JP5490646B2 - 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 - Google Patents

内燃機関の可変バルブタイミング制御装置

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Description

本発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させて吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関する発明である。
近年、車両に搭載される内燃機関においては、出力向上、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる可変バルブタイミング装置を採用したものがある。現在、実用化されている可変バルブタイミング装置は、クランク軸に対するカム軸の回転位相（ＶＣＴ位相）を変化させることで、カム軸によって開閉駆動される吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを変化させるように構成され、内燃機関の運転中にクランク角センサから出力されるクランク角信号とカム角センサから出力されるカム角信号とに基づいて実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）を算出し、この実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）を目標バルブタイミング（目標ＶＣＴ位相）に一致させるように可変バルブタイミング装置を制御するようにしたものがある。
また、可変バルブタイミング装置の製造ばらつきや経時変化等による実ＶＣＴ位相の算出誤差を補正するために、例えば、特許文献１（特許第３３９５２４０号公報）に記載されているように、ＶＣＴ位相が基準位相（例えば最遅角位置）となる運転状態（例えばアイドル運転状態）のときに基準位相を学習し、この基準位相を基準にして実ＶＣＴ位相（例えば基準位相からの進角量）を算出するようにしたものがある。
特許第３３９５２４０号公報
ところで、近年、可変バルブタイミング装置を備えた内燃機関においては、燃費と出力の両立を目的とするアトキンソンサイクル等の導入によりＶＣＴ位相の可変範囲を広くする傾向があり、これにより、ＶＣＴ位相が基準位相（例えば最遅角位置）となる運転条件で運転される機会が少なくなって、基準位相の学習頻度が少なくなることがあり、車両の走行パターン等によっては内燃機関の運転中に基準位相を１回も学習できない可能性がある。このため、基準位相の学習間隔（基準位相の学習が実行されない期間）が過度に長くなってしまう可能性があり、その結果、実ＶＣＴ位相の算出精度が低下して、バルブタイミング制御精度が低下してしまう可能性がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、基準位相の学習頻度を確保することができ、基準位相の学習間隔が過度に長くなることを防止できる内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させて吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置と、実ＶＣＴ位相を目標ＶＣＴ位相に一致させるように可変バルブタイミング装置を制御するバルブタイミング制御手段とを備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、運転領域に応じて設定される目標ＶＣＴ位相が所定の基準位相に設定されたときに該基準位相を学習する基準位相学習手段と、基準位相の学習要求の有無を判定する学習要求判定手段と、学習要求判定手段により基準位相の学習要求有りと判定された場合に、目標ＶＣＴ位相が基準位相に近い運転領域における目標ＶＣＴ位相を基準位相に変更して、目標ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大する学習領域拡大手段とを備えた構成としたものである。
この構成では、基準位相の学習要求有りと判定された場合に、目標ＶＣＴ位相が基準位相に近い運転領域における目標ＶＣＴ位相を基準位相に変更して、目標ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大することで、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大して、基準位相の学習が実行される機会を多くすることができ、基準位相の学習頻度を確保することができる。これにより、基準位相の学習間隔（基準位相の学習が実行されない期間）が過度に長くなることを防止することができ、その結果、実ＶＣＴ位相の算出精度の低下を防止して、バルブタイミング制御精度の低下を防止することができる。
この場合、請求項２のように、内燃機関の前回の運転中に基準位相が学習されておらず今回の運転中に基準位相の学習が未だ完了していないときに基準位相の学習要求有りと判定するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の前回の運転中に基準位相が学習されておらず今回の運転中に基準位相の学習が未だ完了していないときに、目標ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大して、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大することができる。
また、請求項３のように、内燃機関の運転中に基準位相が学習されない状態で所定時間以上が経過する毎に基準位相の学習要求有りと判定するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の運転中に基準位相が学習されない状態で所定時間以上が経過する毎に、目標ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大して、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大することができる。
更に、請求項４のように、内燃機関の運転中に基準位相が学習されない状態で冷却水温が所定温度以上上昇する毎に基準位相の学習要求有りと判定するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の運転中に基準位相が学習されない状態で冷却水温が所定温度以上上昇する毎に、目標ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大して、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大することができる。
ところで、目標ＶＣＴ位相が変更されると、内燃機関の吸入空気量が変化して燃焼状態が悪化し、失火や出力低下を招く可能性がある。この対策として、請求項５のように、目標ＶＣＴ位相の変更による内燃機関の燃焼状態の変化を打ち消すように、目標ＶＣＴ位相が変更された可変バルブタイミング装置以外のアクチュエータを制御するようにしても良い。このようにすれば、目標ＶＣＴ位相の変更による内燃機関の燃焼状態の悪化を回避して、失火や出力低下を未然に防止することができる。
この場合、請求項５のように、吸気バルブの可変バルブタイミング装置の目標ＶＣＴ位相を変更した場合には、アクチュエータとして、排気バルブの可変バルブタイミング装置と排出ガス還流装置とスロットル装置のうちの少なくとも１つを制御し、排気バルブの可変バルブタイミング装置の目標ＶＣＴ位相を変更した場合には、アクチュエータとして、吸気バルブの可変バルブタイミング装置と排出ガス還流装置とスロットル装置のうちの少なくとも１つを制御するようにすると良い。このようにすれば、目標ＶＣＴ位相が変更された可変バルブタイミング装置以外のアクチュエータの制御によって、目標ＶＣＴ位相の変更による内燃機関の燃焼状態の悪化を回避することができる。
図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 図２は実施例１の基準位相学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図３（ａ）は通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相のマップの一例を概念的に示す図であり、図３（ｂ）は学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相のマップの一例を概念的に示す図である。 図４は実施例２の基準位相学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図５は実施例３の基準位相学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
以下、本発明を実施するための形態を吸気バルブの可変バルブタイミング装置に適用して具体化した幾つかの実施例を説明する。
本発明の実施例１を図１乃至図３に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。これらのモータ１５、スロットルバルブ１６、スロットル開度センサ１７等からスロットル装置が構成されている。
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒の点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。
また、エンジン１１には、吸気バルブ３０のバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる油圧駆動式又は電動式の可変バルブタイミング装置３２と、排気バルブ３１のバルブタイミングを変化させる油圧駆動式又は電動式の可変バルブタイミング装置３３とが設けられている。吸気バルブ３０の可変バルブタイミング装置３２は、油圧又は電動モータによってクランク軸２８に対する吸気側カム軸（図示せず）の回転位相（吸気ＶＣＴ位相）を変化させることで、吸気側カム軸によって開閉駆動される吸気バルブ３０のバルブタイミングを変化させるように構成され、排気バルブ３１の可変バルブタイミング装置３３は、油圧又は電動モータによってクランク軸２８に対する排気側カム軸（図示せず）の回転位相（排気ＶＣＴ位相）を変化させることで、排気側カム軸によって開閉駆動される排気バルブ３１のバルブタイミングを変化させるように構成されている。
更に、エンジン１１には、吸気側カム軸の回転に同期してカム角信号を出力する吸気側カム角センサ３４と、排気側カム軸の回転に同期してカム角信号を出力する排気側カム角センサ３５が設けられていると共に、クランク軸２８の回転に同期して所定クランク角毎（例えば３０℃Ａ毎）にクランク角信号のパルスを出力するクランク角センサ２９が設けられている。このクランク角センサ２９の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。クランク角センサ２９の出力信号と吸気側カム角センサ３４の出力信号とに基づいて吸気バルブ３０の実バルブタイミング（実吸気ＶＣＴ位相）が検出され、クランク角センサ２９の出力信号と排気側カム角センサ３５の出力信号とに基づいて排気バルブ３１の実バルブタイミング（実排気ＶＣＴ位相）が検出される。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。
また、排気管２３と吸気管１２のうちのスロットルバルブ１６の下流側との間には、排出ガスの一部を吸気側に還流させるためのＥＧＲ配管３６が接続され、このＥＧＲ配管３６の途中にＥＧＲ量（吸気側に還流される排出ガス量）を調整するＥＧＲ弁３７が設けられている。これらのＥＧＲ配管３６、ＥＧＲ弁３７等からＥＧＲ装置（排出ガス還流装置）が構成されている。
上述した各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３８に入力される。このＥＣＵ３８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。
また、ＥＣＵ３８は、図示しないバルブタイミング制御ルーチンを実行することで、バルブタイミング制御手段として機能し、吸気バルブ３０の実バルブタイミング（実吸気ＶＣＴ位相）をエンジン運転状態に応じた目標バルブタイミング（目標吸気ＶＣＴ位相）に一致させるように可変バルブタイミング装置３２を制御する。その際、クランク角センサ２９の出力信号と吸気側カム角センサ３４の出力信号とに基づいて実吸気ＶＣＴ位相（例えば基準位相からの進角量）を算出する。
更に、ＥＣＵ３８は、後述する図２の基準位相学習ルーチンを実行することで、目標吸気ＶＣＴ位相が所定の基準位相（例えば最遅角位置）に設定されたときに該基準位相を学習するが、基準位相の学習頻度が少ないと、基準位相の学習間隔（基準位相の学習が実行されない期間）が過度に長くなってしまう可能性があり、その結果、実吸気ＶＣＴ位相の算出精度が低下して、バルブタイミング制御精度が低下してしまう可能性がある。
そこで、ＥＣＵ３８は、基準位相の学習要求の有無を判定し、基準位相の学習要求有りと判定された場合に、目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に近くなる運転領域の目標吸気ＶＣＴ位相を基準位相に変更して目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大することで、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大して、基準位相の学習が実行される機会を多くして、基準位相の学習頻度を確保するようにしている。
本実施例１では、前回のエンジン運転中に基準位相が学習されておらず今回のエンジン運転中に基準位相の学習が未だ完了していないときに、基準位相の学習要求有りと判定して、目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大することで、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大するようにしている。
以下、ＥＣＵ３８が実行する図２の基準位相学習ルーチンの処理内容を説明する。
図２に示す基準位相学習ルーチンは、ＥＣＵ３８の電源オン中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、図３（ａ）に示す通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相のマップを参照して、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と負荷）に応じた通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相を算出する。
図３（ａ）に示す通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相のマップは、エンジン回転速度と負荷に応じて目標吸気ＶＣＴ位相が設定されており、所定の運転領域（例えば中回転中負荷運転領域の一部）では目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相（例えば最遅角位置である０）となり、アイドル運転領域では目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相よりも進角側（例えば２０）となるように設定されている。
この後、ステップ１０２に進み、前回のエンジン運転中に基準位相が学習されたか否かを判定する。このステップ１０２で、前回のエンジン運転中に基準位相が学習されたと判定された場合には、ステップ１０４に進み、最終的な目標吸気ＶＣＴ位相を通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相に設定する。
最終目標吸気ＶＣＴ位相＝通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相
一方、上記ステップ１０２で、前回のエンジン運転中に基準位相が学習されなかったと判定された場合には、ステップ１０３に進み、今回のエンジン運転中に基準位相の学習が完了したか否かを判定する。このステップ１０３で、今回のエンジン運転中に基準位相の学習が完了したと判定された場合には、ステップ１０４に進み、最終的な目標吸気ＶＣＴ位相を通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相に設定する。
最終目標吸気ＶＣＴ位相＝通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相
この後、ステップ１１１に進み、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相（例えば最遅角位置である０）に設定されているか否かを判定し、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定されていると判定されたときに、ステップ１１２に進み、基準位相学習を実行する。この基準位相学習では、例えば、実吸気ＶＣＴ位相を強制的に可変バルブタイミング装置３２の機械的な可動範囲の限界位置（例えば最遅角位置）に変化させるように可変バルブタイミング装置３２を制御して、そのときのクランク軸２８に対する吸気側カム軸の回転位相を基準位相としてＥＣＵ３８のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ３８の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶することで基準位相を学習する。このステップ１１２の処理が特許請求の範囲でいう基準位相学習手段としての役割を果たす。
これに対して、上記ステップ１０２で前回のエンジン運転中に基準位相が学習されなかったと判定され、且つ、上記ステップ１０３で今回のエンジン運転中に基準位相の学習が未だ完了していないと判定された場合には、基準位相の学習要求有りと判断して、ステップ１０５に進み、図３（ｂ）に示す学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相のマップを参照して、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と負荷）に応じた学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相を算出する。
図３（ｂ）に示す学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相のマップは、図３（ａ）の通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相のマップにおいて目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に近くなる運転領域（例えば目標吸気ＶＣＴ位相が５となる中回転中負荷運転領域）の目標吸気ＶＣＴ位相を基準位相（例えば最遅角位置である０）に変更したものである。これにより、目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大して、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大するようにしている。
この後、ステップ１０６に進み、最終的な目標吸気ＶＣＴ位相を学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相に設定する。
最終目標吸気ＶＣＴ位相＝学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相
この後、ステップ１０７に進み、最終目標吸気ＶＣＴ位相（＝学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相）が通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相がよりも遅角側か否かによって、目標吸気ＶＣＴ位相が変更されているか否かを判定する。
このステップ１０７で、最終目標吸気ＶＣＴ位相が通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相よりも遅角側（目標吸気ＶＣＴ位相が変更されている）と判定された場合には、目標吸気ＶＣＴ位相の変更によってエンジン１１の吸入空気量が減少して燃焼状態が悪化し、失火や出力低下を招く可能性があるため、目標吸気ＶＣＴ位相の変更によるエンジン１１の燃焼状態の変化を打ち消すように、吸気バブル３０の可変バルブタイミング装置３２以外のアクチュエータ（ＥＧＲ装置と排気バルブ３１の可変バルブタイミング装置３３とスロットル装置）を次のように制御する。
まず、ステップ１０８で、ＥＧＲ弁３７の開度を減少方向（外部ＥＧＲ量が減少して吸入空気量が増加する方向）に補正する。この場合、例えば、最終目標吸気ＶＣＴ位相と通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相との差に応じてＥＧＲ弁３７の開度の補正量をマップ又は数式等により算出する。
この後、ステップ１０９に進み、排気ＶＣＴ位相（排気バルブ３１のバルブタイミング）を進角方向（内部ＥＧＲ量が減少して吸入空気量が増加する方向）に補正する。この場合、例えば、最終目標吸気ＶＣＴ位相と通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相との差に応じて排気ＶＣＴ位相の補正量をマップ又は数式等により算出する。
この後、ステップ１１０に進み、スロットル開度を増加方向（吸入空気量が増加する方向）に補正する。この場合、例えば、最終目標吸気ＶＣＴ位相と通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相との差に応じてスロットル開度の補正量をマップ又は数式等により算出する。
この場合、ステップ１０２，１０３の処理が特許請求の範囲でいう学習要求判定手段としての役割を果たし、ステップ１０５〜１１０の処理が特許請求の範囲でいう学習領域拡大手段としての役割を果たす。
この後、ステップ１１１に進み、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定されているか否かを判定し、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定されていると判定されたときに、ステップ１１２に進み、基準位相学習を実行する。
以上説明した本実施例１では、前回のエンジン運転中に基準位相が学習されておらず今回のエンジン運転中に基準位相の学習が未だ完了していないときに、基準位相の学習要求有りと判定して、目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に近くなる運転領域の目標吸気ＶＣＴ位相を基準位相に変更することで目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大するようにしたので、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大して、基準位相の学習が実行される機会を多くすることができ、基準位相の学習頻度を確保することができる。これにより、基準位相の学習間隔（基準位相の学習が実行されない期間）が過度に長くなることを防止することができ、その結果、実吸気ＶＣＴ位相の算出精度の低下を防止して、バルブタイミング制御精度の低下を防止することができる。
更に、本実施例１では、目標吸気ＶＣＴ位相の変更によるエンジン１１の燃焼状態の変化を打ち消すように、吸気バブル３０の可変バルブタイミング装置３２以外のアクチュエータ（ＥＧＲ装置と排気バルブ３１の可変バルブタイミング装置３３とスロットル装置）を制御するようにしたので、目標吸気ＶＣＴ位相の変更によるエンジン１１の燃焼状態の悪化を回避して、失火や出力低下を未然に防止することができる。
次に、図４を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
本実施例２では、ＥＣＵ３８により後述する図４の基準位相学習ルーチンを実行することで、エンジン運転中に基準位相が学習されない状態で所定時間以上が経過する毎に、基準位相の学習要求有りと判定して、目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大することで、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大するようにしている。
図４に示す基準位相学習ルーチンでは、まず、ステップ２０１で、図３（ａ）に示す通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相のマップを参照して、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と負荷）に応じた通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相を算出する。
この後、ステップ２０２に進み、エンジン運転時間（エンジン運転開始からの経過時間）が所定時間以上であるか否かを判定する。このステップ２０２で、エンジン運転時間が所定時間よりも短いと判定された場合には、ステップ２０５に進み、最終的な目標吸気ＶＣＴ位相を通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相に設定する。
最終目標吸気ＶＣＴ位相＝通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相
一方、上記ステップ２０２で、エンジン運転時間が所定時間以上であると判定された場合には、ステップ２０３に進み、今回のエンジン運転中に初回の基準位相の学習が完了したか否かを判定する。このステップ２０３で、今回のエンジン運転中に初回の基準位相の学習が完了したと判定された場合には、ステップ２０４に進み、前回の基準位相の学習完了から所定時間以上が経過したか否かを判定する。
このステップ２０４で、前回の基準位相の学習完了から所定時間以上が経過していない（前回の基準位相の学習完了からの経過時間が所定時間よりも短い）と判定された場合には、ステップ２０５に進み、最終的な目標吸気ＶＣＴ位相を通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相に設定する。
最終目標吸気ＶＣＴ位相＝通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相
この後、ステップ２１２に進み、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定されているか否かを判定し、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定されていると判定されたときに、ステップ２１３に進み、基準位相学習を実行する。
これに対して、上記ステップ２０３で今回のエンジン運転中に初回の基準位相の学習が未だ完了していないと判定された場合、又は、上記ステップ２０４で前回の基準位相の学習完了から所定時間以上が経過した（基準位相が学習されない状態で所定時間以上が経過した）と判定された場合には、基準位相の学習要求有りと判断して、ステップ２０６に進み、図３（ｂ）に示す学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相のマップを参照して、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と負荷）に応じた学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相を算出する。
この後、ステップ２０７に進み、最終的な目標吸気ＶＣＴ位相を学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相に設定する。
最終目標吸気ＶＣＴ位相＝学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相
この後、ステップ２０８に進み、最終目標吸気ＶＣＴ位相（＝学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相）が通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相がよりも遅角側か否かを判定し、最終目標吸気ＶＣＴ位相が通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相よりも遅角側（目標吸気ＶＣＴ位相が変更されている）と判定された場合には、次のステップ２０９〜２１１で、目標吸気ＶＣＴ位相の変更によるエンジン１１の燃焼状態の変化を打ち消すように、吸気バブル３０の可変バルブタイミング装置３２以外のアクチュエータ（ＥＧＲ装置と排気バルブ３１の可変バルブタイミング装置３３とスロットル装置）を制御する。
この後、ステップ２１２に進み、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定されているか否かを判定し、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定されていると判定されたときに、ステップ２１３に進み、基準位相学習を実行する。
以上説明した本実施例２では、エンジン運転中に基準位相が学習されない状態で所定時間以上が経過する毎に、基準位相の学習要求有りと判定して、目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大することで、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大する。このようにしても、基準位相の学習頻度を確保することができ、基準位相の学習間隔が過度に長くなることを防止することができる。
次に、図５を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
本実施例３では、ＥＣＵ３８により後述する図５の基準位相学習ルーチンを実行することで、エンジン運転中に基準位相が学習されない状態で冷却水温が所定温度以上上昇する毎に、基準位相の学習要求有りと判定して、目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大することで、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大するようにしている。
図５に示す基準位相学習ルーチンでは、まず、ステップ３０１で、図３（ａ）に示す通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相のマップを参照して、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と負荷）に応じた通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相を算出する。
この後、ステップ３０２に進み、冷却水温が所定温度（例えば４０℃）以上であるか否かを判定する。このステップ３０２で、冷却水温が所定温度よりも低いと判定された場合には、ステップ３０５に進み、最終的な目標吸気ＶＣＴ位相を通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相に設定する。
最終目標吸気ＶＣＴ位相＝通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相
一方、上記ステップ３０２で、冷却水温が所定温度以上であると判定された場合には、ステップ３０３に進み、今回のエンジン運転中に初回の基準位相の学習が完了したか否かを判定する。このステップ３０３で、今回のエンジン運転中に初回の基準位相の学習が完了したと判定された場合には、ステップ３０４に進み、前回の基準位相の学習完了から冷却水温が所定温度（例えば１０〜２０℃）以上上昇したか否かを判定する。
このステップ３０４で、前回の基準位相の学習完了から冷却水温が所定温度以上上昇していないと判定された場合には、ステップ３０５に進み、最終的な目標吸気ＶＣＴ位相を通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相に設定する。
最終目標吸気ＶＣＴ位相＝通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相
この後、ステップ３１２に進み、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定されているか否かを判定し、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定されていると判定されたときに、ステップ３１３に進み、基準位相学習を実行する。
これに対して、上記ステップ３０３で今回のエンジン運転中に初回の基準位相の学習が未だ完了していないと判定された場合、又は、上記ステップ３０４で前回の基準位相の学習完了から冷却水温が所定温度以上上昇した（基準位相が学習されない状態で冷却水温が所定温度以上上昇した）と判定された場合には、基準位相の学習要求有りと判断して、ステップ３０６に進み、図３（ｂ）に示す学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相のマップを参照して、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と負荷）に応じた学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相を算出する。
この後、ステップ３０７に進み、最終的な目標吸気ＶＣＴ位相を学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相に設定する。
最終目標吸気ＶＣＴ位相＝学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相
この後、ステップ３０８に進み、最終目標吸気ＶＣＴ位相（＝学習領域拡大用の目標吸気ＶＣＴ位相）が通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相がよりも遅角側か否かを判定し、最終目標吸気ＶＣＴ位相が通常運転用の目標吸気ＶＣＴ位相よりも遅角側（目標吸気ＶＣＴ位相が変更されている）と判定された場合には、次のステップ３０９〜３１１で、目標吸気ＶＣＴ位相の変更によるエンジン１１の燃焼状態の変化を打ち消すように、吸気バブル３０の可変バルブタイミング装置３２以外のアクチュエータ（ＥＧＲ装置と排気バルブ３１の可変バルブタイミング装置３３とスロットル装置）を制御する。
この後、ステップ３１２に進み、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定されているか否かを判定し、最終目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定されていると判定されたときに、ステップ３１３に進み、基準位相学習を実行する。
以上説明した本実施例３では、エンジン運転中に基準位相が学習されない状態で冷却水温が所定温度以上上昇する毎に、基準位相の学習要求有りと判定して、目標吸気ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大することで、基準位相の学習が実行される運転領域を拡大する。このようにしても、基準位相の学習頻度を確保することができ、基準位相の学習間隔が過度に長くなることを防止することができる。
尚、基準位相の学習要求の有無を判定する方法は、上記各実施例１〜３で説明した方法に限定されず、適宜変更しても良く、例えば、エンジン運転中に基準位相が学習されない状態で、走行距離、吸入空気量積算値、燃料噴射量積算値、点火回数積算値、回転速度積算値等のうちのいずれか１つが所定値以上増加する毎に、基準位相の学習要求有りと判定するようにしても良い。
また、上記各実施例１〜３では、目標吸気ＶＣＴ位相の変更によるエンジンの燃焼状態の変化を打ち消すように、吸気バブルの可変バルブタイミング装置以外のアクチュエータとして、ＥＧＲ装置と排気バルブの可変バルブタイミング装置とスロットル装置を３つとも制御するようにしたが、これに限定されず、例えば、ＥＧＲ装置、排気バルブの可変バルブタイミング装置、スロットル装置のうちの１つ又は２つを制御するようにしても良い。更に、可変バルブリフト装置や過給機等を備えたシステムの場合には、ＥＧＲ装置、排気バルブの可変バルブタイミング装置、スロットル装置、可変バルブリフト装置、過給機等のうちの１つ又は２つ以上を制御するようにしても良い。
また、上記各実施例１〜３では、本発明を吸気バルブの可変バルブタイミング装置に適用したが、排気バルブの可変バルブタイミング装置に本発明を適用しても良く、基準位相の学習要求有りと判定された場合に、目標排気ＶＣＴ位相が基準位相に近くなる運転領域の目標排気ＶＣＴ位相を基準位相に変更して目標排気ＶＣＴ位相が基準位相に設定される運転領域を拡大するようにしても良い。更に、目標排気ＶＣＴ位相の変更によるエンジンの燃焼状態の変化を打ち消すように、排気バブルの可変バルブタイミング装置以外のアクチュエータ（例えば、ＥＧＲ装置、吸気バルブの可変バルブタイミング装置、スロットル装置、可変バルブリフト装置、過給機等のうちの１つ又は２つ以上）を制御するようにしても良い。
また、目標吸気ＶＣＴ位相や目標排気ＶＣＴ位相が変更されたときに、トルク制御によってエンジンのトルク変動を少なくするようにしても良い。
その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２６…冷却水温センサ、２９…クランク角センサ、３０…吸気バルブ、３１…排気バルブ、３２，３３…可変バルブタイミング装置、３４…吸気側カム角センサ、３５…排気側カム角センサ、３６…ＥＧＲ配管、３７…ＥＧＲ弁３７、３８…ＥＣＵ（バルブタイミング制御手段，基準位相学習手段，学習要求判定手段，学習領域拡大手段）

Claims (5)

  1. 内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させて吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置と、実ＶＣＴ位相を目標ＶＣＴ位相に一致させるように前記可変バルブタイミング装置を制御するバルブタイミング制御手段とを備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
    運転領域に応じて設定される前記目標ＶＣＴ位相が所定の基準位相に設定されたときに該基準位相を学習する基準位相学習手段と、
    前記基準位相の学習要求の有無を判定する学習要求判定手段と、
    前記学習要求判定手段により前記基準位相の学習要求有りと判定された場合に、前記目標ＶＣＴ位相が前記基準位相に近い運転領域における目標ＶＣＴ位相を前記基準位相に変更して、前記目標ＶＣＴ位相が前記基準位相に設定される運転領域を拡大する学習領域拡大手段と
    を備えていることを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
  2. 前記学習要求判定手段は、内燃機関の前回の運転中に前記基準位相が学習されておらず今回の運転中に前記基準位相の学習が未だ完了していないときに前記基準位相の学習要求有りと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
  3. 前記学習要求判定手段は、内燃機関の運転中に前記基準位相が学習されない状態で所定時間以上が経過する毎に前記基準位相の学習要求有りと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
  4. 前記学習要求判定手段は、内燃機関の運転中に前記基準位相が学習されない状態で冷却水温が所定温度以上上昇する毎に前記基準位相の学習要求有りと判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
  5. 前記学習領域拡大手段は、前記目標ＶＣＴ位相の変更による内燃機関の燃焼状態の変化を打ち消すように、前記目標ＶＣＴ位相が変更された可変バルブタイミング装置以外のアクチュエータを制御する手段を含み、該手段は、前記吸気バルブの可変バルブタイミング装置の目標ＶＣＴ位相を変更した場合には、前記アクチュエータとして、前記排気バルブの可変バルブタイミング装置と排出ガス還流装置とスロットル装置と可変バルブリフト装置と過給機のうちの少なくとも１つを制御し、前記排気バルブの可変バルブタイミング装置の目標ＶＣＴ位相を変更した場合には、前記アクチュエータとして、前記吸気バルブの可変バルブタイミング装置と排出ガス還流装置とスロットル装置と可変バルブリフト装置と過給機のうちの少なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
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