JP5035127B2 - 可変動弁機構の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば油圧アクチュエータの制御装置等の、内燃機関において吸気バルブ或いは排気バルブの開閉タイミングを可変制御する可変動弁機構（所謂、バルブタイミング可変機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing））の制御装置の技術分野に関する。

この種の可変動弁機構の制御装置として、可変動弁機構の不感帯領域では、所定の振幅でデューティ制御を行い、振幅を徐々に増加又は減少させることによって不感帯を学習する制御装置が開示されている（特許文献１を参照）。

或いは、この種の可変動弁機構の制御装置として、可変動弁機構の制御において、作動油の温度領域ごとにバルブ特性の偏差を検出することにより偏差の最大値を学習し、デューティ比を変更する制御装置が開示されている（特許文献２を参照）。

或いは、この種の可変動弁機構の制御装置として、可変動弁機構の応答性に基づき不感帯を特定し、不感帯の領域内と不感帯の領域外とを区別して、駆動デューティを設定する技術についても提案されている。

特開２００３−３３６５２９号公報 特開２００４−９２５３４号公報

しかしながら、上述した特許文献１等によれば、不感帯を学習的に特定することができない場合、不感帯の範囲を考慮しない駆動量によって可変動弁機構が駆動される可能性がある。このため、弁特性が変化する応答性が顕著に低減する可能性が生じる。このため、例えば内燃機関の運転状態に応じて弁特性の目標値が変化した場合でも、この目標値と、弁特性の実際値との偏差が大きい状態が長時間継続する可能性が生じてしまうという技術的な問題点がある。このため、内燃機関の運転状態が不安定となり、例えばエンジンストップの発生やエンジン振動の発生等のドライバビリティが悪化してしまう可能性が生じてしまうという技術的な問題点がある。

そこで、本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、例えば不感帯を有する油圧アクチュエータの制御装置などの可変動弁機構を適切に駆動することが可能な可変動弁機構の制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る可変動弁機構の制御装置は、内燃機関の弁特性を変更可能な可変動弁機構と、前記内燃機関の潤滑油により前記可変動弁機構を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動量の変化に応じて前記弁特性が変化する応答性が無い又は前記応答性が所定値より低い前記駆動量の範囲である不感帯を特定する特定手段と、前記不感帯が特定された場合、前記特定された不感帯の範囲に応じて、前記可変動弁機構を駆動するように前記駆動手段を制御し、前記不感帯が特定されない場合、前記可変動弁機構を所定駆動量で駆動するように前記駆動手段を制御する制御手段とを備える。

本発明に係る可変動弁機構の制御装置によれば、可変動弁機構によって、内燃機関の弁特性を変更可能である。ここに本発明に係る弁特性とは、吸気弁又は排気弁等の弁において、開弁時期、閉弁時期、作用角又はリフト量などの弁の動作に関する性質を意味する。

駆動手段によって、内燃機関の潤滑油により可変動弁機構が駆動される。典型的には、駆動手段は、可変動弁機構に供給する潤滑油の供給経路や排出経路を変化させたり、潤滑油の供給や排出の流れを停止することによって、可変動弁機構を駆動することができる。

特定手段によって、駆動手段の駆動量の変化に応じて弁特性が変化する応答性が無い又は応答性が所定値より低い駆動量の範囲である不感帯が特定される。ここに、本発明に係る「特定」とは、典型的には、不感帯を示す何らかの物理量やパラメータの範囲から不感帯の範囲を直接的若しくは間接的に又は学習的に「特定」「推定」等することを意味する。このことに加えて又は代えて、本発明に係る「特定」とは、上述した不感帯を示す何らかの物理量やパラメータの範囲から不感帯の範囲を直接的又は間接的に「検知」「検出」「測定」等することを意味する。より典型的には、駆動手段の駆動量の変化に応じた、弁特性の変化量又は弁特性の時間変化率を、駆動手段自体の個体差や駆動手段の内部又は外界での温度、潤滑油の温度、内燃機関の機関回転数若しくは負荷等の各種の条件やパラメータのばらつきを考慮して、理論的、実験的、経験的、又はシミュレーション等に定量的又は定性的に特定してよい。また、本発明に係る所定値とは、内燃機関の運転状態を変化させることが可能な、弁特性に対する駆動手段の駆動量の応答性のレベルを定量的に示す値を意味する。この所定値は、内燃機関の運転状態を変化させることができるか否かに基づいて、理論的、実験的に、経験的、シミュレーション等によって個別具体的に求めることができる。

制御手段の制御下で、不感帯が特定された場合、駆動手段によって、特定された不感帯の範囲に応じて、可変動弁機構が駆動される。典型的には、駆動手段によって、不感帯の範囲外で用いられる駆動量に、特定された不感帯の範囲の上端値又は下端値を加味して、可変動弁機構が駆動される。これにより、駆動手段自体の個体差や駆動手段の内部又は外界での温度等の各種の条件やパラメータのばらつきに起因して不感帯が変動した場合でも、これらのばらつきに起因する不感帯の変動に適切に対応して、駆動手段を高精度に駆動することができる。

他方、不感帯が特定されない場合、制御手段の制御下で、駆動手段によって、可変動弁機構が所定駆動量で駆動される。ここに、本発明に係る所定駆動量とは、上述した駆動手段自体の個体差や駆動手段の内部又は外界での温度等の各種の条件やパラメータのばらつきを考慮しないで不感帯の範囲内に加えて不感帯の範囲外で使用可能な駆動量の定数である。この所定駆動量は、不感帯が特定されない場合においても、弁特性の目標値と、弁特性の実際の値である実際値との偏差が小さくなるように、理論的、実験的に、経験的、シミュレーション等によって個別具体的に求めることができる。

この結果、上述したように不感帯が特定されたか否かに夫々対応して、駆動手段によって、可変動弁機構がより適切に駆動される。これにより、不感帯の影響を低減させることができ、弁特性の応答性を向上させることができる。これにより、例えば内燃機関の運転状態に応じて弁特性の目標値が変化した場合、この変化した目標値に、弁特性の実際の値である実際値を迅速且つ的確に追従させることができるので、内燃機関の運転状態を安定させることができる。以上の結果、例えばエンジンストップの発生やエンジン振動の発生等のドライバビリティの悪化を効果的に防止することができる。

仮に、不感帯が特定されたか否かを考慮することなく、制御手段の制御下で、駆動手段が可変動弁機構を駆動した場合、不感帯の範囲を特定することができないため不感帯を無視したり低く推定したりした駆動量によって可変動弁機構が駆動される可能性が生じる。このため、弁特性が変化する応答性が顕著に低減する可能性が生じる。このため、例えば内燃機関の運転状態に応じて弁特性の目標値が変化した場合でも、この目標値と、弁特性の実際値との偏差が大きい状態が長時間継続する可能性が生じてしまう。このため、内燃機関の運転状態が不安定となり、例えばエンジンストップの発生やエンジン振動の発生等のドライバビリティが悪化してしまう可能性が生じてしまう。

本発明に係る可変動弁機構の制御装置の一の態様では、前記制御手段は、前記不感帯が特定されない場合、前記所定駆動量として、前記不感帯の範囲内で用いられる駆動量を増加側に変化させた第１駆動量で前記可変動弁機構を駆動するように前記駆動手段を制御する。

この態様によれば、不感帯が特定されない場合において、不感帯の範囲内で用いられる駆動量を変化させない場合と比較して、弁特性の応答性を確実に向上させることができる。

本発明に係る可変動弁機構の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記不感帯が特定された場合、前記弁特性を進角側及び遅角側のうちいずれか一方側へ変化する際に、前記不感帯の上端値及び前記不感帯の範囲外で用いられる第２駆動量で前記可変動弁機構を駆動するように前記駆動手段を制御すると共に、前記弁特性を進角側及び遅角側のいずれか他方側へ変化する際に、前記不感帯の下端値及び前記第２駆動量で前記可変動弁機構を駆動するように前記駆動手段を制御する。

この態様によれば、駆動手段自体の個体差や駆動手段の内部又は外界での温度等の各種の条件やパラメータのばらつきに起因する不感帯の変動に適切に対応して、駆動手段をより高精度に駆動することができる。

本発明に係る可変動弁機構の制御装置の他の態様では、前記弁特性の目標値と前記弁特性の実際の値である実際値との偏差を検出する偏差検出手段と、前記検出された偏差に加えて又は代えて前記検出された偏差の時間的な変化に応じて、前記不感帯が特定されたか否かを判定する判定手段を更に備える。

この態様によれば、不感帯が特定されたか否かを、偏差に加えて又は代えて検出された偏差の時間的な変化に応じて、高精度に判定可能である。

この判定手段に係る態様では、前記判定手段は、前記目標値と前記実際値との偏差が第１閾値より大きいか否かを判定する第１判定手段、及び、前記偏差の時間的な変化量が前記第１閾値より小さい第２閾値より小さいか否かを判定する第２判定手段を有するように構成してよい。

本発明に係る第１閾値とは、典型的には、内燃機関の運転状態を変化させることが可能である偏差を意味してよい。この第１偏差は、内燃機関の運転状態をある程度変化させることが可能であるか否かに基づいて、理論的、実験的に、経験的、シミュレーション等によって個別具体的に求めることができる。また、本発明に係る第２閾値とは、典型的には、上述した第１閾値より小さい値を意味してよい。このように構成すれば、不感帯が特定されたか否かを、第１閾値及び第２閾値との比較によって、より高精度に判定可能である。

本発明に係る可変動弁機構の制御装置の他の態様では、前記駆動手段は、前記潤滑油の供給経路又は前記潤滑油の排出経路を変更することに加えて又は代えて前記潤滑油の供給又は排出を停止することにより、前記可変動弁機構を駆動するオイル制御弁を有し、前記制御手段は、前記弁特性を前記弁特性の目標値に近づける所定の駆動信号を前記オイル制御弁に出力することで、前記可変動弁機構を駆動するように前記オイル制御弁を制御する。

この態様によれば、オイル制御弁に出力された所定の駆動信号によって、高精度に可変動弁機構を駆動することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

（基本構成）
先ず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る可変動弁機構（所謂、バルブタイミング可変機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing））の制御装置の一例である油圧システムの構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る可変動弁機構の制御装置の一例である油圧システムの構成を示したブロック図である。図２は、本実施形態に係る油圧システムを構成するオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ：Oil Control Valve）における３種類の動作を概念的に示した模式図（図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ））である。図３は、本実施形態に係るオイルコントロールバルブ内のスプールの位置の変化量と、進角側油室又は遅角側油室へ潤滑油を供給又は排出する各ポート間の開口長さの変化との相関関係を示したグラフである。尚、本実施形態は、吸気バルブ及び排気バルブのうちいずれか一方の可変動弁機構に適用可能であるが、ここでは吸気バルブの可変動弁機構に本実施形態が適用されている。

図１に示されるように、本実施形態に係る可変動弁機構の油圧システムは、オイルコントロールバルブ１０、スプール１２、ソレノイド１４、スプリング１６、スリーブ１８、油圧アクチュエータ２０、ハウジング２２と、ロータ２４、進角側油室２６、遅角側油室２８、オイルポンプ３０、オイルタンク３２、制御装置４０、クランク角センサ４２、カム角センサ４４、油温センサ４６、進角側油室２６に連通したＡポート、遅角側油室２８と連通したＢポート、Ｐポート、Ｒａポート（所謂、進角ドレン）、Ｒｂポート（所謂、遅角ドレン）を備えて構成されている。

油圧アクチュエータ２０は、クランク軸に対するカム軸の変位角を変化させる。油圧アクチュエータ２０は、クランク軸に同期して回転するハウジング２２と、ハウジング２２内に配置されカム軸に同期して回転するロータ２４を備えている。ハウジング２２の内部には油室２６、２８が形成されている。この油室２６、２８はロータ２４によって進角側油室２６と遅角側油室２８とに区画されている。

油圧アクチュエータ２０は、油室２６、２８へ加圧油（即ち、潤滑油）が供給されてハウジング２２に対するロータ２４の回転角が変化することにより動作する。進角側油室２６へ加圧油が供給されるときには、油圧アクチュエータ２０はクランク軸に対するカム軸の変位角を進角側に変化させるように動作し、遅角側油室２８へ加圧油が供給されるときにはクランク軸に対するカム軸の変位角を遅角側に変化させるように動作する。このとき、加圧油が供給されない側の油室からは、加圧油が供給される側の油室の拡大に伴い内部の加圧油が押し出されて排出されるようになっている。尚、詳細な加圧油の流れについては後述される。

油圧アクチュエータ２０に供給される加圧油は、エンジンにより駆動されるオイルポンプ３０から圧送される。オイルポンプ３０と油圧アクチュエータ２０との間にはオイルコントロールバルブ（以下、適宜「ＯＣＶ」と称す）１０が設けられている。尚、このオイルコントロールバルブ１０によって、本発明に係る駆動手段の一例が構成されている。また、油圧アクチュエータ２０によって、本発明に係る可変動弁手段の一例が構成されている。ＯＣＶ１０は５ポートスプール弁であって、スリーブ１８内のスプール１２の位置によって、油圧アクチュエータ２０の油室２６及び油室２８に対する加圧油の供給及び排出（以下適宜、「給排」と称す）を制御することができる。ＯＣＶ１０のＡポートは油圧アクチュエータ２０の進角側油室２６に接続され、Ｂポートは遅角側油室２８に接続されている。また、ＯＣＶ１０のＰポートはオイルポンプ３０に接続され、Ｒａポート（所謂、進角ドレン）及びＲｂポート（所謂、遅角ドレン）はオイルタンク３２に接続されている。

制御装置４０は、油圧アクチュエータ２０の実際の変位角と目標変位角との偏差に基づくフィードバック制御によってＯＣＶ１０のデューティ制御を行う。

スプール１２は、移動方向の一方の端部をスプリング１６によって支持され、他方の端部をソレノイド１４によって支持されている。スリーブ１８内でのスプール１２の位置は、ソレノイド１４に供給する駆動電流のデューティ（以下、ＯＣＶ駆動デューティという）によって制御することができる。尚、このＯＣＶ駆動デューティによって、本発明に係る駆動量の一例が構成されている。図２（ｂ）に示されるように、スプール１２の位置では、Ａポート及びＢポートと、Ｐポート、Ｒａポート及びＲｂポートとの夫々の連通が遮断されて油室２６及び油室２８に対する加圧油の給排は実質的に行われない。以下、Ａポート及びＢポートと、Ｐポート、Ｒａポート及びＲｂポートとの夫々の連通が遮断されるスプール１２の動作域を中立域という。詳細には、図３に示されるように、Ｐポートを介しての加圧油の供給が停止するスプール１２の位置範囲である供給停止区間は、Ｒａポート又はＲｂポートを介しての加圧油の排出が停止するスプール１２の位置範囲である排出停止区間より小さくなるように設定されてよい。特に、これらの供給停止区間及び排出停止区間に起因して、後述される中立域及び不感帯が形成される。

スプール１２が中立域にある状態においてＯＣＶ駆動デューティが減少すると、図２（ａ）に示されるように、スプール１２はスプリング１６に押されて、図２（ａ）中の右方向に移動する。これにより、ＡポートがＰポートに連通し、ＢポートがＲｂポートに連通して、進角側油室２６への加圧油の供給と遅角側油室２８からの加圧油の排出とが同時に行われるようになる。以下、進角側油室２６へ加圧油が供給されるスプール１２の動作域を進角域という。詳細には、図３に示されるように、遅角側油室２８と連通したＢポートと、オイルタンク３２に連通したＲｂポートとが連通し開口状態となる際の開口長さは、スプール１２が右方向に移動するに従って減少する。加えて、進角側油室２６と連通したＡポートと、加圧油を供給可能なＰポートとが連通し開口状態となる際の開口長さは、スプール１２が右方向に移動するに従って減少する。特に、ＡポートとＰポートとが連通し開口状態となる際の開口長さの最大値は、ＢポートとＲｂポートとの開口長さの最大値より大きい。

他方、スプール１２が中立域にある状態においてＯＣＶ駆動デューティが増加すると、図２（ｃ）に示されるように、スプール１２はソレノイド１４に押されて、図２（ｃ）中の左方向に移動する。これにより、ＡポートがＲａポートに連通し、ＢポートがＰポートに連通して、遅角側油室２８への加圧油の供給と進角側油室２６からの加圧油の排出とが同時に行われるようになる。以下、遅角側油室２８へ加圧油が供給されるスプール１２の動作域を遅角域という。詳細には、図３に示されるように、遅角側油室２８と連通したＢポートと、加圧油を供給可能なＰポートとが連通し開口状態となる際の開口長さは、スプール１２が右方向に移動するに従って増加する。加えて、進角側油室２６と連通したＡポートと、オイルタンク３２に連通したＲａポートとが連通し開口状態となる際の開口長さは、スプール１２が右方向に移動するに従って増加する。特に、ＢポートとＰポートとが連通し開口状態となる際の開口長さの最大値は、ＡポートとＲａポートとの開口長さの最大値より大きい。尚、上述したようなＯＣＶ駆動デューティが増加する方向又は減少する方向と、進角域へ向かう制御方法又は遅角域へ向かう制御方法とは適宜、自由に組み合わせることが可能であることは言うまでもない。

（ＯＣＶ駆動デューティと可変動弁機構を駆動する油圧アクチュエータの変位速度との相関関係）
次に、図４を参照して、本実施形態に係る可変動弁機構の油圧システムにおけるＯＣＶ駆動デューティと可変動弁機構を駆動する油圧アクチュエータの変位速度との相関関係について説明する。ここに、図４は、本実施形態に係る可変動弁機構の油圧システムにおけるＯＣＶ駆動デューティと油圧アクチュエータの変位速度との相関関係を示した特性線図である。尚、可変動弁機構を駆動する油圧アクチュエータの変位速度とは、クランク軸に対するカム軸の変位角の変化速度を意味する。また、図４中のＯＣＶ駆動デューティＤｔは、変位速度（ＣＡ／ｓｅｃ：Crank Angle per second）がゼロであるときのＯＣＶ駆動デューティの値を示す。

図４に示されるように、本実施形態に係る可変動弁機構には、油圧アクチュエータ２０の変位速度がゼロに保持されるデューティ（以下、保持デューティ）の付近に、デューティ値の変化に対して変位速度の変化が小さい、つまり、デューティ値の変化に対する応答性が所定値より低い不感帯が存在する。ここに、本実施形態に係る所定値とは、内燃機関の運転状態を変化させることが可能な、弁特性に対する駆動手段の駆動量の応答性のレベルを定量的に示す値を意味する。この所定値は、内燃機関の運転状態を変化させることができるか否かに基づいて、理論的、実験的に、経験的、シミュレーション等によって個別具体的に求めることができる。

特に、前述したスプール１２の動作域における中立域は一定の幅をもって形成されている。スプール１２が中立域内にある場合のＯＣＶ駆動デューティの範囲が不感帯となる。このＯＣＶ１０の不感帯は、ＯＣＶ１０のデューティ制御により油圧アクチュエータ２０の動作を制御する中で学習によって特定されてよい。但し、本発明を実施するにあたって、不感帯の学習方法には限定はなく、従来提案されている方法の何れを用いてよい。一例としては、油圧アクチュエータ２０の変位速度の絶対値を計算し、その前回値は所定の基準値より大きいが、今回値は所定の基準値より大きくなったとき、その時点でのＯＣＶ駆動デューティを不感帯の上端値又は下端値として特定する学習方法を用いてよい。また、学習方法の別の例として、油圧アクチュエータ２０の変位速度の絶対値が所定の基準値以下の範囲でのＯＣＶ駆動デューティの最大値を不感帯の上端値として特定する学習方法を行い、同じ範囲でのＯＣＶ駆動デューティの最小値を不感帯の下端値として特定する学習方法を行ってよい。

ＯＣＶ駆動デューティが不感帯を超えて減少されると、油圧アクチュエータ２０の変位速度は進角側に増大し始め、ＯＣＶ駆動デューティの変化に対して線形に変化する。これは、スプール１２の動作域が中立域から進角域に入ったことによる。ＯＣＶ駆動デューティがある程度まで減少した時点で油圧アクチュエータ２０の変位速度は最大進角速度に達し、それ以上ＯＣＶ駆動デューティを増大させても変位速度は一定に保持される。このとき、スプール１２は進角域の限界位置まで移動し、進角側油室２６と連通したＡポートと加圧油を供給可能なＰポートとが完全に連通した状態になっている。このことに加えて、遅角側油室２８と連通したＢポートとオイルタンク３２に連通したＲｂポートとが完全に連通した状態になっている。

他方、ＯＣＶ駆動デューティが不感帯を超えて増加されると、油圧アクチュエータ２０の変位速度は遅角側に増大し始め、ＯＣＶ駆動デューティの変化に対して線形に変化する。これは、スプール１２の動作域が中立域から遅角域に入ったことによる。ＯＣＶ駆動デューティがある程度まで増加した時点で油圧アクチュエータ２０の変位速度は最大遅角速度に達し、それ以上ＯＣＶ駆動デューティを減少させても変位速度は一定に保持される。このとき、スプール１２は遅角域の限界位置まで移動し、進角側油室２６と連通したＡポートとオイルタンク３２に連通したＲａポートとは完全に連通した状態になっている。このことに加えて、遅角側油室２８と連通したＢポートと加圧油を供給可能なＰポートとは完全に連通した状態になっている。

ＯＣＶ１０の制御は、制御装置４０によって行われる。この制御装置４０と油圧アクチュエータ２０及びＯＣＶ１０を含む機構部分（即ち、可変動弁機構）とによりバルブタイミング可変装置が構成される。制御装置４０は、クランク軸に対するカム軸の目標変位角を設定し、実際の変位角と目標変位角との偏差に基づいてＯＣＶ駆動デューティを算出する。制御装置４０は、算出したＯＣＶ駆動デューティを制御信号としてＯＣＶ１０に出力する。尚、実際の変位角によって、本発明に係る「実際値」の一例が構成されていると共に、目標変位角によって、本発明に係る「目標値」の一例が構成されている。また、目標変位角はエンジンの運転状態をパラメータとするマップから決定される。実際の変位角は、クランク角センサ４２の出力信号とカム角センサ４４の出力信号とから計算することができる。加えて、制御装置４０は、加圧油の温度を測定する油温センサ４６の出力信号を取得可能であり、実際の変位角は、この取得された油温センサ４６の出力信号から計算されてよい。尚、制御装置４０によって、本発明に係る「制御手段」又は「特定手段」の一例が構成されている。

（動作原理）
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態に係る可変動弁機構の油圧システムの動作原理について説明する。ここに、図５は、本実施形態に係る可変動弁機構の制御装置の一例である油圧システムの制御処理の流れを示したフローチャートである。尚、この制御処理は、制御装置４０によって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。図６は、本実施形態に係る可変動弁機構の変位角の時間経過に伴う変化を示したグラフである。

図５に示されるように、先ず、制御装置４０の制御下で、可変動弁機構の目標変位角が変化したか否かが判定される（ステップＳ１０１）。詳細には、図６中の点線に示されるように、目標変位角が不連続的に変化したか否かが判定される。ここで、目標変位角が変化したと判定される場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、更に、制御装置４０の制御下で、この目標変位角が安定したか否かが判定される（ステップＳ１０２）。ここで、目標変位角が安定したと判定される場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、更に、制御装置４０の制御下で、この目標変位角と、実際の変位角との偏差が第１閾値より大きいか否かが判定される（ステップＳ１０３）。ここに、本実施形態に係る第１閾値とは、典型的には、内燃機関の運転状態を変化させることが可能である偏差を意味してよい。この第１偏差は、内燃機関の運転状態をある程度変化させることが可能であるか否かに基づいて、理論的、実験的に、経験的、シミュレーション等によって個別具体的に求めることができる。詳細には、実際の変位角との偏差が、図６に示される第１閾値より大きいか否かが判定される。ここで、この目標変位角と、実際の変位角との偏差が第１閾値より大きいと判定される場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、更に、制御装置４０の制御下で、目標変位角が変化した以降、所定時間だけ経過したか否かが判定される（ステップＳ１０４）。ここに、本実施形態に係る所定時間とは、典型的には、目標変位角の変化によって、内燃機関の運転状態を変化させることが可能である時間を意味してよい。詳細には、目標変位角が変化した以降、図６に示される所定時間だけ経過したか否かが判定される。このステップＳ１０４の判定の結果、目標変位角が変化した以降、所定時間だけ経過したと判定される場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、更に、制御装置４０の制御下で、目標変位角と、実際の変位角との偏差の絶対値が第２閾値より小さいか否かが判定される（ステップＳ１０５）。ここに、本実施形態に係る第２閾値とは、典型的には、上述した第１閾値より小さい値を意味してよい。詳細には、目標変位角と、実際の変位角との偏差の絶対値が図６に示される第２閾値より小さいか否かが判定される。このステップＳ１０５の判定の結果、目標変位角と、実際の変位角との偏差の絶対値が第２閾値より小さいと判定される場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、制御装置４０によって、不感帯の範囲を学習的に特定する学習処理は、完了していると判定する（ステップＳ１０６）。続いて、制御装置４０の制御下で、学習処理の完了時のＯＣＶ駆動デューティでＯＣＶが駆動される（ステップＳ１０７）。典型的には、制御装置４０の制御下で、不感帯の範囲外で用いられるＯＣＶ駆動デューティに、学習処理が完了した不感帯の範囲の上端値又は下端値を加味したＯＣＶ駆動デューティの駆動指示信号がＯＣＶに入力されることによって、可変動弁機構が駆動される。これにより、ＯＣＶ自体の個体差やＯＣＶの内部又は外界での温度等の各種の条件やパラメータのばらつきに起因して不感帯が変動した場合でも、これらのばらつきに起因する不感帯の変動に適切に対応して、ＯＣＶを高精度に駆動することができる。

他方、上述したステップＳ１０５の判定の結果、目標変位角と、実際の変位角との偏差の絶対値が第２閾値より小さいと判定されない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、制御装置４０によって、不感帯の範囲を学習的に特定する学習処理は、完了していないと判定する（ステップＳ１０８）。続いて、制御装置４０の制御下で、学習処理の未完了時のＯＣＶ駆動デューティでＯＣＶが駆動される（ステップＳ１０９）。この学習処理の未完了時のＯＣＶ駆動デューティは、典型的には、ＯＣＶ自体の個体差やＯＣＶの内部又は外界での温度等の各種の条件やパラメータのばらつきを考慮しないで不感帯の範囲内に加えて不感帯の範囲外で使用可能な所定のＯＣＶ駆動デューティを意味する。この所定のＯＣＶ駆動デューティは、不感帯の学習処理が完了しない場合においても、目標変位角と、実際の変位角との偏差が小さくなるように、理論的、実験的に、経験的、シミュレーション等によって個別具体的に求めることができる。

（本実施形態に係る作用と効果との検討）
次に、図７を参照して、本実施形態に係る可変動弁機構の油圧システムの作用及び効果について検討する。ここに、図７は、本実施形態及び比較例に係る可変動弁機構の油圧システムにおけるＯＣＶ駆動デューティと可変動弁機構を駆動する油圧アクチュエータの変位速度との相関関係を示した特性線図である。

上述したように、本実施形態によれば、不感帯の範囲を学習的に特定する学習処理が完了した場合、特定された不感帯の範囲に応じて、可変動弁機構が駆動される。典型的には、制御装置４０の制御下で、ＯＣＶによって、不感帯の範囲外で用いられるＯＣＶ駆動デューティ量（図７中の「α」を参照）に、特定された不感帯の範囲の上端値（図７中の学習完了時の不感帯内のＯＣＶ駆動デューティ量「β」又は図７中の「ａ」を参照）を加算した値（図７中の学習完了時のＯＣＶ駆動デューティ「ｃ」を参照）によって、可変動弁機構が駆動される。これにより、可変動弁機構の変位角が変化する応答性向上させることが可能である。具体的には、図７中の学習完了時のＯＣＶ駆動デューティ「ｃ」に対応される学習完了時の変位速度Ｖａを、図７中の学習未完了時のＯＣＶ駆動デューティ「ｄ」に対応される学習完了時の変位速度Ｖｘより大きくさせることができる。更に、これにより、ＯＣＶ自体の個体差やＯＣＶの内部又は外界での温度等の各種の条件やパラメータのばらつきに起因して不感帯が変動した場合でも、これらのばらつきに起因する不感帯の変動に適切に対応して、ＯＣＶを高精度に駆動することができる。

他方、不感帯の範囲を学習的に特定する学習処理が完了しない場合、制御装置４０の制御下で、ＯＣＶによって、可変動弁機構が、ＯＣＶ自体の個体差やＯＣＶの内部又は外界での温度等の各種の条件やパラメータのばらつきを考慮しないで不感帯の範囲内に加えて不感帯の範囲外で使用可能な所定のＯＣＶ駆動デューティで駆動される。この所定のＯＣＶ駆動デューティは、不感帯が特定されない場合においても、目標変位角と、実際の変位角との偏差が小さくなるように、理論的、実験的に、経験的、シミュレーション等によって個別具体的に求めることができる。

この結果、上述したように不感帯を学習的に特定する学習処理が完了したか否かに夫々対応して、ＯＣＶによって、可変動弁機構がより適切に駆動される。これにより、不感帯の影響を低減させることができ、可変動弁機構に対するＯＣＶの応答性を向上させることができる。これにより、例えば内燃機関の運転状態に応じて可変動弁機構の目標変位角が変化した場合、この変化した目標変位角に、実際の変位角を迅速且つ的確に追従させることができるので、内燃機関の運転状態を安定させることができる。以上の結果、例えばエンジンストップの発生やエンジン振動の発生等のドライバビリティの悪化を効果的に防止することができる。

仮に、不感帯を学習的に特定する学習処理が完了したか否かを考慮することなく、制御装置４０の制御下で、ＯＣＶが可変動弁機構を駆動した場合、不感帯の範囲を特定することができないため不感帯を無視したり低く推定したりした不感帯の上端値（図７中の学習未完了時の不感帯内のＯＣＶ駆動デューティ量「β’」又は図７中の学習未完了時の不感帯の上端値「ｂ」を参照）を基準にした、ＯＣＶ駆動デューティ（図７中の学習未完了時のＯＣＶ駆動デューティ「ｄ」を参照）によって可変動弁機構が駆動される可能性が生じる。このため、本実施形態と比較例とで不感帯外のＯＣＶ駆動デューティ量が同じ値である図７中の不感帯外のＯＣＶ駆動デューティ量「α」であっても、可変動弁機構の変位角が変化する応答性が顕著に低減する可能性が生じる。具体的には、図７中の学習未完了時のＯＣＶ駆動デューティ「ｄ」に対応される学習完了時の変位速度Ｖｘは、図７中の学習完了時のＯＣＶ駆動デューティ「ｃ」に対応される学習完了時の変位速度Ｖａより小さくなってしまう。

このため、例えば内燃機関の運転状態に応じて可変動弁機構の目標変位角が変化した場合でも、この目標変位角と、可変動弁機構の実際の変位角との偏差が大きい状態が長時間継続する可能性が生じてしまう。このため、内燃機関の運転状態が不安定となり、例えばエンジンストップの発生やエンジン振動の発生等のドライバビリティが悪化してしまう可能性が生じてしまう。

（第２実施形態）
次に、図８を参照して、第２実施形態に係る可変動弁機構の油圧システムの動作原理について説明する。ここに、図８は、第２実施形態に係る可変動弁機構の制御装置の一例である油圧システムの制御処理の流れを示したフローチャートである。尚、上述の図５で示された制御処理と概ね同様の処理には同一のステップ番号を付し、それらの説明は適宜省略する。また、この制御処理は、制御装置４０によって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。

図８に示されるように、上述したステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３を経て、ステップＳ１０３の判定の結果、目標変位角と、実際の変位角との偏差が第１閾値より大きいと判定される場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、更に、制御装置４０の制御下で、可変動弁機構を駆動する油圧アクチュエータの変位速度が第３閾値より大きい状態から第３閾値より小さい状態に変化したか否かが判定される（ステップＳ２０１）。ここに、第２実施形態に係る第３閾値とは、典型的には、内燃機関の運転状態を変化させることが可能である可変動弁機構を駆動する油圧アクチュエータの変位速度を意味してよい。続いて上述したステップＳ１０５乃至ステップＳ１０９の各処理が行われる。

これにより、可変動弁機構を駆動する油圧アクチュエータの変位速度によって、不感帯の範囲を学習的に特定する学習処理が完了したか否かを適切に判定することができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う可変動弁機構の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本実施形態に係る可変動弁機構の制御装置の一例である油圧システムの構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る油圧システムを構成するオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ：Oil Control Valve）における３種類の動作を概念的に示した模式図（図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ））である。 本実施形態に係るオイルコントロールバルブ内のスプールの位置の変化量と、進角側油室又は遅角側油室へ潤滑油を供給又は排出する各ポート間の開口長さの変化との相関関係を示したグラフである。 本実施形態に係る可変動弁機構の油圧システムにおけるＯＣＶ駆動デューティと油圧アクチュエータの変位速度との相関関係を示した特性線図である。 本実施形態に係る可変動弁機構の制御装置の一例である油圧システムの制御処理の流れを示したフローチャートである。 本実施形態に係る可変動弁機構の変位角の時間経過に伴う変化を示したグラフである。 本実施形態及び比較例に係る可変動弁機構の油圧システムにおけるＯＣＶ駆動デューティと可変動弁機構を駆動する油圧アクチュエータの変位速度との相関関係を示した特性線図である。 第２実施形態に係る可変動弁機構の制御装置の一例である油圧システムの制御処理の流れを示したフローチャートである。

符号の説明

１０…オイルコントロールバルブ、１２…スプール、１４…ソレノイド、１６…スプリング、１８…スリーブ、２０…油圧アクチュエータ、２２…ハウジング、２４…ロータ、２６…進角側油室、２８…遅角側油室、３０…オイルポンプ、３２…オイルタンク、４０…制御装置、４２…クランク角センサ、４４…カム角センサ、４６…油温センサ。

Claims (4)

1. 内燃機関の弁特性を変更可能な可変動弁機構と、
   前記内燃機関の潤滑油により前記可変動弁機構を駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段の駆動量の変化に応じて前記弁特性が変化する応答性が無い又は前記応答性が所定値より低い前記駆動量の範囲である不感帯を特定可能な特定手段と、
   前記弁特性の目標値と前記弁特性の実際の値である実際値との偏差を検出する偏差検出手段と、
   前記検出された偏差に加えて又は代えて前記検出された偏差の時間的な変化に応じて、前記不感帯が特定されたか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記不感帯が特定されたと判定された場合、前記特定された不感帯の範囲に応じて、前記可変動弁機構を駆動するように前記駆動手段を制御し、前記判定手段により前記不感帯が特定されないと判定された場合、前記可変動弁機構を所定駆動量で駆動するように前記駆動手段を制御する制御手段と
   を備え、
   前記判定手段は、前記目標値と前記実際値との偏差が、前記内燃機関の運転状態を変化させ得る程の第１閾値より大きいか否かを判定する第１判定手段、及び前記偏差の時間的な変化量が、前記第１閾値より小さい第２閾値より小さいか否かを判定する第２判定手段を有し、（i）前記第１判定手段により前記偏差が前記第１閾値より大きいと判定された後に、前記第２判定手段により前記偏差の時間的な変化量が前記第２閾値より小さいと判定された場合に前記不感帯が特定されたと判定し、（ii）前記第１判定手段により前記偏差が前記第１閾値より大きいと判定された後に、前記第２判定手段により前記偏差の時間的な変化量が前記第２閾値より大きいと判定された場合に前記不感帯が特定されないと判定する
   ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記判定手段により前記不感帯が特定されないと判定された場合、前記所定駆動量として、前記不感帯の範囲内で用いられる駆動量を増加側に変化させた第１駆動量で前記可変動弁機構を駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記判定手段により前記不感帯が特定されたと判定された場合、前記弁特性を進角側及び遅角側のうちいずれか一方側へ変化する際に、前記不感帯の上端値及び前記不感帯の範囲外で用いられる第２駆動量で前記可変動弁機構を駆動するように前記駆動手段を制御すると共に、前記弁特性を進角側及び遅角側のいずれか他方側へ変化する際に、前記不感帯の下端値及び前記第２駆動量で前記可変動弁機構を駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の可変動弁機構の制御装置。
4. 前記駆動手段は、前記潤滑油の供給経路又は前記潤滑油の排出経路を変更することに加えて又は代えて前記潤滑油の供給又は排出を停止することにより、前記可変動弁機構を駆動するオイル制御弁を有し、
   前記制御手段は、前記弁特性を前記弁特性の目標値に近づける所定の駆動信号を前記オイル制御弁に出力することで、前記可変動弁機構を駆動するように前記オイル制御弁を制御することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の可変動弁機構の制御装置。