０）。比較の結果、オイル粘性特性Ｃの指標値のほうがオイル粘性特性学習値よりも高粘性特性を示していれば、オイル粘性特性学習値がオイル粘性特性Ｃの指標値に置き換えられる（ステップＳ１２２）。オイル粘性特性Ｃの指標値のほうがオイル粘性特性学習値よりも低粘性特性を示している場合には、オイル粘性特性の学習値の更新が禁止される（ステップＳ１２６）。

ステップＳ２０４の判定の結果、実バルブタイミングの変位角が変位角第２下限値（Ｖmin2）を超えている場合には、すなわち、前述の第１及び第２の優先条件がともに成立した場合には、ステップＳ２０６の処理に続けてステップＳ１２２の処理が行われる。ステップＳ２０６では、ＶＶＴ２０の応答速度（β）と油温（tho）とによりオイルの粘性特性が特定されてその指標値Ｃが計算される。そして、ステップＳ２０６で計算されたオイル粘性特性Ｃの指標値によって、記憶部４０ａに記憶されているオイル粘性特性学習値が更新される（ステップＳ１２２）。

以上説明したように、本実施の形態に係るオイル粘性特性学習制御によれば、ＶＶＴ２０の応答速度から極めて高精度でオイル粘性特性を特定できる場合には、応答速度から特定したオイル粘性特性の指標値がそのまま学習値として更新される。これにより、実施の形態１に係るオイル粘性特性学習制御に比較して、任意の時点におけるオイル粘度をより正確に判断することが可能となり、より正確な判断に基づいたより的確なバルブタイミング制御を実現することができる。

一方、ＶＶＴ２０の応答速度から特定するオイル粘性特性の精度が十分に保証できない場合には、応答速度から特定した粘性特性の指標値が粘性特性学習値よりも高粘性特性を示す場合にのみ粘性特性学習値の更新が行われる。これにより、粘性特性学習値をバルブタイミング制御に反映させたときのＶＶＴ２０の動作に係る信頼性を保つことができる。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。

上述の実施の形態では、本発明をバルブタイミング制御装置に適用しているが、本発明は油圧を利用する油圧システムであれば広く適用することができる。その場合の油圧発生源は、電動式のポンプであってもよい。また、回転式ポンプやプランジャポンプ等その構造には限定はない。

上述の実施の形態では油圧立ち上り遅れ時間を取得しているが、油圧の立ち上りの緩急の程度を示す指標値としては油圧の上昇速度でもよい。具体的には、油圧センサ４２による油圧計測値が所定の立ち上り判定油圧１に達してから、立ち上り判定油圧１よりも高い所定の立ち上り判定油圧２に達するまでの時間を計測する。低粘性オイルと高粘性オイルとでは、高粘性オイルのほうが油圧上昇速度は遅くなる。オイル粘度と油圧上昇速度とは一対一に対応しているので、油圧上昇速度から間接的にオイル粘度を判断することができる。

また、上述の実施の形態では油温を油温センサによって直接計測しているが、水温センサによって間接的に計測するのでもよい。エンジン２内のオイルの油温と冷却水の水温との間には相関があるからである。その場合、水温センサが「油温計測手段」となる。

また、オイル粘性特性学習値の更新方法としては、上述の実施の形態にて採っている方法以外のものを用いてもよい。例えば、所定の反映率（１未満）でオイル粘性特性の指標値をオイル粘性特性学習値に反映させる方法を採ってもよい。上述の実施の形態のものは反映率を１に設定した場合に相当する。その場合、オイル粘性特性を油圧立ち上り遅れ時間から特定した場合には反映率を小さく設定し、オイル粘性特性を応答速度から特定した場合には反映率を大きく設定する等、オイル粘性特性の特定方法に応じて反映率を異ならせてもよい。

本発明の実施の形態１としてのバルブタイミング制御装置の概略構成を示す図である。 冷間始動時における油圧立ち上り遅れ時間を高粘性オイルと低粘性オイルとで比較して示す図である。 油圧立ち上り遅れ時間からオイル粘度を決定するためのマップを示す図である。 エンジン始動時の油温とオイル粘度とからオイル粘性特性を特定するためのマップを示す図である。 ＶＶＴの応答速度と油温とからオイル粘性特性を特定するためのマップを示す図である。 本発明の実施の形態１において実行されるオイル粘性特性学習制御のルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２においてＶＶＴ応答速度に基づくオイル粘性特性の学習が禁止される油温条件と、優先される油温条件とについて示す図である。 本発明の実施の形態２においてＶＶＴ応答速度に基づくオイル粘性特性の学習が禁止される変位角条件と、優先される変位角条件とについて示す図である。 本発明の実施の形態２において実行されるオイル粘性特性学習制御のルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

２ エンジン
４ オイルポンプ
６ メインオイルギャラリ
８ ＶＶＴライン
１０ オイルコントロールバルブ
２０ バルブタイミング可変機構（ＶＶＴ）
２２ ハウジング
２４ ベーン体
２６ 進角油室
２８ 遅角油室
３２ 遅角油室ライン
３４ 進角油室ライン
４０ ＥＣＵ
４２ 油圧センサ
４６ 油温センサ
５２ クランク軸センサ
５４ カム軸センサ

Claims (7)

1. オイルの供給を受けて動作する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに接続されているオイルの供給ラインと、前記供給ラインのオイルに油圧を発生させる油圧発生源とを有する油圧システムの制御装置において、
   前記油圧システムで使用されているオイルの粘性特性の学習値を記憶した記憶手段と、
   前記供給ラインの油圧を計測する油圧計測手段と、
   前記供給ラインの油温を計測する油温計測手段と、
   前記油圧発生源による油圧発生開始時、油圧計測値の立ち上りの緩急の程度を示す指標値を取得する指標値取得手段と、
   前記指標値と油圧発生開始時の油温計測値とからオイルの粘性特性を特定し、特定した粘性特性に基づいて前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を更新する第１の学習手段と、
   油圧計測値の立ち上り後、オイルの供給によって前記油圧アクチュエータを動作させたときの前記油圧アクチュエータの応答速度を計測する応答速度計測手段と、
   前記応答速度と応答速度計測時の油温計測値とからオイルの粘性特性を特定し、特定した粘性特性に基づいて前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を更新する第２の学習手段と、
   を備えることを特徴とする油圧システムの制御装置。
2. 前記応答速度計測手段は、前記油圧アクチュエータを全開速度で動作させたときの前記油圧アクチュエータの応答速度を計測することを特徴とする請求項１記載の油圧システムの制御装置。
3. 応答速度計測時の油温計測値が所定の上限温度を超えるときには、前記第２の学習手段による粘性特性の学習を禁止する禁止手段、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載の油圧システムの制御装置。
4. 応答速度計測時の前記油圧アクチュエータの動作量が所定の下限動作量を下回るときには、前記第２の学習手段による粘性特性の学習を禁止する禁止手段、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の油圧システムの制御装置。
5. 前記第２の学習手段は、特定した粘性特性の指標値が粘性特性学習値よりも高粘性特性を示す場合には、粘性特性学習値を特定した粘性特性の指標値に置き換えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の油圧システムの制御装置。
6. 前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を前記油圧システムの制御に反映させる制御手段、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の油圧システムの制御装置。
7. 内燃機関のバルブタイミングを可変にする油圧式のバルブタイミング可変機構と、前記バルブタイミング可変機構に接続されているオイルの供給ラインと、前記内燃機関により駆動されて前記供給ラインのオイルに油圧を発生させるオイルポンプとを有し、オイルの給排の制御によって前記バルブタイミング可変機構の動作を制御するバルブタイミング制御装置において、
   使用されているオイルの粘性特性の学習値を記憶した記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を前記バルブタイミング可変機構の動作の制御に反映させる制御手段と、
   前記供給ラインの油圧を計測する油圧計測手段と、
   前記供給ラインの油温を計測する油温計測手段と、
   前記内燃機関の始動時、油圧計測値の立ち上りの緩急の程度を示す指標値を取得する指標値取得手段と、
   前記指標値と油圧発生開始時の油温計測値とからオイルの粘性特性を特定し、特定した粘性特性に基づいて前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を更新する第１の学習手段と、
   油圧計測値の立ち上り後、オイルの供給によって前記バルブタイミング可変機構を動作させたときの前記バルブタイミング可変機構の応答速度を計測する応答速度計測手段と、
   前記応答速度と応答速度計測時の油温計測値とからオイルの粘性特性を特定し、特定した粘性特性に基づいて前記記憶手段に記憶されている粘性特性学習値を更新する第２の学習手段と、
   を備えることを特徴とするバルブタイミング制御装置。

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