JPH10259743A - アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲温度等による制御弁機構の不感帯の幅の
変動に応じて不感帯補償を行い、アクチュエータを速や
かに目標値に移動させる。 【解決手段】 油圧シリンダ３はスプール弁６を介して
油圧ポンプ１からの圧油が給排されると共に、ロッド３
Ｃが摺動変位する。また、スプール弁６のスプール１３
は電磁アクチュエータ１６によって摺動変位され、電磁
アクチュエータ１６は比例演算回路、積分演算回路およ
び補償演算装置等からなるコントロールユニット１７に
よって制御される。そして、補償演算装置は偏差演算回
路からの偏差の変動周期に基づき補償演算値を可変に設
定し、コントロールユニット１７は補償演算値に基づき
スプール弁６の不感帯分に対応した不感帯補償を行いつ
つ油圧シリンダ３をフィードバック制御するための制御
信号を電磁アクチュエータ１６に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば内燃機関の
吸気バルブ、排気バルブの開閉タイミングを可変に制御
するバルブタイミング制御装置等に好適に用いられるア
クチュエータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等の運転状態
に応じて吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミング
を可変に制御するようにしたバルブタイミング制御装置
は、例えば特開平６−２５１６号公報等によって知られ
ている。

【０００３】この種のバルブタイミング制御装置には、
油圧ポンプ等の液圧源から給排される液圧によって駆動
される油圧シリンダ等のアクチュエータと、該アクチュ
エータと前記液圧源との間に配設され、常時は弁体を一
定幅の不感帯をもって中立位置に保持し、前記液圧源か
らの液圧をアクチュエータに給排するときには前記弁体
を中立位置から摺動変位させるスプール弁等の制御弁機
構と、前記アクチュエータを作動させるため、該制御弁
機構の弁体を制御信号に応じて摺動変位させる弁制御手
段とからなるアクチュエータ制御装置が設けられてい
る。

【０００４】そして、該アクチュエータ制御装置は、制
御弁機構によりアクチュエータを作動させると共に、ア
クチュエータによってバルブタイミング制御装置を駆動
させ、エンジンの吸気バルブや排気バルブの開閉タイミ
ングを可変に制御している。ここで、アクチュエータ制
御装置は、アクチュエータを作動させるための目標値と
現在のアクチュエータの作動状態に応じた検出値との偏
差を用いることによってフィードバック制御を行うもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術に
よるアクチュエータ制御装置では、前記制御弁の弁体を
駆動させる比例ソレノイド等の電磁アクチュエータが長
時間の稼動等で加熱されたときに、電磁アクチュエータ
のコイル部に熱抵抗が生じるため、入力電流に対する弁
体の変位が徐々に小さくなることがある。

【０００６】このため、従来技術ではアクチュエータを
作動状態から停止状態にすべく、制御弁機構の弁体を中
立位置に復帰させるときに、弁体の戻り位置（中立位
置）にずれが生じると、次なる駆動時には制御信号に対
する弁体の摺動変位量が変化し、アクチュエータに給排
される液体の流量も変化する。これにより、アクチュエ
ータを目標とする位置まで正確に安定して駆動すること
が難しくなり、検出値と目標値との間には定常偏差が生
じることになり、アクチュエータを適切に制御できない
という問題がある。

【０００７】また、弁体等の製造誤差によっても弁体の
戻り位置に例えば不感帯の範囲でずれが生じることがあ
り、正確な制御が要求されるエンジン等のバルブタイミ
ング制御にアクチュエータ制御装置を使用した場合に
は、最適なバルブタイミングによってエンジンを駆動す
ることが難しくなるという問題がある。

【０００８】そこで、特開平６−２９９８１３号公報に
記載のアクチュエータ制御装置では、アクチュエータに
生じる定常偏差から戻り位置のずれを学習する構成が開
示されている。しかし、この場合にはアクチュエータに
生じる機械的なガタツキや誤差等によって検出値が変動
し、定常偏差の算出が難しくなることがあり、信頼性の
高い学習値を得ることができないという問題がある。

【０００９】また、エンジンのバルブタイミング制御で
は、高速かつ高精度の制御が要求されるため、制御弁機
構を切換えるときに不感帯を僅かに越える位置まで弁体
を摺動変位させる不感帯補償が行われている。

【００１０】しかし、制御弁機構の不感帯の幅寸法は弁
体等の製造誤差によって異なることがあり、制御弁機構
を切換えるときに弁体が不感帯を越えない（不感帯補償
が弱い）場合や弁体が不感帯を越え過ぎる（不感帯補償
が強い）場合が生じることがある。また、電磁アクチュ
エータのコイル部に生じる熱抵抗等によって弁体の摺動
変位量が変化することがあり、これによっても、不感帯
補償を安定して行うことができない。

【００１１】そして、弁体が不感帯域を越えるような不
感帯補償が実行されない場合には、液圧源からの液圧の
供給量が減少し、アクチュエータの作動量が減少すると
共に、アクチュエータが目標とする位置に到達するまで
の時間が長くなってしまう。一方、不感帯補償によって
弁体が不感帯域を過剰に越えて摺動変位する場合には、
液圧源からの液圧の供給量が増加し、アクチュエータの
作動量が増加することにより、アクチュエータは目標と
する位置を越えて作動することになり、アクチュエータ
を目標とする位置に近付けるのに余分な時間がかかると
いう問題がある。

【００１２】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はアクチュエータが目標とする位
置に到達するまでの時間を短縮できると共に、目標とす
る位置へと早期に近付けることができ、フィードバック
制御の信頼性や安定性を向上できるようにしたアクチュ
エータ制御装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、液圧源から給排される液圧によって駆
動制御されるアクチュエータと、該アクチュエータと前
記液圧源との間に配設され、常時は弁体を一定幅の不感
帯をもって中立位置に保持し、前記液圧源からの液圧を
アクチュエータに給排するときには前記弁体を中立位置
から摺動変位させる制御弁機構と、前記アクチュエータ
を作動させるため、該制御弁機構の弁体を制御信号に応
じて摺動変位させる弁制御手段とからなるアクチュエー
タ制御装置に適用される。

【００１４】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記弁制御手段は、前記アクチュエータを作動
させるための目標値を設定する目標値設定手段と、前記
アクチュエータの作動状態を検出する作動検出手段と、
前記目標値設定手段による目標値と該作動検出手段によ
る検出値との偏差を演算する偏差演算手段と、該偏差演
算手段による偏差の変動周期を算出する変動周期算出手
段と、前記偏差演算手段からの偏差に対する比例演算を
行う比例演算手段と、前記偏差演算手段からの偏差に対
する積分演算を行う積分演算手段と、前記制御弁機構の
不感帯補償を行うため、前記変動周期算出手段による偏
差の変動周期に応じて演算値を可変に設定するように前
記不感帯分を補償演算する補償演算手段と、前記比例演
算手段、積分演算手段および補償演算手段によるそれぞ
れの演算値に基づいて前記制御弁機構に出力すべき制御
信号を設定する出力信号設定手段とから構成したことに
ある。

【００１５】上記構成により、目標値設定手段による目
標値と作動検出手段による検出値との偏差に応じてアク
チュエータをフィードバック制御するため、比例演算手
段ではアクチュエータに供給する液体の流量を前記偏差
に比例した値として演算し、積分演算手段ではアクチュ
エータに供給する液体の流量を前記偏差の積分値に対応
した値として演算できる。また、補償演算手段では前記
偏差が正の値と負の値とに切換わる偏差の変動周期に応
じて不感帯補償用の演算値を可変に設定することによ
り、不感帯の幅寸法に対応した演算値を算出でき、弁体
の摺動変位量を不感帯の幅寸法に対応して調整すること
ができる。

【００１６】そして、出力信号設定手段によって比例演
算手段、積分演算手段および補償演算手段によるそれぞ
れの演算値に基づき制御弁機構に出力するパルス信号等
の制御信号を設定でき、アクチュエータを目標とする位
置まで速やか移動させ、アクチュエータのハンチングを
低減できる。

【００１７】また、請求項２の発明が採用する構成の特
徴は、内燃機関のバルブタイミングを可変に制御するた
め前記アクチュエータによって駆動され、前記内燃機関
のクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相に位相
差を生じさせる回転位相可変手段を備え、前記弁制御手
段は、前記内燃機関のバルブタイミングが前記内燃機関
の運転状態に対応したタイミングとなるように、前記ア
クチュエータを作動させるための目標値を設定する目標
値設定手段と、前記クランクシャフトとカムシャフトと
の位相差から前記アクチュエータの作動状態を検出する
作動検出手段と、前記目標値設定手段による目標値と該
作動検出手段による検出値との偏差を演算する偏差演算
手段と、該偏差演算手段による偏差の変動周期を算出す
る変動周期算出手段と、前記偏差演算手段からの偏差に
対する比例演算を行う比例演算手段と、前記偏差演算手
段からの偏差に対する積分演算を行う積分演算手段と、
前記制御弁機構の不感帯補償を行うため、前記変動周期
算出手段による偏差の変動周期に応じて演算値を可変に
設定するように前記不感帯分を補償演算する補償演算手
段と、前記比例演算手段、積分演算手段および補償演算
手段によるそれぞれの演算値に基づいて前記制御弁機構
に出力すべき制御信号を設定する出力信号設定手段とか
ら構成したことにある。

【００１８】このように構成することにより、目標値設
定手段は内燃機関の運転状態に対応したバルブタイミン
グとなる目標値を出力でき、作動検出手段はクランクシ
ャフトとカムシャフトとの位相差からアクチュエータの
作動状態に応じた検出値を出力することができる。そし
て、目標値設定手段による目標値と作動検出手段による
検出値との偏差に応じてアクチュエータをフィードバッ
ク制御するため、比例演算手段ではアクチュエータに供
給する液体の流量を前記偏差に比例した値として演算
し、積分演算手段ではアクチュエータに供給する液体の
流量を前記偏差の積分値に対応した値として演算でき
る。また、補償演算手段では前記偏差が正の値と負の値
とに切換わる偏差の変動周期に応じて不感帯補償用の演
算値を可変に設定することにより、不感帯の幅寸法に対
応した演算値を算出でき、弁体の摺動変位量を不感帯の
幅寸法に対応して調整することができる。

【００１９】そして、出力信号設定手段によって比例演
算手段、積分演算手段および補償演算手段によるそれぞ
れの演算値に基づき制御弁機構に出力するパルス信号等
の制御信号を設定でき、アクチュエータを目標とする位
置まで速やか移動させ、アクチュエータのハンチングを
低減できると共に、内燃機関の運転状態に対応したバル
ブタイミングとなるように回転位相可変手段を駆動する
ことができる。

【００２０】また、請求項３の発明では、前記補償演算
手段は、変動周期算出手段による偏差の変動周期に応じ
て不感帯補償用の補正係数を増減させる係数設定回路
と、該係数設定回路による補正係数に基づいて前記演算
値を出力する補償演算回路とから構成している。

【００２１】上記構成によれば、係数設定回路は偏差の
変動周期が一定幅の不感帯分に対応した変動周期よりも
長いときに補正係数を増加し、短いときに補正係数を減
少させるようにして、補正係数を不感帯の幅寸法に対応
した数値に設定することができる。そして、補償演算回
路は前記補正係数に基づいて演算値を出力することによ
り、前記偏差が正の値のときには補正係数の正の値を演
算値とし、前記偏差が負の値のときには補正係数の負の
値を演算値とすることができる。

【００２２】また、請求項４の発明では、前記弁制御手
段は、前記目標値設定手段による目標値に基づいて過渡
状態の判別を行い、前記目標値が変更されたときには予
め決められた過渡時間の間を過渡状態と判定し、これ以
外のときには非過渡状態にあると判定する過渡状態判定
手段を備え、前記補償演算手段は該過渡状態判定手段に
よって過渡状態にあると判定したときに係数設定回路に
よる補正係数を一定値に保持しつつ補償演算回路から前
記演算値を出力し、非過渡状態にあると判定したときに
係数設定回路による補正係数を増減させつつ補償演算回
路から前記演算値を出力する構成としている。

【００２３】上記構成によれば、補償演算手段は過渡状
態のときには弁体は不感帯を越えて摺動変位するから、
係数設定回路によって補正係数を一定値に保持し、出力
信号設定手段によって該演算値に基づいた制御信号を設
定し、アクチュエータを目標とする位置へと速やかに移
動させることができる。また、非過渡状態のときには弁
体は不感帯付近を往復動するから、補償演算手段は係数
設定回路によって補正係数を増減させ、このときの演算
値に基づいた制御信号を出力信号設定手段から出力する
ことによって、アクチュエータのハンチングを低減でき
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳細に説明する。

【００２５】ここで、図１ないし図１１は本発明の第１
の実施例によるアクチュエータ制御装置としての油圧シ
リンダの駆動制御装置を例に挙げて示している。

【００２６】図において、１はタンク２と共に液圧源と
しての油圧源を構成する油圧ポンプ、３は該油圧ポンプ
１に配管４Ａ，４Ｂを介して接続されたアクチュエータ
としての油圧シリンダで、該油圧シリンダ３は、シリン
ダ３Ａと、該シリンダ３Ａ内に摺動可能に設けられたピ
ストン３Ｂと、一端側が該ピストン３Ｂに固着され、他
端側がシリンダ３Ａ外に突出したロッド３Ｃとから構成
されている。そして、油圧シリンダ３は、ピストン３Ｂ
によって画成された２つの油室３Ｄ，３Ｅに配管４Ａ，
４Ｂを介して圧油が給排されることにより、ロッド３Ｃ
を矢示Ａ，Ｂ方向に伸縮させるものである。

【００２７】５は制御弁機構としての制御弁装置、６は
該制御弁装置５の本体部を構成するスプール弁で、該ス
プール弁６は略筒状の弁ケーシング７を有し、該弁ケー
シング７の内周側には後述のスプール１３が摺動可能に
挿嵌されるスプール摺動穴７Ａが形成されている。ま
た、弁ケーシング７にはスプール摺動穴７Ａの軸方向に
離間してポンプポート８、タンクポート９および一対の
流出入ポート１０，１１が設けられ、弁ケーシング７の
一端側端部には、ドレンポート１２が設けられている。

【００２８】ここで、ポンプポート８は油圧ポンプ１に
接続され、タンクポート９はタンク２に接続されてい
る。そして、流出入ポート１０は油圧シリンダ３の給排
口３Ｆに接続され、流出入ポート１１は油圧シリンダ３
の給排口３Ｇに接続されている。また、流出入ポート１
０，１１は、例えば図２に示すように長方形をなす矩形
ポートとして形成され、ドレンポート１２はタンク２に
接続されている。

【００２９】１３は弁ケーシング７のスプール摺動穴７
Ａ内に変位可能に設けられた弁体としてのスプールであ
り、該スプール１３には、２個のランド１３Ａ，１３Ｂ
が設けられ、ランド１３Ａは流出入ポート１０を開，閉
すると共に、ランド１３Ｂは流出入ポート１１を開，閉
するものである。そして、該スプール１３は後述する電
磁アクチュエータ１６によりコントロールユニット１７
から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比に比例して矢
示Ｃ，Ｄ方向に摺動変位される。また、スプール１３の
一端側と弁ケーシング７との間には、ドレンポート１２
に連通するばね室１４が形成され、該ばね室１４内に
は、スプール１３を矢示Ｄ方向に常時付勢するばね１５
が設けられている。

【００３０】ここで、スプール１３が中立位置にあると
きは、スプール１３のランド１３Ａは図２に示す如く流
出入ポート１０を完全に閉塞すると共に、ランド１３Ｂ
は流出入ポート１１を完全に閉塞する。そして、スプー
ル１３はランド１３Ａ，１３Ｂの幅寸法が、流出入ポー
ト１０，１１よりも一定寸法δだけ大きく形成され、ポ
ート閉塞時の安定性を確保するようになっている。この
ため、スプール１３のランド１３Ａ，１３Ｂと弁ケーシ
ング７の流出入ポート１０，１１との間には、スプール
１３を中立位置で僅かに摺動変位させても、流出入ポー
ト１０，１１が開口しない一定幅の不感帯（寸法δに対
応）が形成されている。

【００３１】１６はスプール１３を駆動変位させるスプ
ール駆動手段としての電磁アクチュエータを示し、該電
磁アクチュエータ１６は電磁比例ソレノイドまたはリニ
ア型のステッピングモータ等からなり、弁ケーシング７
の他端側に取付けられたケース１６Ａと、該ケース１６
Ａ内に設けられたコイル部１６Ｂと、該コイル部１６Ｂ
の内周側に変位可能に設けられた駆動ロッド１６Ｃとか
ら構成されている。

【００３２】そして、制御弁装置５は弁ケーシング７、
スプール１３および電磁アクチュエータ１６等からな
り、油圧シリンダ３に給排すべき圧油の流量と方向とを
可変に制御する。即ち、制御弁装置５は電磁アクチュエ
ータ１６によってスプール１３を弁ケーシング７のスプ
ール摺動穴７Ａ内で摺動変位させ、流出入ポート１０，
１１を連通、遮断させることにより、ポンプポート８を
介した油圧ポンプ１からの圧油を油圧シリンダ３に供給
すると共に、油圧シリンダ３内の圧油をタンクポート９
やドレンポート１２を介してタンク２側に排出させるも
のである。

【００３３】１７は電磁アクチュエータ１６の制御を行
う弁制御手段としてのコントロールユニットを示し、該
コントロールユニット１７は、例えばマイクロコンピュ
ータ等により構成され、該コントロールユニット１７に
はＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる記憶部１７Ａが設けられて
いる。

【００３４】そして、該コントロールユニット１７内に
は、後述する偏差演算回路１８、比例演算回路１９、積
分演算回路２０、補償演算装置２２、中立位置設定回路
２４、過渡状態判定回路２５および出力信号設定回路２
６が設けられている。また、コントロールユニット１７
の記憶部１７Ａには、図４に示すようなスプール弁制御
処理用のプログラムが格納されると共に、比例演算の利
得となる定数Ｋp 、積分演算の利得となる定数Ｋi およ
び過渡フラグＦ等が予め格納されている。また、該コン
トロールユニット１７の入力側には、後述する目標値設
定器２９と位置検出センサ３０とが接続され、出力側は
スプール弁６の電磁アクチュエータ１６に接続されてい
る。

【００３５】ここで、各定数Ｋp ，Ｋi は実験によって
得られる数値であって、例えば定数Ｋp は定数Ｋi の１
０００〜２０００倍程度の値となっている。また、過渡
フラグＦは後述の過渡状態判定回路２５により過渡状態
と判定したときに１（Ｆ＝１）に設定され、過渡状態判
定回路２５により非過渡状態と判定したときには零（Ｆ
＝０）に設定されるものである。

【００３６】１８は偏差演算手段としての偏差演算回路
で、該偏差演算回路１８は目標値設定器２９からの目標
値ｒと位置検出センサ３０からの検出値ｙとの偏差ｅを
演算する。１９は比例演算手段としての比例演算回路
で、該比例演算回路１９は偏差演算回路１８から出力さ
れる偏差ｅに比例する比例演算値ｕ1 を出力する。２０
は積分演算手段としての積分演算回路で、該積分演算回
路２０は偏差ｅを積分し、偏差ｅの積分値に対応した積
分演算値ｕ2 を出力する。

【００３７】２１は変動周期算出手段としての変動周期
算出回路で、該変動周期算出回路２１は偏差演算回路１
８からの偏差ｅに基づき図６に示す如く偏差ｅの変動周
期Ｔを算出するものである。

【００３８】２２は補償演算手段としての補償演算装置
で、該補償演算装置２２は図３、図９および図１０に示
す如く、偏差ｅが正の値と負の値とに切換わる偏差ｅの
変動周期Ｔに応じて不感帯補償用の補正係数Ｋb を増減
させる係数設定回路２３Ａと、前記補正係数Ｋb に基づ
いて前記不感帯分の補償演算を行う補償演算値ｕ3 を出
力する補償演算回路２３Ｂとから構成される。

【００３９】そして、係数設定回路２３Ａは偏差ｅの変
動周期Ｔに応じて補正係数Ｋb を前記不感帯の一定寸法
δに対応した数値となるように増減させ、補償演算回路
２３Ｂは、偏差ｅが零（ｅ＝０）のときに補償演算値ｕ
3 を０（ｕ3 ＝０）とし、偏差ｅが正の値（ｅ＞０）の
ときに補償演算値ｕ3 をＫb （ｕ3 ＝Ｋb ）とし、偏差
ｅが負の値（ｅ＜０）のときに補償演算値ｕ3 を−Ｋb
（ｕ3 ＝−Ｋb ）として出力する。これにより、補償演
算装置２２はスプール弁６の不感帯補償を行うための補
償演算値ｕ3 を出力することができる。

【００４０】また、補償演算装置２２は後述する過渡状
態判定回路２５により過渡状態と判定したときには係数
設定回路２３Ａによる補正係数Ｋb を一定値に保持し、
非過渡状態と判定したときには係数設定回路２３Ａによ
る補正係数Ｋb を偏差ｅの変動周期Ｔに応じて増減させ
るものである。

【００４１】２４はスプール１３の中立位置を設定する
中立位置設定回路で、該中立位置設定回路２４はスプー
ル１３を中立位置に保持するために、例えば５０％のデ
ューティ比に対応した一定の中立位置設定値ｕ4 を常時
出力する。

【００４２】２５は目標値設定器２９による目標値ｒに
基づいて過渡状態を判別を行う過渡状態判定手段として
の過渡状態判定回路で、該過渡状態判定回路２５は目標
値ｒが変更されたときから予め決められた過渡時間τの
間を過渡状態と判定し、これ以外のときには非過渡状態
にあると判定する。ここで、過渡時間τは油圧シリンダ
３のロッド３Ｃが目標値ｒまで変位し、ほぼ停止状態と
なるために十分な一定時間（例えば４００ｍｓ程度）に
設定されている。

【００４３】２６は出力信号設定手段としての出力信号
設定回路を示し、該出力信号設定回路２６は加算演算回
路２７とＰＷＭ変換回路２８とから構成される。そし
て、加算演算回路２７は比例演算値ｕ1 、積分演算値ｕ
2 、補償演算値ｕ3 および中立位置設定値ｕ4 を加算し
た加算演算値ｕをＰＷＭ変換回路２８に出力し、ＰＷＭ
変換回路２８は加算演算回路２７から出力される加算演
算値ｕに基づきパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）のデュ
ーティ比を決定し、このデューティ比に対応して変換さ
れた制御信号としてのＰＷＭ信号を制御弁装置５の電磁
アクチュエータ１６に向けて出力する。

【００４４】２９はコントロールユニット１７に対して
目標値ｒを出力する目標値設定手段としての目標値設定
器であり、該目標値設定器２９の具体例としては、油圧
シリンダ制御装置全体を制御するための指令装置を含む
制御装置、または手動式の目標値設定装置等である。こ
こで、目標値ｒは、油圧シリンダ３のロッド３Ｃを移動
させる目標位置に対応した数値であり、ロッド３Ｃを矢
示Ｂ方向に最縮小させるときに例えば零となり、ロッド
３Ｃを矢示Ａ方向に最大伸長させるときに最大値とな
る。

【００４５】３０は油圧シリンダ３の作動状態を検出す
る作動検出手段としての位置検出センサを示し、該位置
検出センサ３０はロッド３Ｃの現在位置を検出し、この
現在位置に対応した検出値ｙをコントロールユニット１
７に出力するものである。ここで、検出値ｙは、ロッド
３Ｃが目標値ｒに達したときに目標値ｒに対応した値と
なるものであり、ロッド３Ｃが矢示Ｂ方向に最縮小した
ときに例えば零となり、ロッド３Ｃが矢示Ａ方向に最大
伸長したときに最大値となる。

【００４６】本実施例による油圧シリンダ３の駆動制御
装置は上述の如き構成を有するもので、次に図４を参照
してコントロールユニット１７によるスプール弁制御処
理について説明する。

【００４７】まず、ステップ１では、目標値設定器２９
から出力される目標値ｒと位置検出センサ３０から出力
される検出値ｙを読込むと共に、中立位置設定回路２４
から出力される中立位置設定値ｕ4 を読込む。そして、
ステップ２では、偏差演算回路１８によって目標値ｒと
検出値ｙとの偏差ｅ（ｅ＝ｒ−ｙ）を算出する。

【００４８】次に、ステップ３では、記憶部１７Ａから
定数Ｋp を読出すと共に、比例演算回路１９によって定
数Ｋp と偏差ｅとの積である比例演算値ｕ1 （ｕ1 ＝Ｋ
p ×ｅ）を算出する。

【００４９】また、ステップ４では、偏差ｅの時間積分
による値と定数Ｋi とを掛けることにより積分演算値ｕ
2 （ｕ2 ＝Ｋi ×∫ｅｄｔ）を算出する。

【００５０】次に、ステップ５では、後述する補正係数
設定処理を行い、偏差ｅの変動周期Ｔに応じて不感帯補
償用の補正係数Ｋb を設定する。

【００５１】次に、ステップ６では、偏差ｅが零（ｅ＝
０）であるか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したとき
には、油圧シリンダ３のロッド３Ｃは目標とする位置に
達しているから、ステップ１０に移って不感帯を補償す
る補償演算値ｕ3 を零（ｕ3＝０）に設定し、スプール
１３を中立位置に戻すように後述するステップ１１，１
２の処理を行う。

【００５２】また、ステップ６で「ＮＯ」と判定したと
きには、ステップ７に移って偏差ｅが正の値（ｅ＞０）
であるか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには
油圧シリンダ３のロッド３Ｃは目標とする位置よりも矢
示Ｂ方向に縮小し過ぎているから、ステップ８に移って
補償演算値ｕ3 をＫb （ｕ3 ＝Ｋb ）に設定する。そし
て、ステップ１１，１２の処理により、スプール１３は
一定寸法δだけ矢示Ｃ方向に摺動変位し、油圧ポンプ１
からの圧油は油圧シリンダ３の油室３Ｄ内に供給され
る。

【００５３】一方、ステップ７で「ＮＯ」と判定したと
きには、偏差ｅは負の値（ｅ＜０）となって油圧シリン
ダ３のロッド３Ｃは目標とする位置よりも矢示Ａ方向に
伸長し過ぎているから、ステップ９に移って補償演算値
ｕ3 を−Ｋb （ｕ3 ＝−Ｋb）に設定する。そして、ス
テップ１１，１２の処理により、スプール１３は一定寸
法δだけ矢示Ｄ方向に摺動変位し、油圧ポンプ１からの
圧油は油圧シリンダ３の油室３Ｅ内に供給される。

【００５４】次に、ステップ１１では、比例演算値ｕ1
、積分演算値ｕ2 、補償演算値ｕ3および中立位置設定
値ｕ4 の加算演算を行い、ＰＷＭ信号のデューティ比に
対応した加算演算値ｕ（ｕ＝ｕ1 ＋ｕ2 ＋ｕ3 ＋ｕ4 ）
を算出する。

【００５５】そして、ステップ１２では加算演算値ｕを
これに対応したデューティ比のＰＷＭ信号に変換し、こ
のＰＷＭ信号を電磁アクチュエータ１６に出力して、ス
プール１３を摺動変位させる。これにより、油圧シリン
ダ３に供給される圧油が制御され、ロッド３Ｃは偏差ｅ
を減少させる方向に摺動変位する。

【００５６】次に、偏差ｅの変動周期Ｔに応じて不感帯
補償用の補正係数Ｋb を増減させる補正係数設定処理に
ついて図５を参照しつつ説明する。ここで、補正係数Ｋ
b は予め不感帯の一定寸法δに対応した初期値に設定さ
れている。

【００５７】まず、ステップ２１では過渡状態か否かを
判別する。ここで、過渡状態の判別は、例えばステップ
１において読込んだ現在の目標値ｒと予め記憶部１７Ａ
に格納された前回の目標値とが一致しているか否かを判
定し、目標値が変更されている場合には予め決められた
過渡時間τの間を過渡状態として判定し、それ以外のと
きを非過渡状態として判別することによって行うもので
ある。

【００５８】そして、ステップ２１で「ＹＥＳ」と判定
したときには、過渡状態であるから補正係数Ｋb は現在
の数値を保持し、ステップ２７に移ってリターンする。
一方、ステップ２１で「ＮＯ」と判定したときには非過
渡状態であるから、ステップ２２で後述する変動周期Ｔ
の計測処理を行い、ステップ２３に移る。

【００５９】次に、ステップ２３〜２５では変動周期Ｔ
が不感帯の一定寸法δに対応した適正な変動周期Ｔ0 と
なるように補正係数Ｋb を増減させる。ここで、変動周
期Ｔは同一の補正係数Ｋb に対しても微小に変化するか
ら、変動周期Ｔが図９に示すように適正な変動周期の最
大値Ｔ1 と最小値Ｔ2 との間の値となるように補正係数
Ｋb は設定させる。

【００６０】そして、ステップ２３では変動周期Ｔが不
感帯の一定寸法δに対応した適正な変動周期の最大値Ｔ
1 よりも大きいか否かを判定し、「ＮＯ」と判定したと
きには、ステップ２４に移って変動周期Ｔが不感帯の一
定寸法δに対応した適正な変動周期の最小値Ｔ2 よりも
小さいか否かを判定する。そして、ステップ２４で「Ｎ
Ｏ」と判定したときには、変動周期Ｔは適正な変動周期
の最大値Ｔ1 と最小値Ｔ2 との間の値（Ｔ1 ≧Ｔ≧Ｔ2
）であり、補正係数Ｋb はほぼ不感帯の一定寸法δに
対応した数値となっているから、現在の補正係数Ｋb を
保持しつつステップ２７に移ってリターンする。

【００６１】一方、ステップ２４で「ＹＥＳ」と判定し
たときには、変動周期Ｔは適正な変動周期の最小値Ｔ2
よりも小さい値（Ｔ＜Ｔ2 ）であり、補正係数Ｋb は不
感帯の一定寸法δに対応した数値よりも大きい値となっ
ているから、ステップ２５に移って補正係数Ｋb を微小
量ΔＫb だけ減少させる。ここで、微小量ΔＫb は補正
係数Ｋb の初期値に対して１０分の１程度の値に設定さ
れている。

【００６２】またステップ２４で「ＹＥＳ」と判定した
ときには、変動周期Ｔは適正な変動周期の最大値Ｔ1 よ
りも大きい値（Ｔ＞Ｔ1 ）であり、補正係数Ｋb はほぼ
不感帯の一定寸法δに対応した数値よりも小さい値とな
っているから、ステップ２５に移って補正係数Ｋb を微
小量ΔＫb だけ増加させ、ステップ２７に移ってリター
ンする。

【００６３】次に、変動周期算出回路２１による変動周
期Ｔの計測処理について図６を参照しつつ説明する。こ
こで、図８に示すように偏差ｅが正の値となっている時
間を半周期Ｔa とし、偏差ｅが負の値となっている時間
を半周期Ｔb とすると共に、各半周期Ｔa ，Ｔb の初期
値として不感帯の一定寸法δに対応した適正な変動周期
Ｔ0 の半分の値が予め設定されている。

【００６４】まず、ステップ３１で偏差ｅが正の値（ｅ
＞０）であるか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判別したと
きには、ステップ３２に移って予め記憶部１７Ａに格納
された前回の偏差としての初期値ｅ0 が負の値（ｅ0 ＜
０）であるか否かを判定する。

【００６５】そして、ステップ３２で「ＹＥＳ」と判定
したときには、偏差ｅは正の値から負の値に変化してい
るから、ステップ３３に移ってタイマｔの値を半周期Ｔ
a の値として保持し、ステップ３４に移って変動周期Ｔ
を各半周期Ｔa ，Ｔb の和（Ｔ＝Ｔa ＋Ｔb ）として算
出する。次に、ステップ３５に移ってタイマｔをリセッ
ト（ｔ＝０）し、ステップ３６で初期値ｅ0 を現在の偏
差ｅに更新すると共に、ステップ４２でリターンする。

【００６６】また、ステップ３２で「ＮＯ」と判定した
ときには、偏差ｅは正の値を維持しているから、ステッ
プ４２に移ってリターンする。

【００６７】一方、ステップ３１で「ＮＯ」と判別した
ときには、ステップ３７に移って予め記憶部１７Ａに格
納された前回の偏差としての初期値ｅ0 が正の値（ｅ0
＞０）であるか否かを判定する。そして、ステップ３７
で「ＹＥＳ」と判定したときには、偏差ｅは負の値から
正の値に変化しているから、ステップ３８に移ってタイ
マｔの値を半周期Ｔb の値として保持し、ステップ３９
で変動周期Ｔを各半周期Ｔa ，Ｔb の和（Ｔ＝Ｔa ＋Ｔ
b ）として算出する。次に、ステップ４０に移ってタイ
マｔをリセット（ｔ＝０）し、ステップ４１で初期値ｅ
0 を現在の偏差ｅに更新すると共に、ステップ４２でリ
ターンする。

【００６８】また、ステップ３７で「ＮＯ」と判定した
ときには、偏差ｅは負の値を維持しているから、ステッ
プ４２に移ってリターンする。

【００６９】ここで、比例演算回路１９、積分演算回路
２０、補償演算装置２２、過渡状態判定回路２３および
出力信号設定回路２６の動作について図７ないし図１１
を参照しつつ詳述する。

【００７０】図７中に実線で示す特性線３１は、理想的
な場合におけるＰＷＭ信号のデューティ比と流出入ポー
ト１０，１１の開度との関係を示している。なお、図７
の特性線図では、スプール１３が中立位置から矢示Ｃ方
向に移動して流出入ポート１０，１１を開口させたとき
に、流出入ポート１０，１１の開度を正の値で表し、ス
プール１３が中立位置から矢示Ｄ方向に移動したときの
流出入ポート１０，１１の開度を負の値として表してい
る。

【００７１】そして、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０
％のときには、スプール１３は流出入ポート１０，１１
を完全に閉塞する中立位置にあり、流出入ポート１０，
１１の開度は百分率として０％となる。また、ＰＷＭ信
号のデューティ比が５０％から（５０＋Δ1 ）％の間
は、スプール１３は中立位置から矢示Ｃ方向に一定寸法
δ内で移動するため、流出入ポート１０，１１の開度は
０％に保持される。さらに、ＰＷＭ信号のデューティ比
が５０％から（５０−Δ1 ）％の間は、スプール１３は
中立位置から矢示Ｄ方向に一定寸法δ内で移動するた
め、流出入ポート１０，１１の開度は０％に保持され
る。

【００７２】また、ＰＷＭ信号のデューティ比が１００
％程度のときには、流出入ポート１０，１１の開度は１
００％となり、スプール１３が矢示Ｃ方向に最大移動す
ることにより、流出入ポート１０，１１は油圧シリンダ
３を最大伸長させるように最大開度となる。一方、ＰＷ
Ｍ信号のデューティ比が０％程度のときには、流出入ポ
ート１０，１１の開度は−１００％となり、スプール１
３は矢示Ｄ方向に最大移動することにより、流出入ポー
ト１０，１１は油圧シリンダ３を最縮小させるように最
大開度となる。

【００７３】しかし、実際のスプール弁６ではスプール
１３の製造誤差やばね１５の経時変化等によって、ＰＷ
Ｍ信号のデューティ比を５０％としたときにもスプール
１３が一定の戻り位置（中立位置）に復帰しないことが
ある。また、電磁アクチュエータ１６内のコイル部１６
Ｂは長時間の作動で発熱すると共に、エンジンからの熱
伝導等によって熱抵抗が生じることがあり、この場合で
もスプール弁６の戻り位置に復帰しないことがあり、図
７中に点線で示す特性線３２のように戻り位置のずれΔ
2 が生じることがある。

【００７４】このため、本実施例では偏差ｅに対する積
分演算を行う積分演算回路２０を設け、戻り位置のずれ
Δ2 を補償する演算値を出力している。これによって、
ロッド３Ｃは目標とする位置である本来の停止位置で確
実に停止させることができ、本来の停止位置から位置ず
れした状態で停止するのを防止している。

【００７５】次に、図８はロッド３Ｃの位置、比例演算
値ｕ1 、積分演算値ｕ2 、補償演算値ｕ3 と時間との関
係を示している。ここで、目標値ｒは図８中に一点鎖線
で示す特性線３３のように一定値に変更されたものとす
る。

【００７６】このとき、検出値ｙは図８中に実線で示す
特性線３４のように時間に対して変化する。これは、以
下に述べる作用によるものである。

【００７７】まず、目標値ｒが初期値ｒ0 からステップ
状に変化した直後には、比例演算値ｕ1 は特性線３５の
ように偏差ｅ（ｅ＝ｒ−ｙ）に対応して大きな値とな
る。また、積分演算値ｕ2 は特性線３６に示すように、
偏差ｅに対応して短時間で大きな値となる。そして、補
償演算値ｕ3 は特性線３７のように偏差ｅが正の値（ｅ
＞０）であるため、不感帯の一定寸法δに対応した補正
係数Ｋb となる。

【００７８】これにより、スプール１３は、補償演算値
ｕ3 に応じて矢示Ｃ方向に一定寸法δだけ摺動変位する
と共に、偏差ｅに対応した比例演算値ｕ1 に応じて矢示
Ｃ方向に摺動変位する。そして、ロッド３Ｃは矢示Ａ方
向に伸長し、油圧シリンダ３の油室３Ｄ内には油圧ポン
プ１からの圧油が供給される。

【００７９】次に、ロッド３Ｃが目標とする位置よりも
矢示Ａ方向に伸長し、検出値ｙが目標値ｒよりも大きく
なった場合、比例演算値ｕ1 は偏差ｅ（ｅ＝ｒ−ｙ）に
対応して負の値（ｅ＜０）となる。また、補償演算値ｕ
3 は偏差ｅが負の値であるため、不感帯の一定寸法δに
対応した定数−Ｋb となると共に、積分演算値ｕ2 は徐
々に減少する。

【００８０】これにより、スプール１３は、補償演算値
ｕ3 に応じて矢示Ｄ方向に一定寸法δだけ摺動変位する
と共に、偏差ｅに対応した比例演算値ｕ1 に応じて矢示
Ｄ方向に摺動変位する。そして、ロッド３Ｃは矢示Ｂ方
向に縮小し、油圧シリンダ３の油室３Ｅ内には油圧ポン
プ１からの圧油が供給される。

【００８１】このような動作を繰返している間に、積分
演算値ｕ2 は定常偏差を減少させるように一定値ｕ20に
収束する。即ち、積分演算回路２０は図７中の戻り位置
のずれΔ2 に応じた定数（一定値ｕ20）を出力すること
になる。このようにして、偏差ｅがほぼ零（ｅ＝０）と
なり、ロッド３Ｃは変動周期Ｔをもって目標値ｒを中心
に矢示Ａ，Ｂ方向への微小摺動を繰返す停止状態とな
る。

【００８２】ここで、不感帯の一定寸法δはスプール１
３の製造誤差によって異なることがある。また、電磁ア
クチュエータ１６内のコイル部１６Ｂからの発熱によっ
てＰＷＭ信号に対するスプール１３の摺動変位量が減少
し、スプール弁６を切換えるときにスプール１３が不感
帯の一定寸法δを越える位置まで摺動変位しないことが
ある。

【００８３】このとき、スプール弁６の不感帯補償を安
定して行うことができず、例えばスプール弁６を切換え
るときにスプール１３が不感帯を越えない（不感帯補償
が弱い）場合や不感帯を越え過ぎる（不感帯補償が強
い）場合がある。このため、不感帯補償用の補正係数Ｋ
b が不感帯の一定寸法δに対応した補正係数Ｋb0よりも
小さい場合、即ち、スプール１３が不感帯域を越えるよ
うな不感帯補償が実行されない場合には、油圧ポンプ１
からの圧油の供給量が減少し、ロッド３Ｃの摺動変位量
が低下するから、ロッド３Ｃは偏差に対応した変位量だ
け摺動変位することができず、ロッド３Ｃが目標とする
位置に到達するまでの時間が長くなってしまう。

【００８４】そして、ロッド３Ｃが目標とする位置付近
で一定の変動周期で摺動変位する実質的な停止状態とな
るときには、ロッド３Ｃは摺動変位量の低下によって応
答性が低下するから、ロッド３Ｃは図９中の特性線３８
に示す如く、一定寸法δに対応した変動周期Ｔ0 よりも
大きい変動周期をもって目標とする位置付近を往復動す
ることになる。このとき、ロッド３Ｃの摺動変位量の不
足分に応じて矢示Ａ，Ｂ方向への微小摺動量が増加し、
ロッド３Ｃの目標値に対する安定性が低下する。

【００８５】一方、不感帯補償用の補正係数Ｋb が不感
帯の一定寸法δに対応した補正係数Ｋb0よりも大きい場
合、即ち、スプール１３が不感帯域を過剰に越えて摺動
変位する場合には、油圧ポンプ１からの圧油の供給量が
増加し、ロッド３Ｃの摺動変位量が増大するから、ロッ
ド３Ｃは偏差に対応した変位量以上に摺動変位する。

【００８６】このとき、ロッド３Ｃが目標とする位置で
実質的な停止状態となるときには、ロッド３Ｃは摺動変
位量の増大によって過敏に応答するから、偏差ｅの符号
は頻繁に変化すると共に、ロッド３Ｃは図９中の特性線
３８に示す如く、一定寸法δに対応した変動周期Ｔ0 よ
りも小さい変動周期をもって目標とする位置付近を往復
動する。これにより、スプール１３が常時スプール摺動
穴７Ａ内を往復動するハンチングが発生し、油圧シリン
ダ３やスプール弁６に振動が発生するとと共に、コイル
部１６Ｂが加熱されることにより、電磁アクチュエータ
１６の故障原因となり、過剰な電力消費を招き制御弁機
構５の作動効率を低下させる。また、ロッド３Ｃの摺動
変位量の増加分に応じて矢示Ａ，Ｂ方向への微小摺動量
が増加し、ロッド３Ｃの目標値に対する安定性が低下す
る。

【００８７】このため、本実施例では、製造誤差等によ
って不感帯補償を安定して行うことができない場合に
は、図９に示す変動周期Ｔと補正係数Ｋb との関係から
補償演算装置２２の係数設定回路２３Ａによって補正係
数Ｋb を増減させ、補正係数Ｋb を不感帯の一定寸法δ
に対応する範囲（Ｋb1≦Ｋb ≦Ｋb2）内に収めるように
設定している。以下、補償演算装置２２の作動について
図１０および図１１を参照しつつ説明する。

【００８８】図１０は、補正係数Ｋb が補正係数の最小
値Ｋb1よりも小さい場合におけるロッド３Ｃの位置、補
償演算値ｕ3 と時間との関係を示している。

【００８９】まず、油圧シリンダ３が非過渡状態になる
と、ロッド３Ｃは変動周期Ｔをもって目標値ｒを中心に
矢示Ａ，Ｂ方向に摺動変位し、偏差ｅも変動周期Ｔに従
って正の値と負の値とに変化する。このとき、補償演算
値ｕ3 の絶対値である補正係数Ｋb が一定寸法δに対応
した補正係数の最小値Ｋb1よりも小さいから、油圧ポン
プ１からの圧油の供給量が偏差ｅに対応した量よりも少
なく、ロッド３Ｃの応答性が低下し、変動周期Ｔは適正
な変動周期の最大値Ｔ1 よりも大きい値となる。

【００９０】このため、係数設定回路２３Ａは変動周期
Ｔに基づき補正係数Ｋb を徐々に増加させる。これによ
り、変動周期Ｔは徐々に減少し、補正係数Ｋb が補正係
数の最小値Ｋb1以上の値に達すると、変動周期Ｔは適正
な変動周期の最大値Ｔ1 以下になると共に、ロッド３Ｃ
の摺動変位量が低下し、ロッド３Ｃは目標値ｒ付近で微
小な摺動変位を繰返す実質的な停止状態となる。

【００９１】次に、図１１は補正係数Ｋb が補正係数の
最大値Ｋb2よりも大きい場合におけるロッド３Ｃの位
置、補償演算値ｕ3 と時間との関係を示している。

【００９２】まず、油圧シリンダ３が非過渡状態になる
と、ロッド３Ｃは変動周期Ｔをもって目標値ｒを中心に
矢示Ａ，Ｂ方向に摺動変位し、偏差ｅも変動周期Ｔに従
って正の値と負の値とに変化する。このとき、補償演算
値ｕ3 の絶対値である補正係数Ｋb が一定寸法δに対応
した補正係数の最大値Ｋb2よりも小さいから、油圧ポン
プ１からの圧油の供給量が偏差ｅに対応した量よりも多
く、ロッド３Ｃが過敏に応答すると共に、変動周期Ｔは
適正な変動周期の最小値Ｔ2 よりも小さい値となってハ
ンチングが生じる。

【００９３】このため、係数設定回路２３Ａは変動周期
Ｔに基づき補正係数Ｋb を徐々に減少させる。これによ
り、変動周期Ｔは徐々に増加し、補正係数Ｋb が補正係
数の最大値Ｋb2以上の値に達すると、変動周期Ｔは適正
な変動周期の最大値Ｔ2 以上になり、ハンチングが低減
すると共に、ロッド３Ｃの摺動変位量が低下し、ロッド
３Ｃは目標値ｒ付近で微小な摺動変位を繰返す実質的な
停止状態となる。

【００９４】かくして、本実施例によれば、スプール弁
６を制御するコントロールユニット１７内に比例演算回
路１９、積分演算回路２０、変動周期算出回路２１、補
償演算装置２２を設けたから、比例演算回路１９によっ
て偏差ｅに対応してスプール１３を摺動変位させ、積分
演算回路２０によってスプール弁６に生じる戻り位置の
ずれΔ2 を補償できると共に、補償演算装置２２によっ
て変動周期算出回路２１からの変動周期Ｔに基づき補償
演算値ｕ3 を可変に設定し、補償演算値ｕ3 を不感帯の
一定寸法δに応じて変化させ、スプール弁６の不感帯補
償を行うことができる。

【００９５】そして、出力信号設定回路２６は比例演算
値ｕ1 、積分演算値ｕ2 および補償演算値ｕ3 に基づき
電磁アクチュエータ１６にＰＷＭ信号を出力するから、
油圧シリンダ３のロッド３Ｃを目標とする位置まで速や
かに移動させ、油圧シリンダ３のハンチングを低減でき
ると共に、油圧シリンダ３を速やかに実質的な停止状態
にすることができ、油圧シリンダ３の制御応答性を高め
ることができ、フィードバック制御の信頼性や安定性を
向上できる。

【００９６】また、補償演算装置２２を係数設定回路２
３Ａと補償演算回路２３Ｂとから構成したから、係数設
定回路２３Ａによって変動周期算出回路２１からの偏差
ｅの変動周期Ｔに応じて不感帯補償用の補正係数Ｋb を
増減させ、補正係数Ｋb を不感帯の一定寸法δに対応し
た数値に設定することができ、補償演算回路２３Ｂは前
記補正係数Ｋb に基づき補償演算値ｕ3 を出力でき、ロ
ッド３Ｃが目標値に到達するまでの時間を短縮できると
共に、油圧シリンダ３のハンチングを低減でき、ロッド
３Ｃを目標値ｒで速やかに実質的な停止状態にすること
ができる。

【００９７】さらに、補償演算装置２２は過渡状態判定
回路２５の判別結果に基づき係数設定回路２３Ａによる
補正係数Ｋb を増減させると共に、補償演算回路２３Ｂ
から補償演算値ｕ3 を出力する構成としたから、スプー
ル１３が不感帯域を越えて摺動変位する過渡状態のとき
には補正係数Ｋb を保持し、油圧シリンダ３のロッド３
Ｃを目標とする位置へと速やかに移動させることができ
ると共に、スプール１３が不感帯域で往復動する非過渡
状態のときには変動周期Ｔに基づき補正係数Ｋb を不感
帯の一定寸法δに対応する数値に設定することができ、
ロッド３Ｃを目標とする位置で速やかに実質的な停止状
態にできる。

【００９８】次に、図１２ないし図１６は本発明の第２
の実施例を示し、本実施例の特徴は、アクチュエータ制
御装置を内燃機関としての自動車用エンジンのバルブタ
イミング制御装置に適用したことにある。なお、本実施
例では前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号
を付し、その説明を省略するものとする。

【００９９】図中、５１は内燃機関のエンジン本体（図
示せず）に設けられた出力軸としてのクランクシャフト
を示し、該クランクシャフト５１には小径プーリ５１Ａ
が設けられると共に、該小径プーリ５１Ａにはタイミン
グベルト５２が巻回されている。そして、タイミングベ
ルト５２はドライブシャフト５３の大径プーリ５３Ａに
も巻回され、クランクシャフト５１が２回転する間にド
ライブシャフト５３が１回転する構成となっている。ま
た、クランクシャフト５１には、その回転位相αを検出
するために後述のクランク角センサ６３が設けられてい
る。

【０１００】５４はエンジンの各気筒に設けられた吸気
バルブ（図示せず）を開，閉させるためのカムシャフト
で、該カムシャフト５４は後述の偏心ディスク５９等を
介してドライブシャフト５３に連結され、ドライブシャ
フト５３と共に前記エンジン本体側に中心Ｏ1 −Ｏ1 周
囲で回転可能に設けられている。そして、カムシャフト
５４はドライブシャフト５３と共にクランクシャフト５
１により回転駆動され、その回転位相βが各気筒の吸気
行程に応じて定まる所定の回転位相となったときに、カ
ム５４Ａ，５４Ａ，…によって前記各吸気バルブをそれ
ぞれ開，閉させる。

【０１０１】５５はドライブシャフト５３を偏心ディス
ク５９に連結する連結アームで、該連結アーム５５はド
ライブシャフト５３の他端側に設けられ、ドライブシャ
フト５３と一体的に回転する。また、連結アーム５５に
は径方向に延びる係合溝５５Ａが形成され、該係合溝５
５Ａには偏心ディスク５９の係合ピン５９Ａが係合され
ている。

【０１０２】５６はカムシャフト５４の一端側に設けら
れた他の連結アームで該連結アーム５６には径方向に延
びる係合溝５６Ａが形成され、該係合溝５６Ａには偏心
ディスク５９の係合ピン５９Ｂが係合されている。

【０１０３】５７は前記各吸気バルブの開，閉タイミン
グを変化させる回転位相可変手段としての偏心機構を示
し、該偏心機構５７は後述のディスクホルダ５８、偏心
ディスク５９およびコントロールシャフト６０と、前記
第１の実施例で述べたような油圧シリンダ３等のリニア
型のアクチュエータ６２とから構成されている。

【０１０４】そして、偏心機構５７は偏心ディスク５９
の中心Ｏ2 −Ｏ2 をカムシャフト５４の中心Ｏ1 −Ｏ1
に対して偏心量εだけ偏心させることにより、該カムシ
ャフト５４の回転位相βを図１５に示す如く、クランク
シャフト５１の回転位相αに対して相対変化させ、これ
らの回転位相α，βの間に後述の数１による位相差Φを
生じさせる。

【０１０５】５８は偏心ディスク５９が回転可能に収容
されるディスクホルダで、該ディスクホルダ５８は図１
３に示す如く、一端側がエンジン本体側に固定ピン５８
Ａを介して揺動可能に取付けられた環状部５８Ｂと、該
環状部５８Ｂの他端側に一体形成された一対の係合爪５
８Ｃ，５８Ｃとから構成されている。

【０１０６】５９はドライブシャフト５３をカムシャフ
ト５４に連結する偏心ディスクを示し、該偏心ディスク
５９は一側面に突出形成された係合ピン５９Ａと、他側
面に突出形成された係合ピン５９Ｂとを有し、該係合ピ
ン５９Ａ，５９Ｂは図１４に示すように偏心ディスク５
９の中心Ｏ2 −Ｏ2 を挟んで互いに径方向で対向する位
置に配設されている。

【０１０７】また、偏心ディスク５９はディスクホルダ
５８の環状部５８Ｂ内に中心Ｏ2 −Ｏ2 の周囲で回転可
能となるように収容され、係合ピン５９Ａ，５９Ｂが連
結アーム５５，５６の係合溝５５Ａ，５６Ａ内に摺動可
能に係合されている。これにより、ドライブシャフト５
３とカムシャフト５４とは、連結アーム５５，５６およ
び偏心ディスク５９を介して互いに連結され、この状態
で偏心ディスク５９は連結アーム５５，５６の間でカム
シャフト５４（ドライブシャフト５３）の径方向に相対
変位可能となっている。

【０１０８】６０は偏心ディスク５９を偏心させるため
のコントロールシャフトで、該コントロールシャフト６
０はエンジン本体側に軸線Ｏ3 −Ｏ3 を中心として回転
可能に設けられ、コントロールシャフト６０の一端側に
は円形のカム６０Ａが偏心して設けられている。そし
て、カム６０Ａはディスクホルダ５８の各係合爪５８Ｃ
間に摺動可能に配設され、コントロールシャフト６０は
連結アーム６１を介してアクチュエータ６２に連結され
ている。

【０１０９】６１はコントロールシャフト６０をアクチ
ュエータ６２のロッド６２Ａに連結する連結アームで、
該連結アーム６１はコントロールシャフト６０の他端側
に設けられ、コントロールシャフト６０と一体的に回転
する。また、連結アーム６１には径方向に延びる係合溝
６１Ａが形成され、該係合溝６１Ａにはロッド６２Ａの
係合ピン６２Ｂが係合されている。

【０１１０】６２はコントロールシャフト６０を回動さ
せるリニア型のアクチュエータを示し、該アクチュエー
タ６２は、例えば前記第１の実施例で述べた油圧シリン
ダ３等によって構成されている。そして、アクチュエー
タ６２にはスプール弁６等を介して圧油が給排され、こ
れによってロッド６２Ａを矢示Ｅ方向に進退させる。

【０１１１】また、ロッド６２Ａには係合ピン６２Ｂが
突出して設けられ、該係合ピン６２Ｂは連結アーム６１
の係合溝６１Ａ内に摺動可能に係合されている。そし
て、前記コントロールシャフト６０は、アクチュエータ
６２のロッド６２Ａが矢示Ｅ方向に摺動変位することに
よって回動されると共に、コントロールシャフト６０は
カム６０Ａを介してディスクホルダ５８を偏心ディスク
５９と共に固定ピン５８Ａを中心にして矢示Ｆ方向に揺
動させる。

【０１１２】６３はカム位置センサ６４と共に作動検出
手段を構成するクランク角センサを示し、該クランク角
センサ６３はクランクシャフト５１の回転位相αが所定
の回転位相となったときにこれを検出し、図１６に示す
ように基準信号Ｓ1 を出力する。

【０１１３】６４はカムシャフト５４側に設けられたカ
ム位置センサで、該カム位置センサ６４はカムシャフト
５４の回転位相βが所定の回転位相となったときにこれ
を検出し、図１６に示すように基準信号Ｓ2 を出力す
る。

【０１１４】ここで、クランク角センサ６３とカム位置
センサ６４とはカムシャフト５４が１回転する間に１回
だけ基準信号Ｓ1 ，Ｓ2 を出力するように構成されてい
る。そして、偏心機構５７によりクランクシャフト５１
とカムシャフト５４との間に位相差Φが生じると、カム
位置センサ６４に基準信号Ｓ1 が図１６中にＳ2 ′とし
て示す如く、クランク角センサ６３の基準信号Ｓ1 に同
期した位置から位相差Φ分だけ相対変位することによ
り、基準信号Ｓ1 ，Ｓ2 ′の間の時間ΔＴとエンジン回
転数Ｎに基づいて位相差Φを

【０１１５】

【数１】Φ＝ｋ×ΔＴ×Ｎ として、検出する（但し、ｋは定数）。

【０１１６】一方、クランク角センサ６３とカム位置セ
ンサ６４とは、前記第１の実施例で述べたコントロール
ユニット１７と同様のコントロールユニット（図示せ
ず）に接続されている。そして、コントロールユニット
では基準信号Ｓ1 ，Ｓ2 ′間の時間ΔＴを計時すること
により数１の式に基づいて位相差Φを検出し、この検出
値に基づいてコントロールシャフト６０の回動角θ（図
１４参照）を算出する。

【０１１７】また、コントロールユニットにはエンジン
の回転数Ｎ等により最適なバルブタイミングを算出する
目標値設定手段としての目標値設定器（図示せず）が接
続され、該目標値設定器は最適なバルブタイミングに対
応したコントロールシャフト６０の回動角を目標値とし
てコントロールユニットに出力する。これにより、コン
トロールユニットは、目標値設定器から出力される目標
値に、コントロールシャフト６０の回動角θとが一致す
るようにアクチュエータ６２を作動させ、コントロール
シャフト６０の回動角θをフィードバック制御する。

【０１１８】本実施例によるアクチュエータ制御装置は
上述の如き構成を有するもので、次に、該アクチュエー
タ制御装置を適用した自動車用エンジンのバルブタイミ
ング制御装置の作動について説明する。

【０１１９】まず、エンジンによりクランクシャフト５
１が回転駆動されると、この回転駆動力はタイミングベ
ルト５２を介してドライブシャフト５３に伝達され、連
結アーム５５と偏心ディスク５９はディスクホルダ５８
内で図１４中の矢示Ｇ方向に回転し、この回転駆動力は
偏心ディスク５９の係合ピン５９Ｂと連結アーム５６と
を介してカムシャフト５４に伝達されると共に、カムシ
ャフト５４はその回転位相βが所定の回転位相となった
ときに前記各吸気バルブを開，閉させる。

【０１２０】そして、吸気バルブの開閉タイミングを変
えるときには、目標値設定器（図示せず）から最適なバ
ルブタイミングに対応したコントロールシャフト６０の
回動角を目標値としてコントロールユニットに出力す
る。これにより、コントロールユニットは、目標値設定
器から出力される目標値にコントロールシャフト６０の
回動角θが一致するように、図１３に示す如くアクチュ
エータ６２の矢示Ｅ方向にロッド６２Ａを進退させる。
このとき、ロッド６２Ａに連結アーム６１等を介して係
合するコントロールシャフト６０は矢示Ｆ方向に回動
し、図１４に示す如く偏心ディスク５９が連結アーム５
５，５６間でカムシャフト５４の径方向に相対変位する
と共に、その中心Ｏ2 −Ｏ2 がカムシャフト５４の中心
Ｏ1 −Ｏ1 から偏心量εだけ偏心する。

【０１２１】この結果、カムシャフト５４の回転位相β
とクランクシャフト５１の回転位相αとの間には位相差
Φが生じ、カムシャフト５４により開閉される吸気バル
ブの開閉タイミングが位相差Φに応じて変化するから、
この位相差Φを所望の値に変えることによって、吸気バ
ルブの開閉タイミングを適切に制御できる。

【０１２２】かくして、このように構成される本実施例
でも、前記第１の実施例とほぼ同様の作用効果を得るこ
とができるが、特に本実施例では、アクチュエータ６２
によってバルブタイミングを可変に制御する構成とした
から、周囲温度の変化等によってアクチュエータ６２の
戻り位置または中立位置にずれが生じた場合でもバルブ
タイミングを安定して制御することができる。

【０１２３】また、アクチュエータ６２をより速やかに
目標となる位置まで移動させ、アクチュエータ６２のハ
ンチングを低減することができるから、コントロールシ
ャフト６０等に振動等が発生するのを防止でき、クラン
クシャフト５１とカムシャフト５４との間に生じる位相
差Φを高い応答性をもって制御でき、エンジンの運転状
態に対応した最適な状態でエンジンを駆動することがで
きると共に、適切な吸気や排気が行われ、エンジンの運
転性能が向上できる。

【０１２４】なお、前記各実施例では、スプール１３を
比例ソレノイド等の電磁アクチュエータ１６によって摺
動変位させるものとしたが、本発明はこれに限らす、比
例ソレノイドに代わってリニア型のステッピングモータ
を用いてもよい。

【０１２５】また、前記各実施例では、目標値が変更さ
れてから予め決められた一定時間を過渡時間とする構成
としたが、前記過渡時間は目標値が変更されてから偏差
の変動周期が一定の周期よりも短くなるまでの時間とし
て可変に設定されるものとしてもよい。

【０１２６】また、前記各実施例では、変動周期を偏差
が正の値となっている半周期と負の値となっている半周
期との和として補正係数を増減させる構成としたが、前
記各半周期に基づき補正係数を増減させる構成としても
よく、変動周期は補償演算値によって計測するものとし
てもよい。

【０１２７】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、制御弁機構を制御する弁制御手段に変動周期算出
手段、比例演算手段、積分演算手段および補償演算手段
を設けたから、変動周期算出手段によって偏差の変動周
期を算出し、比例演算手段によって偏差に比例してアク
チュエータに供給する液体の流量を演算し、積分演算手
段によって制御弁機構に生じる戻り位置のずれを補償で
きると共に、補償演算手段によって変動周期算出手段か
らの変動周期に基づき演算値を可変に設定し、該演算値
を不感帯の幅寸法に応じて変化させつつ、制御弁機構の
不感帯補償を行うことができる。そして、出力信号設定
手段では前記比例演算手段、積分演算手段および補償演
算手段のそれぞれの演算値に基づいた制御信号を設定す
ることにより、制御弁機構等に経時変化や製造公差が生
じた場合でも、アクチュエータを目標とする位置まで速
やかに移動させ、制御応答性を高めることができると共
に、アクチュエータを目標とする位置へと早期に近付け
てアクチュエータのハンチングを効果的に低減でき、フ
ィードバック制御の信頼性や安定性を向上させることが
できる。

【０１２８】また、請求項２の発明によれば、アクチュ
エータによってバルブタイミングを可変に制御する構成
としたから、周囲の温度変化や不感帯の幅寸法に製造誤
差が生じた場合でもアクチュエータを目標とする位置ま
で速やかに移動させ、アクチュエータのハンチングを低
減でき、クランクシャフトとカムシャフトとの位相差を
高い応答性をもって制御することができる。そして、エ
ンジンの運転状態に対応した最適な状態でエンジンを駆
動することができ、適切な吸気や排気が行われ、エンジ
ンの運転性能が向上できる。

【０１２９】また、請求項３の発明によれば、補償演算
手段を偏差の変動周期に応じて不感帯補償用の補正係数
を増減させる係数設定回路と補正係数に基づく演算値を
出力する補償演算回路とから構成したから、補正係数を
不感帯の幅寸法に対応した数値に設定することができ、
アクチュエータを目標とする位置まで速やかに移動さ
せ、アクチュエータのハンチングを低減することができ
ると共に、アクチュエータを速やかに実質的な停止状態
にできる。

【０１３０】さらに、請求項４の発明によれば、補償演
算手段を過渡状態判定手段の判別結果に基づき係数設定
回路による補正係数を増減させる構成としたから、弁体
が不感帯を越えて摺動変位する過渡状態のときには補正
係数を保持し、アクチュエータを目標とする位置へと速
やかに移動させることができると共に、弁体が不感帯付
近で往復動する非過渡状態のときには偏差が正の値と負
の値とに切換わる偏差の変動周期に基づき補正係数を不
感帯の幅に対応する数値に設定することができ、アクチ
ュエータのハンチングを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例によるアクチュエータ制
御装置の油圧シリンダおよび制御弁装置等を示す縦断面
図である。

【図２】弁ケーシングのポートとランドとの関係を示す
図１中の矢示II−II方向からみた拡大断面図である。

【図３】図１中に示すコントロールユニット等の制御ブ
ロック図である。

【図４】コントロールユニットによるスプール弁制御処
理を示す流れ図である。

【図５】図４中の補正係数設定処理を示す流れ図であ
る。

【図６】図５中の変動周期の計測処理を示す流れ図であ
る。

【図７】コントロールユニットから出力されるＰＷＭ信
号のデューティ比と流出入ポートの開度との関係を示す
特性線図である。

【図８】油圧シリンダをストロークさせるときの検出
値、比例演算値、積分演算値および補償演算値の変化特
性を示す特性線図である。

【図９】偏差の変動周期と不感帯補償用の補正係数との
関係を示す特性線図である。

【図１０】不感帯補償が弱いときの検出値および補償演
算値の変化特性を示す特性線図である。

【図１１】不感帯補償が強いときの検出値および補償演
算値の変化特性を示す特性線図である。

【図１２】本発明の第２の実施例によるエンジンのバル
ブタイミング制御装置に設けるクランクシャフトおよび
カムシャフト等を示す一部破断の正面図である。

【図１３】図１２中のクランクシャフトおよびディスク
ホルダ等をアクチュエータと共に示す斜視図である。

【図１４】偏心ディスクをコントロールシャフト等と共
に示す図１２中の矢示 XIV−XIV方向からみた断面図で
ある。

【図１５】クランクシャフト、カムシャフト、クランク
角センサおよびカム位置センサ等を示す図１２中の矢示
XV−XV方向からみた断面図である。

【図１６】クランク角センサおよびカム位置センサから
出力される基準信号を示す特性線図である。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ２ タンク ３ 油圧シリンダ（アクチュエータ） ３Ｃ ロッド ５ 制御弁装置（制御弁機構） １３ スプール（弁体） １６ 電磁アクチュエータ（スプール駆動手段） １７ コントロールユニット（弁制御手段） １８ 偏差演算回路（偏差演算手段） １９ 比例演算回路（比例演算手段） ２０ 積分演算回路（積分演算手段） ２１ 変動周期算出回路（変動周期算出手段） ２２ 補償演算装置（補償演算手段） ２３Ａ 係数設定回路 ２３Ｂ 補償演算回路 ２５ 過渡状態判定回路（過渡状態判定手段） ２６ 出力信号設定回路（出力信号設定手段） ２９ 目標値設定器（目標値設定手段） ３０ 位置検出センサ（作動検出手段） ５１ クランクシャフト ５４ カムシャフト ５７ 偏心機構（回転位相可変手段） ６２ アクチュエータ ６３ クランク角センサ ６４ カム位置センサ ｒ 目標値 ｙ 検出値 ｅ 偏差 Ｔ 変動周期

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液圧源から給排される液圧によって駆動
   制御されるアクチュエータと、 該アクチュエータと前記液圧源との間に配設され、常時
   は弁体を一定幅の不感帯をもって中立位置に保持し、前
   記液圧源からアクチュエータに液圧を給排するときには
   前記弁体を中立位置から摺動変位させる制御弁機構と、 前記アクチュエータを作動させるため、該制御弁機構の
   弁体を制御信号に応じて摺動変位させる弁制御手段とか
   らなるアクチュエータ制御装置において、 前記弁制御手段は、前記アクチュエータを作動させるた
   めの目標値を設定する目標値設定手段と、 前記アクチュエータの作動状態を検出する作動検出手段
   と、 前記目標値設定手段による目標値と該作動検出手段によ
   る検出値との偏差を演算する偏差演算手段と、 該偏差演算手段による偏差の変動周期を算出する変動周
   期算出手段と、 前記偏差演算手段からの偏差に対する比例演算を行う比
   例演算手段と、 前記偏差演算手段からの偏差に対する積分演算を行う積
   分演算手段と、 前記制御弁機構の不感帯補償を行うため、前記変動周期
   算出手段による偏差の変動周期に応じて演算値を可変に
   設定するように前記不感帯分を補償演算する補償演算手
   段と、 前記比例演算手段、積分演算手段および補償演算手段に
   よるそれぞれの演算値に基づいて前記制御弁機構に出力
   すべき制御信号を設定する出力信号設定手段とから構成
   したことを特徴とするアクチュエータ制御装置。
2. 【請求項２】 液圧源から給排される液圧によって駆動
   制御されるアクチュエータと、 該アクチュエータと前記液圧源との間に配設され、常時
   は弁体を一定幅の不感帯をもって中立位置に保持し、前
   記液圧源からアクチュエータに液圧を給排するときには
   前記弁体を中立位置から摺動変位させる制御弁機構と、 前記アクチュエータを作動させるため、該制御弁機構の
   弁体を制御信号に応じて摺動変位させる弁制御手段とか
   らなるアクチュエータ制御装置において、 内燃機関のバルブタイミングを可変に制御するため前記
   アクチュエータによって駆動され、前記内燃機関のクラ
   ンクシャフトとカムシャフトとの回転位相に位相差を生
   じさせる回転位相可変手段を備え、 前記弁制御手段は、前記内燃機関のバルブタイミングが
   前記内燃機関の運転状態に対応したタイミングとなるよ
   うに、前記アクチュエータを作動させるための目標値を
   設定する目標値設定手段と、 前記クランクシャフトとカムシャフトとの位相差から前
   記アクチュエータの作動状態を検出する作動検出手段
   と、 前記目標値設定手段による目標値と該作動検出手段によ
   る検出値との偏差を演算する偏差演算手段と、 該偏差演算手段による偏差の変動周期を算出する変動周
   期算出手段と、 前記偏差演算手段からの偏差に対する比例演算を行う比
   例演算手段と、 前記偏差演算手段からの偏差に対する積分演算を行う積
   分演算手段と、 前記制御弁機構の不感帯補償を行うため、前記変動周期
   算出手段による偏差の変動周期に応じて演算値を可変に
   設定するように前記不感帯分を補償演算する補償演算手
   段と、 前記比例演算手段、積分演算手段および補償演算手段に
   よるそれぞれの演算値に基づいて前記制御弁機構に出力
   すべき制御信号を設定する出力信号設定手段とから構成
   したことを特徴とするアクチュエータ制御装置。
3. 【請求項３】 前記補償演算手段は、変動周期算出手段
   による偏差の変動周期に応じて不感帯補償用の補正係数
   を増減させる係数設定回路と、該係数設定回路による補
   正係数に基づいて前記演算値を出力する補償演算回路と
   から構成してなる請求項１または２に記載のアクチュエ
   ータ制御装置。
4. 【請求項４】 前記弁制御手段は、前記目標値設定手段
   による目標値に基づいて過渡状態の判別を行い、前記目
   標値が変更されたときには予め決められた過渡時間の間
   を過渡状態と判定し、これ以外のときには非過渡状態に
   あると判定する過渡状態判定手段を備え、前記補償演算
   手段は該過渡状態判定手段によって過渡状態にあると判
   定したときに前記係数設定回路による補正係数を一定値
   に保持し、非過渡状態にあると判定したときには前記係
   数設定回路による補正係数を前記偏差の変動周期に応じ
   て増減させる構成としてなる請求項３に記載のアクチュ
   エータ制御装置。