JP5877095B2 - 可変バルブタイミング機構の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブタイミング（開閉タイミング）を変更する、可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）の制御装置に関する。

エンジン運転状態に応じてバルブタイミングを変更するため、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をアクチュエータで変化させるＶＴＣが公知である。ＶＴＣを搭載したエンジンでは、特開２００９−１３９７５号公報（特許文献１）に記載されるように、エンジン停止時にＶＴＣを始動に適したバルブタイミングに変更することで、エンジン始動性を確保した技術が提案されている。

特開２００９−１３９７５号公報

ところで、カムシャフトの端部に取り付けられるＶＴＣは、カムシャフトの回転に伴って、バルブスプリングの反力及び可動部の質量による慣性力からなる交番トルク（カムトルク）を受ける。カムトルクの交番周波数がＶＴＣの駆動周波数以下となるエンジン低回転域においては、カムトルクを平均値として捉えることができるエンジン高回転域とは異なり、バルブスプリングの反力が支配的になって、カムトルクは略正弦波の波形をとるようになる。そして、カムトルクの大きさによっては、エンジン始動直後にＶＴＣの角度が変動し、エンジン始動に適したＶＴＣ角度を保持することができなくなるおそれがある。

そこで、本発明は、エンジン始動に適したＶＴＣ角度を保持できるようにした、ＶＴＣの制御装置を提供することを目的とする。

アクチュエータによりカム位相を変更するＶＴＣの制御装置は、少なくともエンジン停止時のエンジン回転角度とカム位相角度とに基づいて、エンジン始動直後のアクチュエータの操作量を補正する。また、ＶＴＣの制御装置は、エンジンが停止している間にエンジン回転角度が変化した場合、アクチュエータの操作量の補正をキャンセルする。

カムからＶＴＣにカムトルクが作用しても、エンジン始動に適したカム位相角度を保持することができる。

車両用エンジンシステムの構成図である。 ＶＴＣの詳細を示す斜視図である。 制御プログラムのメインルーチンを示すフローチャートである。 エンジン停止時の制御を行うサブルーチンを示すフローチャートである。 カムトルク特性を推定するマップの説明図である。 エンジン始動時の制御を行うサブルーチンの第１実施例を示すフローチャートである。 正トルクがＶＴＣに作用するエンジン停止状態の説明図である。 正トルクがＶＴＣに作用した状態で始動した場合の作用の説明図である。 負トルクがＶＴＣに作用するエンジン停止状態の説明図である。 負トルクがＶＴＣに作用した状態で始動した場合の作用の説明図である。 停止位置に応じたトルクが作用するエンジン停止状態の説明図である。 停止位置に応じた大きさのトルクがＶＴＣに作用した状態で始動した場合の作用の説明図である。 油温に応じた補正係数を算出するマップの説明図である。 ＶＴＣ操作量の補正を中止する条件及びその作用の説明図である。 通常時の制御を行うサブルーチンを示すフローチャートである。 エンジン始動時の制御を行うサブルーチンの第２実施例を示すフローチャートである。 エンジン回転速度に応じた補正係数を算出するマップの説明図である。 ＶＴＣ操作量の補正を中止する他の条件及びその作用の説明図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、本実施形態に係るＶＴＣの制御装置が適用される、車両用エンジンのシステム構成を示す。

エンジン１０は、例えば、直列４気筒ガソリンエンジンであり、各気筒に吸気（吸入空気）を導入するための吸気管１２には、エンジン１０の負荷の一例としての吸気流量Ｑを検出する吸気流量センサ１４が取り付けられている。吸気流量センサ１４としては、例えば、エアフローメータなどの熱線式流量計を使用することができる。なお、エンジン１０の負荷としては、吸気流量Ｑに限らず、例えば、吸気負圧、過給圧力、スロットル開度、アクセル開度など、トルクと密接に関連する状態量を使用することができる。

各気筒の燃焼室１６に吸気を導入する吸気ポート１８には、その開口を開閉する吸気弁２０が配設されている。吸気弁２０の吸気上流に位置する吸気管１２には、吸気ポート１８に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２２が取り付けられている。燃料噴射弁２２は、電磁コイルへの通電によって磁気吸引力が発生すると、スプリングによって閉弁方向に付勢されている弁体がリフトして開弁し、燃料を噴射する、電磁式の噴射弁である。燃料噴射弁２２には、その開弁時間に比例した燃料が噴射されるように、所定圧力に調圧された燃料が供給されている。

燃料噴射弁２２から噴射された燃料は、吸気ポート１８と吸気弁２０との隙間を介して燃焼室１６に吸気と共に導入され、点火プラグ２４の火花点火によって着火燃焼し、その燃焼による圧力がピストン２６をクランクシャフト（図示省略）に向けて押し下げることで、クランクシャフトを回転駆動させる。

また、燃焼室１６から排気を導出する排気ポート２８には、その開口を開閉する排気弁３０が配設され、排気弁３０が開弁することで、排気ポート２８と排気弁３０との隙間を介して、排気が排気管３２へと排出される。排気管３２には、触媒コンバータ３４が配設されており、排気中の有害物質は、触媒コンバータ３４によって無害成分に浄化された後、排気管３２の終端開口から大気中に放出される。ここで、触媒コンバータ３４としては、例えば、排気中のＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化水素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を同時に浄化する三元触媒を使用することができる。

吸気弁２０を開閉駆動する吸気カムシャフト３６の端部には、クランクシャフトに対する吸気カムシャフト３６の回転位相を変化させることで、吸気弁２０のバルブタイミングを変更するＶＴＣ３８が取り付けられている。ＶＴＣ３８は、図２に示すように、クランクシャフトの回転駆動力を伝達するカムチェーンが巻き回されるカムスプロケット３８Ａと一体化され、減速機が内蔵された電動モータ３８Ｂ（電動アクチュエータ）により、カムスプロケット３８Ａに対して吸気カムシャフト３６を相対回転させることで、バルブタイミングを進角又は遅角させる。ここで、図２において符号３８Ｃで示すものは、電動モータ３８Ｂへ電力を供給するハーネスを接続するためのコネクタである。

なお、ＶＴＣ３８としては、図２に示す構成のものに限らず、電動モータ，油圧モータなどの各種アクチュエータによりバルブタイミングを変更可能であれば如何なる構成をなしていてもよい。また、ＶＴＣ３８は、吸気弁２０に限らず、吸気弁２０及び排気弁３０の少なくとも一方に備え付けられていればよい。

燃料噴射弁２２，点火プラグ２４及びＶＴＣ３８は、マイクロコンピュータを内蔵した電子制御装置４０によって制御される。電子制御装置４０は、各種センサからの信号を入力し、予め記憶された制御プログラムに従って、燃料噴射弁２２，点火プラグ２４及びＶＴＣ３８の各操作量を決定し出力する。燃料噴射弁２２による燃料噴射制御においては、例えば、各気筒の吸気行程に合わせて個別の燃料噴射を行う、いわゆる「シーケンシャル噴射制御」が行われる。なお、ＶＴＣ３８の制御は、電子制御装置４０とは異なる別体の電子制御装置で行うようにしてもよい。

電子制御装置４０には、吸気流量センサ１４の信号に加え、エンジン１０の冷却水温度（水温）Ｔｗを検出する水温センサ４２、エンジン１０の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ４４、クランクシャフトの回転角度（基準位置からの角度）θ_CRKを検出するクランク角度センサ４６、吸気カムシャフト３６の回転角度θ_CAMを検出するカム角度センサ４８の各信号が入力される。また、電子制御装置４０には、スタータスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号を入力可能なように、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークを介して、エンジン１０を電子制御するエンジン制御装置５０と接続されている。なお、吸気流量Ｑ，水温Ｔｗ，回転速度Ｎｅ，クランクシャフトの回転角度θ_CRK及び吸気カムシャフト３６の回転角度θ_CAMは、各センサから読み込む代わりに、エンジン制御装置５０から読み込むようにしてもよい。

電子制御装置４０は、後述するＶＴＣ３８の制御に加え、次のように、燃料噴射弁２２及び点火プラグ２４を制御する。即ち、電子制御装置４０は、吸気流量センサ１４及び回転速度センサ４４から吸気流量Ｑ及び回転速度Ｎｅを夫々読み込み、これらに基づいてエンジン運転状態に応じた基本燃料噴射量を算出する。また、電子制御装置４０は、水温センサ４２から水温Ｔｗを読み込み、基本燃料噴射量を水温Ｔｗなどで補正した燃料噴射量を算出する。そして、電子制御装置４０は、エンジン運転状態に応じたタイミングで、燃料噴射量に応じた燃料を燃料噴射弁２２から噴射し、点火プラグ２４を適宜作動させて燃料と吸気との混合気を着火燃焼させる。このとき、電子制御装置４０は、図示省略の空燃比センサから空燃比を読み込み、排気中の空燃比が理論空燃比に近づくように、燃料噴射弁２２をフィードバック制御する。

図３は、電子制御装置４０が起動されたことを契機として、電子制御装置４０が繰り返し実行する制御プログラムのメインルーチンの一例を示す。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、電子制御装置４０が、例えば、エンジン制御装置５０からスタータスイッチの信号を読み込み、これがＯＮからＯＦＦに変化したか否かを介して、エンジン１０の停止指令があったか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、エンジン１０の停止指令があったと判定すれば処理をステップ２へと進める一方（Ｙｅｓ）、エンジン１０の停止指令がないと判定すれば処理をステップ３へと進める（Ｎｏ）。

ステップ２では、電子制御装置４０が、エンジン停止時の制御を行うサブルーチン（詳細については後述する）を実行する。
ステップ３では、電子制御装置４０が、例えば、エンジン制御装置５０からスタータスイッチの信号を読み込み、これがＯＦＦからＯＮに変化したか否かを介して、エンジン１０の始動指令があったか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、エンジン１０の始動指令があったと判定すれば処理をステップ４へと進める一方（Ｙｅｓ）、エンジン１０の始動指令がないと判定すれば処理をステップ５へと進める（Ｎｏ）。

ステップ４では、電子制御装置４０が、エンジン始動時の制御を行うサブルーチン（詳細については後述する）を実行する。
ステップ５では、電子制御装置４０が、通常時の制御、即ち、エンジン停止時又はエンジン始動時の制御ではない、エンジン稼働中の制御を行うサブルーチン（詳細については後述する）を実行する。

かかるメインルーチンによれば、エンジン停止指令があった場合には、エンジン停止時の制御が実行され、エンジン始動指令があった場合には、エンジン始動時の制御が実行される。また、エンジン停止指令又はエンジン始動指令がない場合には、エンジン稼働中の通常時の処理が実行される。

図４は、電子制御装置４０が実行する、エンジン停止時の制御を行うサブルーチンの一例を示す。
ステップ１１では、電子制御装置４０が、例えば、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）から制御値を読み出すことで、エンジン１０の始動に適したＶＴＣ３８の目標角度を算出する。

ステップ１２では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の実角度（基準位置からの実際の角度）を算出する。即ち、電子制御装置４０は、クランク角度センサ４６及びカム角度センサ４８から、クランクシャフトの回転角度θ_CRK及び吸気カムシャフト３６の回転角度θ_CAMを夫々読み込む。そして、電子制御装置４０は、例えば、吸気カムシャフト３６の回転角度θ_CAMからクランクシャフトの回転角度θ_CRKを減算することで、進角側を正値とした、ＶＴＣ３８の実角度を求める。

ステップ１３では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の目標角度と実角度との偏差に基づいて、ＶＴＣ３８の操作量（例えば、電動モータ３８Ｂのデューティ比など）を算出する。

ステップ１４では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の操作量をアクチュエータとしての電動モータ３８Ｂに出力する。
ステップ１５では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の実角度が目標角度に到達したか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、実角度が目標角度に到達したと判定すれば処理をステップ１６へと進める一方（Ｙｅｓ）、実角度が目標角度に到達していないと判定すれば処理をステップ１２へと戻す（Ｎｏ）。

ステップ１６では、電子制御装置４０が、例えば、回転速度センサ４４から回転速度Ｎｅを読み込み、これが０になったか否かを介して、エンジン１０が停止したか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、エンジン１０が停止したと判定すれば処理をステップ１７へと進める一方（Ｙｅｓ）、エンジン１０が停止していないと判定すれば待機する（Ｎｏ）。要するに、電子制御装置４０は、エンジン１０が停止するまで待機する。

ステップ１７では、電子制御装置４０が、吸気カムシャフト３６の回転角度に応じたカムトルク特性（カムトルク方向及びその大きさなど）を算出（推定）する。即ち、電子制御装置４０は、エンジン１０が停止したと判定するまで、クランク角度センサ４６からクランクシャフトの回転角度θ_CRKを順次読み込み、エンジン１０が停止したときのクランクシャフトの回転角度θ_CRKを求める。また、電子制御装置４０は、例えば、カムシャフトが停止したときの回転角度θ_CRKにエンジン１０の始動に適したＶＴＣ３８の目標角度を加算することで、吸気カムシャフト３６の回転角度を算出する。そして、電子制御装置４０は、例えば、図５に示すような、カムシャフトの回転角度に応じたカムトルクが設定されたマップを参照し、吸気カムシャフト３６の回転角度に応じたカムトルク特性を求める。なお、図５に示すマップにおいて、カムトルクが正値をとる「正トルク」は、ＶＴＣ３８を遅角方向へと変動させる一方、カムトルクが負値をとる「負トルク」は、ＶＴＣ３８を進角方向へと変動させる。また、正トルクは、例えば、カムシャフトの回転抵抗などにより、負トルクよりも大きくなる。

ステップ１８では、電子制御装置４０が、例えば、フラッシュＲＯＭなどの不揮発性メモリに、カムトルク特性を記録する。
かかるエンジン停止時の制御によれば、ＶＴＣ３８が、エンジン１０の始動に適した目標角度まで変更される。このため、エンジン１０を再始動する場合に、エンジン１０の始動性を確保することができる。

また、エンジン１０が完全に停止すると、吸気カムシャフト３６の回転角度に応じたカムトルク特性が算出され、これが不揮発性メモリに記録される。このため、エンジン１０の再始動時に、カム角度センサ３６により吸気カムシャフト３６の回転角度θ_CAMが検出できない場合であっても、エンジン１０を停止したときのカムトルク特性を特定することができる。なお、エンジン１０の再始動時に、吸気カムシャフト３６の回転速度を検出可能なセンサを使用する場合には、ステップ１６〜ステップ１８の処理を省略してもよい。

なお、ＶＴＣ３８の実角度を目標角度に収束する処理は、エンジン制御装置５０によりスタータスイッチのキーオフが検知されてからエンジン１０が停止するまでに実施すれば、カムトルクの影響が少なくて済む。ここで、ＶＴＣ３８の電動モータ３８Ｂが十分なトルクを発生することができる場合には、エンジン１０が停止した後であっても、ＶＴＣ３８の実角度を目標角度に変更することが可能であるため、この処理はエンジン停止後でもよい。

図６は、電子制御装置４０が実行する、エンジン始動時の制御を行うサブルーチンの第１実施例を示す。なお、エンジン始動時の制御は、エンジン制御装置５０によりスタータスイッチのキーオンが検知されてからカムトルク方向が変化するまで継続して実行される。また、図４に示すフローチャートと共通する処理については、重複説明を排除するために、その説明を簡略化するものとする（以下同様）。

ステップ２１では、電子制御装置４０が、不揮発性メモリから、エンジン１０が停止したときのカムトルク特性を読み込む。
ステップ２２では、電子制御装置４０が、カムトルク特性を解析することで、カムトルクが正トルクであるか否か、即ち、エンジン始動時にＶＴＣ３８を遅角側に変動させるか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、カムトルクが正トルクであると判定すれば処理をステップ２３へと進める一方（Ｙｅｓ）、カムトルクが負トルクであると判定すれば処理をステップ２４へと進める（Ｎｏ）。

ステップ２３では、電子制御装置４０が、エンジン始動時のＶＴＣ操作量として、正トルクを打ち消す操作量、即ち、正値の所定値（固定値）をとる操作量を設定する。
ステップ２４では、電子制御装置４０が、エンジン始動時のＶＴＣ操作量として、負トルクを打ち消す操作量、即ち、負値の所定値（固定値）をとる操作量を設定する。

ステップ２５では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の操作量を電動モータ３８Ｂに出力する。
ステップ２６では、電子制御装置４０が、吸気カムシャフト３６の回転角度に応じたカムトルク特性を算出する。即ち、電子制御装置４０は、クランク角度センサ４６からクランクシャフトの回転角度θ_CRKを読み込み、例えば、カムシャフトが停止したときの回転角度θ_CRKにエンジン１０の始動に適したＶＴＣ３８の目標角度を加算することで、吸気カムシャフト３６の回転角度を算出する。そして、電子制御装置４０は、例えば、図５に示すマップを再度参照し、吸気カムシャフト３６の回転角度に応じたカムトルク特性を求める。

ここで、ＶＴＣ３８の目標角度は、通常では、例えば、エンジン１０の回転速度及び負荷に応じた目標角度が設定されたマップから求める。しかし、エンジン始動時には、潤滑油の温度が低温である可能性が高いことから、始動性重視で吸気量及び圧縮を確保する方向のバルブタイミングとする。また、アイドリングストップ時などのホットリスタート時では、デコンプレッションのために、吸気弁２０を遅閉じするバルブタイミングとする。さらに、ハイブリッド自動車でモータ発進する場合には、原則、吸気弁２０を遅閉じするバルブタイミングとするが、冷機時に始動する可能性がある場合は、この限りでない。

ステップ２７では、電子制御装置４０が、例えば、ステップ２１で読み込んだカムトルク特性とステップ２６で算出したカムトルク特性とを比較することで、エンジン始動時の制御を開始したときのカムトルク方向が変化（反転）したか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、カムトルク方向が変化したと判定すれば処理を終了させる一方（Ｙｅｓ）、カムトルク方向が変化していないと判定すれば処理をステップ２５へと戻す（Ｎｏ）。

かかるエンジン始動時の制御によれば、エンジン停止状態のカムトルクが正トルク、即ち、ＶＴＣ３８を遅角方向に変動させるトルクであれば、エンジン始動時のＶＴＣ操作量として、正トルクを打ち消す操作量が設定される。ここでは、例えば、カムトルク特性から求まるトルク量がここでの主な外乱として捕らえられ、この状況でもＶＴＣ３８の位相角を保持できるモータトルクを発生可能な操作量を設定する。一方、エンジン停止状態のカムトルクが負トルク、即ち、ＶＴＣ３８を進角方向に変動させるトルクであれば、エンジン始動時のＶＴＣ操作量として、負トルクを打ち消す操作量が設定される。そして、カムトルク方向が反転するまで、カムトルク方向に応じたＶＴＣ操作量がＶＴＣ３８に出力される。

従って、図７に示すように、吸気カムシャフト３６が吸気弁２０を開弁し始め、ＶＴＣ３８が正トルクを受ける位置で停止した場合、ＶＴＣ３８は正トルクを受け、遅角側に変動しようとする。しかし、図８に示すように、スタータスイッチがＯＮになった直後のクランクシャフト動き出し領域では、ＶＴＣ操作量が正値をとる所定値となり、ＶＴＣ３８が受ける正トルクを打ち消すため、ＶＴＣ３８の角度変動を抑制することができる。ここで、クランクシャフト動き出し領域のカムトルクの影響が大きいため、この領域において、カムトルクを打ち消すようにすれば、ＶＴＣ３８の角度変動を効果的に抑制することができる。

また、図９に示すように、吸気カムシャフト３６が吸気弁２０を閉弁し始め、ＶＴＣ３８が負トルクを受ける位置で停止した場合、ＶＴＣ３８は負トルクを受け、進角側に変動しようとする。しかし、図１０に示すように、スタータスイッチがＯＮになった直後のクランクシャフト動き出し領域では、ＶＴＣ操作量が負値をとる所定値となり、ＶＴＣ３８が受ける負トルクを打ち消すため、ＶＴＣ３８の角度変動を抑制することができる。

そして、クランクシャフト動き出し領域からクランキング領域へと移行した後では、吸気カムシャフト３６の回転角度θ_CAMの検出が行われるようになり、ＶＴＣ３８の目標角度と実角度との間に偏差が生じることから、この偏差を小さくするフィードバック制御により、ＶＴＣ３８が目標角度に収束される。

このため、エンジン始動時には、エンジン始動に適したＶＴＣ３８の角度が保持され、始動性を確保することができる。
ここで、スタータスイッチがＯＮになった直後におけるＶＴＣ操作量は、カムトルクの正負に応じた固定値をとる所定値ではなく、図５に示すマップを再度参照し、カムシャフトの回転角度θ_CRKに応じたカムトルクの大きさに比例する操作量としてもよい。このようにすれば、図１１に示すように、吸気カムシャフト３６が吸気弁２０を開弁する途中の位置で停止した場合、エンジン始動時には、その正トルクの大きさに比例したＶＴＣ操作量がＶＴＣ３８に出力される。このため、スタータスイッチをＯＮにした直後では、図１２に示すように、カムトルクの方向及び大きさに応じたＶＴＣ操作量でＶＴＣ３８が制御され、固定値である所定値での制御よりも高精度な制御が行われることから、ＶＴＣ３８を目標角度に保持し易くなる。

また、エンジン始動時のＶＴＣ操作量は、次のように補正してもよい。即ち、電動モータ３８Ｂの特性として、モータトルクは電流値に比例すると共に、印加電圧が一定である場合には、温度が低いほどコイル抵抗が小さくなる。従って、電動モータ３８Ｂの温度と相関がある水温又は油温が低くなると、電動モータ３８Ｂに流れる電流値が大きくなって、モータトルクが大きくなる。このため、水温又は油温に応じてＶＴＣ操作量を補正することで、温度変化に伴うモータトルクの変動を考慮した制御を行うことができる。

さらに、エンジン始動時のＶＴＣ操作量は、次のように、油温に応じて補正してもよい。即ち、油温が低温の場合には、潤滑油の粘性が大きくなり、ＶＴＣ３８に作用するカムトルクが大きくなる。一方、油温が高温の場合には、吸気カムシャフト３６における油膜形成が薄くなってフリクションが増加することから、ＶＴＣ３８に作用するカムトルクが大きくなる。そこで、図１３に示すように、油温に応じた補正係数が設定されたマップを参照し、油温に応じた補正係数を求め、ＶＴＣ操作量に補正係数を乗算することで、ＶＴＣ操作量を補正する。このようにすれば、潤滑油の粘性を考慮した制御を行うことができる。

以上説明したエンジン始動時の制御においては、カムトルク方向が変化するまで、ＶＴＣ操作量が補正されていたが、図１４に示すように、クランキング領域に移行して、カム角度センサ４８により吸気カムシャフト３６の回転角度θ_CAMが検出できるようになるまで、ＶＴＣ操作量を補正してもよい。このようにすれば、フィードバック制御が実行できるようになるまで、ＶＴＣ操作量が補正されるので、ＶＴＣ３８の角度保持精度を高めることができる。

また、エンジン１０が停止している間に、例えば、何らかの外力によって、クランクシャフトの回転角度が変化した場合には、カムトルク特性の変動による誤補正を抑制するため、ＶＴＣ操作量の補正をキャンセルするようにしてもよい。

図１５は、電子制御装置４０が実行する、通常時の制御を行うサブルーチンの一例を示す。
ステップ３１では、電子制御装置４０が、エンジン運転状態に応じたＶＴＣ３８の目標角度を算出する。即ち、電子制御装置４０は、吸気流量センサ１４，水温センサ４２及び回転速度センサ４４から、吸気流量Ｑ，水温Ｔｗ及び回転速度Ｎｅを夫々読み込む。そして、電子制御装置４０は、例えば、水温ごとに回転速度及び吸気流量に応じた目標角度が設定されたテーブルを参照し、水温Ｔｗ，回転速度Ｎｅ及び吸気流量Ｑに応じた目標角度を求める。

ステップ３２では、電子制御装置４０が、ステップ１２と同様な方法で、ＶＴＣ３８の実角度を算出する。
ステップ３３では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の目標角度と実角度との偏差に基づいて、ＶＴＣ３８の操作量を算出する。

ステップ３４では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ操作量を電動モータ３８Ｂに出力する。
ステップ３５では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の実角度が目標角度に到達したか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、実角度が目標角度に到達したと判定すれば処理を終了させる一方（Ｙｅｓ）、実角度が目標角度に到達していないと判定すれば処理をステップ３２へと戻す（Ｎｏ）。

かかる通常時の制御によれば、ＶＴＣ３８が、エンジン運転状態に応じた目標角度に制御される。このため、エンジン運転状態に応じた目標角度を適切に設定することで、例えば、応答性，トルク，燃費などを向上させることができる。

図１６は、電子制御装置４０が実行する、エンジン始動時の制御を行うサブルーチンの第２実施例を示す。なお、エンジン始動時の制御は、エンジン制御装置５０によりスタータスイッチのキーオンが検知されてからエンジン回転速度Ｎｅがある程度上昇するまで継続して実行される。また、先の第１実施例と共通する処理については、重複説明を排除する観点から、その説明を簡単にする。

ステップ４１では、電子制御装置４０が、不揮発性メモリから、エンジン１０が停止したときのカムトルク特性を読み込む。
ステップ４２では、電子制御装置４０が、カムトルク特性を解析することで、カムトルクが正トルクであるか否か、即ち、エンジン始動時にＶＴＣ３８を遅角側に変動させるか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、カムトルクが正トルクであると判定すれば処理をステップ４３へと進める一方（Ｙｅｓ）、カムトルクが負トルクであると判定すれば処理をステップ４４へと進める（Ｎｏ）。

ステップ４３では、電子制御装置４０が、エンジン始動時のＶＴＣ操作量として、正トルクを打ち消す操作量、即ち、正値の所定値をとる操作量を設定する。
ステップ４４では、電子制御装置４０が、エンジン始動時のＶＴＣ操作量として、負トルクを打ち消す操作量、即ち、負値の所定値をとる操作量を設定する。

ステップ４５では、電子制御装置４０が、エンジン１０の回転速度に応じてＶＴＣ操作量を補正するための補正係数を算出する。即ち、電子制御装置４０は、回転速度センサ４４から回転速度Ｎｅを読み込み、図１７に示すように、エンジン回転速度に応じた補正係数が設定されたマップを参照し、回転速度Ｎｅに応じた補正係数を求める。なお、図１７に示すマップでは、エンジン回転速度が低いほど補正係数が大きくなる、要するに、エンジン回転速度が大きくなるほと補正係数が小さくなる特性を有している。これは、ＶＴＣ操作量を徐々に小さくすることで、ＶＴＣ操作量が急激に変化することを抑制し、滑らかな制御を行うためである。

ステップ４６では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ操作量に補正係数を乗算することで、ＶＴＣ操作量を補正する。
ステップ４７では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の操作量を電動モータ３８Ｂに出力する。

ステップ４８では、電子制御装置４０が、ステップ２６と同様な方法により、吸気カムシャフト３６の回転角度に応じたカムトルク特性を算出する。
ステップ４９では、電子制御装置４０が、回転速度センサ４４から回転速度Ｎｅを読み込み、これがカムトルクを平均値として捉えることができる高回転域を規定する所定値以上であるか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、回転速度Ｎｅが所定値以上であると判定すれば処理を終了させる一方（Ｙｅｓ）、回転速度Ｎｅが所定値未満であると判定すれば処理をステップ４２へと戻す（Ｎｏ）。

かかるエンジン始動時の制御によれば、先の第１実施例の作用及び効果に加え、図１８に示すように、フィードバック制御が十分実行されず、カムトルクを平均値として捉えることができない始動初期まで、ＶＴＣ操作量が補正されるので、ＶＴＣ３８の角度保持精度を高めることができる。また、エンジン回転速度に応じてＶＴＣ３８の操作量が補正されるので、過度な補正が抑制され、ＶＴＣ３８の角度変動を滑らかにすることができる。

ここで、前記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。

（イ）前記アクチュエータの操作量は、前記カムトルクの方向が逆転するまで補正されることを特徴とする請求項３に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。

かかる構成によれば、カムトルクの方向が逆転するまでアクチュエータの操作量が補正されるので、カムトルクが大である、クランクシャフトの動き出し領域におけるカム位相の変動を抑制することができる。

（ロ）前記アクチュエータの操作量は、カム位相角度が検出されるまで補正されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。

かかる構成によれば、カム位相角度が検出されるまでアクチュエータの操作量が補正されるので、可変バルブタイミング機構の目標角度と実角度との間に偏差が生じ、実角度を目標角度に収束させるフィードバック制御が開始されるまでのカム位相の変動を抑制することができる。

（ハ）前記アクチュエータの操作量は、エンジン回転速度がカムトルクを平均値として捉えることができる所定値以上となるまで補正されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。

かかる構成によれば、カムトルクを平均値として捉えることができないエンジン始動初期までアクチュエータの操作量が補正されるので、カム位相の変動を抑制することができる。

（ニ）前記アクチュエータの操作量は、前記エンジンの水温又は油温に応じて補正されることを特徴とする請求項１〜請求項３及び（イ）〜（ハ）のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。

かかる構成によれば、エンジンの温度と相関がある水温又は油温に応じて、アクチュエータの操作量が補正されるので、温度変化に伴うアクチュエータトルクの変動を考慮した制御を行うことができる。

（ホ）前記アクチュエータの操作量は、エンジン回転速度に応じて補正されることを特徴とする請求項１〜請求項３及び（イ）〜（ニ）のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。

かかる構成によれば、エンジン回転速度に応じてアクチュエータの操作量が補正されるので、過度な補正を抑制することができる。

（ヘ）前記エンジンが停止している間に、前記エンジン回転角度が変化した場合には、前記アクチュエータの操作量の補正をキャンセルすることを特徴とする請求項１〜請求項３及び（イ）〜（ホ）のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。

かかる構成によれば、エンジンが停止している間にエンジン回転角度が変化すると、アクチュエータの操作量の補正がキャンセルされるので、カムトルク特性の変動による誤補正を抑制することができる。

１０ エンジン
３６ 吸気カムシャフト
３８ ＶＴＣ（可変バルブタイミング機構）
４０ 電子制御装置
４２ 水温センサ
４４ 回転速度センサ
４６ クランク角度センサ
４８ カム角度センサ

Claims (3)

1. アクチュエータによりカム位相を変更する可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
   少なくともエンジン停止時のエンジン回転角度とカム位相角度とに基づいて、エンジン始動直後の前記アクチュエータの操作量を補正する手段と、
   前記エンジンが停止している間に前記エンジン回転角度が変化した場合、前記アクチュエータの操作量の補正をキャンセルする手段と、
   を有することを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御装置。
2. 前記アクチュエータの操作量を補正する手段は、エンジン停止時のエンジン回転角度とカム位相角度とに基づいて推定されたカムトルク特性に応じて前記アクチュエータの操作量を補正することを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
3. 前記カムトルク特性は、カムトルクの方向及び大きさのうち少なくとも方向であることを特徴とする請求項２に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。