JP7324378B2 - 可変バルブタイミング機構の制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランクセンサ信号とカムセンサ信号を用いて、可変バルブタイミング（ＶＴＣ：Variable valve Timing Control）機構の回転位相を算出する、可変バルブタイミング機構の制御装置及びその制御方法に関する。

特許文献１には、エンジンの回転変動が大きくなる低回転領域で、カム軸位相角の進角量と遅角量を制限するようにした、可変バルブタイミング装置の位相制御装置及び位相制御方法が記載されている。この特許文献１では、エンジンの回転数に応じて、算出されたカム軸位相角が吸気バルブ側の場合には進角側、排気バルブ側の場合には遅角側に現れた場合に、算出されたカム軸位相角にフィルタをかけて更新を遅らせる、もしくは更新を制限している。

特開２０１４－１０１８６１号公報

ところで、近年は、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）やＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）が普及している。これらの車両では、エンジンが休止と再始動を繰り返すため、始動シーンでのＶＴＣ機構の動作も多くなる。上述した特許文献１のような油圧式のＶＴＣ機構は、エンジンの油圧を駆動源にしており、作動範囲と応答速度がエンジン回転数や油温に影響を受ける。このため、油圧式よりも低いエンジン回転数や低油温でも動作が可能な電動式のＶＴＣ機構が増加している。

しかしながら、電動式のＶＴＣ機構であっても、エンジンの始動時や極低回転時には、ＶＴＣ検出角度（カム検出角度）の誤演算が発生する可能性がある。特に、ＶＴＣ機構が一定角度の保持状態で、エンジンの回転変動が大きいと連続的に誤演算が発生し、ＶＴＣ検出角度の振れが発生する。この演算結果を用いてフィードバック制御を行うと、ＶＴＣ機構の操作量にも振れが発生することになる。この結果、モータ駆動電流が増加し、消費電力が増加して燃費が悪化する要因となる。また、モータ駆動電流の増加により発熱し、電動ＶＴＣ機構とアクチュエータの耐久性の低下を招く。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、エンジンの回転変動によるＶＴＣ検出角度演算への影響を低減できる、電動式の可変バルブタイミング機構の制御装置及びその制御方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る可変バルブタイミング機構の制御装置は、エンジンのクランクセンサ信号とカムセンサ信号を用いて可変バルブタイミング機構の回転位相を算出し、当該可変バルブタイミング機構を制御する制御装置において、前記可変バルブタイミング機構の回転位相の算出に前記クランクセンサ信号のパルス間隔（時間）を用い、前記カムセンサ信号が入力される以前に確定したクランクセンサ信号のパルス間隔（時間）に応じて、前記可変バルブタイミング機構の回転位相の算出方法を変更する、ことを特徴とする。

また、本発明の他の一態様に係る可変バルブタイミング機構の制御方法は、エンジンのクランクセンサ信号とカムセンサ信号を用いて、可変バルブタイミング機構の回転位相を算出し、当該可変バルブタイミング機構を制御する制御方法において、前記クランクセンサ信号のパルス間隔（時間）を用いて前記可変バルブタイミング機構の回転位相を算出する工程と、前記カムセンサ信号が入力される以前に確定したクランクセンサ信号のパルス間隔（時間）に応じて、前記可変バルブタイミング機構の回転位相の算出方法を変更する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、過去のクランクセンサ信号のパルス間隔の情報を用い、可変バルブタイミング機構の回転位相の算出方法を変更することで、エンジンの回転変動によるＶＴＣ検出角度演算への影響を低減できる。

本発明の実施形態に係る可変バルブタイミング機構の制御装置を適用したエンジンのシステム構成図である。 図１に示した可変バルブタイミング機構と各種センサのエンジンへの設置例について説明するための概略図である。 図１及び図２における可変バルブタイミング機構を抽出して示す断面図である。 図３のＡ－Ａ線断面図である。 図３のＢ－Ｂ線断面図である。 図１の制御装置における可変バルブタイミング機構の制御に関係する要部を抽出して示すブロック図である。 従来のＶＴＣ検出角度（ＣＡＭ検出角度）の算出方法について説明するためのタイミングチャートである。 従来のＶＴＣ検出角度（ＣＡＭ検出角度）の算出方法について説明するためのタイミングチャートである。 ＶＴＣ検出角度（ＣＡＭ検出角度）の算出方法について考察するためのタイミングチャートである。 ＶＴＣ検出角度（ＣＡＭ検出角度）の算出方法について考察するためのタイミングチャートである。 ＶＴＣ検出角度の算出方法の変更について考察するためのタイミングチャートである。 ＶＴＣ検出角度の算出方法の変更について考察するためのタイミングチャートである。 エンジン回転数の相違による操作量（誤演算）への影響について考察するための波形図である。 エンジン回転数の相違による操作量（誤演算）への影響について考察するための波形図である。 エンジン回転数によって許容される回転変動幅について考察するための図である。 エンジン回転数によって許容される回転変動幅について考察するための図である。 エンジン回転数によって許容される回転変動幅について考察するための図である。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第１の実施形態を示しており、演算周期がクランク割り込みの場合のフローチャートである。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第１の実施形態を示しており、演算周期がカム割り込みの場合のフローチャートである。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第２の実施形態を示しており、演算周期がクランク割り込みの場合のフローチャートである。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第２の実施形態を示しており、演算周期がカム割り込みの場合のフローチャートである。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第３の実施形態を示しており、演算周期がクランク割り込みの場合のフローチャートである。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第３の実施形態を示しており、演算周期がカム割り込みの場合のフローチャートである。 時間制御分の違いによる誤演算量について説明するための波形図である。 時間制御分の違いによる誤演算量について説明するための波形図である。 時間制御分の違いによる誤演算量について説明するための波形図である。 時間制御分の角度で切り替えを行う場合について説明するためのもので、クランク角信号とカム角信号のパターン例を示す波形図である。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第４の実施形態を示しており、演算周期がクランク割り込みの場合のフローチャートである。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第４の実施形態を示しており、演算周期がカム割り込みの場合のフローチャートである。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第５の実施形態を示しており、演算周期がクランク割り込みの場合のフローチャートである。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第５の実施形態を示しており、演算周期がカム割り込みの場合のフローチャートである。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第６の実施形態を示しており、演算周期がクランク割り込みの場合のフローチャートである。 ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第６の実施形態を示しており、演算周期がカム割り込みの場合のフローチャートである。 エンジンの回転変動への対応について説明するための波形図である。 エンジンの回転変動への対応について説明するための波形図である。 Ｆ／Ｂゲインの低減により操作量の振れを抑える第７の実施形態について説明するための波形図である。 Ｆ／Ｂゲインの低減により操作量の振れを抑える第７の実施形態について説明するための波形図である。 ＶＴＣ角度の校正を止めることにより操作量の振れを抑える第８の実施形態について説明するための波形図である。 ＣＲＡＮＫ信号に変動を与えた時のシミュレーション結果を示す波形図である。 ＣＲＡＮＫ信号に変動を与えた時のシミュレーション結果を示す波形図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る可変バルブタイミング機構の制御装置を適用したエンジンのシステム構成図である。
エンジン（内燃機関）１００は、車両に搭載して動力源として用いる。このエンジン１００は、図示する直列型の他、Ｖ型あるいは水平対向型などの様々な形式とすることができる。

エンジン１００の吸気ダクト１０２には、エンジン１００の吸入空気流量ＱＡを検出する吸入空気量センサ１０３を設け、吸気ポート１０２ａには、エンジン１００が吸入する空気の温度ＴＡを計測する吸気温度センサ１１３を設けている。
吸気バルブ１０５は、各気筒の燃焼室１０４の吸気口を開閉する。この吸気バルブ１０５の上流側の吸気ポート１０２ａには、気筒毎に燃料噴射弁１０６を配置している。ここでは、燃料噴射弁１０６が吸気ダクト１０２内に燃料を噴射するものを例に取るが、燃焼室１０４内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関であっても良い。

燃料噴射弁１０６から噴射された燃料は、吸気バルブ１０５を介して燃焼室１０４内に空気と共に吸引され、点火プラグ１０７による火花点火によって着火燃焼し、該燃焼による圧力がピストン１０８をクランクシャフト１０９に向けて押し下げることで、クランクシャフト１０９を回転駆動する。
また、排気バルブ１１０は、燃焼室１０４の排気口を開閉し、排気バルブ１１０が開くことで燃焼室１０４内の排ガスが排気管１１１に排出する。

排気管１１１には、三元触媒などを備えた触媒コンバータ１１２を設置し、触媒コンバータ１１２によって排気を浄化する。
吸気バルブ１０５は、クランクシャフト１０９によって回転駆動される吸気カムシャフト１１５ａの回転に伴って開動作する。また、排気バルブ１１０は、クランクシャフト１０９によって回転駆動される排気カムシャフト１１５ｂの回転に伴って開動作する。

ＶＴＣ機構１１４は、アクチュエータとしての電動モータ（ブラシ付ＤＣモータ）によって、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の位相、つまり、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを連続的に進角方向及び遅角方向に変化させる、電動式のＶＴＣ機構である。
また、気筒毎に設けた点火プラグ１０７には、点火プラグ１０７に対して点火エネルギを供給する点火モジュール１１６をそれぞれ直付けしている。点火モジュール１１６は、点火コイル及び点火コイルへの通電を制御するパワートランジスタを備える。

制御装置（電子制御ユニット）２０１は、ＶＴＣ機構１１４を駆動制御する電動ＶＴＣコントローラ２０１ａと、燃料噴射弁１０６や点火モジュール１１６などを制御するエンジンコントロールモジュール（以下、ＥＣＭと称する）２０１ｂとを備える。電動ＶＴＣコントローラ２０１ａ及びＥＣＭ２０１ｂは、それぞれがＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭなどを含むマイクロコンピュータを備え、ＲＯＭなどのメモリに予め格納されたプログラムに従って演算処理を行うことで各種デバイスの操作量を演算して出力する。また、電動ＶＴＣコントローラ２０１ａは、ＶＴＣ機構１１４の電動モータを駆動するインバータなどの駆動回路を備えている。

これら電動ＶＴＣコントローラ２０１ａとＥＣＭ２０１ｂは、ＣＡＮ（Controller Area Network）２０１ｃを介して相互にデータ転送を行うように構成している。
なお、通信回路網としてのＣＡＮ２０１ｃには、電動ＶＴＣコントローラ２０１ａ，ＥＣＭ２０１ｂの他、例えば内燃機関と組み合わされる自動変速機を制御するＡＴコントローラなどを接続する。

制御装置２０１には、吸入空気量センサ１０３から出力される吸入空気流量ＱＡを入力する他、クランクシャフト１０９の回転角信号（クランクセンサ信号と称する）ＣＲＡＮＫを出力するクランク角センサ２０３、アクセルペダル２０７の踏込み量、換言すればアクセル開度ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ２０６、吸気カムシャフト１１５ａの回転角信号（カムセンサ信号と称する）ＣＡＭを出力するカム角センサ２０４、エンジン１００の冷却水の温度ＴＷを検出する水温センサ２０８、触媒コンバータ１１２の上流側の排気管１１１に設置され、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比ＡＦを検出する空燃比センサ２０９、オイルパン内（またはエンジンオイルの循環経路）におけるエンジンオイルの油温ＴＯを検出する油温センサ２１０、エンジン１００が吸入する空気の温度ＴＡを計測する吸気温度センサ１１３などからの出力信号を入力し、更に、エンジン１００の運転及び停止のメインスイッチであるイグニッションスイッチ（エンジンスイッチ）２０５からの信号ＩＧＮＳＷを入力する。

図２は、図１に示したＶＴＣ機構１１４と各種センサのエンジン１００への設置例について説明するための概略図である。ＶＴＣ機構１１４は、本例では直列４気筒の４サイクル機関であるエンジン１００の吸気カムシャフト１１５ａの一端側に設けている。エンジン１００のクランクシャフト１０９からの動力は、タイミングチェーン（またはタイミングベルト）４２を介して、吸気バルブ１０５の開閉用の吸気カムシャフト１１５ａと排気バルブ１１０の開閉用の排気カムシャフト１１５ｂとに伝達される。そして、クランクシャフト１０９とＶＴＣ機構１１４のスプロケット部１２０は、タイミングチェーン４２を介して同期回転する。

クランク角センサ２０３は、クランクシャフト１０９に支持されるシグナルプレート１２２の周囲に、被検知部として設けられた複数の突起部１２３を検知してクランクセンサ信号ＣＲＡＮＫを出力する。また、カム角センサ２０４を、吸気カムシャフト１１５ａの他端側に設けており、吸気カムシャフト１１５ａの他端に支持されるシグナルプレート１２４の周囲に、被検知部として設けられた複数の突起部１２５を検知してカムセンサ信号ＣＡＭを出力する。
更に、ＶＴＣ機構１１４のアクチュエータとしての電動モータ１２に、モータ回転角センサ２２０を設け、電動モータ１２の出力軸であるモータシャフトが所定回転角度回転するごとにモータシャフト回転角信号ＭＡＳを出力するようになっている。

ここで、クランクセンサ信号ＣＲＡＮＫとカムセンサ信号ＣＡＭの位置関係は絶対的であり、電動モータ１２（モータシャフト部）を動作させると、スプロケット部１２０に対する吸気カムシャフト１１５ａが相対的に動作する。一方、クランクセンサ信号ＣＲＡＮＫとモータシャフト回転角信号ＭＡＳの位置関係は相対的になっている。

図３～図５はそれぞれ、図１及び図２におけるＶＴＣ機構１１４の構造の一例を示している。
図３に示すように、ＶＴＣ機構１１４は、エンジン１００のクランクシャフト１０９によって回転駆動される駆動回転体であるタイミングスプロケット（カムスプロケット）１と、シリンダヘッド上に軸受４４を介して回転自在に支持され、タイミングスプロケット１から伝達された回転力によって回転する吸気カムシャフト１１５ａと、タイミングスプロケット１の前方位置に配置されて、チェーンカバー４０にボルトによって固定されたカバー部材３と、タイミングスプロケット１と吸気カムシャフト１１５ａの間に配置されて、タイミングスプロケット１に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角を変更する位相変更機構４と、を備える。

タイミングスプロケット１は、スプロケット本体１ａと、スプロケット本体１ａの外周に一体に設けられて、巻回されたタイミングチェーン４２を介してクランクシャフト１０９からの回転力を受けるギア部１ｂと、から構成する。
また、タイミングスプロケット１は、スプロケット本体１ａの内周側に形成された円形溝１ｃと吸気カムシャフト１１５ａの前端部に一体に設けられたフランジ部２ａの外周との間に介装された第３ボールベアリング４３によって、吸気カムシャフト１１５ａに回転自在に支持している。

スプロケット本体１ａの前端部外周縁には、環状突起１ｅを一体に形成している。
スプロケット本体１ａの前端部には、環状突起１ｅの内周側に同軸に位置決めされ、内周に波形状の噛み合い部である内歯１９ａが形成された環状部材１９と、円環状のプレート６とをボルト７によって軸方向から共締め固定している。

また、スプロケット本体１ａの内周面の一部には、図５に示すように、円弧状の係合部であるストッパ凸部１ｄを周方向に沿って所定の長さ範囲まで形成している。
プレート６の前端側外周には、位相変更機構４の後述する減速機８や電動モータ１２の各構成部材を覆う状態で前方に突出した円筒状のハウジング５をボルト１１によって固定している。

ハウジング５は、鉄系金属によって形成されてヨークとして機能し、前端側に円環プレート状の保持部５ａを一体に有していると共に、保持部５ａを含めた外周側全体をカバー部材３によって所定の隙間をもって覆った形で配置している。
吸気カムシャフト１１５ａは、外周に吸気バルブ１０５を開作動させる駆動カム（図示省略）を有すると共に、前端部に従動回転体である従動部材９をカムボルト１０によって軸方向から結合している。

また、吸気カムシャフト１１５ａのフランジ部２ａには、図５に示すように、スプロケット本体１ａのストッパ凸部１ｄが係入する係止部であるストッパ凹溝２ｂを円周方向に沿って形成している。
このストッパ凹溝２ｂは、円周方向へ所定長さの円弧状に形成し、この長さ範囲で回動したストッパ凸部１ｄの両端縁が周方向の対向縁２ｃ，２ｄにそれぞれ当接することによって、タイミングスプロケット１に対する吸気カムシャフト１１５ａの最大進角側、最大遅角側の相対回転位置を規制するようになっている。

つまり、ストッパ凸部１ｄがストッパ凹溝２ｂ内で移動できる角度範囲が、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角の可変範囲、換言すれば、バルブタイミングの可変範囲となる。
カムボルト１０の頭部１０ａの軸部１０ｂ側の端縁には、フランジ状の座面部１０ｃを一体に形成し、軸部１０ｂの外周には、吸気カムシャフト１１５ａの端部から内部軸方向に形成された雌ねじ部に螺着する雄ねじ部を形成している。

従動部材９は、鉄系金属材によって形成しており、前端側に形成した円板部９ａと、図４に示すように、後端側に一体に形成した円筒状の円筒部９ｂとから構成している。
円板部９ａには、後端面の径方向ほぼ中央位置に吸気カムシャフト１１５ａのフランジ部２ａとほぼ同外径の環状段差突起９ｃを一体に設けている。

そして、環状段差突起９ｃの外周面とフランジ部２ａの外周面を、第３ボールベアリング４３の内輪４３ａの内周に挿通配置している。第３ボールベアリング４３の外輪４３ｂは、スプロケット本体１ａの円形溝１ｃの内周面に圧入固定している。
また、円板部９ａの外周部には、複数のローラ３４を保持する保持器４１を一体に設けている。

保持器４１は、円板部９ａの外周部から円筒部９ｂと同じ方向へ突出して形成し、円周方向へほぼ等間隔の位置に所定の隙間をもった複数の細長い突起部４１ａによって形成している。
円筒部９ｂは、中央にカムボルト１０の軸部１０ｂが挿通される挿通孔９ｄを貫通形成し、円筒部９ｂの外周側に第１ニードルベアリング２８を設けている。

カバー部材３は、合成樹脂材によって形成し、カップ状に膨出したカバー本体３ａと、該カバー本体３ａの後端部外周に一体に設けたブラケット３ｂとから構成する。
カバー本体３ａは、位相変更機構４の前端側、つまりハウジング５の軸方向の保持部５ｂから後端部側のほぼ全体を、所定隙間をもって覆うように配置する。一方、ブラケット３ｂは、ほぼ円環状に形成し、６つのボス部にそれぞれボルト挿通孔３ｆを貫通形成している。

また、カバー部材３には、ブラケット３ｂがチェーンカバー４０に複数のボルト４７を介して固定し、カバー本体３ａの前端部３ｃの内周面に、内外２重のスリップリング４８ａ，４８ｂを、各内端面を露出した状態で埋設固定している。
さらに、カバー部材３の上端部には、内部にスリップリング４８ａ，４８ｂと導電部材を介して接続されたコネクタ端子４９ａを固定したコネクタ部４９を設けてある。

なお、コネクタ端子４９ａには、制御装置２０１を介して図外のバッテリー電源からの電力が供給されるようになっている。
カバー本体３ａの後端部側の内周面とハウジング５の外周面との間には、シール部材である大径な第１オイルシール５０を介装している。

第１オイルシール５０は、横断面ほぼコ字形状に形成され、合成ゴムの基材の内部に芯金を埋設すると共に、外周側の円環状基部５０ａをカバー本体３ａ後端部の内周面に形成した円形溝３ｄ内に嵌着固定している。
また、第１オイルシール５０の円環状基部５０ａの内周側には、ハウジング５の外周面に当接するシール面５０ｂを一体に形成している。

位相変更機構４は、吸気カムシャフト１１５ａのほぼ同軸上前端側に配置した電動モータ１２と、電動モータ１２の回転速度を減速して吸気カムシャフト１１５ａに伝達する減速機８と、から構成している。
電動モータ１２は、ブラシ付きのＤＣモータであって、タイミングスプロケット１と一体に回転するヨークであるハウジング５と、ハウジング５の内部に回転自在に設けられた出力軸であるモータ軸１３と、ハウジング５の内周面に固定された半円弧状の一対の永久磁石１４，１５と、保持部５ａの内底面側に固定された固定子１６と、を備える。

モータ軸１３は、筒状に形成されてアーマチュアとして機能し、軸方向のほぼ中央位置の外周に複数の極を持つ鉄心ロータ１７を固定すると共に、鉄心ロータ１７の外周には電磁コイル１８を巻回している。
また、モータ軸１３の前端部外周には、コミュテータ２０を圧入固定しており、コミュテータ２０には、鉄心ロータ１７の極数と同数に分割された各セグメントに電磁コイル１８を接続している。

モータ軸１３は、カムボルト１０の頭部１０ａ側の軸部１０ｂの外周面に、第１軸受である第１ニードルベアリング２８と該第１ニードルベアリング２８の軸方向の側部に配置された軸受である第４ボールベアリング３５とを介して回転自在に支持している。
また、モータ軸１３の吸気カムシャフト１１５ａ側の後端部には、減速機８の一部を構成する円筒状の偏心軸部３０を一体に設けている。

更に、モータ軸１３の外周面とプレート６の内周面との間には、減速機８内部から電動モータ１２内への潤滑油のリークを阻止するフリクション部材である第２オイルシール３２を設けている。
第２オイルシール３２は、内周部がモータ軸１３の外周面に弾接することによって、モータ軸１３の回転に対して摩擦抵抗を付与する。

減速機８は、偏心回転運動を行う偏心軸部３０と、偏心軸部３０の外周に設けた第２軸受である第２ボールベアリング３３と、第２ボールベアリング３３の外周に設けたローラ３４と、ローラ３４を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する保持器４１と、保持器４１と一体の従動部材９とで主に構成している。
偏心軸部３０の外周面に形成したカム面の軸心は、モータ軸１３の軸心Ｘから径方向へ僅かに偏心している。なお、第２ボールベアリング３３とローラ３４などにより遊星噛み合い部を構成している。

第２ボールベアリング３３は、大径状に形成して、第１ニードルベアリング２８の径方向位置で全体がほぼオーバラップする状態に配置し、第２ボールベアリング３３の内輪３３ａを偏心軸部３０の外周面に圧入固定すると共に、第２ボールベアリング３３の外輪３３ｂの外周面にはローラ３４を常時当接させている。
また、外輪３３ｂの外周側には円環状の隙間Ｃを形成し、この隙間Ｃによって第２ボールベアリング３３全体が偏心軸部３０の偏心回転に伴って径方向へ移動可能、つまり偏心動可能になっている。

各ローラ３４は、第２ボールベアリング３３の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ環状部材１９の内歯１９ａに嵌入すると共に、保持器４１の突起部４１ａによって周方向にガイドされつつ径方向に揺動運動させるようになっている。
減速機８の内部には、潤滑油供給機構から潤滑油を供給する。

潤滑油供給機構は、シリンダヘッドの軸受４４の内部に形成されて図外のメインオイルギャラリーから潤滑油が供給される油供給通路４４ａと、吸気カムシャフト１１５ａの内部軸方向に形成されて油供給通路４４ａにグルーブ溝を介して連通した油供給孔４８と、従動部材９の内部軸方向に貫通形成されて一端が油供給孔４８に開口し、他端が第１ニードルベアリング２８と第２ボールベアリング３３の付近に開口した小径なオイル供給孔４５と、同じく従動部材９に貫通形成された大径な３つのオイル排出孔（図示省略）と、から構成している。

次に、上述したＶＴＣ機構１１４の作動について説明する。
まず、エンジン１００のクランクシャフト１０９が回転駆動すると、タイミングチェーン４２を介してタイミングスプロケット１が回転し、その回転力によりハウジング５と環状部材１９とプレート６を介して電動モータ１２が同期回転する。

一方、環状部材１９の回転力が、ローラ３４から保持器４１及び従動部材９を経由して吸気カムシャフト１１５ａに伝達される。これによって、吸気カムシャフト１１５ａのカムが吸気バルブ１０５を開閉作動させる。
そして、制御装置２０１は、ＶＴＣ機構１１４によってクランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角、つまり、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを変更するときは、電動モータ１２の電磁コイル１８に通電し、電動モータ１２を駆動させる。電動モータ１２が回転駆動されると、このモータ回転力が減速機８を介して吸気カムシャフト１１５ａに伝達される。

すなわち、モータ軸１３の回転に伴い偏心軸部３０が偏心回転すると、各ローラ３４がモータ軸１３の１回転毎に保持器４１の突起部４１ａに径方向へガイドされながら環状部材１９の１つの内歯１９ａを乗り越えて隣接する他の内歯１９ａに転動しながら移動し、これを順次繰り返しながら円周方向へ転接する。
この各ローラ３４の転接によってモータ軸１３の回転が減速されつつ従動部材９に回転力が伝達される。なお、モータ軸１３の回転が従動部材９に伝達されるときの減速比は、ローラ３４の個数などによって任意に設定することが可能である。

これにより、吸気カムシャフト１１５ａがタイミングスプロケット１に対して正逆相対回転して相対回転位相角が変換されて、吸気バルブ１０５の開閉タイミングが進角側あるいは遅角側に変更される。
ここで、タイミングスプロケット１に対する吸気カムシャフト１１５ａの正逆相対回転は、ストッパ凸部１ｄの各側面がストッパ凹溝２ｂの各対向縁２ｃ，２ｄのいずれか一方に当接することによって規制される。

すなわち、従動部材９が、偏心軸部３０の偏心回動に伴ってタイミングスプロケット１の回転方向と同方向に回転することによって、ストッパ凸部１ｄの一側面がストッパ凹溝２ｂの一方側の対向縁２ｃに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、吸気カムシャフト１１５ａは、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相角が進角側へ最大に変更される。

一方、従動部材９が、タイミングスプロケット１の回転方向と逆方向に回転することによって、ストッパ凸部１ｄの他側面がストッパ凹溝２ｂの他方側の対向縁２ｄに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、吸気カムシャフト１１５ａは、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相が遅角側へ最大に変更される。
このように、制御装置２０１は、ＶＴＣ機構１１４の電動モータ１２の通電を制御することによってクランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの相対回転位相角、つまり、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを可変に制御する。

制御装置２０１は、エンジン１００の運転状態、例えば、機関負荷、機関回転速度、機関温度、始動状態などに基づいて目標位相角（換言すれば、目標進角量、目標バルブタイミング、目標変換角）を演算する一方、クランクシャフト１０９に対する吸気カムシャフト１１５ａの実際の相対回転位相角を検出する。
そして、制御装置２０１は、目標位相角に実際の相対回転位相角が近づくように電動モータ１２の操作量を演算して出力する、回転位相のフィードバック制御を実施する。上記フィードバック制御において、制御装置２０１は、例えば目標位相角と実際の相対回転位相角との偏差に基づく比例積分制御などによって、電動モータ１２の操作量を演算する。

なお、ＶＴＣ機構１１４の構造は、図３～図５に例示したものに限定されるものではなく、ブラシ付ＤＣモータに位相変換時のみ電圧を印加して、スプロケット部に対してモータシャフト部を回転させてカムシャフト部の位相を変換するものであれば他の構成も採用できる。

図６は、図１に示した制御装置２０１における、ＶＴＣ機構１１４の制御に関係する要部を抽出して構成例を示している。バッテリーＶＢＡＴに接続されたイグニッションスイッチ２０５からの信号ＩＧＮＳＷを、ＥＣＭ２０１ｂと電動ＶＴＣコントローラ２０１ａにそれぞれ入力してイグニッションオンにより起動する。ＥＣＭ２０１ｂは、入力回路２１１とＣＰＵ２１２を備えている。カム角センサ２０４からのカムセンサ信号ＣＡＭ、クランク角センサ２０３からのクランクセンサ信号ＣＲＡＮＫ、及びモータ回転角センサ２２０からのモータシャフト回転角信号ＭＡＳをそれぞれ入力回路２１１とＣＰＵ２１２に入力する。ＥＣＭ２０１ｂは、これらの信号に基づいて燃料噴射弁１０６や点火モジュール１１６などを制御する。
なお、ここでは、モータシャフト回転角信号ＭＡＳがＥＣＭ２０１ｂに入力される構成を示したが、モータシャフト回転角信号ＭＡＳがＥＣＭ２０１ｂを介さずに電動ＶＴＣコントローラ２０１ａに入力される構成であっても良い。

ＣＰＵ２１２は、例えばＶＴＣ機構１１４で調整される回転位相の目標値（目標位相角）を機関運転状態に基づいて演算し、クランク角センサ２０３からのクランクセンサ信号ＣＲＡＮＫ、及び吸気カムシャフト１１５ａのカムセンサ信号ＣＡＭに基づき回転位相を算出する。更に、演算した目標値や算出した回転位相などを、ＣＡＮ通信により電動ＶＴＣコントローラ２０１ａに向けて送信する機能を有する。モータシャフト回転角信号ＭＡＳがＥＣＭ２０１ｂを介さずに電動ＶＴＣコントローラ２０１ａに入力される構成の場合には、回転位相を除いた目標値などがＣＡＮ通信により電動ＶＴＣコントローラ２０１ａに向けて送信されることになる。

一方、電動ＶＴＣコントローラ２０１ａは、ＣＰＵ２１３、駆動回路２１４ａ，２１４ｂ、内部電源回路２１５、入力回路２１６及びＣＡＮドライバ回路２１７などを備えている。この電動ＶＴＣコントローラ２０１ａの電源端子とグランド（ＧＮＤ）端子を、バッテリーＶＢＡＴに接続する。これによって、駆動回路２１４ａ，２１４ｂと内部電源回路２１５にヒュージブルリンク２１９を介して電源が供給される。内部電源回路２１５は、バッテリーＶＢＡＴの電圧を降圧して、例えば５Ｖの内部電源電圧を生成し、ＣＰＵ２１３を含む電動ＶＴＣコントローラ２０１ａ内の各回路に供給する。

入力回路２１６には、ＥＣＭ２０１ｂの入力回路２１１を介して、カム角センサ２０４からのカムセンサ信号ＣＡＭ、クランク角センサ２０３からのクランクセンサ信号ＣＲＡＮＫ、及びモータシャフト回転角信号ＭＡＳを入力し、これらの信号ＣＡＭ、信号ＣＲＡＮＫ及び信号ＭＡＳをＣＰＵ２１３に入力する。
一方、モータシャフト回転角信号ＭＡＳがＥＣＭ２０１ｂを介さずに電動ＶＴＣコントローラ２０１ａに入力される構成の場合には、入力回路２１６には、ＥＣＭ２０１ｂの入力回路２１１を介して、カム角センサ２０４からのカムセンサ信号ＣＡＭ、及びクランク角センサ２０３からのクランクセンサ信号ＣＲＡＮＫを入力し、これらの信号ＣＡＭ及び信号ＣＲＡＮＫをＣＰＵ２１３に入力する。
ＣＡＮドライバ回路２１７は、電動ＶＴＣコントローラ２０１ａとＥＣＭ２０１ｂとの間でＣＡＮ通信を行うためのものであり、ＣＰＵ２１３からの送信情報ＣＡＮ_ＴＸをＥＣＭ２０１ｂに送信し、ＥＣＭ２０１ｂからの受信情報ＣＡＮ_ＲＸをＣＰＵ２１３で受信する。

駆動回路２１４ａ，２１４ｂはそれぞれ、ＣＰＵ２１３から出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号ＰＷＭ－Ｐ，ＰＷＭ－Ｎに基づいて、ＶＴＣ機構１１４の電動モータ１２への通電を制御する。これら駆動回路２１４ａ，２１４ｂはそれぞれ、電流センサ２１８ａ，２１８ｂを備えており、電動モータ１２の巻線に流れる電流を検知してＣＰＵ２１３に入力するようになっている。

次に、上述した構成のＶＴＣ機構におけるＶＴＣ検出角度の算出について考察した結果について説明する。
図７Ａ及び図７Ｂはそれぞれ、従来のＶＴＣ検出角度（ＣＡＭ検出角度）の算出方法について説明するためのタイミングチャートである。図７Ａに示すように、ＶＴＣ検出角度（ＣＲＡＮＫ基準位置からＣＡＭ信号のパルスが入ってくるまで）は、
ＶＴＣ検出角度＝角度制御分＋時間制御分
で表せる。

ここで、角度制御分とは、ＣＲＡＮＫ基準位置からＣＡＭ信号のパルスが入ってくるまでのＣＲＡＮＫ信号のパルス数をカウントして時間換算したものであり、
「基準位置～ＣＡＭ信号」間のＣＲＡＮＫ信号のパルス数×１０［ｄｅｇ．ＣＡ］
で表せる。
時間制御分は、
（ΔＡ／ΔＢ）×１０［ｄｅｇ．ＣＡ］
である。

但し、１０［ｄｅｇ．ＣＡ］はＣＲＡＮＫ信号のパルス（ＣＲＡＮＫ歯）の間隔、ΔＡは直前のＣＲＡＮＫ信号からＣＡＭ信号までの時間、ΔＢは直前のＣＲＡＮＫ信号間の時間である。なお、「ＣＲＡＮＫ信号間」とは「ＣＲＡＮＫ信号のパルス間」を意味しており、時刻ｔ０－ｔ１間、時刻ｔ１－ｔ２間、時刻ｔ３－ｔ４間、…である。

図７Ｂに示すように、時刻ｔ４－ｔ５間のタイミングでエンジン回転数が急上昇すると、「直前のＣＲＡＮＫ信号間の時間ΔＢ」が変動（図７Ａの矢印ΔＸ参照）することで、時間制御分を誤演算することになる。このような演算結果と真値とのずれが繰り返されると、ＶＴＣ検出角度の振れが発生する。

＜考察１＞
図８Ａ及び図８Ｂはそれぞれ、ＶＴＣ検出角度（ＣＡＭ検出角度）の算出方法について考察したタイミングチャートである。図８Ａに示すように、時間制御分の演算を「直前のＣＲＡＮＫ信号間の時間」ではなく「直近複数回分の平均値」を使用することで、時間制御分の誤演算による影響を抑制する。すなわち、ＣＲＡＮＫ信号のパルス間の時間ΔＢ１，ΔＢ２，…，ΔＢｎの平均値をＶＴＣ検出角度の演算に使用する。もしくは、「直前のＣＲＡＮＫ信号間の時間」と「直近複数回分の平均値」を併用する。

これによって、図８Ｂに示すように、時刻ｔ４－ｔ５間のタイミングでエンジン回転数が急上昇してもＣＲＡＮＫ信号間の時間が真値に近くなり、回転変動による影響を低減することができる。
このように、ＶＴＣ検出角度（時間制御分）を算出する際に、ＣＲＡＮＫ信号間の時間を平滑化することで、エンジンの回転変動による影響を抑えることができる。

＜考察２＞
図９Ａ及び図９Ｂはそれぞれ、ＶＴＣ検出角度の算出方法の切り替えについて考察したタイミングチャートであり、直前の回転変動状況に応じて算出方法を変更する（切り替える）ものである。図９Ａは、エンジンの回転の揺れによる変動（ハンチング）を示し、図９Ｂはエンジンの回転上昇（回転低下も同様）による変動を示している。

図９Ａに示すように、微小区間で見た時にＣＲＡＮＫ信号間の時間が大小するような変動の場合には、平均値を使用した方が正確に角度を演算できる。
これに対し、図９Ｂに示すように、微小区間で見たときにＣＲＡＮＫ信号間の時間が常に低下（上昇）するような変動の場合には、直前１回分を使用した方が正確に角度を演算できる。
よって、直前のエンジンの回転変動状況に応じて演算方法を変更することで、より正確にＶＴＣ検出角度を算出できる。

＜考察３＞
図１０及び図１１はそれぞれ、エンジン回転数の相違による誤演算への影響について考察したもので、エンジン回転数、ＶＴＣ角度及び操作量の関係を示している。図１０はエンジンが低回転、図１１はエンジンが図１０よりも高回転になっている。
図１０と図１１を比較すれば明らかなように、エンジンが低回転であるほど小さい回転変動で操作量の振れが発生することが分かる。

＜考察４＞
図１２Ａ～図１２Ｃは、エンジン回転数によって許容される回転変動幅について考察したもので、ＶＴＣ検出角度の振れが定常偏差要求±１．５［ｄｅｇ．ＣＡ］以内（仮置き）に収まる回転変動幅を示している。図１２Ａは時間制御分が最大値（通常位置）の場合、図１２Ｂは時間制御分が最大値（歯欠け部）の場合、図１２Ｃは時間制御分が最小値の場合の参考例である。

図１２Ａ～図１２Ｃに示されるように、エンジン回転数によって許容される回転変動幅が異なり、時間制御分の大きさによって許容される回転変動幅が異なる。そして、時間制御分が大きくなる程、回転変動幅は狭くなる。また、エンジン回転数が低くなる程、許容される回転変動幅は狭くなる。
従って、可変バルブタイミング機構の回転位相の算出方法の変更に、エンジン回転数を考慮する必要がある。例えば、予め所定のエンジン回転数を設定し、それよりも低いときには切り替えを実施するとよい。

次に、上述した考察に基づくＶＴＣ機構の回転位相の演算方法について説明する。
［第１の実施形態］
図１３及び図１４は、ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第１の実施形態を示すフローチャートである。図１３はＣＲＡＮＫ入力、図１４はＣＡＭ入力を示しており、ＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値を算出し、角度値の選択を行うものである。

ＣＲＡＮＫ入力では、ｎ個前から今までのＣＲＡＮＫ信号間の時間をそれぞれ保存する（ステップＳ１０１）。次に、ＣＲＡＮＫ信号のタイマ値を取得し、ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）を算出する（ステップＳ１０２）。続いて、ＣＲＡＮＫ信号のタイマをリセット（ステップＳ１０３）した後、ＣＲＡＮＫカウンタを＋１（ステップＳ１０４）する。そして、ＣＲＡＮＫ基準位置か否か判断し（ステップＳ１０５）、基準位置であればＣＲＡＮＫカウンタをクリア（ステップＳ１０６）して終了し、基準位置でなければそのまま終了する。

一方、ＣＡＭ入力は、まず、ＣＲＡＮＫタイマ値を取得して、ＣＲＡＮＫ信号入力からＣＡＭ信号入力までの時間を算出する（ステップＳ２０１）。次に、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間保存値（ｎ回分）」と「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）」からＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値を算出する（ステップＳ２０２）。続いて、「ＣＲＡＮＫ信号カウンタ」、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）」、及び「ＣＲＡＮＫ信号入力～ＣＡＭ信号入力までの時間」を使用してＶＴＣ検出角度αを算出する（ステップＳ２０３）。そして、次式にしたがって、偏差αを求める（ステップＳ２０４）。
偏差α＝｜ＶＴＣ目標角度－ＶＴＣ検出角度α｜

その後、「ＣＲＡＮＫ信号カウンタ」、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値」、及び「ＣＲＡＮＫ信号入力～ＣＡＭ信号入力までの時間」を使用してＶＴＣ検出角度βを算出する（ステップＳ２０５）。そして、次式にしたがって、偏差βを求める（ステップＳ２０６）。
偏差β＝｜ＶＴＣ目標角度－ＶＴＣ検出角度β｜

続いて、「偏差α≦偏差β」か否か判断し（ステップＳ２０７）、「偏差α≦偏差β」であれば「ＶＴＣ検出角度＝ＶＴＣ検出角度α」に設定（ステップＳ２０８）して終了し、「偏差α≦偏差β」でなければ「ＶＴＣ検出角度＝ＶＴＣ検出角度β」に設定（ステップＳ２０９）して終了する。
このように、本第１の実施形態では、ＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値を算出し、目標との偏差が小さい方をＶＴＣ角度の真値として選択する。

［第２の実施形態］
図１５及び図１６は、ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第２の実施形態を示すフローチャートである。図１５はＣＲＡＮＫ入力、図１６はＣＡＭ入力を示しており、計算方法の変更の他の例を示している。ＣＲＡＮＫ入力については、図１１と同様であるので同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

ＣＡＭ入力は、図１６に示すように、まず、ＣＲＡＮＫタイマ値を取得して、ＣＲＡＮＫ信号入力からＣＡＭ信号入力までの時間を算出する（ステップＳ３０１）。次に、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間保存値（ｎ回分）」からエンジンの回転変動状況を確認するために、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（Ｚｎ）－ＣＲＡＮＫ信号間の時間（Ｚｎ－１）」，…，「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（Ｚ１）－ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）」の演算を行う（ステップＳ３０２）。続いて、エンジンの回転変動状況が常に上昇または低下か、換言すれば上記ステップＳ３０２の算出結果が常に正または負か否か判断する（ステップＳ３０３）。

エンジンの回転変動状況が常に上昇または低下であると判断した場合には、「ＣＲＡＮＫ信号カウンタ」、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）」、及び「ＣＲＡＮＫ信号入力～ＣＡＭ信号入力までの時間」を使用してＶＴＣ検出角度αを算出する（ステップＳ３０４）。そして、ＶＴＣ目標角度を算出したＶＴＣ検出角度αに設定して（ステップＳ３０５）終了する。

一方、ステップＳ３０３でエンジンの回転変動状況が常に上昇または低下でないと判断した場合には、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間保存値（ｎ回分）」と「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）」からＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値を算出する（ステップＳ３０６）。
その後、「ＣＲＡＮＫ信号カウンタ」、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値」、及び「ＣＲＡＮＫ信号入力～ＣＡＭ信号入力までの時間」を使用してＶＴＣ検出角度βを算出する（ステップＳ３０７）。そして、ＶＴＣ目標角度を算出したＶＴＣ検出角度βに設定して（ステップＳ３０８）終了する。

これによって、エンジン回転が常に上昇または低下の場合には、ＣＲＡＮＫ信号の直前のパルス間の時間で算出したＶＴＣ検出角度αを選択し、エンジン回転が上昇／低下を繰り返す場合には平均時間で算出したＶＴＣ検出角度βを選択することになる。
このように、本第２の実施形態では、エンジン回転の変動状況が常に上昇または低下か否かに応じて、ＣＲＡＮＫ信号の直前のパルス間の時間と、平均時間を選択してＶＴＣ角度の算出を行う。

［第３の実施形態］
図１７及び図１８は、ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第３の実施形態を示すフローチャートである。図１７はＣＲＡＮＫ入力、図１８はＣＡＭ入力を示しており、時間制御分の角度とエンジン回転数条件により、ＶＴＣ検出角度の変更の実施／不実施を判断するものである。ＣＲＡＮＫ入力については、図１１と同様であるので同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

ＣＡＭ入力は、図１８に示すように、まず、ＣＲＡＮＫタイマ値を取得して、ＣＲＡＮＫ信号入力からＣＡＭ信号入力までの時間を算出する（ステップＳ４０１）。次に、ＶＴＣ目標角度から時間制御分の角度を算出する（ステップＳ４０２）。その後、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間保存値（ｎ回分）」と「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）」からＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値を算出する（ステップＳ４０３）。続いて、「ＣＲＡＮＫ信号カウンタ」、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）」、及び「ＣＲＡＮＫ信号入力～ＣＡＭ信号入力までの時間」を使用してＶＴＣ検出角度αを算出する（ステップＳ４０４）。

そして、「時間制御分の角度≧所定値」か否か、または「エンジン回転数≦所定値」か否か判断する（ステップＳ４０５）。少なくとも一方が成立するときには、次式にしたがって、偏差αを求める（ステップＳ４０６）。
偏差α＝｜ＶＴＣ目標角度－ＶＴＣ検出角度α｜
一方、ステップＳ４０５で「時間制御分の角度≧所定値」ではない、または「エンジン回転数≦所定値」ではないと判断された場合には、ステップＳ４１０に移動し、ＶＴＣ検出角度をステップＳ４０４で算出したＶＴＣ検出角度αに設定する。

ステップＳ４０７では、「ＣＲＡＮＫ信号カウンタ」、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値」、及び「ＣＲＡＮＫ信号入力～ＣＡＭ信号入力までの時間」を使用してＶＴＣ検出角度βを算出する。そして、次式にしたがって、偏差βを求める（ステップＳ４０８）。
偏差β＝｜ＶＴＣ目標角度－ＶＴＣ検出角度β｜

次に、「偏差α≦偏差β」か否か判断し（ステップＳ４０９）、「偏差α≦偏差β」であれば「ＶＴＣ検出角度＝ＶＴＣ検出角度α」に設定（ステップＳ４１０）して終了し、「偏差α≦偏差β」でなければ「ＶＴＣ検出角度＝ＶＴＣ検出角度β」に設定（ステップＳ４１１）して終了する。
このように、本第３の実施形態では、時間制御分の角度が所定値よりも大きいか否か、あるいはエンジン回転数が所定値よりも小さいか否かにより、ＶＴＣ検出角度の変更の実施／不実施を判断する。

図１９Ａ及び図１９Ｂはそれぞれ、時間制御分の違いによる誤演算量について説明するための波形図である。図１９Ａは、ＣＡＭ信号がＣＲＡＮＫ信号の歯欠け部に位置している場合の時間制御分の大小関係を示している。図１９Ｂ及び図１９Ｃはそれぞれ、エンジン回転数が約５５０［ｒ／ｍｉｎ］に対して、約±５０［ｒ／ｍｉｎ］変動を与えた場合のカム位置違いでのシミュレーション結果を示している。

図１９Ｂは、ＣＲＡＮＫ信号のパルスが入力されてからＣＡＭ信号のパルスが入力されるまでのパルス間隔（時間）が最も短い場合、換言すれば時間制御分が最も小さくなる場合を示している。また、図１９Ｃは、ＣＲＡＮＫ信号のパルスが入力されてからＣＡＭ信号のパルスが入力されるまでのパルス間隔（時間）が最も長い場合、換言すれば時間制御分が最も大きくなる場合を示している。

図１９Ａに示すように、ＣＲＡＮＫ信号の歯欠け部において、時刻Ｔ１のタイミングでＣＡＭ信号のパルスが入力されると、時間制御分は最小となる。この場合には、図１９Ｂに示すように、エンジン回転数が約±ΔＲ［ｒ／ｍｉｎ］変動すると、ＶＴＣ角度は約ΔＤｄｅｇ．ＣＡ誤演算する。

一方、時刻Ｔ２のタイミングでＣＡＭ信号のパルスが入力されると、時間制御分は最大となる。この場合には、図１９Ｃに示すように、エンジン回転数が約±ΔＲ［ｒ／ｍｉｎ］変動すると、ＶＴＣ角度はΔＤ’ｄｅｇ．ＣＡ誤演算することになる。例えば、このＶＴＣ角度ΔＤ’は、ΔＤの約２．８倍である。
このように、同じ回転変動でも、時間制御分の違いによって、ＶＴＣ角度の誤演算量が異なり、時間制御分が大きくなるほど誤演算は大きくなる。よって、直前のＣＲＡＮＫ信号間の時間を変化させる（使用するパルス間隔の変更）ことで誤演算量を低減できる。

図２０は、時間制御分の角度で切り替えを行う場合について説明するためのもので、クランク角信号とカム角信号のパターン例を示す波形図である。ここでは、時間制御分の角度が小さい場合の基準位置、ＣＡＭ信号及びＣＲＡＮＫ信号のパターンＰ１と、時間制御分の角度が大きい場合の基準位置、ＣＡＭ信号及びＣＲＡＮＫ信号のパターンＰ２を示している。

ＣＲＡＮＫ信号パターンとＣＡＭ信号パターンを用いて、ＶＴＣ目標角度からＣＡＭ位置の割り出しが可能である。換言すれば、ＶＴＣ目標角度から時間制御分の角度を判断可能である。
よって、ＶＴＣ目標角度から時間制御分の角度を算出し、小さい場合はＶＴＣ検出角度の算出方法を変更しない。すなわち、時間制御分の角度が所定値より小さい場合には切り替えを実施せず、時間制御分の角度が所定値より大きい場合には切り替えを実施するとよい。

ところで、エンジン回転数の違いにより誤演算への影響が異なり、エンジンが低回転程、回転変動小さくても振れが発生する。また、エンジン回転数によって許容される回転変動幅が異なり、エンジン回転数が低くなる程、回転変動幅は狭くなる。時間制御分の大きさによって許容される回転変動幅が異なり、時間制御分が大きくなる程、回転変動幅は狭くなる。
従って、算出方法の変更の実施と不実施の判断を、エンジン回転数に応じて実行するとよい。

［第４の実施形態］
図２１及び図２２は、ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第４の実施形態を示すフローチャートである。図２１はＣＲＡＮＫ入力、図２２はＣＡＭ入力を示しており、温度情報でＶＴＣ検出角度の変更の実施／不実施を判断するものである。ＣＲＡＮＫ入力については、図１１と同様であるので同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

ＣＡＭ入力は、図２２に示すように、まず、ＣＲＡＮＫタイマ値を取得して、ＣＲＡＮＫ信号入力からＣＡＭ信号入力までの時間を算出する（ステップＳ５０１）。次に、ＶＴＣ目標角度から時間制御分の角度を算出する（ステップＳ５０２）。その後、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間保存値（ｎ回分）」と「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）」からＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値を算出する（ステップＳ５０３）。続いて、「ＣＲＡＮＫ信号カウンタ」、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）」、及び「ＣＲＡＮＫ信号入力～ＣＡＭ信号入力までの時間」を使用してＶＴＣ検出角度αを算出する（ステップＳ５０４）。

次に、油温、水温、吸気温度等を用いて、エンジンが所定温度以下か判断する（ステップＳ５０５）。この判断は、低温になるほどフリクションが増大して、エンジンの回転変動が大きくなるために行う。所定温度以下の場合には、「時間制御分の角度≧所定値」か否か、または「エンジン回転数≦所定値」か否か判断する（ステップＳ５０６）。ステップＳ５０６において少なくとも一方が成立するときには、次式にしたがって、偏差αを求める（ステップＳ５０７）。
偏差α＝｜ＶＴＣ目標角度－ＶＴＣ検出角度α｜

一方、ステップＳ５０５で所定温度以下ではないと判断された場合、ステップＳ５０６で「時間制御分の角度≧所定値」ではない、または「エンジン回転数≦所定値」ではないと判断された場合には、ステップＳ５１１に移動し、ＶＴＣ検出角度をステップＳ５０４で算出したＶＴＣ検出角度αに設定する。

ステップＳ５０８では、「ＣＲＡＮＫ信号カウンタ」、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値」、及び「ＣＲＡＮＫ信号入力～ＣＡＭ信号入力までの時間」を使用してＶＴＣ検出角度βを算出する。そして、次式にしたがって、偏差βを求める（ステップＳ５０９）。
偏差β＝｜ＶＴＣ目標角度－ＶＴＣ検出角度β｜

その後、「偏差α≦偏差β」か否か判断し（ステップＳ５１０）、「偏差α≦偏差β」であれば「ＶＴＣ検出角度＝ＶＴＣ検出角度α」に設定（ステップＳ５１１）して終了し、「偏差α≦偏差β」でなければ「ＶＴＣ検出角度＝ＶＴＣ検出角度β」に設定（ステップＳ５１２）して終了する。
このように、本第４の実施形態では、油温、水温、吸気温度等の温度情報を用いて、エンジンが所定温度以下か判断してＶＴＣ検出角度の変更の実施／不実施を判断する。加えて、第３の実施形態と同様に、時間制御分の角度が所定値よりも大きいか否か、あるいはエンジン回転数が所定値よりも小さいか否かにより、ＶＴＣ検出角度の変更の実施／不実施を判断する。

［第５の実施形態］
図２３及び図２４は、ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第５の実施形態を示すフローチャートである。図２３はＣＲＡＮＫ入力、図２４はＣＡＭ入力を示しており、ＣＲＡＮＫ信号間の時間算出が中央値とフィルタ処理を含むものである。ＣＲＡＮＫ入力については、図１１と同様であるので同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

ＣＡＭ入力は、図２４に示すように、まず、ＣＲＡＮＫタイマ値を取得して、ＣＲＡＮＫ信号入力からＣＡＭ信号入力までの時間を算出する（ステップＳ６０１）。次に、ＶＴＣ目標角度から時間制御分の角度を算出する（ステップＳ６０２）。その後、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間保存値（ｎ回分）」と「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）」からＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値を算出する（ステップＳ６０３）。ここで、時間平均値としては、中央値、あるいは平均値や中央値に対してフィルタ処理を行ったものを用いる。続いて、「ＣＲＡＮＫ信号カウンタ」、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間（今）」、及び「ＣＲＡＮＫ信号入力～ＣＡＭ信号入力までの時間」を使用してＶＴＣ検出角度αを算出する（ステップＳ６０４）。

次に、油温、水温、吸気温度等を用いて、エンジンが所定温度以下か判断する（ステップＳ６０５）。所定温度以下の場合には、「時間制御分の角度≧所定値」か否か、または「エンジン回転数≦所定値」か否か判断する（ステップＳ６０６）。少なくとも一方が成立するときには、次式にしたがって、偏差αを求める（ステップＳ６０７）。
偏差α＝｜ＶＴＣ目標角度－ＶＴＣ検出角度α｜

一方、ステップＳ６０５で所定温度以下ではないと判断された場合、ステップＳ６０６で「時間制御分の角度≧所定値」ではない、または「エンジン回転数≦所定値」ではないと判断された場合には、ステップＳ６１１に移動し、ＶＴＣ検出角度をステップＳ６０４で算出したＶＴＣ検出角度αに設定する。

次に、「ＣＲＡＮＫ信号カウンタ」、「ＣＲＡＮＫ信号間の時間平均値」、及び「ＣＲＡＮＫ信号入力～ＣＡＭ信号入力までの時間」を使用してＶＴＣ検出角度βを算出する（ステップＳ６０８）。ここでも、時間平均値としては、中央値、あるいは平均値や中央値に対してフィルタ処理を行ったものを用いる。そして、次式にしたがって、偏差βを求める（ステップＳ６０９）。
偏差β＝｜ＶＴＣ目標角度－ＶＴＣ検出角度β｜

続いて、「偏差α≦偏差β」か否か判断し（ステップＳ６１０）、「偏差α≦偏差β」であれば「ＶＴＣ検出角度＝ＶＴＣ検出角度α」に設定（ステップＳ６１１）して終了し、「偏差α≦偏差β」でなければ「ＶＴＣ検出角度＝ＶＴＣ検出角度β」に設定（ステップＳ６１２）して終了する。
このように、本第５の実施形態では、第４の実施形態における時間平均値として、中央値、あるいは平均値や中央値に対してフィルタ処理を行ったものを用いる。この場合にも、油温、水温、吸気温度等の温度情報を用いて、エンジンが所定温度以下か判断してＶＴＣ検出角度の変更の実施／不実施を判断する。加えて、第３の実施形態と同様に、時間制御分の角度が所定値よりも大きいか否か、あるいはエンジン回転数が所定値よりも小さいか否かにより、ＶＴＣ検出角度の変更の実施／不実施を判断する。

［第６の実施形態］
図２５及び図２６は、ＶＴＣ機構の回転位相を算出する第６の実施形態を示すフローチャートである。図２５はＣＲＡＮＫ入力、図２６はＣＡＭ入力を示しており、過去分のデータの使用範囲をエンジン１サイクル分まで広げるものである。ＣＲＡＮＫ入力については、基本的には図１１と同様であるが、ステップＳ１０１において、過去分のデータの保存は１気筒分、あるいはエンジン１サイクル分まで拡大可能とする。
一方、ＣＡＭ入力は、図２６に示すように、図２４と同様であるので同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

図２７Ａ及び図２７Ｂはそれぞれ、エンジンの回転変動への対応について説明するための波形図である。複数のエンジン回転変動パターンに対応できる様に、過去分のデータの使用範囲を広く選択可能とするとよい。図２７Ａに示すように、エンジン回転数が気筒間で変動する場合には、１気筒分の平均値を用いる。
また、図２７Ｂに示すように、エンジン回転数が１サイクルで変動する場合には、１サイクル分の平均値を用いる。
本第６の実施形態のように、過去分のデータの使用範囲を１気筒分の平均値やエンジン１サイクル分まで広げることで、操作量の振れを更に抑制できる。

［第７の実施形態］
上述した説明では、ＶＴＣ機構の操作量の振れを抑制するために種々の対策を行ったが、対策を行っても回転位相に振れが残る場合がある。このような場合の対処について、以下に説明する。
図２８Ａ及び図２８Ｂはそれぞれ、フィードバック（Ｆ／Ｂ）ゲインの低減により、操作量の振れを抑える方法について説明するための波形図である。図２８Ａはエンジン回転数、ＶＴＣ角度及び操作量を示しており、図２８Ｂは図２８ＡのＶＴＣ角度における一点鎖線で囲んだ領域ＳＬ１の拡大図である。

本第７の実施形態のように、ＶＴＣ機構の回転位相に振れが残存する場合に、ＰＩＤ制御におけるＦ／Ｂゲインを低減することで操作量の振れ幅を抑えることができる。この際には、Ｐゲイン、Ｉゲイン、Ｄゲインのいずれか、または全てを低減させてもよい。

［第８の実施形態］
図２９は、ＶＴＣ角度の校正を止めることにより、操作量の振れを抑える方法について説明するための波形図である。校正動作によりＶＴＣ検出角度が急激に変化することで、操作量に振れが発生する。そこで、補間角度の校正を止めることで、操作量振れを抑えることができる。具体的には、モータシャフト回転角信号ＭＡＳによる検出角度のみで制御する、すなわち、モータシャフト回転角信号ＭＡＳの校正動作を止める。そして、目標角度に対する偏差が大きくなった場合には、校正を実施する。もちろん、ＭＡＳ検出角度に限定されるものではなく、補間角度（ＣＡＭ検出角度の間を補間する角度）一般に適用できる。

本第８の実施形態のように、ＶＴＣ機構の操作量に振れが発生した場合には補間角度の校正を止め、目標角度に対する偏差が大きくなった場合には校正を実施することで、操作量の振れ幅をより抑えることができる。

図３０Ａ及び図３０Ｂはそれぞれ、ＣＲＡＮＫ信号に変動を与えた時のシミュレーション結果を示している。図３０Ａはエンジン回転数、ＶＴＣ角度及び操作量を示しており、図３０Ｂは図３０ＡのＶＴＣ角度における一点鎖線で囲んだ領域ＳＬ２の拡大図である。
図３０Ｂに示すように、直前１回分を使用した場合は、目標に対して±３［ｄｅｇ．ＣＡ］程度の振れが発生しているが、平均値を使用した場合は±１［ｄｅｇ．ＣＡ］以内に抑えることができている。

本シミュレーションにより、ＶＴＣ一定角度保持状態で、連続的な誤演算によるＶＴＣ検出角度振れを抑えることができることを確認できた。これによって、操作量の振れを抑えることができ、モータ駆動電流の増加を抑えることができる。また、電動ＶＴＣコントローラ・アクチュエータの耐久性低下を防ぎ、消費電力を抑えることもできる。
始動時の回転変動による影響は一瞬であるが、始動回数を繰り返す毎に発生した場合には、操作量低減効果の積み上げによる効果は大きなものとなる。しかも、始動時に限らず、一定回転保持中の回転変動が大きい場合にも有効である。

以上説明したように、本発明によれば、過去のクランクセンサ信号のパルス間隔の情報を用い、可変バルブタイミング機構の回転位相の算出方法を変更することで、エンジンの回転変動によるＶＴＣ検出角度演算への影響を低減できる。

なお、上述した各実施形態で説明された構成や制御方法等については、本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものに過ぎない。従って、本発明は、説明された各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

１２…電動モータ、１００…エンジン、１１４…ＶＴＣ機構、２０１…制御装置、２０１ａ…電動ＶＴＣコントローラ、２０１ｂ…エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）、２０１ｃ…ＣＡＮ、２０３…クランク角センサ、２０４…カム角センサ、２２０…モータ回転角センサ、ＣＲＡＮＫ…クランクセンサ信号、ＣＡＭ…カムセンサ信号、ＭＡＳ…モータシャフト回転角信号

Claims (10)

1. エンジンのクランクセンサ信号とカムセンサ信号を用いて、可変バルブタイミング機構の回転位相を算出し、当該可変バルブタイミング機構を制御する制御装置において、
   前記可変バルブタイミング機構の回転位相の算出に前記クランクセンサ信号のパルス間隔を用い、前記カムセンサ信号が入力される以前に確定したクランクセンサ信号のパルス間隔に応じて、前記可変バルブタイミング機構の回転位相の算出方法を変更するマイクロコンピュータを備える、
   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. 前記マイクロコンピュータによる前記可変バルブタイミング機構の回転位相の算出は、前記クランクセンサ信号のカウント値である角度制御分の演算と、前記クランクセンサ信号の入力時間である時間制御分の演算とを含む、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. 前記マイクロコンピュータによる前記可変バルブタイミング機構の回転位相の算出方法の変更は、演算に使用するパルス間隔の変更、または複数算出した角度値からの選択である、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。
4. 前記マイクロコンピュータは、前記算出方法の変更の実施と不実施の判断を、前記可変バルブタイミング機構の目標角度またはエンジン回転数に応じて実行する、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。
5. 前記マイクロコンピュータは、油温、水温、吸気温度の少なくとも何れか一つを含む温度情報を、算出方法の切り替え実施と不実施の条件として用いる、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。
6. 前記マイクロコンピュータによる前記可変バルブタイミング機構の回転位相の算出における前記時間制御分の演算は、平均値演算、中央値選択、及びフィルタ処理の少なくとも何れか一つを含む、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。
7. 前記平均値演算、中央値選択、及びフィルタ処理における過去分のデータの使用範囲は、複数選択、複数併用を含む、ことを特徴とする請求項６に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
8. 前記マイクロコンピュータで算出した前記可変バルブタイミング機構の回転位相に振れが残存する場合に、フィードバックゲインを下げることにより操作量を低減する、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。
9. 前記マイクロコンピュータで算出した前記可変バルブタイミング機構の回転位相に振れが残存し、かつ角度保持中の場合に、補間角度を使用してフィードバック制御を行う、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。
10. エンジンのクランクセンサ信号とカムセンサ信号を用いて、可変バルブタイミング機構の回転位相を算出し、当該可変バルブタイミング機構を制御する制御方法において、
    前記クランクセンサ信号のパルス間隔を用いて前記可変バルブタイミング機構の回転位相を算出するステップと、
    前記カムセンサ信号が入力される以前に確定したクランクセンサ信号のパルス間隔に応じて、前記可変バルブタイミング機構の回転位相の算出方法を変更するステップと、
    を備えることを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御方法。

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