(57)【要約】【課題】機関冷間時にもバルブタイミング制御の実施機会を与えることのできる可変バルブタイミング機構の制御装置を提供する。【解決手段】オイルの供給により駆動されて機関バルブのバルブタイミングを可変とするＶＶＴ機構１５を制御する電子制御ユニット１６は、機関冷間時にＶＶＴ機構１５を駆動してそのときの同ＶＶＴ機構１５の応答性を検出するとともに、機関停止時において初期位置である最進角位置へと同ＶＶＴ機構１５を確実に復動させることが可能か否かをその検出結果に基づいて判定する。そして電子制御ユニット１６は、初期位置に確実に復動可能と判定されることを条件に、ＶＶＴ機構１５を駆動しての冷間バルブタイミング制御の実施を許可する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルの供給により駆動されて機関バルブのバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構の制御装置において、
機関冷間時に前記可変バルブタイミング機構を駆動してそのときの同可変バルブタイミング機構の応答性を検出するとともに、機関停止時において、機関始動時に位置される初期位置へと同可変バルブタイミング機構を確実に復動させることが可能か否かをその検出結果に基づいて判定する判定手段と、
前記判定手段が前記初期位置に確実に復動可能と判定することを条件に、前記可変バルブタイミング機構を駆動しての機関冷間時におけるバルブタイミング制御の実施を許可する許可手段と、
を備えることを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項２】
前記初期位置は、前記可変バルブタイミング機構の作動範囲の一端に設定され、
前記判定手段は、前記応答性の検出に係る前記可変バルブタイミング機構の駆動を前記初期位置から離間する方向に行う
ことを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記応答性の検出に係る前記可変バルブタイミング機構の駆動中に機関停止がなされるとしても、同可変バルブタイミング機構を前記初期位置へと確実に復動可能であることが確認されていることを条件として、前記応答性の検出に係る前記可変バルブタイミング機構の駆動を許容する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項４】
前記判定手段は、スロットル開度、アクセル操作量、車速及び機関回転速度のいずれか１つが判定値以上であることを条件として、前記応答性の検出に係る前記可変バルブタイミング機構の駆動を許容する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項５】
前記許可手段は、車両走行中であることを条件に、機関冷間時における前記バルブタイミング制御の実施を許可する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項６】
前記許可手段は、車載変速機のギア段が走行レンジにあり、且つ車速、スロットル開度及びアクセル操作量のいずれかが判定値以上であることを条件に、機関冷間時における前記バルブタイミング制御の実施を許可する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項７】
前記許可手段が前記バルブタイミング制御の実施を許可する車速、スロットル開度又はアクセル操作量のいずれかをオイル温度に応じて可変とする
請求項６に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項８】
前記許可手段が前記バルブタイミング制御の実施を許可するときの前記可変バルブタイミング機構の目標変位角をオイル温度に応じて可変とする
請求項１〜７のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項９】
前記許可手段が前記バルブタイミング制御の実施を許可するときの前記可変バルブタイミング機構の目標変位角の算出用のマップを、機関回転速度、機関負荷、前記目標変位角をそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とする直交３軸の３次元座標系においてｘ−ｙ軸平面を底面とし、ｚ軸を高さ方向としたメサ形状をなす３次元マップとした
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項１０】
前記許可手段は、機関冷間時における前記バルブタイミング制御を触媒活性化以前に限って許可する
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項１１】
機関冷間時には、前記可変バルブタイミング機構の変位角のフィードバック制御における比例項の補正マップを前記可変バルブタイミング機構の実変位角、目標変位角間の偏差と機関冷却水温又はオイル温度との２次元マップとするとともに、変位角の一定保持に必要な前記可変バルブタイミング機構の制御指令値の学習を禁止する
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項１２】
前記判定手段は、前記可変バルブタイミング機構の変位角が判定ライン以上となっている時間が判定値以上であるか否かで、前記初期位置への確実な復動の可否を判定し、
前記判定ラインは、前記可変バルブタイミング機構の動作開始から所定時間が経過するまでは、「０」に保持され、その後、時間の経過に応じてその値が漸増するように設定されてなる
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項１３】
前記判定手段は、前記初期位置への確実な復動が不能との一旦判定した後、機関冷却水度及びオイル温度の少なくとも一方が判定値以上上昇する時期を待って、前記判定を再実施する
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルの供給により駆動されて機関バルブのバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、車載等の内燃機関に採用される機構として、オイルの供給により駆動されて機関バルブ（吸／排気バルブ）のバルブタイミングを可変とする油圧式の可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ機構）が実用されている。従来、そうしたＶＶＴ機構の異常を診断する装置として、特許文献１、２に記載の装置が知られている。
【０００３】
特許文献１の診断装置では、ＶＶＴ機構の変位角の目標値と実値との偏差が所定の判定値以上となった状態が、機関回転数及びＶＶＴ機構のオイル温度に基づき設定された判定時間以上継続したときには、ＶＶＴ機構の異常有りと判定するようにしている。なおオイル温度が低いときには、オイルの粘度が高くなるため、異常でなくてもＶＶＴ機構の応答性は低下する。そこで特許文献１の診断装置では、オイル温度が低いときには、上記判定時間を長く設定することで、オイルの粘度増による応答性の低下と異常による応答性の低下とを区別して、ＶＶＴ機構の異常を診断できるようにしている。
【０００４】
また特許文献２の診断装置では、ＶＶＴ機構の動作速度が判定値以下のときに、ＶＶＴ機構の異常有りと判定するようにしている。そして同診断装置では、オイル温度が低いときには、上記判定値を小さい値に設定することで、オイルの粘度増による応答性の低下と異常による応答性の低下とを区別して、ＶＶＴ機構の異常を診断できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２４７８７３号公報
【特許文献２】特開平１０−３１８００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、こうしたＶＶＴ機構では、機関冷間時には、オイルの粘度が高くなり過ぎて、ＶＶＴ機構の応答性が極端に低下する。そのため、従来にあっては、機関冷間時には、可変バルブタイミング機構の駆動によるバルブタイミング制御を禁止するようにしている。こうした機関冷間時のバルブタイミング制御の禁止の一つとして、次のものがある。すなわち、ＶＶＴ機構の多くでは、機関始動時に位置される初期位置がその動作範囲の一端、すなわち最進角位置又は最遅角位置に設定されており、機関停止中には、ＶＶＴ機構の動作がその初期位置にて機械的にロックされるようになっている。そして内燃機関の始動性を確保すべく、機関停止時には、ＶＶＴ機構を確実に初期位置に復動させておくことが必要となっている。しかしながら、機関冷間時には、異常でなくても、ＶＶＴ機構の応答性が著しく悪化しており、機関停止時の初期位置への復動を保証することが困難となっている。
【０００７】
なお近年には、排気浄化用の触媒の活性化以前でも高いエミッション性能の確保が要求されており、それに応えるために、低温環境下でのバルブタイミング制御の実施が要望されている。例えば触媒の活性化以前に排気バルブのバルブタイミングを遅角すれば、内燃機関の膨張工程が長くなり、気筒内での混合気の燃焼時間が延長されるため、未燃燃料成分であるＨＣの排出が抑えられるようになる。しかしながら、オイルの粘度が非常に増大してＶＶＴ機構の応答性が著しく悪化する低温環境下では、機関停止時のＶＶＴ機構の初期位置への復動を保証できないため、オイル温度が十分に上昇するまで、バルブタイミング制御の実施を断念せざるを得ないのが現状となっている。
【０００８】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、機関冷間時にもバルブタイミング制御の実施の機会を与えることのできる可変バルブタイミング機構の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、オイルの供給により駆動されて機関バルブのバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構の制御装置において、機関冷間時に前記可変バルブタイミング機構を駆動してそのときの同可変バルブタイミング機構の応答性を検出するとともに、機関停止時において、機関始動時に位置される初期位置へと同可変バルブタイミング機構を確実に復動させることが可能か否かをその検出結果に基づいて判定する判定手段と、前記判定手段が前記初期位置に確実に復動可能と判定することを条件に、前記可変バルブタイミング機構を駆動しての機関冷間時におけるバルブタイミング制御の実施を許可する許可手段と、を備えることをその要旨としている。
【００１０】
上記構成では、機関冷間時に可変バルブタイミング機構を駆動してその応答性を検出し、その検出された応答性から、機関停止時に可変バルブタイミング機構を初期位置に確実に復動可能か否かが判定される。そして機関停止時の初期位置への復動が可能なときには、バルブタイミング制御の実施を許可するようにしている。
【００１１】
原則としてバルブタイミング制御を禁止する機関冷間時にあっても、低温粘度の低いオイルが使用されているときなどには、機関停止時の初期位置への復動が可能な場合がある。そうした場合には、可変バルブタイミング機構の駆動によるバルブタイミング制御をある程度に実施することが可能である。上記構成では、機関冷間時のバルブタイミング制御の実施を始めから断念するのではなく、可変バルブタイミング機構の機関停止時の初期位置への復動が可能か否かを判定し、可能であれば、機関冷間時のバルブタイミング制御の実施を許可するようにしている。すなわち、本発明の可変バルブタイミング機構の制御装置では、バルブタイミング制御が原則禁止される機関冷間時に、バルブタイミング制御を実施可能な条件を積極的に探索して、バルブタイミング制御の実施の機会を見出すようにしている。そのため、機関冷間時にもバルブタイミング制御の実施の機会を与えることができ、ひいては機関冷間時のエミッション性能の向上を図ることができるようになる。
【００１２】
なお、ここでの機関冷間時とは、内燃機関の暖機完了前を意味するのではなく、通常の可変バルブタイミング制御が不能となるまでにオイル温度が低い状態のときを指している。
【００１３】
ところで、可変バルブタイミング機構の多くのでは、機関始動時に位置される初期位置が、その作動範囲の一端、すなわち最進角位置や最遅角位置に設定されている。そうした場合、機関始動後における可変バルブタイミング機構の最初の駆動は、初期位置から離間する方向に対して行われることになる。すなわち、初期位置が最進角位置に設定されている場合には、機関始動後における可変バルブタイミング機構の最初の駆動は遅角方向に対して行われることになる。また初期位置が最遅角位置に設定されている場合には、機関始動後における可変バルブタイミング機構の最初の駆動は進角方向に対して行われることになる。
【００１４】
そこで請求項２に記載のように、可変バルブタイミング機構の作動範囲の一端に上記初期位置が設定される場合において、応答性の検出に係る前記可変バルブタイミング機構の駆動を初期位置から離間する方向に行うように判定手段を構成すれば、機関始動後における可変バルブタイミング機構の最初の駆動時に上記判定を行うことが可能となる。そのため、機関冷間時におけるバルブタイミング制御の実施を早期に行うことができるようになる。
【００１５】
ところで上記判定のための応答性の検出に係る可変バルブタイミング機構の駆動中にも、内燃機関が突然停止されることがある。そうした場合、状況によっては、機関停止時に可変バルブタイミング機構を初期位置に復動できないことがある。これを回避するには、請求項３に記載のように、応答性の検出に係る可変バルブタイミング機構の駆動中に機関停止がなされるとしても、同可変バルブタイミング機構を初期位置へと確実に復動可能であることが確認されていることを条件として、応答性の検出に係る可変バルブタイミング機構の駆動を許容するように上記判定手段を構成すると良い。この場合、内燃機関の停止までに、初期位置への復動に必要な時間を十分確保することができるような状況であるときに限り、上記判定のための応答性の検出に係る駆動が許可されることになり、機関停止時の可変バルブタイミング機構の初期位置への復動を保証することができるようになる。より具体的には、例えば請求項４に記載のように、スロットル開度、アクセル操作量、車速及び機関回転速度のいずれか１つが判定値以上であることを条件として、応答性の検出に係る前記可変バルブタイミング機構の駆動を許容するよう上記判定手段を構成することで、判定に係る駆動中の突然の機関停止に際しても、初期位置への復動を保証することが可能となる。
【００１６】
車両走行中であれば、機関停止に至るまで、車両の減速→車両の停止→イグニッションのオフ操作といった過程を経る必要があり、機関停止までの時間に余裕がある。そのため、機関冷間時のバルブタイミング制御の実施を車両走行中に限って許可するようにすれば、機関停止時の初期位置に復動可能との判定に係る条件を緩和することが可能となる。そこで請求項５に記載のように、車両走行中であることを条件に、機関冷間時における前記バルブタイミング制御の実施を許可するよう上記許可手段を構成すれば、車両走行中に限って可変バルブタイミング機構の初期位置への復動を保証すれば良いことになり、機関冷間時のバルブタイミング制御の実施機会を増やすことができる。
【００１７】
車両が走行中であるか否かの判定は、車載変速機のギア段や車速、スロットル開度、アクセル操作量に基づいて行うことができる。そこで例えば請求項６に記載のように、車載変速機のギア段が走行レンジにあり、且つ車速、スロットル開度及びアクセル操作量のいずれかが判定値以上であることを条件に、機関冷間時における可変バルブタイミング機構の動作を許可するように許可手段を構成するようにしても良い。またこうした場合、請求項７に記載のように、上記許可手段が可変バルブタイミング機構の動作を許可する車速、スロットル開度及びアクセル操作量のいずれかをオイル温度に応じて可変とするようにしても良い。オイル温度に応じたオイルの粘度の変化により、初期位置への復動に必要な時間が変化するため、オイル温度に応じて上記許可車速、許可アクセル操作量を可変とすることで、可変バルブタイミング機構の動作をより広範囲に許容することができるようになる。
【００１８】
またオイル粘度が高く、可変バルブタイミング機構の応答性が低いときにも、可変バルブタイミング機構の変位角をあまり大きく取らなければ、初期位置への復動が可能となることがある。そのため、請求項８に記載のように、上記許可手段がバルブタイミング制御の実施を許可するときの可変バルブタイミング機構の目標変位角をオイル温度に応じて可変とするようにすれば、復動に必要な時間の変化に合せて可変バルブタイミング機構の制御態様を適合することができるようになる。
【００１９】
機関冷間時には、可変バルブタイミング機構の応答性が低いため、暖機完了後のような緻密なバルブタイミング制御は望むべくもない。そのため、機関冷間時には、可変バルブタイミング機構の動作を許可するとしても、その制御は単純なものにすることが望ましい。バルブタイミング制御の単純化は、例えば請求項９に記載のように、上記許可手段がバルブタイミング制御の実施を許可するときの可変バルブタイミング機構の目標変位角の算出用のマップを、機関回転速度、機関負荷、前記目標変位角をそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とする直交３軸の３次元座標系においてｘ−ｙ軸平面を底面とし、ｚ軸を高さ方向としたメサ形状をなす３次元マップとすることで実現可能である。
【００２０】
上記のように、機関冷間時におけるバルブタイミング制御の実施によれば、触媒暖機完了前のエミッション性能を向上することが可能である。そのため、触媒暖機完了前のエミッション性能の向上のみが目的であれば、請求項１０に記載のように、機関冷間時における可変バルブタイミング機構の動作を、触媒活性化以前に限り許可するように上記許可手段を構成すると良い。
【００２１】
バルブタイミング制御では、変位角の一定保持に必要な可変バルブタイミング機構の制御指令値（保持指令値）の学習を行うことで、応答性や収束性を向上している。ただし、機関冷間時には、オイルの粘度が高く、応答性や収束性が悪いため、保持指令値の学習を的確に行うことが困難となる。また機関冷間時には、オイルの温度による応答性の変化が著しく、オイルの温度或いはこれに相関する機関冷却水温をバルブタイミング制御に大きく反映させることが、例えばフィードバックゲインをオイルの温度に応じて可変とすることが望ましい。そこで請求項１１に記載のように、機関冷間時には、可変バルブタイミング機構の変位角のフィードバック制御における比例項の補正マップを可変バルブタイミング機構の実変位角、目標変位角間の偏差と機関冷却水温又はオイル温度との２次元マップとするとともに、変位角の一定保持に必要な前記可変バルブタイミング機構の制御指令値の学習を禁止すると良い。この場合には、機関冷間時には、保持指令値の学習が禁止されるため、保持指令値に不適切な値が学習されてしまうことを回避できる。またフィードバック比例項の補正マップを、可変バルブタイミング機構の実変位角、目標変位角間の偏差と機関冷却水温又はオイル温度との２次元マップとすることで、バルブタイミング制御の収束性を向上することができるようになる。
【００２２】
応答性が悪化するような低温高粘度のオイルの使用時には、機関回転速度に拘わらず、バルブタイミングの変更に際して一定の応答遅れが発生する。これを考慮した上記判定を行うには、請求項１２に記載のように、可変バルブタイミング機構の変位角が判定ライン以上となっている時間が判定値以上であるか否かで、前記初期位置への確実な復動の可否を判定するよう上記判定手段を構成するとともに、上記判定ラインを、可変バルブタイミング機構の動作開始から所定時間が経過するまでは、「０」に保持し、その後、時間の経過に応じてその値が漸増するように設定すると良い。
【００２３】
また可変バルブタイミング機構の動作が不可であると一旦判定されても、機関冷却水温や可変バルブタイミング機構のオイル温度がある程度上昇した後には、可変バルブタイミング機構が動作可能となることがある。そこで請求項１３に記載のように、初期位置への確実な復動が不能との一旦判定した後にも、機関冷却水度及びオイル温度の少なくとも一方が判定値以上上昇した時期を待って、前記判定を再実施するよう上記判定手段を構成すれば、機関冷間時におけるバルブタイミング制御の実施の機会を更に増やすことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変バルブタイミング機構の制御装置についてその全体構造を模式的に示す略図。
【図２】機関停止時間、ＶＶＴ復動時間とオイル温度との関係を示すグラフ。
【図３】最進角位置から最遅角位置ＶＶＴ作動時間、最遅角位置から最進角位置へのＶＶＴ作動時間とオイル温度との関係を示すグラフ。
【図４】上記実施形態に適用される応答性判定制御での判定ラインについて（ａ）は応答遅れを考慮しなかったときの設定態様を、（ｂ）は応答遅れを考慮したときの設定態様をそれぞれ示すタイムチャート。
【図５】同実施形態に適用される応答性判定制御の制御態様の一例を示すタイムチャート。
【図６】同実施形態に採用される応答性判定制御の実施判定ルーチンのフローチャート。
【図７】同実施形態に採用される応答性判定制御ルーチンのフローチャート。
【図８】同じく応答性判定制御ルーチンのフローチャート。
【図９】同実施形態に適用される冷間時目標変位角マップの設定態様を示すグラフ。
【図１０】同実施形態に適用される温間時目標変位角マップの設定態様を示すグラフ。
【図１１】同実施形態に適用される目標変位角の上限ガード値の設定態様を示すグラフ。
【図１２】同実施形態に採用される冷間ＶＶＴ制御の実行判定ルーチンのフローチャート。
【図１３】同実施形態に採用される冷間ＶＶＴ制御の目標変位角算出ルーチンのフローチャート。
【図１４】同実施形態に適用されるＶＶＴ機構の制御指令値の算出マップの設定態様を示すグラフ。
【図１５】同実施形態に適用されるＶＶＴ機構の制御指令値の水温補正率算出マップの設定態様を示すグラフ。
【図１６】同実施形態における冷間時ＶＶＴ制御の制御態様の一例を示すタイムチャート。
【図１７】同実施形態における冷間時ＶＶＴ制御の制御態様の他の例を示すタイムチャート。
【図１８】本発明の他の実施形態１における冷間ＶＶＴ制御の許可車速の設定態様を示すグラフ。
【図１９】本発明の他の実施形態２における冷間ＶＶＴ制御の目標変位角上限ガード値の設定態様を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の可変バルブタイミング機構の制御装置を具体化した一実施形態を、図１〜図１７を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る可変バルブタイミング機構の制御装置の全体構造を示している。なお本実施形態の可変バルブタイミング機構の制御装置は、車載内燃機関の排気バルブのバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構を対象に制御を行う装置として構成されている。
【００２６】
オイルポンプ１１は、オイルパン１０からオイルを汲み出してオイルコントロールバルブ１２に加圧して吐出する。オイルコントロールバルブ１２は、進角油路１３及び遅角油路１４を介して可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）１５に接続されている。ＶＶＴ機構１５は、進角油路１３及び遅角油路１４を介して印加された油圧に基づき動作し、内燃機関のクランクシャフトに対する排気側カムシャフトの相対回転位相を変更することで、排気バルブのバルブタイミングを変更するよう構成されている。
【００２７】
なお、オイルコントロールバルブ１２は、電子制御ユニット１６からのデューティー信号を制御指令値として受信して動作し、進角油路１３及び遅角油路１４を介したＶＶＴ機構１５への油圧の印加、或いはＶＶＴ機構１５からの油圧のドレインを調節する。そして、ＶＶＴ機構１５は、以下のように動作する。まずオイルコントロールバルブ１２が進角油路１３を介して油圧を印加するとともに、遅角油路１４を介して油圧をドレインすると、ＶＶＴ機構１５は、排気側カムシャフトを進角側に回転させて、排気バルブのバルブタイミングを進角する。またオイルコントロールバルブ１２より遅角油路１４を介して油圧を印加するとともに、進角油路１３を介して油圧をドレインすると、ＶＶＴ機構１５は、排気側カムシャフトを遅角側に回転させて、排気バルブのバルブタイミングを遅角する。一方、オイルコントロールバルブ１２を中立として、進角油路１３を介して印加される油圧と遅角油路１４を介して印加される油圧とを平衡させると、ＶＶＴ機構１５は、排気バルブのバルブタイミングを一定に保持する。
【００２８】
なお、このＶＶＴ機構１５では、機関始動時に位置される初期位置が、同ＶＶＴ機構１５の作動範囲の進角側の端に、すなわち最進角位置に設定されている。そしてＶＶＴ機構１５は、機関停止中には、内蔵するロック機構によりその変位がその最進角位置にて機械的にロックされるようになっている。
【００２９】
ちなみに以下の説明においてＶＶＴ機構１５の動作量は、初期位置である最進角位置を基準「０°」とした遅角側へのＶＶＴ機構１５の変位角［°］で示すこととする。なおこのＶＶＴ機構１５では、その制御上の遅角側への最大変位角は「３５°」に設定されている。
【００３０】
一方、電子制御ユニット１６には、内燃機関の運転状況や車両の走行状況を検出する各種センサー類１７の検出信号が入力されている。そうしたセンサーとしては、例えば機関冷却水の温度を検出する水温センサー、エンジンオイルの温度を検出するオイル温度センサー、吸気の温度を検出する吸気温センサー、スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサー、内燃機関の吸入空気量を検出するエアフローメーター、クランクシャフトの回転位相を検出するクランク角センサー、カムシャフトの回転位相を検出するカム角センサー、車速を検出する車速センサーなどがある。
【００３１】
（応答性判定制御）
続いて機関冷間時に実施される応答性判定制御について説明する。
機関冷間時には、ＶＶＴ機構１５の作動に供されるオイルの粘度が高く、十分な応答性を確保できないため、機関温間時のような緻密なバルブタイミング制御は到底望むべくもない。とはいえ、機関冷間時にも、応答性が低いなりにＶＶＴ機構１５を駆動して、限定的であるにせよ、バルブタイミング制御を行うことで、排気浄化触媒の活性化以前におけるエミッションの改善などに一定の効果が得られる。そこで、機関冷間時にもバルブタイミング制御の実施が要望される訳であるが、その実現には次のような障害がある。
【００３２】
すなわち、機関始動時にＶＶＴ機構１５が初期位置である最進角位置以外の位置に位置されていると、内燃機関の始動に著しい支障が生じてしまう。そのため、機関始動時にＶＶＴ機構１５を最進角位置に位置させる必要があるが、そのためには機関停止時にＶＶＴ機構１５を最進角位置に復動しておくことが必要となる。しかしながら、機関冷間時には、ＶＶＴ機構１５の応答性が著しく低下しているため、ＶＶＴ機構１５を動作させると、機関停止時にＶＶＴ機構１５を最進角位置に復動することができない虞がある。勿論、内燃機関の始動性の面から、機関停止時のＶＶＴ機構１５の最進角位置への復動不能は許容できるものではなく、したがって機関冷間時のバルブタイミング制御は、機関停止時の最進角位置への復動が保証されなければ実施できないことになる。
【００３３】
そこで本実施形態では、機関冷間時に、ＶＶＴ機構１５の応答性についての検証を行い、機関停止時の最進角位置への復動が保証できることを条件に、機関冷間時のバルブタイミング制御を許可するようにしている。より詳しくは、機関冷間時にＶＶＴ機構１５を駆動してその応答性を検出し、その検出された応答性から、機関停止時にＶＶＴ機構１５をその初期位置である最進角位置に確実に復動可能か否かを判定し、復動可能と判定されたときには、機関冷間時のバルブタイミング制御の実施を許可するようにしている。
【００３４】
ここで、ＶＶＴ機構１５の応答性、機関停止時間とオイルの温度との関係について考察する。図２は、変位角「３５°」から変位角「０°」へのＶＶＴ機構１５の作動時間のオイル温度による変化の様子が示されている。また同図には、機関回転数「１５００ｒｐｍ」で停車中の状態からの機関停止時間、すなわち機関停止操作の開始から内燃機関が停止するまでの時間の、オイル温度による変化の様子が一点鎖線にて併せ示されている。
【００３５】
同図に示すように、オイル温度「４℃」以下では、上記ＶＶＴ機構１５の作動時間が上記機関停止時間を上回り、機関停止時の最進角位置への復動は保証できないことになる。これでは、オイル温度が氷点下となる極低温時には、バルブタイミング制御は行えないことになる。
【００３６】
もっとも、これは、停車中の状態からの機関停止を前提とした話であり、車両が走行中の状態からの機関停止に限れば、機関停止に至るまでに車両の減速→車両の停止→イグニッションのオフ操作といった過程を経る必要があり、最進角位置への復動にもっと猶予を持たせることができる。そこで本実施形態では、機関冷間時のバルブタイミング制御を、車両走行中に限定して実施することとして、より広い温度範囲で機関冷間時のバルブタイミング制御の実施を許容するようにしている。
【００３７】
なお図２に示されるＶＶＴ機構１５の上記作動時間は、標準的なオイルの使用を前提としたもので、使用中のオイルの性状によっては、上記作動時間は変化する。またＶＶＴ機構１５及びその油圧系の個体差や経時劣化の状況によっても、上記作動時間は変化する。そのため、機関冷間時のバルブタイミング制御の実施の機会を可能な限り増大させるには、ＶＶＴ機構１５の実際の応答性を確認して、バルブタイミング制御の実施の可否を検証する必要がある。
【００３８】
ここで確認の必要なＶＶＴ機構１５の応答性は、最進角位置への復動、すなわち進角側へのＶＶＴ機構１５の動作についてのものである。ただし、上述したように、ＶＶＴ機構１５は機関始動時に最進角位置に位置されており、進角側への動作についてのＶＶＴ機構１５の応答性の確認は、一旦、ＶＶＴ機構１５を遅角側に駆動した後でなければ行えないことになり、応答性の検証に時間が掛ってしまうようになる。
【００３９】
図３に、ＶＶＴ機構１５の進角側への駆動、遅角側への駆動のそれぞれについての作動速度の検証結果を示す。同図には、「１０Ｗ３０」、「２０Ｗ５０」の２種のオイルの使用時における、変位角「０°」から変位角「３５°」への遅角側に対するＶＶＴ機構１５の駆動、変位角「３５°」から変位角「０°」への進角側に対するＶＶＴ機構１５の駆動のそれぞれの作動時間とオイル温度との関係が示されている。同図から明らかなように、進角側への作動時間と遅角側への作動時間とのオイル温度に対する変化傾向には明らかな相関が見られる。したがって、遅角側への、すなわち初期位置である最進角位置から離間する方向へのＶＶＴ機構１５の応答性の検出結果からは、最進角位置への復動におけるＶＶＴ機構１５の応答性を概ね推定することが可能となる。そこで本実施形態では、遅角側に対してなされる機関始動後のＶＶＴ機構１５の最初の駆動時に同ＶＶＴ機構１５の応答性を検出するとともに、機関停止時にＶＶＴ機構１５を最進角位置に確実に復動させることが可能か否かをその検出結果に基づいて判定するようにしている。
【００４０】
ここで本実施形態における機関停止時の最進角位置への復動の可否に関する応答性の判定に係る制御（応答性判定制御）の概要を説明する。本実施形態での応答性の判定は大きくは、次の態様で行われる。すなわち、本実施形態では、応答性の判定のための駆動開始後のＶＶＴ機構１５の実変位角が予め設定された判定ラインを上回っている時間（ＯＫ時間）を計測し、その時間が規定の判定値（ＶＶＴ制御許可判定時間）以上であるか否かで、機関停止時の最進角位置への復動の可否を判定するようにしている。
【００４１】
次に、上記のような応答性の判定に係る判定ラインの設定について考察する。判定ラインの設定態様としては、図４（ａ）に示すように、応答性判定に係るＶＶＴ機構１５の駆動の開始時である時刻ｔ０から時間の経過とともに漸増するようなラインの設定がまず考えられる。この場合、同図の破線Ａに示されるように、ＶＶＴ機構１５の実変位角が終始、判定ラインを上回って推移した場合には、当然ながら、機関停止時の最進角位置への復動が可能であるとの判定（ＯＫ判定）がなされる。
【００４２】
ところで低温粘性の高い劣化オイルの使用時には、駆動の開始後のＶＶＴ機構１５の実変位角の立ち上りが非常に鈍いことが確認されている。この場合には、駆動の開始後のＶＶＴ機構１５の実変位角は、例えば同図の破線Ｂに示されるように推移する。同図の破線Ｂに示されるように実変位角が推移した場合、同図に示されるように判定ラインが設定されていると、時刻ｔ１まで実変位角が判定ラインを下回っており、機関停止時の最進角位置への復動は不能との判定（ＮＧ判定）がなされてしまうことになる。
【００４３】
ところが、破線Ｂに示されるように実変位角が推移した場合にも、最終的には、規定の時間内に実変位角が目標変位角付近に達していれば、機関停止時の最進角位置への復動は可能といえることがある。そこで本実施形態では、こうした場合の実変位角の応答遅れを考慮して、図４（ｂ）に示されるように判定ラインを設定するようにしている。すなわち、本実施形態では、ＶＶＴ機構１５の動作開始時である時刻ｔ０から所定時間が経過した時刻ｔ２まではその値が「０」に保持され、その後、時間の経過に応じてその値が漸増するように判定ラインを設定するようにしている。こうした場合には、同図の破線Ａのように実変位角が推移した場合は勿論、破線Ｂのように実変位角が推移した場合にも、ＯＫ判定がなされるようになる。
【００４４】
続いて、図５を参照して、上記応答性判定制御の詳細について説明する。本実施形態における応答性判定制御は、ステージ０からステージ３までの４つの段階を踏んで実施される。
【００４５】
ステージ０では、モニター準備が、すなわち応答性判定に係るＶＶＴ機構１５の応答性の検出の準備が行われる。具体的には、ステージ０は、ＶＶＴ機構１５の目標変位角及び実変位角が共に最進角位置にある状態から目標変位角がモニター開始目標変位角判定値を超えることが、すなわち目標変位角の変更が開始されたことが確認されるまでの期間となっている。図５の場合には、時刻ｔ３までの期間ｇａがステージ０に相当する。
【００４６】
時刻ｔ３に応答性判定に係る目標変位角の変更が開始されると、その時刻ｔ３よりステージ１に移行する。ステージ１は、ステップ応答の検出の期間となっている。具体的には、ステージ１は、応答性判定の前提条件の成立時間が規定の成立判定時間Ｃ２を上回り、且つ目標変位角がステップ応答判定値を超えるまで継続される。すなわち、ステージ１は、目標変位角がステップ応答判定値を超える時刻ｔ４、及び上記成立時間が成立判定時間Ｃ２を上回る時刻ｔ５のいずれか遅い方までとなる（同図の場合は時刻ｔ５）。
【００４７】
ステージ１が終了すると、応答性安定待ちの期間であるステージ２が開始される。具体的には、ステージ２は、目標変位角が上記ステップ応答判定値を超えた状態が維持されており、且つステージ２の開始からの経過時間である検出時間が規定の判定開始時間となるまで継続される。なおこのステージ２は、目標変位角の変更直後のＶＶＴ機構１５の不安定な挙動を、応答性の判定から除外するために設けられている。
【００４８】
ステージ２が完了すると、ＶＶＴ機構１５の応答性を実際に検出するステージ３に移行する。ステージ３は、ステージ２の開始からの経過時間である上記検出時間が判定終了時間に達するまで継続され、その間には、ＶＶＴ機構１５の実変位角が上述の判定ラインを超えている時間（ＯＫ時間）の計測が行われる。そして判定終了時間に達すると、計測したＯＫ時間がＶＶＴ制御許可判定時間以上であるか否かで、ＯＫ判定とするか、ＮＧ判定とするかが判定される。
【００４９】
なおＮＧ判定がなされた場合には、機関冷却水度及びオイル温度の少なくとも一方が判定値以上上昇する時期を待って、応答性判定を再実施するようにしている。ここでは、ＮＧ判定以降の吸入空気量の積算値（積算Ｇａ）が規定の再判定移行判定値を超えることをもって、機関冷却水度、オイル温度が判定値以上上昇したと判定して再判定を行うようにしている。
【００５０】
図６は、こうした応答性判定制御の実施の可否の判定に係る実施判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、機関冷間時の間、電子制御ユニット１６により周期的に繰り返し実施されるものとなっている。
【００５１】
さて本ルーチンの処理が開始されると、電子制御ユニット１６はまずステップＳ１０において、冷間バルブタイミング（ＶＴ）制御前提フラグが「ＯＮ」であるか否かを確認する。この冷間ＶＴ制御前提フラグは、バルブタイミング制御に必要なセンサーやアクチュエーターに異常が無いことが確認され、且つスロットル開度が判定値以上であることを条件に「ＯＮ」にセットされるフラグとなっている。そして電子制御ユニット１６は、冷間ＶＴ制御前提フラグが「ＯＮ」であればステップＳ２０に移行し、「ＯＦＦ」であればそのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。
【００５２】
なお、スロットル開度が判定値以上であることを冷間ＶＴ制御前提フラグの「ＯＮ」条件としたのは、次の理由による。こうした応答性判定のためのＶＶＴ機構１５の駆動中にも、内燃機関が突然停止されることがある。そうした場合、状況によっては、機関停止時にＶＶＴ機構１５を最進角位置に復動できない虞がある。これを回避するには、応答性判定のための応答性の検出に係るＶＶＴ機構１５の駆動中に機関停止がなされるとしても、同ＶＶＴ機構１５を最進角位置へと確実に復動可能であることが確認されていることを条件として、ＶＶＴ機構１５の駆動を許容することが必要となる。そこでここでは、スロットル開度が判定値以上であることを条件として応答性判定に係るＶＶＴ機構１５の駆動を許容することで、判定中の突然の機関停止に際しても、ＶＶＴ機構１５の最進角位置への復動を保証するようにしている。
【００５３】
さて処理が上記ステップＳ２０に移行すると、電子制御ユニット１６はそのステップＳ２０において、今回の機関始動後の応答性判定の履歴（判定履歴）を確認する。ここでＯＫ判定の履歴があれば、電子制御ユニット１６は処理をステップＳ４０に移行し、そのステップＳ４０において判定要求フラグを「ＯＦＦ」にセットして今回の本ルーチンの処理を終了する。また未判定であれば、すなわち判定の履歴が無ければ、電子制御ユニット１６は、ステップＳ５０において判定要求フラグを「ＯＮ」にセットして、今回の本ルーチンの処理を終了する。
【００５４】
一方、ＮＧ判定の履歴があれば、電子制御ユニット１６はステップＳ３０において、前回のＮＧ判定移行の積算Ｇａが上記再判定移行判定値を超えるか否かを確認する。ここで積算Ｇａが上記再判定移行判定値以下であれば（Ｓ３０：ＮＯ）、電子制御ユニット１６はステップＳ４０において、判定要求フラグを「ＯＦＦ」にセットして、今回の本ルーチンの処理を終了する。一方、積算Ｇａが上記再判定移行判定値を超えていれば（Ｓ３０：ＮＯ）、電子制御ユニット１６はステップＳ６０において判定履歴を「再判定」とした後、ステップＳ５０において判定要求フラグを「ＯＮ」にセットして今回の本ルーチンを終了する。
【００５５】
図７及び図８は、応答判定制御ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理も、機関冷間時に電子制御ユニット１６により周期的に繰り返し実施されるものとなっている。
【００５６】
さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット１６はまずステップｓ１００において、判定要求フラグが「ＯＮ」であるか否かを確認する。ここで判定要求フラグが「ＯＦＦ」であれば（Ｓ１００：ＮＯ）、電子制御ユニット１６はステップＳ２８０において、ステージを「０」にリセットするとともに、上記前提条件成立時間、検出時間及びＯＫ時間の各カウンターをクリアして今回の本ルーチンの処理を終了し、判定を最初からやり直す。
【００５７】
判定フラグが「ＯＮ」であれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１６はステップＳ１１０において現在のステージを確認する。ここで電子制御ユニット１６は、現在のステージが「０」であればステップＳ１２０に、現在のステージが「１」であればステップＳ１３０に、現在のステージが「２」又は「３」であればステップＳ１８０にそれぞれ処理を進める。
【００５８】
現在のステージが「０」であれば、電子制御ユニット１６はステップＳ１２０において、前回の目標変位角、実変位角が共に最進角位置であったか否かを確認する。ここで電子制御ユニット１６は、前回の目標変位角、実変位角のいずれか又は双方が最進角位置でなければ（Ｓ１２０：ＮＯ）、処理をステップＳ２８０に進めて、そのステップＳ２８０において各カウンターのクリア等を行って、判定を最初からやり直す。また前回の目標変位角、実変位角が共に最進角位置であれば（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１６は処理をステップＳ１３０に移行する。
【００５９】
ステップＳ１３０に処理が進むと、電子制御ユニット１６はそのステップＳ１３０において、目標変位角がモニター開始目標変位角を超えたか否かを確認する。ここで目標変位角がモニター開始目標変位角以下であれば（Ｓ１３０：ＮＯ）、電子制御ユニット１６は処理をステップＳ２８０に進め、判定を最初からやり直す。
【００６０】
また目標変位角がモニター開始目標変位角を超えていれば（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１６は処理をステップＳ１４０に進め、そのステップＳ１４０において、前提条件成立時間のカウントアップを行い、ステージを「１」に進める。そして電子制御ユニット１６は、続くステップＳ１５０において、目標変位角が上記ステップ応答判定値を超えているか否かを確認し、超えていなければ（ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了して判定を継続する。
【００６１】
一方、目標変位角がステップ応答判定値を超えていれば（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１６は処理をステップＳ１６０に進め、そのステップＳ１６０において、前提条件成立時間が成立判定時間Ｃ２を超えているか否かを確認する。ここで前提条件成立時間が成立判定時間Ｃ２を超えていなければ（Ｓ１６０：ＮＯ）、電子制御ユニット１６は処理をステップＳ２８０に進め、判定を最初からやり直す。
【００６２】
また前提条件成立時間が成立判定時間Ｃ２を超えていれば（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１６は、処理をステップＳ１７０に進める。そして電子制御ユニット１６は、そのステップＳ１７０において、前提条件成立時間のカウントをクリアした上でステージ２に移行し、処理をステップＳ１８０に進める。
【００６３】
ステップＳ１８０に処理が移行すると、電子制御ユニット１６は、そのステップＳ１８０において、検出時間のカウントアップを行うとともに、ＮＧ判定値を算出する。ＮＧ判定値は、現在の時刻における上記判定ラインの値を指している。そして電子制御ユニット１６は続くステップＳ１９０において、目標変位角がステップ応答判定値を超えるか否かを確認し、超えていないのであれば（ＮＯ）、処理をステップＳ２８０に進め、判定を最初からやり直す。
【００６４】
一方、目標変位角がステップ応答判定値を超えていれば（Ｓ１９０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１６は、ステップＳ２００に処理を進め、そのステップＳ２００において、検出時間が上記判定開始時間を超えているか否かを確認する。ここで電子制御ユニット１６は、検出時間が判定開始時間を超えていなければ（Ｓ２００：ＮＯ）、そのまま今回の処理を終了して判定を継続し、そうでなければ（Ｓ２００：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２１０に進める。
【００６５】
ステップＳ２１０に移行すると、電子制御ユニット１６は、そのステップＳ２１０においてステージ３に移行し、続くステップＳ２２０において、実変位角がＮＧ判定値以上であるか否かを確認する。ここで電子制御ユニット１６は、実変位角がＮＧ判定値未満であれば（Ｓ２２０：ＮＯ）、そのままステップＳ２４０に進み、ＮＧ判定値以上であれば（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、ステップＳ２３０においてＯＫ時間をカウントアップしてからステップＳ２４０に進む。
【００６６】
ステップＳ２４０に移行すると、電子制御ユニット１６はそのステップＳ２４０において、検出時間が上記判定終了時間に達したか否かを確認し、達していなければ（ＮＯ）、そのまま今回の処理を終了して判定を継続する。一方、検出時間が判定終了時間に達していれば（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１６は、ステップＳ２５０に進み、応答性判定を実施する。すなわち、ＯＫ時間が上記ＶＶＴ制御許可判定時間以上であれば、ＯＫ判定として、その旨を判定履歴に記録する（Ｓ２６０）。またＯＫ時間が上記ＶＶＴ制御許可判定時間未満であれば、ＮＧ判定として、その旨を判定履歴に記録する（Ｓ２７０）。そして電子制御ユニット１６は、ステップＳ２８０に進み、ステージのリセット及び各カウンターのクリアを行って、今回の応答性判定を完了する。
【００６７】
（冷間バルブタイミング制御）
続いて、上記応答性判定の結果、機関停止時の最進角位置への復動が可能であるとＯＫ判定されたときに実施される機関冷間時のバルブタイミング制御について、図９〜図１７を参照して説明する。
【００６８】
本実施形態では、上述したように、冷間バルブタイミング制御を車両走行中に限定して実施することで、機関停止時間に一定の余裕があるときに限り、ＶＶＴ機構１５を駆動するようにしている。具体的には、車両の自動変速機が走行レンジ（Ｄレンジ）にあり、且つ車速が一定値以上、スロットル開度が一定値以上の少なくとも一方が満たされるときに限って、冷間バルブタイミング制御を許可するようにしている。
【００６９】
また機関冷間時には、ＶＶＴ機構１５の応答性が低いため、暖機完了後のような緻密なバルブタイミング制御は望むべくもない。そのため、機関冷間時には、ＶＶＴ機構１５の動作を許可するとしても、その制御は単純なものにすることが望ましい。
【００７０】
そこで本実施形態では、冷間バルブタイミング制御におけるＶＶＴ機構１５の目標変位角の算出マップを、図９に示すような態様とすることで、バルブタイミング制御の単純化を図っている。図９に示すように冷間バルブタイミング制御におけるＶＶＴ機構１５の目標変位角の算出マップは、機関回転速度、機関負荷、前記目標変位角をそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とする直交３軸の３次元座標系においてｘ−ｙ軸平面を底面とし、ｚ軸を高さ方向としたメサ形状をなす３次元マップとなっている。なおメサ形状とは、横断面が台形をなす、テーブル台地状の形状を示している。一方、図１０には、暖機完了後の通常のバルブタイミング制御におけるＶＶＴ機構１５の目標変位角の算出マップを示している。これら算出マップを対比すれば明らかなように、温間時のものと比べれば、冷間バルブタイミング制御の目標変位角の算出マップはより簡易なマップとなっている。
【００７１】
なお冷間バルブタイミング制御は、車両に搭載された排気浄化触媒の活性化以前のエミッション性能を確保することを目的として実施される。そのため、排気浄化触媒の暖機完了後は、冷間バルブタイミング制御の実施の意義が余りなくなってしまう。そこで本実施形態では、冷間バルブタイミング制御によるＶＶＴ機構１５の動作を、触媒活性化以前に限り許可するようにしている。
【００７２】
具体的には、図１１に示すような目標変位角の上限ガード値の算出マップを用意し、機関始動後の積算Ｇａが一定量以上となると、ＶＶＴ機構１５の目標変位角の上限ガード値を「０」として、目標変位角を「０°」に、すなわちＶＶＴ機構１５の変位角を最進角位置に固定するようにしている。なお、上限ガード値が「０」となる積算Ｇａの値は、機関始動時の冷却水温（始動時水温）によって可変とされ、始動時水温が高いときほど、上限ガード値が「０」となる積算Ｇａの値が小さくなるように、すなわち冷間バルブタイミング制御の実施期間を短くするようになっている。
【００７３】
図１２は、冷間バルブタイミング（ＶＴ）制御の実行の可否を判定するための実行判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、機関冷間時に電子制御ユニット１６により周期的に繰り返し実施されるものとなっている。
【００７４】
さて本ルーチンの処理が開始されると、電子制御ユニット１６はまずステップＳ３００において、始動マスク時間が経過したか否かを確認する。始動マスク時間とは、機関始動後、内燃機関の状態が安定するまで各種制御の実施を保留しておくために設定された時間である。ここで始動マスク時間が経過していなければ（Ｓ３００：ＮＯ）、電子制御ユニット１６は、上限ガード値を「０」とし（Ｓ３２０）、制御前提フラグを「ＯＦＦ」とし（Ｓ３６０）、更に制御許可フラグを「ＯＦＦ」として（Ｓ４００）、今回の本ルーチンの処理を終了する。また始動マスク時間が経過していれば（Ｓ３００：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１６はステップＳ３１０に進み、バルブタイミング制御に必要なセンサーやアクチュエーターに異常が無いか否かを確認する。ここで異常があれば（Ｓ３１０：ＮＯ）、電子制御ユニット１６は、上限ガード値を「０」とし（Ｓ３２０）、制御前提フラグを「ＯＦＦ」とし（Ｓ３６０）、更に制御許可フラグを「ＯＦＦ」として（Ｓ４００）、今回の本ルーチンの処理を終了する。また異常がなければ、電子制御ユニット１６はステップＳ３３０の処理に進む。
【００７５】
ステップＳ３３０に進むと、電子制御ユニット１６はそのステップＳ３３０において、図１１に示した算出マップを用いて、始動時水温と積算Ｇａとに基づく上限ガード値の算出を行う。ここで算出された上限ガード値が「０」であれば（Ｓ３３０：ＮＯ）、既に触媒の暖機が完了し、冷間バルブタイミング制御は不要となっているため、電子制御ユニット１６は、制御前提フラグ及び制御許可フラグを「ＯＦＦ」として（Ｓ３６０，Ｓ４００）、今回の本ルーチンの処理を終了する。一方、電子制御ユニット１６は、上限ガード値が「０」よりも大きければ（Ｓ３３０：ＹＥＳ）、ステップＳ３５０の処理に進む。
【００７６】
ステップＳ３５０に進むと、電子制御ユニット１６はそのステップＳ３５０において、制御前提フラグを「ＯＮ」とする。そして続くステップＳ３７０において、電子制御ユニット１６は、自動変速機（ＡＴ）油温、水温、及び吸気温のすべてが判定値Ｔ１を超えているか否かを確認する。ここでＡＴ油温、水温、及び吸気温のいずれかが判定値Ｔ１以下であれば（Ｓ３７０：ＮＯ）、極端な寒冷下にあり、ＶＶＴ機構１５の作動に適さないとして、電子制御ユニット１６は、ステップＳ４００にて制御許可フラグを「ＯＦＦ」として、今回の本ルーチンの処理を終了する。
【００７７】
一方、ＡＴ油温、水温、及び吸気温のすべてが判定値Ｔ１を超えていれば（Ｓ３７０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１６はステップＳ３８０において、車両の自動変速機が走行レンジ（Ｄレンジ）にあり、且つ車速が一定値以上、スロットル開度が一定値以上の少なくとも一方が満たされるか否かを確認する。ここで否定判定されれば（Ｓ３７０：ＮＯ）、すなわち車両が走行中でなければ、電子制御ユニット１６はステップＳ４００にて制御許可フラグを「ＯＦＦ」として、今回の本ルーチンの処理を終了する。またここで肯定判定されれば（Ｓ３７０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１６はステップＳ３９０において、制御許可フラグを「ＯＮ」にセットして今回の本ルーチンの処理を終了する。
【００７８】
図１３は、冷間バルブタイミング制御時の目標変位角算出ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理もまた、機関冷間時に電子制御ユニット１６により周期的に繰り返し実施されるものとなっている。
【００７９】
本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット１６はまず、ステップＳ５００において、制御前提フラグが「ＯＮ」であるか否かを確認する。制御前提フラグが「ＯＦＦ」であれば（Ｓ５００：ＮＯ）、温間バルブタイミング（ＶＴ）制御が優先となり（Ｓ５１０）、暖機完了後の通常のバルブタイミング制御が実施される。一方、制御前提フラグが「ＯＮ」であれば（Ｓ５００：ＹＥＳ）、冷間バルブタイミング（ＶＴ）制御が優先となり、冷間バルブタイミング制御が実施される。
【００８０】
冷間バルブタイミング制御が実施されることになると、電子制御ユニット１６はステップＳ５３０において、制御許可フラグが「ＯＮ」であるか否かを確認する。制御許可フラグが「ＯＦＦ」であれば（Ｓ５３０：ＮＯ）、電子制御ユニット１６はステップＳ５４０において目標変位角を「０」に設定して、今回の本ルーチンの処理を終了する。
【００８１】
一方、制御許可フラグが「ＯＮ」であれば（Ｓ５４０：ＹＥＳ）、電子制御ユニット１６は、ステップＳ５５０において、機関回転速度ＮＥと機関負荷ＫＬとに基づいて、図９の算出マップを用いて目標変位角を算出する。そして電子制御ユニット１６は、続くステップＳ５６において、図１１の算出マップを用いて算出される上限ガード値によるガード処理を、先のステップＳ５５０にて算出した目標変位角に対して施した上で、ステップＳ５７０に進む。
【００８２】
ステップＳ５７０では、電子制御ユニット１６は、応答性判定の結果がＮＧ判定でないか否かを確認し、ＮＧ判定でなければ（ＹＥＳ）、すなわちＯＫ判定であれば、ステップＳ５５０，Ｓ５６０にて算出した値を、ＮＧ判定であれば（ＮＯ）「０」を（Ｓ５４０）、目標変位角にそれぞれ設定して、今回の本ルーチンの処理を終了する。
【００８３】
こうした目標変位角の設定後、電子制御ユニット１６は、実変位角、目標変位角間の偏差に基づいてオイルコントロールバルブ１２への制御指令値であるデューティー信号を算出し、変位角のフィードバック制御を実施する。具体的には、デューティー指令値は、基本的には、図１４に示すような実変位角、目標変位角間の偏差と機関回転速度ＮＥとに基づく算出マップから求められる。すなわち、この算出マップからは、バルブタイミングのフィードバック制御の比例項が求められている。
【００８４】
また本実施形態では、図１４の算出マップから算出されたデューティー指令値のベース値に、図１５に示されるような実変位角、目標変位角間の偏差と冷却水温とに基づく補正マップより算出された補正係数を乗算することで、最終的なデューティー指令値が求められている。この補正マップによれば、極低温時の遅角側へのＶＶＴ機構１５の駆動時の制御ゲインが大幅に高められている。一方、オイル温度によっては、ＶＶＴ機構１５の油圧系の構成部材間のクリアランスからのオイル漏れが減り、ＶＶＴ機構１５の応答性が高まるため、そうした温度域では、補正係数は「１」未満の値に設定されている。こうした補正によれば、オイル温度がＶＶＴ機構１５の応答性に与える影響を反映して、バルブタイミング制御の収束性を向上することができるようになる。
【００８５】
ちなみに、温間時の通常のバルブタイミング制御では、変位角の一定保持に必要なＶＶＴ機構１５の制御指令値（保持デューティー）の学習を行うことで、応答性や収束性を向上している。ただし、機関冷間時には、オイルの粘度が高く、応答性や収束性が悪いため、保持デューティーの学習を的確に行うことが困難となる。そこで本実施形態では、冷間バルブタイミング制御においては、保持デューティーの学習を禁止することで、保持デューティーに不適切な値が学習されてしまうことを回避するようにしている。
【００８６】
図１６は、こうした本実施形態の可変バルブタイミング機構の制御装置の制御態様の一例が示されている。同図の時刻ｔ１０には、制御前提フラグが「ＯＮ」となっている。ただしこの時点では、制御許可フラグは「ＯＦＦ」であり、ＶＶＴ機構１５の目標変位角は「０」のままとなる。その後の時刻ｔ１１に制御許可フラグが「ＯＮ」となると、目標変位角が最遅角位置に設定されるとともに、応答性判定が開始される。同図の例では、この最初の応答性判定でＯＫ判定がなされており、以後、車両が走行される都度、ＶＶＴ機構１５が遅角側に駆動される。
【００８７】
なお同図の例では、時刻ｔ１２以降は、上限ガード値が減少され、それに伴い目標変位角も減少されている。そして上限ガード値が「０」となる時刻ｔ１３において冷間バルブタイミング制御は完了し、以後は温間時の通常のバルブタイミング制御が開始されることになる。
【００８８】
図１７は、本実施形態の可変バルブタイミング機構の制御装置の制御態様の他の例を示している。同図の例においても、時刻ｔ２０に制御前提フラグが、時刻ｔ２１に制御許可フラグが「ＯＮ」となり、その時刻ｔ２１から応答性判定が開始されている。同図の例では、この時刻ｔ２１からの最初の応答性判定においてＮＧ判定がなされており、判定後、目標変位角は「０°」とされている。そのため、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４までの車両の走行期間にあっても、目標変位角、実変位角は「０°」に保たれている。
【００８９】
また同図の例では、時刻ｔ２５より応答性の再判定がなされている。このときの判定は、ＯＫ判定となり、以後、時刻ｔ２６において上限ガード値が「０」となり、制御が完了するまで、冷間バルブタイミング制御が実施されている。
【００９０】
なお、こうした本実施形態においては、電子制御ユニット１６が上記判定手段、許可手段に対応している。また本実施形態の適用されるＶＶＴ機構１５では、最進角位置が上記初期位置に設定されている。
【００９１】
以上説明した本実施形態の可変バルブタイミング機構の制御装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、電子制御ユニット１６は、機関冷間時にＶＶＴ機構１５を駆動してそのときの同ＶＶＴ機構１５の応答性を検出するとともに、機関停止時において、機関始動時に位置される最進角位置へと同ＶＶＴ機構１５を確実に復動させることが可能か否かをその検出結果に基づいて判定するようにしている。そして電子制御ユニット１６は、最進角位置に確実に復動可能と判定することを条件に、ＶＶＴ機構１５を駆動しての機関冷間時におけるバルブタイミング制御の実施を許可するようにしている。原則としてバルブタイミング制御を禁止する機関冷間時にあっても、低温粘度の低いオイルが使用されているときなどには、機関停止時の初期位置への復動が可能な場合がある。そうした場合には、ＶＶＴ機構１５の駆動によるバルブタイミング制御をある程度に実施することが可能である。本実施形態では、機関冷間時のバルブタイミング制御の実施を始めから断念するのではなく、ＶＶＴ機構１５の機関停止時の最進角位置への復動が可能か否かを判定し、可能であれば、機関冷間時のバルブタイミング制御の実施を許可するようにしている。すなわち、本実施形態の可変バルブタイミング機構の制御装置では、バルブタイミング制御が原則禁止される機関冷間時に、バルブタイミング制御を実施可能な条件を積極的に探索して、バルブタイミング制御の実施の機会を見出すようにしている。そのため、機関冷間時にもバルブタイミング制御の実施の機会を与えることができ、ひいては機関冷間時のエミッション性能の向上を図ることができるようになる。
【００９２】
（２）本実施形態では、電子制御ユニット１６は、ＶＶＴ機構１５の作動範囲の一端である最進角位置を初期位置として設定するとともに、応答性判定のための応答性の検出に係るＶＶＴ機構１５の駆動を初期位置である最進角位置から離間する方向に、すなわち遅角側に行うようにしている。そのため、機関始動後におけるＶＶＴ機構１５の最初の駆動時に応答性判定を行うことが可能となり、機関冷間時におけるバルブタイミング制御の実施を早期に行うことができるようになる。
【００９３】
（３）本実施形態では、電子制御ユニット１６は、応答性の検出に係るＶＶＴ機構１５の駆動中に機関停止がなされるとしても、同ＶＶＴ機構１５を最進角位置へと確実に復動可能であることが確認されていることを条件として、応答性の検出に係るＶＶＴ機構１５の駆動を許容するようにしている。より具体的には、電子制御ユニット１６は、スロットル開度が判定値以上であることを条件として、応答性の検出に係るＶＶＴ機構１５の駆動を許容するようにしている。この場合、内燃機関の停止までに、最進角位置への復動に必要な時間を十分確保することができるような状況であるときに限り、上記判定のための応答性の検出に係るＶＶＴ機構１５の駆動が許可されることになり、機関停止時のＶＶＴ機構１５の最進角位置への復動を保証することができるようになる。
【００９４】
（４）本実施形態では、電子制御ユニット１６は、車両走行中であることを条件に、機関冷間時におけるバルブタイミング制御の実施を許可するようにしている。より具体的には、電子制御ユニット１６は、車載変速機のギア段が走行レンジにあり、且つ車速が判定値以上であること、及びスロットル開度が判定値以上であることの少なくとも一方が満されることを条件に、機関冷間時における可変バルブタイミング機構の動作を許可するようにしている。車両走行中であれば、機関停止に至るまで、車両の減速→車両の停止→イグニッションのオフ操作といった過程を経る必要があり、機関停止までの時間に余裕がある。そのため、機関冷間時のバルブタイミング制御の実施を車両走行中に限って許可するようにすれば、機関停止時の初期位置に復動可能との判定に係る条件を緩和することが可能となる。この場合、車両走行中に限って可変バルブタイミング機構の初期位置への復動を保証すれば良いことになり、機関冷間時のバルブタイミング制御の実施機会を増やすことができる。
【００９５】
（５）本実施形態では、冷間バルブタイミング制御の実施を許可するときのＶＶＴ機構１５の目標変位角の算出用のマップを、機関回転速度ＮＥ、機関負荷ＫＬ、目標変位角をそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とする直交３軸の３次元座標系においてｘ−ｙ軸平面を底面とし、ｚ軸を高さ方向としたメサ形状をなす３次元マップとするようにしている。機関冷間時には、ＶＶＴ機構１５の応答性が低いため、暖機完了後のような緻密なバルブタイミング制御は望むべくもない。そのため、機関冷間時には、ＶＶＴ機構１５の動作を許可するとしても、その制御は単純なものにすることが望ましい。その点、上記の如く目標変位角の算出用のマップを構成すれば、冷間バルブタイミング制御を好適に単純化することができるようになる。
【００９６】
（６）本実施形態では、電子制御ユニット１６は、機関冷間時におけるＶＶＴ機構１５の動作を、触媒活性化以前に限り許可するようにしている。そのため、触媒活性化以前のエミッションを改善するという目的を達成した後は、応答性が未だ十分でないＶＶＴ機構１５が不必要に駆動されることを防止することができるようになる。
【００９７】
（７）本実施形態では、電子制御ユニット１６は、機関冷間時には、ＶＶＴ機構１５の変位角のフィードバック制御における比例項の補正マップを、ＶＶＴ機構１５の実変位角、目標変位角間の偏差と機関冷却水温との２次元マップとするようにしている。またこれとともに、変位角の一定保持に必要なＶＶＴ機構１５の制御指令値（保持デューティー）の学習を禁止するようにしている。そのため、機関冷間時には、保持指令値の学習が禁止されるようになり、保持デューティーに不適切な値が学習されてしまうことを回避できる。またフィードバック比例項の補正マップを、ＶＶＴ機構１５の実変位角、目標変位角間の偏差と機関冷却水温との２次元マップとすることで、バルブタイミング制御の収束性を向上することができるようになる。
【００９８】
（８）本実施形態では、電子制御ユニット１６は、機構の変位角が判定ライン以上となっている時間が判定値以上であるか否かで、最進角位置への確実な復動の可否を判定するとともに、上記判定ラインを、ＶＶＴ機構１５の動作開始から所定時間が経過するまでは、「０」に保持し、その後、時間の経過に応じてその値が漸増するように設定している。応答性が悪化するような低温高粘度のオイルの使用時には、機関回転速度に拘わらず、バルブタイミングの変更に際して一定の応答遅れが発生する。その点、上記の如く設定された判定ラインを採用すれば、そうした応答遅れを考慮した、より的確な応答性判定を行うことができるようになる。
【００９９】
（９）本実施形態では、電子制御ユニット１６は、最進角位置への確実な復動が不能とのＮＧ判定が一旦なされても、機関冷却水度やオイル温度が判定値以上上昇した時期を待って、応答性判定を再実施するようにしている。そのため、機関冷間時におけるバルブタイミング制御の実施の機会を更に増やすことができるようになる。
【０１００】
（他の実施形態１）
上記実施形態では、電子制御ユニット１６は、車載変速機のギア段が走行レンジにあり、且つ車速が判定値以上であること、及びスロットル開度が判定値以上であること、の少なくとも一方が満されることを条件に車両が走行中であると判定して機関冷間時における可変バルブタイミング機構の動作を許可するようにしている。なおオイル温度に応じたオイル粘度の変化によっては、ＶＶＴ機構１５の初期位置である最進角位置への復動の所要時間も変ってくる。したがってオイル温度が高く、オイル粘度が低いときには、より広い範囲で冷間バルブタイミング制御を許容できる。そこで、車両走行中との判定に係る車速、スロットル開度の判定値をオイル温度により可変とすることで、冷間時のＶＶＴ機構１５の動作をより広範囲に許容することができるようになる。
【０１０１】
図１８は、冷間バルブタイミング制御を許可する車速（許可車速）及びスロットル開度（許可スロットル開度）の可変設定の一例を示している。同図に示すように、許可車速、許可スロットル開度は、オイル温度の上昇に応じてより小さい値が設定されるようになっている。
【０１０２】
（他の実施形態２）
オイル温度が低く、オイル粘度が高くてＶＶＴ機構１５の応答性が低いときにも、ＶＶＴ機構１５の変位角をあまり大きく取らなければ、初期位置である最進角位置への復動が可能となることがある。すなわち、オイル粘度が高く、機関停止時における最遅角位置から最進角位置への復動が困難なときにも、ＶＶＴ機構１５の変位角を制限すれば、初期位置への復動を保証することができる。そのため、冷間バルブタイミング制御におけるＶＶＴ機構１５の目標変位角をオイル温度に応じて可変とするようにすれば、復動に必要な時間の変化に合せて可変バルブタイミング機構の制御態様を適合することができるようになる。例えば図１９には、冷間バルブタイミング制御時に許可されるＶＶＴ機構１５の最大変位角の設定態様が示されている。同図に示すように、オイル温度が低く、オイル粘度が高いときほど、最大変位角を小さく設定することで、より広い範囲で冷間バルブタイミング制御の実施を許容することができるようになる。
【０１０３】
（他の実施形態３）
オイル温度を直接検出するセンサーが設けられていない場合、オイル温度は、内燃機関の冷却水温や機関始動時からの積算Ｇａなどから推定することになる。一方、ＶＶＴ機構１５の応答性は、オイル温度と相関がある。そこで応答性判定時のＶＶＴ機構１５の応答性の検出結果からオイル温度を予測し、その予測値と、冷却水温や積算Ｇａなどに基づくオイル温度の推定値とを比較し、予測値に応じて推定値を補正することで、より正確なオイル温度の推定を行うことが可能となる。
【０１０４】
なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、電子制御ユニット１６は、初期位置への確実な復動が不能との一旦判定した後、機関冷却水度及びオイル温度の少なくとも一方が判定値以上上昇する時期を待って、応答性判定を再実施するようにしていた。もっとも、触媒活性化までに再判定を行うような時間的猶予が無い場合等には、再判定は最初から実施しないようにしても良い。
【０１０５】
・上記実施形態では、電子制御ユニット１６は、ＶＶＴ機構１５の動作開始から所定時間が経過するまでは「０」に保持され、その後、時間の経過に応じてその値が漸増するように設定された判定ラインを用いて応答性判定を行うようにしていた。ただし、使用の想定されるオイルのいずれもが、駆動の開始後のＶＶＴ機構１５の実変位角の立ち上りが非常に鈍いといった特性を有していないのであれば、「０」の保持時間を設けずに判定ラインを設定するようにしても良い。
【０１０６】
・上記実施形態では、電子制御ユニット１６は、機関冷間時には、ＶＶＴ機構１５の変位角のフィードバック制御における比例項の補正マップをＶＶＴ機構１５の実変位角、目標変位角間の偏差と機関冷却水温との２次元マップとするようにしていた。もっとも、オイル温度の検出を行う場合には、上記補正マップを、実変位角、目標変位角間の偏差とオイル温度との２次元マップとしても良い。
【０１０７】
・上記実施形態では、冷間バルブタイミング制御時には、ＶＶＴ機構１５の保持デューティーの学習を禁止するようにしていた。冷間時にも保持デューティーの学習をある程度適切に行えるのであれば、冷間バルブタイミング制御時にも保持デューティーの学習を行うようにしても良い。
【０１０８】
・上記実施形態では、電子制御ユニット１６は、冷間バルブタイミング制御を触媒活性化以前に限って許可するようにしていた。但し、触媒活性化以前のエミッションの改善以外にも冷間バルブタイミング制御の目的があるのであれば、触媒活性化の是非によらず冷間バルブタイミング制御の実施期間を定めるようにしても良い。
【０１０９】
・上記実施形態では、冷間バルブタイミング制御時の目標変位角の算出マップを、機関回転速度ＮＥ、機関負荷ＫＬ、目標変位角をそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とする直交３軸の３次元座標系においてｘ−ｙ軸平面を底面とし、ｚ軸を高さ方向としたメサ形状をなす３次元マップとしていた。もっとも、可能であれば、温間時における通常のバルブタイミング制御用の算出マップのようなより緻密な算出マップを用いて冷間バルブタイミング制御時の目標変位角を算出するようにしても良い。
【０１１０】
・上記実施形態では、電子制御ユニット１６は、車載変速機のギア段、車速及びスロットル開度を用いて車両走行中を判定して冷間バルブタイミング制御の実施を許可するようにしたが、アクセル操作量を用いて車両走行中の判定を行うことも可能である。もっとも簡易には、車速のみを用いて車両走行中の判定を行うことが可能である。
【０１１１】
・上記実施形態では、電子制御ユニット１６は、車両走行中に限り、冷間バルブタイミング制御でのＶＶＴ機構１５の駆動を許可するようにしていた。もっとも、車両停止中にも、機関停止時のＶＶＴ機構１５の初期位置への復動を保証できるのであれば、車両停止中にも、冷間バルブタイミング制御でのＶＶＴ機構１５の駆動を許可するようにしても良い。
【０１１２】
・上記実施形態では、電子制御ユニット１６は、冷間ＶＴ制御前提フラグの「ＯＮ」条件の一つにスロットル開度が判定値以上であることを入れることで、応答性判定中の突然の機関停止に対するＶＶＴ機構１５の初期位置への復動を保証するようにしていた。同様の保証は、スロットル開度以外にも、アクセル操作量や車速及、機関回転速度などに基づくことでも行うことが可能である。
【０１１３】
・上記実施形態では、電子制御ユニット１６は、応答性判定中の突然の機関停止に対するＶＶＴ機構１５の初期位置への復動が保証されることを条件に応答性判定に係るＶＶＴ機構１５の駆動を許可するようにしていた。もっとも、応答性判定中の突然の機関停止を懸念する必要がないのであれば、上記保証の有無に拘らず、応答性判定に係るＶＶＴ機構１５の駆動を許可するようにしても良い。
【０１１４】
・上記実施形態では、電子制御ユニット１６は、初期位置である最進角位置から離れる方向、すなわち遅角方向へのＶＶＴ機構１５の応答性を検出して、応答性判定を行うようにしていた。もっとも、判定完了までの時間に余裕がある場合などには、初期位置である最進角位置に近接する方向、すなわち進角方向にＶＶＴ機構１５を駆動して、応答性判定を行うようにしても良い。なおこの場合には、初期位置への復動に必要な進角方向へのＶＶＴ機構１５の応答性を検出して応答性判定を行うことになるため、より正確な判定を行うことが可能となる。
【０１１５】
・上記実施形態では機関始動時にＶＶＴ機構１５が位置される初期位置が最進角位置である場合について説明したが、最遅角位置に初期位置が設定されるＶＶＴ機構にも、上記実施形態の応答性判定制御及び冷間バルブタイミング制御を同様に適用することができる。この場合には、応答性判定に係るＶＶＴ機構の駆動を、この場合の初期位置から離間する方向である進角方向に行うことで、機関始動後の最初のＶＶＴ機構の駆動時に応答性判定を実施することが可能となる。
【０１１６】
・本発明に係る制御装置は、最進角位置、最遅角位置以外の中間位置に初期位置が設定されたＶＶＴ機構にも、適用することができる。この場合、進角方向、遅角方向のうち、機関始動後に最初に駆動される方向にＶＶＴ機構を駆動して、応答性判定を行えば、機関冷間時におけるバルブタイミング制御の実施を早期に行うことができるようになる。
【０１１７】
・上記実施形態では、排気バルブのバルブタイミングを可変とするＶＶＴ機構１５を制御対象とする場合について説明したが、上記実施形態の応答性判定制御及び冷間バルブタイミング制御は吸気バルブのバルブタイミングを可変とするＶＶＴ機構を対象とする場合にも上記実施形態に準じたかたちで適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０…オイルパン、１１…オイルポンプ、１２…オイルコントロールバルブ、１３…進角油路、１４…遅角油路、１５…可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ機構）、１６…電子制御ユニット（判定手段、許可手段）、１７…センサー類。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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