WO2019069593A1 - バルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御方法 - Google Patents

バルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御方法 Download PDF

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WO2019069593A1
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hydraulic
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康弘 田浦
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ボッシュ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a valve timing control device and a valve timing control method.
  • An internal combustion engine equipped with a valve timing control device is known as an internal combustion engine mounted on a vehicle.
  • the valve timing adjustment device adjusts the valve timing which is the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve. By adjusting the valve timing, it is possible to improve the fuel consumption, output, and exhaust characteristics of the internal combustion engine.
  • the valve timing adjustment device comprises a valve timing adjustment mechanism having a first rotating body and a second rotating body.
  • the first rotating body is connected to the crankshaft of the internal combustion engine and rotates with the rotation of the crankshaft.
  • the second rotating body is fixed to a camshaft that opens and closes an intake valve or an exhaust valve, and is rotatably accommodated in the first rotating body.
  • the hydraulic pressure is supplied to the advance hydraulic chamber while the hydraulic pressure is discharged from the retard hydraulic chamber.
  • the hydraulic pressure is supplied to the retard hydraulic chamber while the hydraulic pressure is discharged from the advance hydraulic chamber.
  • the hydraulic pressures of the advance hydraulic chamber and the retard hydraulic chamber are adjusted by controlling the amount of operation of a hydraulic control valve provided in a hydraulic circuit that supplies the hydraulic pressure to the valve timing controller. The operation amount of the hydraulic control valve is controlled based on the difference between the target rotational phase of the camshaft and the actual relative rotational phase of the camshaft.
  • the valve timing adjustment device includes a lock mechanism that fixes the relative rotational phase between the first rotating body and the second rotating body.
  • the lock mechanism has, for example, a lock pin reciprocally held by the second rotary body. In this case, the tip of the lock pin can be advanced and retracted toward the engagement portion provided on the first rotary body.
  • the lock pin engages with the engaging portion, the relative rotational phase between the first and second rotating bodies is fixed, and when the lock pin is pulled out from the engaging portion Relative rotation with the rotating body of 2 is possible.
  • the lock pin retracts from the engaging portion when the hydraulic pressure supplied to the valve timing adjusting device becomes equal to or higher than a predetermined pressure, whereby the locked state is released.
  • Patent Document 1 discloses a lock that vibrates the lock pin by changing the oil pressure of at least one of both oil pressure chambers (the oil pressure chamber for advancing angle and the oil pressure chamber for retarding) prior to execution of phase change control.
  • a controller for performing pin excitation control is disclosed.
  • the control device for controlling the valve timing adjusting device performs feedback calculation based on the difference between the target rotational phase of the camshaft and the actual relative rotational phase of the camshaft to calculate the first operation amount indication value of the hydraulic control valve Calculating a second operation amount instruction value of the hydraulic control valve for performing control (pin removal control) for oscillating the lock pin by changing the oil pressure, and when the lock state is released, the second operation amount instruction value There is one configured to switch from the first operation amount indication value to the first operation amount instruction value.
  • PI proportional, integral
  • PID proportional, integral, derivative
  • the operation amount of the hydraulic control valve may rapidly increase and the control may become unstable. If the control of the valve timing control device becomes unstable, the camshaft will be in a hunting state, causing a variation in the amount of intake air, which may cause the engine speed to become unstable and cause the engine to stop.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the instability of control of valve timing when the locked state of the valve timing adjusting mechanism is released. It is an object of the present invention to provide a valve timing control device and a valve timing control method.
  • a valve timing adjustment mechanism for changing the relative rotational phase of the camshaft to the rotational phase of the crankshaft of the internal combustion engine, and the crankshaft and camshaft when the lock pin is engaged with the engagement portion.
  • the valve timing adjusting device comprising: a lock mechanism having a predetermined relative rotational phase; and a target rotation of a camshaft with respect to a rotational phase of a crankshaft.
  • the feedback control unit sets the first operation amount indication value by the feedback operation, and the hydraulic control valve is controlled so that the hydraulic pressure supplied to the valve timing control device fluctuates until the valve timing control mechanism is released from the locked state.
  • a valve timing adjusting mechanism for changing the relative rotational phase of the camshaft with respect to the rotational phase of the crankshaft of the internal combustion engine, and the crankshaft when the lock pin is engaged with the engagement portion.
  • the target phase setting unit includes a crankshaft rotation.
  • Setting the first operation amount indication value by feedback calculation including an integral operation to change the amount and supplying the valve timing adjusting device with the pin uncoupling control unit until the valve timing adjusting mechanism is released from the locked state
  • the feedback control unit continues the feedback calculation so that the increase rate of the operation amount of the hydraulic control valve is
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a valve timing adjustment device 1.
  • the valve timing adjustment device 1 is provided in an internal combustion engine 10 mounted on a vehicle or the like.
  • the valve timing adjustment device 1 includes an oil pump 21, an oil pressure control valve 23, a valve timing adjustment mechanism 30 and a lock mechanism 40.
  • the oil pump 21 pumps the hydraulic oil in the oil pan 25.
  • the oil pump 21 may be, for example, a gear pump connected to the crankshaft 13 of the internal combustion engine 10 and driven by the driving force of the internal combustion engine 10.
  • the hydraulic control valve 23 switches the supply of the hydraulic oil pumped by the oil pump 21 to the valve timing adjustment mechanism 30 or the discharge of the hydraulic oil from the valve timing adjustment mechanism 30 to the oil pan 25.
  • a camshaft 11 is connected to a crankshaft 13 of the internal combustion engine 10 via a timing chain 15.
  • the timing chain 15 may be a timing belt.
  • a plurality of cams 11 a are fixed to the camshaft 11, and when the camshaft 11 rotates, an intake valve and an exhaust valve (not shown) open and close. Although a single camshaft 11 is shown in FIG. 1, camshafts for intake and exhaust valves are provided.
  • the internal combustion engine 10 is provided with a crank angle sensor 17 for detecting the crank angle and the rotational speed of the crankshaft 13 and a cam angle sensor 19 for detecting the rotation angle of the camshaft 11.
  • a valve timing adjustment mechanism 30 is provided at an end of the camshaft 11.
  • the timing chain 15 is wound around a sprocket 31 of the valve timing adjustment mechanism 30. Accordingly, with the rotation of the crankshaft 13, the driving force is transmitted to the valve timing adjustment mechanism 30 via the timing chain 15, and the camshaft 11 rotates with the valve timing adjustment mechanism 30.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the valve timing adjustment mechanism 30.
  • the valve timing adjustment mechanism 30 comprises a housing 33 and a rotor 35.
  • the housing 33 has a function as a first rotating body, and the rotor 35 has a function as a second rotating body.
  • the housing 33 is integrally formed with the sprocket 31 and rotates with the sprocket 31.
  • the rotor 35 is rotatably accommodated within the housing 33 on a common rotational axis.
  • Four vanes 36 are provided on the outer periphery of the rotor 35. Inside the housing 33, four receiving chambers 34 for receiving the four vanes 36 respectively are provided.
  • the four storage chambers 34 are respectively divided by the vanes 36 into an advancing hydraulic chamber 37 and a retarding hydraulic chamber 39.
  • hydraulic fluid is supplied to the advancing hydraulic chamber 37 via the first oil passage 26.
  • Hydraulic oil is supplied to the retarding hydraulic chamber 39 via the second oil passage 27.
  • Supply of hydraulic fluid to the advancing hydraulic chamber 37 and the retarding hydraulic chamber 39 is performed by the oil pump 21.
  • the oil pump 21 is provided in the hydraulic oil supply oil passage 28.
  • the first oil passage 26 and the second oil passage 27 are switched by the hydraulic control valve 23 between the communication with the hydraulic fluid supply passage 28 or the hydraulic fluid discharge passage 29 and the shutoff thereof.
  • the hydraulic control valve 23 shown in FIG. 1 is switched to three states.
  • the hydraulic fluid supply passage 28 communicates with the first fluid passage 26, and the hydraulic fluid discharge passage 29 communicates with the second fluid passage 27.
  • the hydraulic pressure is supplied to the advancing hydraulic chamber 37, and the hydraulic pressure is discharged from the retarding hydraulic chamber 39.
  • the relative rotational phase of the rotor 35 with respect to the housing 33 is displaced to the advancing side, and the camshaft 11 is rotated to the advancing side.
  • the hydraulic control valve 23 is in the second state (the illustrated state)
  • the first oil passage 26 and the second oil passage 27 are both shut off from the hydraulic fluid supply passage 28 and the hydraulic fluid discharge passage 29.
  • the hydraulic control valve 23 for example, a solenoid valve is used.
  • the hydraulic pressure control valve 23 composed of a solenoid valve is switched to the first state, the second state or the third state, for example, according to the duty ratio (drive duty ratio) of the drive signal.
  • the drive duty ratio of the hydraulic control valve 23 is 50%
  • the illustrated hydraulic control valve 23 is in the second state, and both the first oil passage 26 and the second oil passage 27 are hydraulic oil supply passages 28. And the hydraulic oil discharge passage 29 is shut off.
  • the hydraulic oil supply passage 28 communicates with the first oil passage 26, and the hydraulic oil discharge passage 29 is the second It communicates with the oil passage 27 of the
  • the third state is established, and the hydraulic oil supply passage 28 communicates with the second oil passage 27 and the hydraulic oil discharge passage 29 is the first oil. It communicates with the passage 26.
  • the amount of hydraulic oil supplied to the advancing hydraulic chamber 37 increases as the drive duty ratio increases.
  • the amount of hydraulic fluid supplied to the retarding hydraulic pressure chamber 39 increases as the drive duty ratio decreases. As the amount of hydraulic fluid supplied to the advancing hydraulic chamber 37 or the retarding hydraulic chamber 39 increases, the pressure for rotating the rotor 35 relative to the housing 33 increases and the relative rotational speed increases.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a configuration example of the lock mechanism 40. As shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the lock mechanism 40 of FIG.
  • the lock mechanism 40 includes a sleeve 41, a lock pin 43, a coil spring 45, and an engagement portion 47.
  • the lock pin 43 is reciprocably held by the rotor 35 via the sleeve 41.
  • the engagement portion 47 is provided on the housing 33. When the lock pin 43 engages with the engagement portion 47, the relative rotational phase of the housing 33 and the rotor 35 is maintained. As a result, the crankshaft 13 and the camshaft 11 are held at a predetermined relative rotational phase, and the valve timing is fixed.
  • the sleeve 41 has a hollow cylindrical shape, and is housed in a housing portion 36 a provided on the vane 36 of the rotor 35.
  • the lock pin 43 is accommodated in the sleeve 41 so as to be capable of reciprocating in the axial direction. That is, the lock pin 43 is held so as to be capable of reciprocating with respect to the rotor 35.
  • the coil spring 45 is provided between the lock pin 43 and the bottom surface of the housing portion 36a, and biases the lock pin 43 toward the outside of the housing portion 36a.
  • the tip of the lock pin 43 biased by the coil spring 45 protrudes from the sleeve 41.
  • the position of the end face of the sleeve 41 substantially coincides with the contact surface between the rotor 35 and the housing 33, and the tip of the lock pin 43 can project toward the housing 33 more than the surface of the rotor 35.
  • the housing 33 has an engaging portion 47 formed of a recess at a part of the contact surface with the rotor 35.
  • the lock pin 43 is capable of advancing and retracting to the engaging portion 47, and the tip of the lock pin 43 is engageable with the engaging portion 47.
  • the engaging portion 47 has a shape similar to that of the end of the lock pin 43, and relative rotation between the housing 33 and the rotor 35 is not possible when the end of the lock pin 43 is completely engaged with the engaging portion 47. It will be Hydraulic fluid can be supplied to the engagement portion 47 via an oil passage 49 provided inside the housing 33.
  • the lock mechanism 40 holds the relative rotational phase between the housing 33 and the rotor 35 at the most retarded phase at which the valve timing is most retarded. Therefore, the operation of supplying the hydraulic oil to the engagement portion 47 in order to release the lock state of the lock mechanism 40 is performed when the rotor 35 is displaced to the advance side. Therefore, in the present embodiment, the oil passage 49 for supplying the hydraulic oil to the engagement portion 47 is connected to the first oil passage 26 for supplying the hydraulic oil to the advancing hydraulic chamber 37. When the hydraulic oil is supplied to the advancing hydraulic chamber 37 when the housing 33 and the rotor 35 are held in a state where the valve timing is at the most retarded phase, the hydraulic oil is also supplied to the engaging portion 47. Ru.
  • the distal end portion of the lock pin 43 and the engaging portion 47 have a tapered shape, and while the lock pin 43 is pulled out of the engaging portion 47, the rotor 35 starts to be displaced to the advance side. Thereafter, the lock pin 43 is completely withdrawn from the engaging portion 47, whereby the rotor 35 can be further displaced to the relative rotational phase corresponding to the target valve timing.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the control device 100.
  • the control device 100 includes a target phase setting unit (denoted as “ ⁇ vvt_tgt setting” in FIG. 5) 110, a relative phase detection unit (denoted as “ ⁇ detection” in FIG. 5) 120, and a feedback control unit (“FB control in FIG. 5), a lock pin control unit ("PIN control” in FIG. 5) 140, an operation amount setting unit (in FIG. 5, “operation amount setting”) 150, and a hydraulic control valve drive circuit In FIG. 5, the "OCV drive circuit" is provided.
  • the control device 100 includes, for example, a processor such as a central processing unit (CPU) or a micro processing unit (MPU).
  • a processor such as a central processing unit (CPU) or a micro processing unit (MPU).
  • part or all of the target phase setting unit 110, the relative phase detection unit 120, the feedback control unit 130, the lock pin control unit 140, and the operation amount setting unit 150 are functions realized by execution of a software program by a processor.
  • the control device 100 may be configured by an updateable component such as firmware.
  • the control device 100 may be a program module or the like which is executed by an instruction from a CPU or the like.
  • control device 100 includes a storage unit (not shown) including storage elements such as a random access memory (RAM) or a read only memory (ROM).
  • the storage unit may include a storage device such as a CD-ROM or a storage device.
  • the target phase setting unit 110 calculates a target rotation phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11.
  • the target phase setting unit 110 is a camshaft based on the temperature (oil temperature) of the hydraulic oil, the charging efficiency of the air supply to the cylinders of the internal combustion engine 10, the engine speed, and information on on / off of EGR (Exhaust Gas Recirculation) control.
  • EGR Exhaust Gas Recirculation
  • the oil temperature is used as the operation permission condition of the valve timing controller 1.
  • the viscosity of the hydraulic oil is large, and there is a possibility that the oil pressure can not be accurately controlled. Thereby, the housing 33 and the rotor 35 are maintained in the locked state.
  • the target phase setting unit 110 sets the target rotation phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 so as to be an optimal valve timing based on the intake charging efficiency and the engine speed.
  • the target phase setting unit 110 may set the target rotational phase ⁇ vvt_tgt with reference to a map stored in advance in the storage unit.
  • the target rotational phase ⁇ vvt_tgt may be corrected according to the on / off of the EGR control or the EGR amount.
  • the method of setting the target rotational phase ⁇ vvt_tgt is not limited to the above example.
  • the relative phase detection unit 120 detects the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11. For example, based on the sensor signal of the crank angle sensor 17 that detects the crank angle of the crankshaft 13 and the sensor signal of the cam angle sensor 19 that detects the rotation angle of the camshaft 11, the relative phase detection unit 120 actually The relative rotational phase ⁇ vvt_act is detected. Specifically, based on the difference between the crank angle obtained based on the sensor signal of the crank angle sensor 17 and the cam angle obtained based on the sensor signal of the cam angle sensor 19, the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 To detect
  • the feedback control unit 130 is the difference ⁇ vvt between the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 detected by the relative phase detection unit 120 and the target rotational phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 set by the target phase setting unit 110 ( ⁇ vvt_act- ⁇ vvt_tgt)
  • the first manipulated variable command value Duty_set1 of the hydraulic pressure control valve 23 is set based on.
  • the feedback control unit 130 includes a proportional operation that changes the operation amount of the hydraulic control valve 23 in proportion to the difference ⁇ vvt, and an integration operation that changes the operation amount of the hydraulic control valve 23 in proportion to time integration of the difference ⁇ vvt.
  • a feedback operation is performed to set a first manipulated variable command value Duty_set1.
  • the feedback control unit 130 includes a differential operation that changes the operation amount of the hydraulic control valve 23 in proportion to the magnitude of the change of the difference ⁇ vvt in addition to the proportional operation and the integral operation as feedback calculation. Integral / derivative) calculation is performed to set a first manipulated variable designated value Duty_set1.
  • the feedback operation may be PI operation.
  • the feedback control unit 130 sets the drive duty ratio of the hydraulic control valve 23 as the first operation amount instruction value Duty_set1.
  • the first operation amount instruction value Duty_set1 is set to a drive duty ratio exceeding 50%.
  • the first operation amount instruction value Duty_set 1 is set to a drive duty ratio of less than 50%.
  • the first manipulated variable designated value Duty_set1 by PID calculation at a certain time t can be expressed by the following equation (1).
  • the feedback control unit 130 performs basic feedback calculation according to the following equation (1) using the difference ⁇ vvt of the relative rotational phase of the camshaft 11 to set a first operation amount instruction value Duty_set1.
  • the feedback control unit 130 While the feedback control unit 130 is performing pin removal control by the pin removal control unit 143 of the lock pin control unit 140, the amount of operation of the hydraulic control valve 23 is smaller than that of the basic feedback calculation shown in the equation (1).
  • the feedback calculation is continued to set the first manipulated variable indication value Duty_set1 so that the rate of increase is suppressed. For example, while pin-off control is performed, the feedback control unit 130 fixes at least the integral term in the above equation (1) to zero and continues feedback calculation.
  • the lock pin control unit 140 sets a second operation amount instruction value Duty_set 2 of the hydraulic control valve 23 mainly for the purpose of controlling the lock mechanism 40.
  • the lock pin control unit 140 sets the drive duty ratio of the hydraulic control valve 23 as the second operation amount instruction value Duty_set2.
  • the lock pin control unit 140 has the functions of a maximum retard angle holding control unit 141 and a pin removal control unit 143.
  • the most retarded angle holding control unit 141 performs control to hold the valve timing at the most retarded phase. Specifically, the most retarded angle holding control unit 141 sets the second operation amount instruction value Duty_set2 of the hydraulic control valve 23 so that the rotor 35 is not displaced to the advance side when the lock pin 43 is engaged with the engaging portion 47 Do. Since the relative rotational phase between the housing 33 and the rotor 35 is maintained in the second state in which the drive duty ratio of the hydraulic control valve 23 is set to 50% in the present embodiment, the maximum retard angle holding control unit 141 The second operation amount instruction value Duty_set2 is set to a drive duty ratio of 45% slightly retarded relative to the second state. As a result, the valve timing is held at the most retarded phase without the lock pin 43 being pulled out from the engaging portion 47.
  • the pin removal control unit 143 mainly uses the second operation amount indication value Duty_set2 of the hydraulic control valve 23 so as not to cause the lock pin 43 to stick when pulling out the lock pin 43 of the lock mechanism 40 in the locked state.
  • the pin removal control unit 143 controls the hydraulic pressure so that the hydraulic pressure supplied to the valve timing adjusting device 1 fluctuates during the period from the locked state of the valve timing adjusting mechanism 30 to the movement of the lock pin 43 to release the locked state.
  • the drive duty ratio of the valve 23 is set, and pin removal control is performed to move the lock pin 43 gradually.
  • the pin removal control unit 143 changes the drive duty ratio of the hydraulic control valve 23 when supplying the hydraulic oil to the advancing hydraulic chamber 37 in a state where the lock pin 43 is engaged with the engaging unit 47 to engage the engaging unit. Vary the oil pressure in 47. Vibration is given to the lock pin 43 by the fluctuation of the hydraulic pressure, and the fixation of the lock pin 43 can be suppressed.
  • the lock pin 43 is raised by the increase of the hydraulic pressure of the engagement portion 47.
  • the rotor 35 may start to be displaced before it is pulled out of the engagement portion 47.
  • the contact pressure between the lock pin 43 and the engaging portion 47 becomes large, and there is a possibility that the lock pin 43 can not be pulled out from the engaging portion 47.
  • the lock pin 43 is held so as to reciprocate the inside of the sleeve 41.
  • the advancing hydraulic chamber 37 or engagement is achieved. It may be difficult to pull out the lock pin 43 from the engaging portion 47 regardless of the amount of hydraulic oil supplied to the portion 47.
  • the pin removal control unit 143 may set the second operation amount indication value Duty_set2 alternately to the drive duty ratio exceeding 50% and the drive duty ratio less than 50%. Thereby, the relative rotation direction of the rotor 35 with respect to the housing 33 is alternately switched, and the fixation of the lock pin 43 is easily eliminated.
  • the operation amount setting unit 150 sets the operation amount OCV_duty of the hydraulic pressure control valve 23 to either the first operation amount instruction value Duty_set1 or the second operation amount instruction value Duty_set2 and outputs a signal of a drive instruction to the oil pressure control valve drive circuit 160 Do. .
  • the operation amount setting unit 150 sets the operation amount OCV_duty to the second operation amount instruction value Duty_set 2 in a period from the locked state of the valve timing adjustment mechanism 30 to the movement of the lock pin 43 to release the locked state.
  • the operation amount setting unit 150 sets the operation amount OCV_duty to the first operation amount instruction value Duty_set1 in a period other than the period for releasing the lock state.
  • the hydraulic control valve drive circuit 160 drives the hydraulic control valve 23 in accordance with the drive instruction signal output from the operation amount setting unit 150. Specifically, the hydraulic control valve drive circuit 160 switches on / off of energization of the electromagnetic solenoid of the hydraulic control valve 23 according to the drive duty ratio set by the operation amount setting unit 150.
  • the operation amount OCV_duty is set to the first operation amount instruction value Duty_set 1
  • the hydraulic pressure supplied to the advancing hydraulic chamber 37 and the retarding hydraulic chamber 39 of the valve timing adjustment mechanism 30 is controlled to control the camshaft 11.
  • the rotor 35 and the housing 33 rotate relative to each other such that the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act of the target rotation phase becomes the target rotational phase ⁇ vvt_tgt.
  • the operation amount OCV_duty is set to the second operation amount instruction value Duty_set 2
  • pin removal control is performed until the lock pin 43 is removed from the engagement portion 47.
  • valve timing control device 100 Next, an operation example of the valve timing control device 100 according to the present embodiment will be described. Hereinafter, an operation example of the valve timing control apparatus 100 according to the present embodiment will be described after the problems of the valve timing control apparatus according to the reference example are described.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a change of the relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 according to the reference example, wherein the camshaft 11 is advanced when the valve timing is advanced from the relative rotational phase ⁇ vvt_0 in the state of the most retarded phase.
  • the operation amount OCV_duty of the hydraulic control valve 23 changes from the second operation amount instruction value Duty_set2 to the first operation amount instruction value Duty_set1. It is switched.
  • the operation amount OCV_duty of the hydraulic pressure control valve 23 is set to the second operation amount instruction value Duty_set2, and the operation amount OCV_duty repeats up and down movement.
  • the relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 repeats micro-vibration.
  • the feedback control unit 130 continues the basic feedback calculation according to the above equation (1), the difference between the target rotational phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 and the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act continues, so the first operation amount indication value Duty_set1 Gradually increases (see dashed line).
  • FIG. 7 is a flowchart showing an operation example when the control device 100 according to the present embodiment releases the lock state.
  • the illustrated flowchart shows an example of processing executed when the valve timing adjustment mechanism 30 is in the locked state, that is, when the valve timing is held at the most retarded phase.
  • the most retarded angle holding control unit 141 of the lock pin control unit 140 executes control to maintain the valve timing at the most retarded phase (step S11).
  • the operation amount setting unit 150 sets the second operation amount instruction value Duty_set2 set by the most retarded angle holding control unit 141 to the operation amount OCV_duty of the hydraulic control valve 23, and sends a drive instruction signal to the hydraulic control valve drive circuit 160.
  • the most retarded angle holding control unit 141 sets the second operation amount instruction value Duty_set2 of the hydraulic pressure control valve 23 to a drive duty ratio of 45%.
  • the second operation amount instruction value Duty_set2 is held at a drive duty ratio of 45% slightly retarded than the drive duty ratio of 50% at which the relative rotational phase between the housing 33 and the rotor 35 is maintained. Is prevented from being pulled out of the engagement portion 47.
  • the target phase setting unit 110 calculates the target rotational phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 (step S13). For example, the target phase setting unit 110 prohibits the operation of the valve timing adjustment device 1 because there is a possibility that the viscosity of the hydraulic fluid is large and the hydraulic pressure can not be accurately controlled if the oil temperature is low immediately after starting the internal combustion engine 10 or the like. In this case, the target phase setting unit 110 sets the target rotation phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 to a relative rotation phase at which the valve timing is the most retarded phase.
  • the target phase setting unit 110 refers to a map stored in advance in the storage unit to obtain an optimal valve timing based on the intake charging efficiency and the engine speed.
  • the target rotational phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 is set.
  • the method of setting the target rotational phase ⁇ vvt_tgt is not limited to the above example.
  • the pin removal control unit 143 of the lock pin control unit 140 determines whether to remove the lock pin 43 (step S15). For example, the lock pin control unit 140 determines whether or not the target rotation phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 is set on the advance side from the relative rotation phase ⁇ vvt_0 corresponding to the maximum retardation phase of the valve timing. When it is not determined that the pin removal control unit 143 pulls out the lock pin 43 (S15 / No), the process returns to step S11, and the most retarded angle holding control unit 141 continues the most retarded angle holding control.
  • the pin removal control unit 143 determines that the lock pin 43 is removed (S15 / Yes)
  • the pin removal control unit 143 starts pin removal control (step S17).
  • the operation amount setting unit 150 sets the second operation amount instruction value Duty_set2 set by the pin removal control unit 143 to the operation amount OCV_duty of the hydraulic control valve 23, and outputs a signal of drive instruction to the hydraulic control valve drive circuit 160.
  • the pin removal control unit 143 sets the second operation amount indication value Duty_set2 of the hydraulic control valve 23 so that the hydraulic pressure supplied to the valve timing adjustment device 1 fluctuates. Set and move the lock pin 43 gradually.
  • the feedback control unit 130 fixes the integral term (I term) in the PID calculation formula shown in the above equation (1) to zero and continues the feedback calculation. (Step S19). Although the state where the target rotational phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 and the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act are separated continues during execution of the pinning control, it is set by the feedback control unit 130 by fixing the integral term to zero. It is possible to suppress an increase in the first manipulated variable indication value Duty_set1. At this time, not only the integral term but also the proportional term (P term) and the derivative term (D term) may be fixed to zero.
  • the pin removal control unit 143 determines whether removal of the lock pin 43 from the engaging portion 47 is completed (step S21). For example, the pin removal control unit 143 determines whether the removal of the lock pin 43 is completed by determining whether the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 has reached the pin removal completion determination threshold ⁇ vvt_pin_out.
  • the missing pin completion determination threshold ⁇ vvt_pin_out is set based on, for example, the minimum rotational phase that can be displaced when the lock pin 43 is pulled out.
  • the pin removal control unit 143 When the pin removal control unit 143 does not determine that the removal of the lock pin 43 from the engagement portion 47 is completed (S21 / No), the pin removal control unit 143 continues the pin removal control, and the feedback control unit 130 integrates Continue the feedback operation with the term fixed at zero.
  • the pin removal control unit 143 determines that the removal of the lock pin 43 from the engaging portion 47 is completed (S21 / Yes)
  • the pin removal control unit 143 ends the pin removal control (step S23).
  • the feedback control unit 130 starts basic feedback control based on the equation shown in the above equation (1) (step S25).
  • the operation amount setting unit 150 sets the first operation amount instruction value Duty_set1 set by the feedback control unit 130 to the operation amount OCV_duty of the hydraulic control valve 23, and outputs a signal of a drive instruction to the hydraulic control valve drive circuit 160. .
  • the integral term of the PID operation is started from zero. For this reason, it is suppressed that the operating quantity OCV_duty of the hydraulic control valve 23 is rapidly increased. If the proportional term and the derivative term are fixed to zero along with the integral term during execution of the pin removal control, the first manipulated variable indication value Duty_set1 by PID calculation becomes zero until just before the basic feedback control is started, and the basic feedback It is possible to minimize the increase in the manipulated variable OCV_duty at the start of control.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing a change of the relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 according to the present embodiment, and advances the valve timing from the relative rotational phase ⁇ vvt_0 in the state of the most retarded phase as in FIG. It shows the change of the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 in the case of FIG.
  • the operation amount OCV_duty of the hydraulic pressure control valve 23 is set to the second operation amount instruction value Duty_set2, The quantity OCV_duty repeats up and down movement.
  • the relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 repeats micro-vibration.
  • the feedback control unit 130 fixes at least an integral term of the PID calculation according to the equation (1) to zero and continues the feedback calculation. Therefore, even if the deviation between the target rotational phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 and the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act continues, the first manipulated variable indication value Duty_set1 will not continue to increase.
  • the increase width of the operation amount OCV_duty of the hydraulic control valve 23 at the time when the pin removal control is completed and the operation amount OCV_duty is switched from the second operation amount instruction value Duty_set2 to the first operation amount instruction value Duty_set1 is suppressed.
  • the increase width at time t1 of the operation amount OCV_duty according to the present embodiment shown by the solid line in FIG. 8 is smaller than the increase width at time t1 of the operation amount OCV_duty according to the reference example shown by the broken line. Therefore, the relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 converges to the target rotational phase ⁇ vvt_tgt without hunting of the camshaft 11.
  • the valve timing control apparatus 100 performs the feedback control unit 130 that performs feedback calculation based on the difference ⁇ vvt between the target rotational phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 and the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act, and pin removal control. And an unpin control unit 143. Further, the valve timing control device 100 operates the hydraulic control valve 23 at either the first operation amount instruction value Duty_set1 set by the feedback control unit 130 or the second operation amount instruction value Duty_set2 set by the pin removal control unit 143.
  • the operation amount setting unit 150 for setting the OCV_duty is provided.
  • the feedback control unit 130 fixes at least an integral term of the PID operation to zero and continues the feedback operation. Therefore, the first manipulated variable indication value Duty_set1 may continue to increase even when the deviation between the target rotational phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 and the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act continues until the pin removal control is completed. It disappears.
  • the operation amount OCV_duty of the hydraulic pressure control valve 23 is switched from the second operation amount instruction value Duty_set2 to the first operation amount instruction value Duty_set1 at the completion of the pin removal control, the operation amount OCV_duty is suppressed from rapidly increasing. Hunting of the shaft 11 can be suppressed.
  • the feedback control unit 130 may fix not only the integral term but also the proportional term and the derivative term to zero during pin-off control and continue the feedback calculation. Thereby, the increase in the operation amount OCV_duty when the operation amount OCV_duty of the hydraulic pressure control valve 23 is switched from the second operation amount instruction value Duty_set2 to the first operation amount instruction value Duty_set1 is completed. it can. Therefore, hunting of the camshaft 11 can be further suppressed.
  • the feedback control unit 130 of the valve timing control apparatus 100 fixes at least the integral term of the PID calculation to zero over the entire period from time t0 to time t1 when pin removal control is performed.
  • the present invention is not limited to such examples.
  • the feedback control unit 130 may fix at least the integral term to zero when the first operation amount instruction value Duty_set1 calculated during the pinning out control exceeds a predetermined threshold.
  • the feedback control unit 130 of the valve timing control device 100 fixes at least the integral term of the PID calculation to zero so that the increase rate of the operation amount of the hydraulic control valve 23 is suppressed compared to the basic feedback calculation.
  • the present invention is not limited to such an example.
  • the feedback control unit 130 may correct the target rotational phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 used for the PID calculation while the pin removal control is being performed, and may continue the feedback calculation.
  • the feedback control unit 130 may correct the difference ⁇ vvt of the relative rotational phase of the camshaft 11 used for the PID calculation to a small value during the execution of the pin removal control and continue the feedback calculation.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing the change of the relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 according to the modification, and the valve timing is advanced from the relative rotational phase ⁇ vvt_0 in the state of the most retarded phase as in FIG.
  • the change of the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 in the case is shown.
  • the feedback control unit 130 corrects the target rotational phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 to a small value ⁇ vvt_tgt ′ and continues the PID calculation according to the above equation (1). For this reason, since the deviation between the target rotational phase ⁇ vvt_tgt of the camshaft 11 and the actual relative rotational phase ⁇ vvt_act becomes smaller, the increase width of the first manipulated variable command value Duty_set1 becomes smaller.
  • the increase width of the operation amount OCV_duty of the hydraulic control valve 23 at the time when the pin removal control is completed and the operation amount OCV_duty is switched from the second operation amount instruction value Duty_set2 to the first operation amount instruction value Duty_set1 is suppressed.
  • the increase width at time t1 of the operation amount OCV_duty according to the present embodiment shown by the solid line in FIG. 9 is smaller than the increase width at time t1 of the operation amount OCV_duty according to the reference example shown by the broken line. Therefore, the relative rotational phase ⁇ vvt_act of the camshaft 11 converges to the target rotational phase ⁇ vvt_tgt without hunting of the camshaft 11.
  • the increase width of the first manipulated variable command value Duty_set1 calculated can be suppressed, and hunting of the camshaft 11 can be suppressed.

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Abstract

バルブタイミング調節機構のロック状態が解除されたときにバルブタイミングの制御が不安定になることを抑制可能なバルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御方法を提供する。　バルブタイミング制御装置は、フィードバック演算により第１操作量指示値を設定するフィードバック制御部と、バルブタイミング調節装置に供給される油圧が変動するよう油圧制御弁の第２操作量指示値を設定しロックピンを徐々に移動させるピン抜き制御を行うピン抜き制御部と、を備え、フィードバック制御部は、ピン抜き制御が行われている間、基本のフィードバック演算に比べて油圧制御弁の操作量の増大率が抑制されるようにフィードバック演算を継続する。

Description

バルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御方法
　本発明は、バルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御方法に関する。
　車両に搭載された内燃機関としてバルブタイミング調節装置を備えた内燃機関が知られている。バルブタイミング調節装置は吸気弁及び排気弁の開閉時期であるバルブタイミングを調節する。バルブタイミングを調節することによって内燃機関の燃費や出力、排気性状を向上させることができる。
　バルブタイミング調節装置は第１の回転体及び第２の回転体を有するバルブタイミング調節機構を備える。第１の回転体は内燃機関のクランクシャフトに連結されてクランクシャフトの回転に伴って回転する。第２の回転体は吸気弁又は排気弁を開閉させるカムシャフトに固定されて第１の回転体の内部に回動可能に収容される。第１の回転体と第２の回転体とを相対回転させることによりクランクシャフトの回転位相に対するカムシャフトの相対回転位相が変更されバルブタイミングが変更される。
　バルブタイミング調節装置においてカムシャフトの相対回転位相を進角側にずらしたい場合には進角用油圧室に油圧を供給する一方で遅角用油圧室から油圧を排出する。カムシャフトの相対回転位相を遅角側にずらしたい場合には遅角用油圧室に油圧を供給する一方で進角用油圧室から油圧を排出する。進角用油圧室及び遅角用油圧室の油圧はバルブタイミング調節装置に油圧を供給する油圧回路に設けられた油圧制御弁の操作量を制御することによって調節される。油圧制御弁の操作量はカムシャフトの目標回転位相とカムシャフトの実際の相対回転位相との差分に基づいて制御される。
　バルブタイミング調節装置は第１の回転体と第２の回転体との相対回転位相を固定するロック機構を備えている。ロック機構をロック状態とすることで例えば油圧が低い場合においても第１の回転体と第２の回転体との相対回転位相を保持することができる。ロック機構は例えば第２の回転体に往復動可能に保持されたロックピンを有する。この場合ロックピンの先端は第１の回転体に設けられた係合部に向けて進退動可能にされる。ロックピンが係合部に係合したときに第１の回転体と第２の回転体との相対回転位相が固定され、ロックピンが係合部から抜出したときに第２の回転体と第２の回転体との相対回転が可能になる。ロックピンはバルブタイミング調節装置に供給される油圧が所定圧力以上になると係合部から後退し、これによりロック状態が解除される。
　第１の回転体及び第２の回転体がロック状態にある場合に第１の回転体と第２の回転体との相対回転位相を変更するには、まずロックピンを抜出する動作が必要となる。このときに油圧を急激に増大させるとロックピンが抜出する前に第１の回転体と第２の回転体とが相対回転し、ロックピンと係合部との接触圧力が増大してロックピンを抜出できなくなるおそれがある。また例えばロックピンを保持する領域に異物が混在する場合においてもロックピンの摺動性が低下しロックピンを抜出できなくなるおそれがある。これに対して特許文献１には、位相変更制御の実行に先立って両油圧室（進角用油圧室及び遅角用油圧室）の少なくとも一方の油圧を変動させてロックピンを加振するロックピン加振制御を実行する制御装置が開示されている。
特開２００９－１３３２６３号公報
　ここでバルブタイミング調節装置を制御する制御装置においてカムシャフトの目標回転位相とカムシャフトの実際の相対回転位相との差分に基づくフィードバック演算を行い油圧制御弁の第１操作量指示値を算出するとともに、油圧を変動させてロックピンを加振する制御（ピン抜き制御）を行うための油圧制御弁の第２操作量指示値を算出し、ロック状態が解除されたときに第２操作量指示値から第１操作量指示値に切換えるように構成されたものがある。フィードバック演算としてＰＩ（比例、積分）演算又はＰＩＤ（比例、積分、微分）演算が行われる場合、ピン抜き制御を行っている間においてもフィードバック演算が継続されると積分項が増大し続けるために第１操作量指示値は増大する。
　このためロック状態が解除されて第２操作量指示値から第１操作量指示値に切り換えられたときに油圧制御弁の操作量が急激に増大して制御が不安定になるおそれがある。バルブタイミング調節装置の制御が不安定になるとカムシャフトがハンチング状態となって吸入空気量にばらつきが生じ、機関回転数が不安定となって機関停止に陥ることも考えられる。
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、バルブタイミング調節機構のロック状態が解除されたときにバルブタイミングの制御が不安定になることを抑制可能なバルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御方法を提供することにある。
　本発明のある観点によれば、内燃機関のクランクシャフトの回転位相に対するカムシャフトの相対回転位相を変化させるバルブタイミング調節機構と、ロックピンが係合部に係合したときにクランクシャフトとカムシャフトとが所定の相対回転位相で保持されるロック機構と、を備えたバルブタイミング調節装置を制御してバルブの開閉タイミングを調節するバルブタイミング制御装置において、クランクシャフトの回転位相に対するカムシャフトの目標回転位相を設定する目標位相設定部と、カムシャフトの実際の相対回転位相と目標回転位相との差分に比例してバルブタイミング調節装置に油圧を供給する油圧制御弁の操作量を変化させる比例動作と、差分の時間積分に比例して油圧制御弁の操作量を変化させる積分動作とを含むフィードバック演算により第１操作量指示値を設定するフィードバック制御部と、バルブタイミング調節機構がロック状態から解除されるまでの期間、バルブタイミング調節装置に供給される油圧が変動するよう油圧制御弁の第２操作量指示値を設定しロックピンを徐々に移動させるピン抜き制御を行うピン抜き制御部と、バルブタイミング調節機構がロック状態から解除されるまでの期間には油圧制御弁の操作量を第２操作量指示値に設定し、それ以外の期間には油圧制御弁の操作量を第１操作量指示値に設定する操作量設定部と、を備え、フィードバック制御部は、ピン抜き制御が行われている間、基本のフィードバック演算に比べて油圧制御弁の操作量の増大率が抑制されるようにフィードバック演算を継続する、バルブタイミング制御装置が提供される。
　また本発明の別の観点によれば、内燃機関のクランクシャフトの回転位相に対するカムシャフトの相対回転位相を変化させるバルブタイミング調節機構と、ロックピンが係合部に係合したときにクランクシャフトとカムシャフトとが所定の相対回転位相で保持されるロック機構と、を備えたバルブタイミング調節装置を制御してバルブの開閉タイミングを調節するバルブタイミング制御方法において、目標位相設定部がクランクシャフトの回転位相に対するカムシャフトの目標回転位相を設定するステップと、フィードバック制御部がカムシャフトの実際の相対回転位相と目標回転位相との差分に比例してバルブタイミング調節装置に油圧を供給する油圧制御弁の操作量を変化させる比例動作と、差分の時間積分に比例して油圧制御弁の操作量を変化させる積分動作とを含むフィードバック演算により第１操作量指示値を設定するステップと、ピン抜き制御部がバルブタイミング調節機構がロック状態から解除されるまでの期間、バルブタイミング調節装置に供給される油圧が変動するよう油圧制御弁の第２操作量指示値を設定しロックピンを徐々に移動させるピン抜き制御を行うステップと、操作量設定部がバルブタイミング調節機構がロック状態から解除されるまでの期間には油圧制御弁の操作量を第２操作量指示値に設定し、それ以外の期間には油圧制御弁の操作量を第１操作量指示値に設定するステップと、を備え、フィードバック制御部は、ピン抜き制御が行われている間、油圧制御弁の操作量の増大率が抑制されるようにフィードバック演算を継続する、バルブタイミング制御方法が提供される。
　以上説明したように本発明によれば、バルブタイミング調節機構のロック状態が解除されたときにバルブタイミングの制御が不安定になることを抑制することができる。
本発明の実施の形態に係るバルブタイミング制御装置を適用可能なバルブタイミング調節装置の構成例を示す模式図である。 バルブタイミング調節機構の構成例を示す説明図である。 ロック機構のロック状態を示す説明図である。 ロック機構のロックが解除された状態を示す説明図である。 同実施形態に係るバルブタイミング制御装置の構成例を示すブロック図である。 参考例によるカムシャフトの相対回転位相の変化を示す説明図である。 同実施形態に係るバルブタイミング制御方法を示すフローチャートである。 同実施形態によるカムシャフトの相対回転位相の変化を示す説明図である。 同実施形態の変形例によるカムシャフトの相対回転位相の変化を示す説明図である。
　以下に添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお本明細書及び図面において実質的に同一の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　＜１．バルブタイミング調節装置の構成例＞
　まず図１を参照して本実施形態に係るバルブタイミング制御装置１００を適用可能なバルブタイミング調節装置１の構成例を説明する。図１はバルブタイミング調節装置１の構成例を示す模式図である。
　バルブタイミング調節装置１は車両等に搭載される内燃機関１０に備えられる。バルブタイミング調節装置１はオイルポンプ２１、油圧制御弁２３、バルブタイミング調節機構３０及びロック機構４０を備えている。オイルポンプ２１はオイルパン２５内の作動油を圧送する。オイルポンプ２１は例えば内燃機関１０のクランクシャフト１３に連結されて内燃機関１０の駆動力により駆動されるギヤポンプであってもよい。油圧制御弁２３はオイルポンプ２１により圧送される作動油のバルブタイミング調節機構３０への供給又はバルブタイミング調節機構３０からオイルパン２５への作動油の排出を切り替える。
　内燃機関１０のクランクシャフト１３にはタイミングチェーン１５を介してカムシャフト１１が連結されている。タイミングチェーン１５はタイミングベルトであってもよい。カムシャフト１１には複数のカム１１ａが固定されており、カムシャフト１１が回転することにより図示しない吸気弁及び排気弁が開閉する。図１においては一本のカムシャフト１１が示されているが、吸気弁用及び排気弁用のそれぞれのカムシャフトが設けられている。内燃機関１０はクランクシャフト１３のクランク角及び回転数を検出するクランク角センサ１７とカムシャフト１１の回転角を検出するカム角センサ１９とを備えている。
　カムシャフト１１の端部にはバルブタイミング調節機構３０が設けられている。タイミングチェーン１５はバルブタイミング調節機構３０のスプロケット３１に巻き掛けられている。したがってクランクシャフト１３の回転に伴って駆動力がタイミングチェーン１５を介してバルブタイミング調節機構３０に伝達され、バルブタイミング調節機構３０とともにカムシャフト１１が回転する。
　図２はバルブタイミング調節機構３０の構成例を示す断面図である。バルブタイミング調節機構３０はハウジング３３及びロータ３５を備える。本実施形態においてハウジング３３が第１の回転体としての機能を有し、ロータ３５が第２の回転体としての機能を有する。ハウジング３３はスプロケット３１と一体に形成され、スプロケット３１とともに回転する。ロータ３５はハウジング３３の内部に共通の回転軸線上を回動可能に収容されている。ロータ３５の外周には４つのベーン３６が設けられている。ハウジング３３の内部には４つのベーン３６をそれぞれ収容する４つの収容室３４が設けられている。４つの収容室３４はそれぞれベーン３６によって進角用油圧室３７と遅角用油圧室３９とに区画されている。
　進角用油圧室３７内の油圧を遅角用油圧室３９内の油圧よりも大きくすることにより収容室３４内でベーン３６が移動してロータ３５がハウジング３３内を進角側に回動する。遅角用油圧室３９内の油圧を進角用油圧室３７内の油圧よりも大きくすることにより収容室３４内でベーン３６が移動してロータ３５がハウジング３３内を遅角側に回動する。
　図１に示すように進角用油圧室３７には第１の油路２６を介して作動油が供給される。遅角用油圧室３９には第２の油路２７を介して作動油が供給される。進角用油圧室３７及び遅角用油圧室３９への作動油の供給はオイルポンプ２１により行われる。オイルポンプ２１は作動油供給油路２８に設けられている。第１の油路２６及び第２の油路２７は油圧制御弁２３によって作動油供給路２８又は作動油排出路２９との連通及び遮断が切り換えられる。図１に示した油圧制御弁２３は３つの状態に切り換えられる。
　油圧制御弁２３が第１の状態にある場合に作動油供給路２８が第１の油路２６に連通し、作動油排出路２９が第２の油路２７に連通する。この状態でオイルポンプ２１が駆動すると進角用油圧室３７に油圧が供給され、遅角用油圧室３９から油圧が排出される。これによりハウジング３３に対するロータ３５の相対回転位相が進角側に変位し、カムシャフト１１が進角側に回動する。油圧制御弁２３が第２の状態（図示した状態）にある場合に第１の油路２６及び第２の油路２７がともに作動油供給路２８及び作動油排出路２９から遮断される。この状態では進角用油圧室３７及び遅角用油圧室３９の油圧が維持され、ハウジング３３に対するロータ３５の相対回転位相が維持される。油圧制御弁２３が第３の状態にある場合に作動油供給路２８が第２の油路２７に連通し、作動油排出路２９が第１の油路２６に連通する。この状態でオイルポンプ２１が駆動すると遅角用油圧室３９に油圧が供給され、進角用油圧室３７から油圧が排出される。これによりハウジング３３に対するロータ３５の相対回転位相が遅角側に変位し、カムシャフト１１が遅角側に回動する。
　油圧制御弁２３としては例えば電磁弁が用いられる。電磁弁からなる油圧制御弁２３は例えば駆動信号のデューティ比（駆動デューティ比）に応じて第１の状態、第２の状態又は第３の状態に切り換えられる。油圧制御弁２３の駆動デューティ比が５０％のときに図示した油圧制御弁２３は第２の状態となって、第１の油路２６及び第２の油路２７がいずれも作動油供給路２８及び作動油排出路２９から遮断される。また図示した油圧制御弁２３では駆動デューティ比が５０％を超えるときに第１の状態となって、作動油供給路２８が第１の油路２６に連通し、作動油排出路２９が第２の油路２７に連通する。また油圧制御弁２３の駆動デューティ比が５０％未満のときに第３の状態となって、作動油供給路２８が第２の油路２７に連通し、作動油排出路２９が第１の油路２６に連通する。
　第１の状態では駆動デューティ比が大きいほど進角用油圧室３７に供給される作動油の量が増大する。第３の状態では駆動デューティ比が小さいほど遅角用油圧室３９に供給される作動油の量が増大する。進角用油圧室３７又は遅角用油圧室３９に供給される作動油の量が多いほどハウジング３３に対してロータ３５を相対回転させる圧力が大きくなり、相対回転速度が速くなる。
　ロック機構４０はハウジング３３とロータ３５との相対回転位相を所定位置で保持することでバルブタイミングを固定する。図３はロック機構４０の構成例を示す模式図である。図３は図２のロック機構４０の断面矢視図である。ロック機構４０はスリーブ４１とロックピン４３とコイルばね４５と係合部４７とを備える。ロックピン４３はスリーブ４１を介してロータ３５に往復動可能に保持されている。係合部４７はハウジング３３に設けられている。ロックピン４３が係合部４７に係合したときにハウジング３３とロータ３５の相対回転位相が保持される。これによりクランクシャフト１３とカムシャフト１１とが所定の相対回転位相で保持され、バルブタイミングが固定される。
　スリーブ４１は中空円筒形状を有し、ロータ３５のベーン３６に設けられた収容部３６ａに収容されている。ロックピン４３はスリーブ４１内を軸方向に往復動可能に収容されている。つまりロックピン４３はロータ３５に対して往復動可能に保持されている。コイルばね４５はロックピン４３と収容部３６ａの底面との間に設けられ、ロックピン４３を収容部３６ａの外方に向けて付勢する。コイルばね４５により付勢されるロックピン４３の先端はスリーブ４１から突出する。スリーブ４１の端面の位置はロータ３５とハウジング３３との当接面に略一致しており、ロックピン４３の先端はロータ３５の表面よりもハウジング３３側に突出可能になっている。
　ハウジング３３はロータ３５との当接面の一部に凹部からなる係合部４７を有する。ロックピン４３は係合部４７に進退動可能になっており、係合部４７にはロックピン４３の先端が係合可能になっている。係合部４７はロックピン４３の先端形状と相似形をなしており、係合部４７にロックピン４３の先端が完全に係合された状態ではハウジング３３とロータ３５との相対回転が不可能な状態になる。係合部４７にはハウジング３３の内部に設けられた油路４９を介して作動油が供給可能になっている。係合部４７に作動油が供給されてロックピン４３に作用する油圧がコイルばね４５の付勢力を上回るとロックピン４３はコイルばね４５の付勢力に抗して後退する。ロックピン４３の先端がハウジング３３とロータ３５との当接面よりも後退した状態ではハウジング３３とロータ３５との相対回転が可能になる（図４を参照）。
　本実施形態においてロック機構４０はバルブタイミングが最も遅角側となる最遅角位相でハウジング３３とロータ３５との相対回転位相を保持する。このためロック機構４０のロック状態を解除するために係合部４７に作動油を供給する動作はロータ３５を進角側に変位させる際に行われる。したがって本実施形態において係合部４７に作動油を供給する油路４９は、進角用油圧室３７に作動油を供給する第１の油路２６に接続されている。バルブタイミングが最遅角位相となる状態でハウジング３３とロータ３５とが保持されているときに進角用油圧室３７に作動油が供給されると、係合部４７にも作動油が供給される。ロックピン４３の先端部及び係合部４７はテーパー形状となっているためロックピン４３が係合部４７から抜出されつつロータ３５が進角側に変位し始める。その後ロックピン４３が係合部４７から完全に抜出されることで、ロータ３５は目標となるバルブタイミングに対応する相対回転位相へとさらに変位することができる。
　＜２．バルブタイミング制御装置＞
　次に図５を参照して本実施形態に係るバルブタイミング制御装置（以下、単に「制御装置」ともいう）１００の構成例を説明する。図５は制御装置１００の構成例を示すブロック図である。制御装置１００は目標位相設定部（図５では「θvvt_tgt設定」と表記）１１０と、相対位相検出部（図５では「θ検出」と表記）１２０と、フィードバック制御部（図５では「ＦＢ制御」と表記）１３０と、ロックピン制御部（図５では「ＰＩＮ制御」と表記）１４０と、操作量設定部（図５では「操作量設定」と表記）１５０と、油圧制御弁駆動回路（図５では「ＯＣＶ駆動回路」と表記）とを備えている。
　制御装置１００は例えばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）又はＭＰＵ（Micro　Processing　Unit）等のプロセッサを備えて構成される。この場合、目標位相設定部１１０、相対位相検出部１２０、フィードバック制御部１３０、ロックピン制御部１４０及び操作量設定部１５０の一部又は全部はプロセッサによるソフトウェアプログラムの実行により実現される機能である。制御装置１００の一部又は全部がＣＰＵ又はＭＰＵ等で構成される以外にファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。また制御装置１００はＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
　この他に制御装置１００はＲＡＭ（Random　Access　Memory）又はＲＯＭ（Read　Only　Memory）等の記憶素子を含む図示しない記憶部を備えている。記憶部はＣＤ－ＲＯＭやストレージ装置等の記憶装置を含んでいてもよい。
　（２－１．目標位相設定部）
　目標位相設定部１１０はカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtを算出する。例えば目標位相設定部１１０は作動油の温度（油温）、内燃機関１０の気筒への給気の充填効率、機関回転数及びＥＧＲ（Exhaust　Gas　Recirculation）制御のオンオフの情報等に基づいてカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtを設定する。油温はバルブタイミング調節装置１の作動許可条件として用いられる。例えば内燃機関１０の始動直後等の油温が低い状態では作動油の粘度が大きく油圧を精度よく制御できないおそれがあるためにバルブタイミング調節装置１の作動を禁止する。これによりハウジング３３とロータ３５とはロック状態で維持される。
　また目標位相設定部１１０はバルブタイミング調節装置１の作動が許可されている場合、吸気の充填効率及び機関回転数に基づいて最適なバルブタイミングとなるようにカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtを設定する。例えば目標位相設定部１１０はあらかじめ記憶部に格納されたマップを参照して目標回転位相θvvt_tgtを設定してもよい。目標回転位相θvvt_tgtはＥＧＲ制御のオンオフあるいはＥＧＲ量に応じて補正されてもよい。なお目標回転位相θvvt_tgtの設定方法は上記の例に限られない。
　（２－２．相対位相検出部）
　相対位相検出部１２０はカムシャフト１１の実際の相対回転位相θvvt_actを検出する。例えば相対位相検出部１２０はクランクシャフト１３のクランク角を検出するクランク角センサ１７のセンサ信号とカムシャフト１１の回転角を検出するカム角センサ１９のセンサ信号とに基づいてカムシャフト１１の実際の相対回転位相θvvt_actを検出する。具体的にはクランク角センサ１７のセンサ信号に基づいて得られるクランク角と、カム角センサ１９のセンサ信号に基づいて得られるカム角との差分に基づいてカムシャフト１１の実際の相対回転位相θvvt_actを検出する。
　（２－３．フィードバック制御部）
　フィードバック制御部１３０は相対位相検出部１２０で検出されたカムシャフト１１の実際の相対回転位相θvvt_actと目標位相設定部１１０で設定されたカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtとの差分Δvvt（θvvt_act－θvvt_tgt）に基づいて油圧制御弁２３の第１操作量指示値Duty_set1を設定する。フィードバック制御部１３０は当該差分Δvvtに比例して油圧制御弁２３の操作量を変化させる比例動作と、差分Δvvtの時間積分に比例して油圧制御弁２３の操作量を変化させる積分動作とを含むフィードバック演算を行い第１操作量指示値Duty_set1を設定する。
　本実施形態においてフィードバック制御部１３０はフィードバック演算として比例動作及び積分動作と併せて、差分Δvvtの変化の大きさに比例して油圧制御弁２３の操作量を変化させる微分動作を含むＰＩＤ（比例／積分／微分）演算を行い第１操作量指示値Duty_set1を設定する。なおフィードバック演算はＰＩ演算であってもよい。本実施形態においてフィードバック制御部１３０は第１操作量指示値Duty_set1として油圧制御弁２３の駆動デューティ比を設定する。カムシャフト１１の相対回転位相θvvt_actを進角側に変位させる場合、第１操作量指示値Duty_set1は５０％を超える駆動デューティ比に設定される。カムシャフト１１の相対回転位相θvvt_actを遅角側に変位させる場合、第１操作量指示値Duty_set1は５０％未満の駆動デューティ比に設定される。
　ある時刻tにおけるＰＩＤ演算による第１操作量指示値Duty_set1は下記式（１）で表すことができる。フィードバック制御部１３０はカムシャフト１１の相対回転位相の差分Δvvtを用いて下記式（１）による基本フィードバック演算を行い第１操作量指示値Duty_set1を設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　またフィードバック制御部１３０はロックピン制御部１４０のピン抜き制御部１４３によるピン抜き制御が行われている間、上記式（１）に示される基本フィードバック演算に比べて油圧制御弁２３の操作量の増大率が抑制されるようにフィードバック演算を継続し第１操作量指示値Duty_set1を設定する。例えばフィードバック制御部１３０はピン抜き制御が行われている間、上記式（１）における少なくとも積分項をゼロに固定してフィードバック演算を継続する。
　（２－４．ロックピン制御部）
　ロックピン制御部１４０はロック機構４０を制御することを主目的として油圧制御弁２３の第２操作量指示値Duty_set2を設定する。本実施形態においてロックピン制御部１４０は第２操作量指示値Duty_set2として油圧制御弁２３の駆動デューティ比を設定する。ロックピン制御部１４０は最遅角保持制御部１４１及びピン抜き制御部１４３の機能を有する。
　最遅角保持制御部１４１はバルブタイミングを最遅角位相に保持する制御を行う。具体的に最遅角保持制御部１４１はロックピン４３が係合部４７に係合した状態においてロータ３５が進角側に変位しないように油圧制御弁２３の第２操作量指示値Duty_set2を設定する。本実施形態において油圧制御弁２３の駆動デューティ比が５０％に設定される第２の状態でハウジング３３とロータ３５との相対回転位相が保持されることから、最遅角保持制御部１４１は例えば第２操作量指示値Duty_set2を第２の状態よりもやや遅角側の４５％の駆動デューティ比に設定する。これによりロックピン４３が係合部４７から抜出することなく、バルブタイミングが最遅角位相に保持される。
　ピン抜き制御部１４３はロック状態にあるロック機構４０のロックピン４３を抜出する際にロックピン４３を固着させないようにすることを主目的として油圧制御弁２３の第２操作量指示値Duty_set2を設定する。具体的にピン抜き制御部１４３はバルブタイミング調節機構３０のロック状態からロックピン４３を移動させてロック状態を解除するまでの期間、バルブタイミング調節装置１に供給される油圧が変動するよう油圧制御弁２３の駆動デューティ比を設定し、ロックピン４３を徐々に移動させるピン抜き制御を行う。例えばピン抜き制御部１４３はロックピン４３が係合部４７に係合した状態で進角用油圧室３７に作動油を供給する際に油圧制御弁２３の駆動デューティ比を変動させて係合部４７内の油圧を変動させる。油圧の変動によりロックピン４３には振動が与えられロックピン４３の固着を抑制することができる。
　具体的に説明すると、ロック状態からロータ３５を進角側に変位させる場合に進角用油圧室３７に供給する作動油の量が過大になると、係合部４７の油圧の上昇によりロックピン４３が係合部４７から抜出する前にロータ３５が変位し始める場合がある。そうするとロックピン４３と係合部４７との接触圧力が大きくなってロックピン４３を係合部４７から抜出することができなくなるおそれがある。またロックピン４３はスリーブ４１の内部を往復動自在に保持されているが、摺動面やコイルばね４５を収容する領域に異物が混入した場合等においては、進角用油圧室３７あるいは係合部４７への作動油の供給量にかかわらずロックピン４３を係合部４７から抜出しにくくなる場合がある。
　これに対してロックピン４３を係合部４７から抜出する際にロックピン４３に振動が与えられることにより、ロックピン４３と係合部４７との接触圧力が変動してロックピン４３の固着が抑制される。あるいはロックピン４３に振動が与えられることにより、異物が混入している場合等においてもロックピン４３を移動させやすくなってロックピン４３の固着が抑制される。このときピン抜き制御部１４３は５０％を超える駆動デューティ比と５０％未満の駆動デューティ比とに交互に第２操作量指示値Duty_set2を設定してもよい。これによりハウジング３３に対するロータ３５の相対回転方向が交互に切り替わり、ロックピン４３の固着が解消されやすくなる。
　（２－５．操作量設定部）
　操作量設定部１５０は油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyを第１操作量指示値Duty_set1又は第２操作量指示値Duty_set2のいずれかに設定し、油圧制御弁駆動回路１６０に駆動指示の信号を出力する。。具体的に操作量設定部１５０はバルブタイミング調節機構３０のロック状態からロックピン４３を移動させてロック状態を解除するまでの期間には操作量OCV_dutyを第２操作量指示値Duty_set2に設定する。また操作量設定部１５０はロック状態を解除する期間以外の期間には操作量OCV_dutyを第１操作量指示値Duty_set1に設定する。
　（２－６．油圧制御弁駆動回路）
　油圧制御弁駆動回路１６０は操作量設定部１５０から出力される駆動指示の信号にしたがって油圧制御弁２３を駆動する。具体的に油圧制御弁駆動回路１６０は操作量設定部１５０により設定された駆動デューティ比にしたがって油圧制御弁２３の電磁ソレノイドへの通電のオンオフを切り換える。操作量OCV_dutyが第１操作量指示値Duty_set1に設定されている場合にはバルブタイミング調節機構３０の進角用油圧室３７及び遅角用油圧室３９に供給される油圧が制御されてカムシャフト１１の実際の相対回転位相θvvt_actが目標回転位相θvvt_tgtとなるようにロータ３５とハウジング３３とが相対回転する。また操作量OCV_dutyが第２操作量指示値Duty_set2に設定されている場合にはロックピン４３が係合部４７から抜出するまでの間、ピン抜き制御が行われる。
　＜３．バルブタイミング制御装置の動作例＞
　次に本実施形態に係るバルブタイミング制御装置１００の動作例を説明する。以下参考例によるバルブタイミング制御装置の問題点を説明した後に本実施形態によるバルブタイミング制御装置１００の動作例を説明する。
　（３－１．参考例によるバルブタイミング制御装置の問題点）
　上述のように構成された制御装置１００においてピン抜き制御が行われている間にもフィードバック制御部１３０が上記式（１）で示される基本フィードバック演算を継続したとする。ピン抜き制御が行われている間、カムシャフト１１の実際の相対回転位相θvvt_actはほぼ変化せず差分Δvvtがほぼ変化しないために上記式（１）の積分項が増大しつづける。このためロックピン４３が係合部４７から抜出されてピン抜き制御が完了し、油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyが第１操作量指示値Duty_set1に戻されたときに油圧制御弁２３の駆動デューティ比が急激に増大する。その結果ロータ３５及びカムシャフト１１がハンチングを生じてバルブタイミングが不安定になるおそれがある。
　図６は参考例よるカムシャフト１１の相対回転位相θvvt_actの変化を示す説明図であり、バルブタイミングが最遅角位相の状態の相対回転位相θvvt_0からバルブタイミングを進角させた場合のカムシャフト１１の実際の相対回転位相θvvt_actの変化を示している。図示した例においては時刻t0から第２操作量指示値Duty_set2にしたがってピン抜き制御が開始される。またカムシャフト１１の実際の相対回転位相θvvt_actがピン抜け完了判定閾値θvvt_pin_outに到達した時刻t1で、油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyが第２操作量指示値Duty_set2から第１操作量指示値Duty_set1に切り替えられる。
　ピン抜き制御が行われている間（時刻t0からt1の期間）、油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyは第２操作量指示値Duty_set2に設定され、操作量OCV_dutyは上下動を繰り返す。これによりカムシャフト１１の相対回転位相θvvt_actは微振動を繰り返している。この間においてもフィードバック制御部１３０が上記式（１）による基本フィードバック演算を継続すると、カムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtと実際の相対回転位相θvvt_actとの乖離が継続するため第１操作量指示値Duty_set1が徐々に大きくなる（破線を参照）。このためピン抜き制御が完了して操作量OCV_dutyが第２操作量指示値Duty_set2から第１操作量指示値Duty_set1に切り替わる際に、油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyが急激に増大する。これによりカムシャフト１１の相対回転位相θvvt_actが急激に変位してハンチングが生じる。
　（３－２．ロック解除時の動作例）
　図７は本実施形態に係る制御装置１００によるロック状態を解除する際の動作例を示すフローチャートである。図示したフローチャートはバルブタイミング調節機構３０がロック状態になっている場合、すなわちバルブタイミングが最遅角位相に保持されている場合に実行される処理の例を示している。
　まずロックピン制御部１４０の最遅角保持制御部１４１はバルブタイミングを最遅角位相に保持する制御を実行する（ステップＳ１１）。この場合に操作量設定部１５０は最遅角保持制御部１４１により設定される第２操作量指示値Duty_set2を油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyに設定し油圧制御弁駆動回路１６０に駆動指示の信号を出力する。本実施形態において最遅角保持制御部１４１は油圧制御弁２３の第２操作量指示値Duty_set2を４５％の駆動デューティ比に設定する。これにより第２操作量指示値Duty_set2がハウジング３３とロータ３５との相対回転位相が保持される５０％の駆動デューティ比よりもやや遅角側の４５％の駆動デューティ比に保持され、ロックピン４３が係合部４７から抜出することがないようにされる。
　次いで目標位相設定部１１０はカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtを算出する（ステップＳ１３）。例えば内燃機関１０の始動直後等の油温が低い状態では作動油の粘度が大きく油圧を精度よく制御できないおそれがあるために目標位相設定部１１０はバルブタイミング調節装置１の作動を禁止する。この場合目標位相設定部１１０はカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtを、バルブタイミングが最遅角位相となる相対回転位相に設定する。
　また目標位相設定部１１０はバルブタイミング調節装置１の作動が許可されている場合、あらかじめ記憶部に格納されたマップを参照して吸気の充填効率及び機関回転数に基づいて最適なバルブタイミングとなるようにカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtを設定する。なお目標回転位相θvvt_tgtの設定方法は上記の例に限られない。
　次いでロックピン制御部１４０のピン抜き制御部１４３はロックピン４３を抜出するか否かを判別する（ステップＳ１５）。例えばロックピン制御部１４０はカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtがバルブタイミングの最遅角位相に相当する相対回転位相θvvt_0から進角側に設定されたか否かを判別する。ピン抜き制御部１４３がロックピン４３を抜出すると判定しない場合（Ｓ１５／Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻って最遅角保持制御部１４１は最遅角保持制御を継続する。
　一方ピン抜き制御部１４３がロックピン４３を抜出すると判定した場合（Ｓ１５／Ｙｅｓ）、ピン抜き制御部１４３はピン抜き制御を開始する（ステップＳ１７）。この場合に操作量設定部１５０はピン抜き制御部１４３により設定される第２操作量指示値Duty_set2を油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyに設定し油圧制御弁駆動回路１６０に駆動指示の信号を出力する。ピン抜き制御部１４３はロックピン４３が移動してロック状態が解除されるまでの期間、バルブタイミング調節装置１に供給される油圧が変動するよう油圧制御弁２３の第２操作量指示値Duty_set2を設定し、ロックピン４３を徐々に移動させる。
　ステップＳ１７においてピン抜き制御部１４３によるピン抜き制御が開始されるとフィードバック制御部１３０は上記式（１）に示すＰＩＤ演算式における積分項（Ｉ項）をゼロに固定してフィードバック演算を継続する（ステップＳ１９）。ピン抜き制御の実行中にはカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtと実際の相対回転位相θvvt_actとが乖離した状態が継続するものの、積分項をゼロに固定することによってフィードバック制御部１３０により設定される第１操作量指示値Duty_set1の増大を抑制することができる。このとき積分項だけでなく、比例項（Ｐ項）及び微分項（Ｄ項）をゼロに固定してもよい。
　次いでピン抜き制御部１４３は係合部４７からのロックピン４３の抜出が完了したか否かを判別する（ステップＳ２１）。例えばピン抜き制御部１４３はカムシャフト１１の実際の相対回転位相θvvt_actがピン抜け完了判定閾値θvvt_pin_outに到達したか否かを判別することによりロックピン４３の抜出の完了を判別する。ピン抜け完了判定閾値θvvt_pin_outは例えばロックピン４３が抜出した際に変位し得る最小回転位相を基準に設定される。ピン抜き制御部１４３が係合部４７からのロックピン４３の抜出が完了したと判定しない場合（Ｓ２１／Ｎｏ）、ピン抜き制御部１４３はピン抜き制御を継続し、フィードバック制御部１３０は積分項をゼロに固定したままフィードバック演算を継続する。
　一方ピン抜き制御部１４３が係合部４７からのロックピン４３の抜出が完了したと判定した場合（Ｓ２１／Ｙｅｓ）、ピン抜き制御部１４３はピン抜き制御を終了する（ステップＳ２３）。次いでフィードバック制御部１３０は上記式（１）に示す演算式による基本フィードバック制御を開始する（ステップＳ２５）。この場合に操作量設定部１５０はフィードバック制御部１３０により設定される第１操作量指示値Duty_set1を油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyに設定し油圧制御弁駆動回路１６０に駆動指示の信号を出力する。
　基本フィードバック制御を開始する際にはＰＩＤ演算の積分項はゼロから開始される。このため油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyが急激に増大することが抑制される。ピン抜き制御の実行中に積分項と併せて比例項及び微分項をゼロに固定した場合には、基本フィードバック制御が開始される直前までＰＩＤ演算による第１操作量指示値Duty_set1がゼロとなり基本フィードバック制御開始時の操作量OCV_dutyの増大幅を最小限に抑制することができる。
　（３－３．タイミングチャート）
　図８は本実施形態によるカムシャフト１１の相対回転位相θvvt_actの変化を示す説明図であり、図６と同様にバルブタイミングが最遅角位相の状態の相対回転位相θvvt_0からバルブタイミングを進角させた場合のカムシャフト１１の実際の相対回転位相θvvt_actの変化を示している。
　本実施形態に係る制御装置１００においても、ピン抜き制御が行われている間（時刻t0からt1の期間）、油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyは第２操作量指示値Duty_set2に設定され、操作量OCV_dutyは上下動を繰り返す。これによりカムシャフト１１の相対回転位相θvvt_actは微振動を繰り返している。ただし本実施形態においてはピン抜き制御が行われている間、フィードバック制御部１３０は上記式（１）によるＰＩＤ演算の少なくとも積分項をゼロに固定してフィードバック演算を継続する。このためカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtと実際の相対回転位相θvvt_actとの乖離が継続する場合であっても第１操作量指示値Duty_set1が増大し続けることがなくなる。
　これによりピン抜き制御が完了して操作量OCV_dutyが第２操作量指示値Duty_set2から第１操作量指示値Duty_set1に切り替わる際の油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyの増大幅が抑制される。図８中に実線で示した本実施形態による操作量OCV_dutyの時刻t1における増大幅は、破線で示した参考例による操作量OCV_dutyの時刻t1における増大幅よりも小さくなっている。したがってカムシャフト１１のハンチングを生じることなくカムシャフト１１の相対回転位相θvvt_actが目標回転位相θvvt_tgtに収束する。
　以上説明したように本実施形態に係るバルブタイミング制御装置１００はカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtと実際の相対回転位相θvvt_actとの差分Δvvtに基づくフィードバック演算を行うフィードバック制御部１３０とピン抜き制御を行うピン抜き制御部１４３とを備える。またバルブタイミング制御装置１００はフィードバック制御部１３０により設定された第１操作量指示値Duty_set1又はピン抜き制御部１４３により設定された第２操作量指示値Duty_set2のいずれかに油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyを設定する操作量設定部１５０を備える。
　そしてフィードバック制御部１３０は操作量OCV_dutyが第２操作量指示値Duty_set2に設定されるピン抜き制御中においてはＰＩＤ演算の少なくとも積分項をゼロに固定してフィードバック演算を継続する。したがってピン抜き制御が完了するまでの期間、カムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtと実際の相対回転位相θvvt_actとの乖離が継続する場合であっても第１操作量指示値Duty_set1が増大し続けることがなくなる。これによりピン抜き制御の完了時に油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyが第２操作量指示値Duty_set2から第１操作量指示値Duty_set1に切り替わる際に操作量OCV_dutyが急激に増大することが抑制され、カムシャフト１１のハンチングを抑制することができる。
　またフィードバック制御部１３０はピン抜き制御中に積分項だけでなく比例項及び微分項をゼロに固定してフィードバック演算を継続してもよい。これによりピン抜き制御が完了して油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyが第２操作量指示値Duty_set2から第１操作量指示値Duty_set1に切り替わる際の操作量OCV_dutyの増大幅を最小限にすることができる。したがってカムシャフト１１のハンチングをさらに抑制することができる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　例えば上記実施形態に係るバルブタイミング制御装置１００のフィードバック制御部１３０はピン抜き制御が行われる時刻t0から時刻t1までの期間の全体に渡ってＰＩＤ演算の少なくとも積分項をゼロに固定していたが本発明はかかる例に限定されない。例えばフィードバック制御部１３０はピン抜き制御中に算出される第１操作量指示値Duty_set1が所定の閾値を超えた場合に少なくとも積分項をゼロに固定してもよい。これによりロックピン４３が極短時間で抜出する場合にはカムシャフト１１のハンチングを生じさせることなく基本フィードバック演算が継続され、ロックピン４３の抜出に時間がかかる場合にのみ操作量OCV_dutyの増大幅の抑制効果を得ることができる。
　また上記実施形態に係るバルブタイミング制御装置１００のフィードバック制御部１３０は基本フィードバック演算に比べて油圧制御弁２３の操作量の増大率が抑制されるようにＰＩＤ演算の少なくとも積分項をゼロに固定していたが本発明はかかる例に限定されない。例えばフィードバック制御部１３０はピン抜き制御の実行中においてＰＩＤ演算に用いるカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtを小さく補正してフィードバック演算を継続してもよい。あるいはフィードバック制御部１３０はピン抜き制御の実行中においてＰＩＤ演算に用いるカムシャフト１１の相対回転位相の差分Δvvtを小さく補正してフィードバック演算を継続してもよい。
　図９は変形例によるカムシャフト１１の相対回転位相θvvt_actの変化を示す説明図であり、図８と同様にバルブタイミングが最遅角位相の状態の相対回転位相θvvt_0からバルブタイミングを進角させた場合のカムシャフト１１の実際の相対回転位相θvvt_actの変化を示している。変形例においてフィードバック制御部１３０はピン抜き制御が行われている間、カムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtを小さい値θvvt_tgt'に補正して上記式（１）によるＰＩＤ演算を継続する。このためカムシャフト１１の目標回転位相θvvt_tgtと実際の相対回転位相θvvt_actとの乖離が小さくなるために第１操作量指示値Duty_set1の増大幅が小さくなる。
　これによりピン抜き制御が完了して操作量OCV_dutyが第２操作量指示値Duty_set2から第１操作量指示値Duty_set1に切り替わる際の油圧制御弁２３の操作量OCV_dutyの増大幅が抑制される。図９中に実線で示した本実施形態による操作量OCV_dutyの時刻t1における増大幅は、破線で示した参考例による操作量OCV_dutyの時刻t1における増大幅よりも小さくなっている。したがってカムシャフト１１のハンチングを生じることなくカムシャフト１１の相対回転位相θvvt_actが目標回転位相θvvt_tgtに収束する。このように目標回転位相θvvt_tgt又は差分Δvvtを小さくすることによっても算出される第１操作量指示値Duty_set1の増大幅が抑制されてカムシャフト１１のハンチングを抑制することができる。
 

Claims (7)

  1. 　内燃機関（１０）のクランクシャフト（１３）の回転位相に対するカムシャフト（１１）の相対回転位相を変化させるバルブタイミング調節機構（３０）と、ロックピン（４３）が係合部（４７）に係合したときに前記クランクシャフト（１３）と前記カムシャフト（１１）とが所定の相対回転位相で保持されるロック機構（４０）と、を備えたバルブタイミング調節装置（１）を制御してバルブの開閉タイミングを調節するバルブタイミング制御装置（１００）において、
    　前記クランクシャフト（１３）の回転位相に対する前記カムシャフト（１１）の目標回転位相を設定する目標位相設定部（１１０）と、
    　前記カムシャフト（１１）の実際の相対回転位相と前記目標回転位相との差分に比例して前記バルブタイミング調節装置（１）に油圧を供給する油圧制御弁（２３）の操作量を変化させる比例動作と、前記差分の時間積分に比例して前記油圧制御弁（２３）の操作量を変化させる積分動作とを含むフィードバック演算により第１操作量指示値を設定するフィードバック制御部（１３０）と、
    　前記バルブタイミング調節機構（３０）がロック状態から解除されるまでの期間、前記バルブタイミング調節装置（１）に供給される油圧が変動するよう前記油圧制御弁（２３）の第２操作量指示値を設定し前記ロックピン（４３）を徐々に移動させるピン抜き制御を行うピン抜き制御部（１４３）と、
    　前記バルブタイミング調節機構（３０）が前記ロック状態から解除されるまでの期間には前記油圧制御弁（２３）の操作量を前記第２操作量指示値に設定し、それ以外の期間には前記油圧制御弁（２３）の操作量を前記第１操作量指示値に設定する操作量設定部（１５０）と、を備え、
    　前記フィードバック制御部（１３０）は、前記ピン抜き制御が行われている間、基本の前記フィードバック演算に比べて前記油圧制御弁（２３）の操作量の増大率が抑制されるように前記フィードバック演算を継続する、バルブタイミング制御装置（１００）。
  2. 　前記クランクシャフト（１３）の回転位相に対する前記カムシャフト（１１）の相対回転位相が、前記ロック状態の解除を判定するためのピン抜け完了判定閾値に到達したときに、
    　前記操作量設定部（１５０）は、前記油圧制御弁（２３）の操作量を前記第２操作量指示値から前記第１操作量指示値に切り換え、
    　前記フィードバック制御部（１３０）は、前記積分動作による前記油圧制御弁（２３）の操作量の増大率が抑制されるようにフィードバック演算を行う設定を解除する、請求項１に記載のバルブタイミング制御装置（１００）。
  3. 　前記フィードバック制御部（１３０）は、前記ピン抜き制御が行われている間、前記積分動作による前記油圧制御弁（２３）の操作量をゼロに固定して前記フィードバック演算を継続する、請求項１又は２に記載のバルブタイミング制御装置（１００）。
  4. 　前記フィードバック制御部（１３０）は、前記ピン抜き制御が行われている間、前記積分動作による前記油圧制御弁（２３）の操作量が所定の閾値を超える場合に前記積分動作による前記油圧制御弁（２３）の操作量をゼロに固定する、請求項３に記載のバルブタイミング制御装置（１００）。
  5. 　前記フィードバック制御部（１３０）は、前記ピン抜き制御が行われている間、前記積分動作による前記油圧制御弁（２３）の操作量と併せて、それ以外の操作量をすべてゼロに固定して前記フィードバック演算を継続する、請求項３又は４に記載のバルブタイミング制御装置（１００）。
  6. 　前記フィードバック制御部（１３０）は、前記ピン抜き制御が行われている間、前記目標回転位相又は前記差分を小さく補正して前記フィードバック演算を継続する、請求項１又は２に記載のバルブタイミング制御装置（１００）。
  7. 　内燃機関（１０）のクランクシャフト（１３）の回転位相に対するカムシャフト（１１）の相対回転位相を変化させるバルブタイミング調節機構（３０）と、ロックピン（４３）が係合部（４７）に係合したときに前記クランクシャフト（１３）と前記カムシャフト（１１）とが所定の相対回転位相で保持されるロック機構（４０）と、を備えたバルブタイミング調節装置（１）を制御してバルブの開閉タイミングを調節するバルブタイミング制御方法において、
    　目標位相設定部（１１０）が前記クランクシャフト（１３）の回転位相に対する前記カムシャフト（１１）の目標回転位相を設定するステップ（Ｓ１３）と、
    　フィードバック制御部（１３０）が前記カムシャフト（１１）の実際の相対回転位相と前記目標回転位相との差分に比例して前記バルブタイミング調節装置（１）に油圧を供給する油圧制御弁（２３）の操作量を変化させる比例動作と、前記差分の時間積分に比例して前記油圧制御弁（２３）の操作量を変化させる積分動作とを含むフィードバック演算により第１操作量指示値を設定するステップ（Ｓ１９，Ｓ２５）と、
    　ピン抜き制御部（１４３）が前記バルブタイミング調節機構（３０）がロック状態から解除されるまでの期間、前記バルブタイミング調節装置（１）に供給される油圧が変動するよう前記油圧制御弁（２３）の第２操作量指示値を設定し前記ロックピン（４３）を徐々に移動させるピン抜き制御を行うステップ（Ｓ１７）と、
    　操作量設定部（１５０）が前記バルブタイミング調節機構（３０）が前記ロック状態から解除されるまでの期間には前記油圧制御弁（２３）の操作量を前記第２操作量指示値に設定し、それ以外の期間には前記油圧制御弁（２３）の操作量を前記第１操作量指示値に設定するステップ（Ｓ１７，Ｓ２５）と、を備え、
    　前記フィードバック制御部（１３０）は、前記ピン抜き制御が行われている間、前記油圧制御弁（２３）の操作量の増大率が抑制されるように前記フィードバック演算を継続する、バルブタイミング制御方法。
     
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