(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライディングモード制御により線形項と非線形項とからなる制御量のフィードバック補正分を算出し、該フィードバック補正分を用いて制御対象を目標値にフィードバック制御するスライディングモード制御システムにおいて、前記スライディングモード制御システムの異常判定を行ない、異常と判定されたときに、前記線形項を０として非線形項のみからなるフィードバック補正分を用いてフィードバック制御を行なうことを特徴とするスライディングモード制御システムのフェールセーフ制御装置。
【請求項２】
断線故障を除く軽微な異常と判定されたときのみ、前記非線形項のみからなるフィードバック補正分を用いたフィードバック制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスライディングモード制御システムのフェールセーフ制御装置。
【請求項３】
前記軽微な異常は、制御対象の目標値と実際値との偏差が、所定時間以上閾値を超える異常であることを特徴とする請求項２に記載のスライディングモード制御システムのフェールセーフ制御装置。
【請求項４】
前記制御対象が、内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相であり、前記回転位相を目標値にフィードバック制御することで、吸・排気バルブの開閉時期を連続的に可変制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のスライディングモード制御システムのフェールセーフ制御装置。
【請求項５】
断線故障を除く軽微な異常と判定されたときのみ、前記非線形項のみからなるフィードバック補正分を用いたフィードバック制御を行ない、断線故障と判定されたときは、カムシャフトの回転位相を最も遅角側に固定制御することを特徴とする請求項４に記載のスライディングモード制御システムのフェールセーフ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スライディングモード制御システムのフェールセーフ制御装置に関し、例えば内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を目標値にフィードバック制御するのに用いられるスライディングモード制御装置における異常時にフェールセーフ制御を行なう装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで、吸・排気バルブの開閉時期を連続的に可変制御する係る構成のバルブタイミング制御装置として、特開平１０−１４１０２２号公報に開示されるようなベーン式バルブタイミング制御装置がある。
【０００３】
このものは、カムスプロケットに固定される筒状のハウジングの内周面に凹部を形成する一方、カムシャフトに固定される羽車の羽部（ベーン）が前記凹部に収容させ、前記凹部内で前記羽部が移動できる範囲内でカムシャフトがカムスプロケットに対して相対的に回転できるよう構成する。
【０００４】
そして、前記羽部が前記凹部を回転方向の前後に区画して形成される一対の油圧室に対して相対的に油を給排することで、前記羽部を前記凹部の中間位置に保持させ、回転位相の連続的な可変制御を行わせる構成となっており、回転位相（制御対象）が目標値に一致するように、前記油に給排制御量をＰＩＤ制御などによりフィードバック制御するようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記バルブタイミング制御装置において、回転位相（バルブタイミング）を目標値に制御できないと、機関の運転性能を悪化させることになるため、異常の有無を診断し、異常を生じた場合にはカムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を最も遅角側に制御するフェールセーフ制御を行なっていた。
【０００６】
しかしながら、上記のように回転位相を最も遅角側に制御するフェールセーフ制御では、最低限の運転性能しか得られなくなってしまい、不合理な構成であった。
【０００７】
一方、前記ＰＩＤ制御を応答性よく実行するためには、油温や油圧に応じてフィードバックゲインを可変に設定することが望ましいが、該ゲイン設定のマッチングが容易ではなく、一般的なＰＩＤ制御から外乱の小さいスライディングモード制御への移行が検討されている。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、異常時に極力高性能を維持できるフェールセーフ制御が行なわれるようにしたスライディングモード制御システムのフェールセーフ制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
スライディングモード制御により線形項と非線形項とからなる制御量のフィードバック補正分を算出し、該フィードバック補正分を用いて制御対象を目標値にフィードバック制御するスライディングモード制御システムにおいて、前記スライディングモード制御システムの異常判定を行ない、異常と判定されたときに、前記線形項を０として非線形項のみからなるフィードバック補正分を用いてフィードバック制御を行なうことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る発明によると、
スライディングモード制御システムが異常と判定されたときには、スライディングモード制御によりフィードバック補正分の非線形項のみを算出して、該非線形項のみからなるフィードバック補正分を用いてフィードバック制御が行なわれる。
【００１１】
これにより、正常時より遅い速度でフィードバック制御が行なわれ、制御信号の瞬断・ノイズや変動に対してフィルター機能が生じて、急激な変動を抑制しつつ、最終的には目標値に収束させて所望の性能を確保することができる。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、
断線故障を除く軽微な異常と判定されたときのみ、前記非線形項のみからなるフィードバック補正分を用いたフィードバック制御を行なうことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明によると、
スライディングモード制御システムが断線故障を除く軽微な異常と判定されたときのみ非線形項のみからなるフィードバック補正分を用いたフィードバック制御が行なわれる。
【００１４】
このようにすれば、制御信号の断線など定常的な故障でフィードバック制御を行なうことが不可能な異常のときは、フィードフォワード制御などによるフェールセーフ制御を行ない、フィードバック制御が可能なときのみ、当該非線形項のみを用いたフィードバック制御は行なうことで、異常の程度に応じたフェールセーフ制御を実行することができる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、
前記軽微な異常は、制御対象の目標値と実際値との偏差が、所定時間以上閾値を超える異常であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る発明によると、
制御対象の目標値と実際値との偏差が、所定時間以上閾値を超える異常に対して、非線形項のみを用いたフィードバック制御が行なわれる。
【００１８】
このような、応答不良時にも、非線形項のみを用いたフィードバック制御を行なって、急激な変動を防止しつつ性能を確保する。
また、請求項４に係る発明は、
前記制御対象が、内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相であり、前記回転位相を目標値にフィードバック制御することで、吸・排気バルブの開閉時期を連続的に可変制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る発明によると、
クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで、バルブタイミングを連続的に変化させる構成において、スライディングモード制御により前記バルブタイミング(実質的な制御対象）を目標値にフィードバック制御する構成とし、かつ、異常の有無を判定して異常発生時に非線形項のみを用いたフィードバック制御が行なわれる。
【００２０】
また、請求項５に係る発明は、
断線故障を除く軽微な異常と判定されたときのみ、前記非線形項のみからなるフィードバック補正分を用いたフィードバック制御を行ない、断線故障と判定されたときは、カムシャフトの回転位相を最も遅角側に固定制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項５に係る発明によると、
例えば、カムシャフトの回転位相の検出に必要な信号の瞬断・ノイズや、応答不良などの軽微な異常と判定されたときは、非線形項のみからなるフィードバック補正分を用いたフィードバック制御を行ない、前記信号の断線など定常的な故障でフィードバック制御を行なうことが不可能な異常のときは、カムシャフトの回転位相を最も遅角側に固定制御することで、必要最低限の性能を確保する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図６は、本実施形態において、スライディングモード制御を用いてフィードバック制御を行なう内燃機関のバルブタイミング制御装置の機構部分を示すものであり、吸気バルブ側に適用したものを示す。
【００２３】
図に示すバルブタイミング制御装置は、機関のクランクシャフト（図示省略）によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット１（タイミングスプロケット）と、該カムスプロケット１に対して相対回転可能に設けられたカムシャフト２と、該カムシャフト２の端部に固定されてカムスプロケット１内に回転自在に収容された回転部材３と、該回転部材３をカムスプロケット１に対して相対的に回転させる油圧回路４と、カムスプロケット１と回転部材３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構１０とを備えている。
【００２４】
前記カムスプロケット１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部５ａを有する回転部５と、該回転部５の前方に配置されて回転部材３を回転自在に収容したハウジング６と、該ハウジング６の前端開口を閉塞する蓋体たる円板状のフロントカバー７と、ハウジング６と回転部５との間に配置されてハウジング６の後端部を閉塞する略円板状のリアカバー８とから構成され、これら回転部５とハウジング６及びフロントカバー７，リアカバー８は、４本の小径ボルト９によって軸方向から一体的に結合されている。
【００２５】
前記回転部５は、略円環状を呈し、周方向の約９０°の等間隔位置に各小径ボルト９が螺着する４つの雌ねじ孔５ｂが前後方向へ貫通形成されていると共に、内部中央位置に後述する通路構成用のスリーブ２５が嵌合する段差径状の嵌合孔１１が貫通形成されている。更に、前端面には、前記リアカバー８が嵌合する円板状の嵌合溝１２が形成されている。
【００２６】
また、前記ハウジング６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の９０°位置には、４つの隔壁部１３が突設されている。この隔壁部１３は、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング６の軸方向に沿って設けられて、各両端縁がハウジング６の両端縁と同一面になっていると共に、基端側には、小径ボルト９が挿通する４つのボルト挿通孔１４が軸方向へ貫通形成されている。更に、各隔壁部１３の内端面中央位置に軸方向に沿って切欠形成された保持溝１３ａ内に、コ字形のシール部材１５と該シール部材１５を内方へ押圧する板ばね１６が嵌合保持されている。
【００２７】
更に、前記フロントカバー７は、中央の比較的大径なボルト挿通孔１７が穿設されていると共に、前記ハウジング６の各ボルト挿通孔１４と対応する位置に４つのボルト孔１８が穿設されている。
【００２８】
また、リアカバー８は、後端面に前記回転部材５の嵌合溝１２内に嵌合保持される円板部８ａを有していると共に、中央にスリーブ２５の小径な円環部２５ａが嵌入する嵌入孔８ｃが穿設され、更に、前記ボルト挿通孔１４に対応する位置に４つのボルト孔１９が同じく形成されている。
【００２９】
前記カムシャフト２は、シリンダヘッド２２の上端部にカム軸受２３を介して回転自在に支持され、外周面の所定位置に、バルブリフターを介して吸気バルブを開動作させるカム（図示省略）が一体に設けられていると共に、前端部にはフランジ部２４が一体に設けられている。
【００３０】
前記回転部材３は、フランジ部２４と嵌合穴１１にそれぞれ前後部が嵌合した前記スリーブ２５を介して軸方向から挿通した固定ボルト２６によってカムシャフト２の前端部に固定されており、中央に前記固定ボルト２６が挿通するボルト挿通孔２７ａを有する円環状の基部２７と、該基部２７の外周面周方向の９０°位置に一体に設けられた４つのベーン２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄとを備えている。
【００３１】
前記第１〜第４ベーン２８ａ〜２８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部１３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン２８ａ〜２８ｄの両側と各隔壁部１３の両側面との間に、進角側油圧室３２と遅角側油圧室３３を構成する。また、各ベーン２８ａ〜２８ｄの外周面の中央に軸方向に切欠された保持溝２９にハウジング６の内周面６ａに摺接するコ字形のシール部材３０と該シール部材３０を外方に押圧する板ばね３１がそれぞれ嵌着保持されている。
【００３２】
前記ロック機構１０は、前記回転部５の嵌合溝１２の外周側所定位置に形成された係合溝２０と、前記係合溝２０に対応した前記リアカバー８の所定位置に貫通形成されて、内周面がテーパ状の係合孔２１と、該係合孔２１に対応した前記１つのベーン２８の略中央位置に内部軸方向に沿って貫通形成された摺動用孔３５と、該１つのベーン２８の前記摺動用孔３５内に摺動自在に設けられたロックピン３４と、該ロックピン３４の後端側に弾装されたばね部材であるコイルスプリング３９と、ロックピン３４と摺動用孔３５との間に形成された受圧室４０とから構成されている。
【００３３】
前記ロックピン３４は、中央側の中径状の本体３４ａと、該本体３４ａの先端側に略先細り円錐状に形成された係合部３４ｂと、本体３４ａの後端側に形成された段差大径状のストッパ部３４ｃとから構成されており、ストッパ部３４ｃの内部凹溝３４ｄの底面とフロントカバー７の内端面との間に弾装された前記コイルスプリング３９のばね力によって係合孔２１方向へ付勢されるようになっていると共に、前記本体３４ａとストッパ部３４ｃとの間の外周面及び摺動用孔３５の内周面との間に形成された受圧室４０内の油圧によって、係合孔２１から抜け出る方向に摺動するようになっている。また、この受圧室４０は、前記ベーン２８の側部に形成された通孔３６によって前記遅角側油圧室３３に連通している。また、ロックピン３４の係合部３４ｂは、回転部材３の最大遅角側の回動位置において係合部３４ｂが係合孔２１内に係入するようになっている。
【００３４】
前記油圧回路４は、進角側油圧室３２に対して油圧を給排する第１油圧通路４１と、遅角側油圧室３３に対して油圧を給排する第２油圧通路４２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路４１，４２には、供給通路４３とドレン通路４４とがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁４５を介して接続されている。前記供給通路４３には、オイルパン４６内の油を圧送するオイルポンプ４７が設けられている一方、ドレン通路４４の下流端がオイルパン４６に連通している。
【００３５】
前記第１油圧通路４１は、シリンダヘッド２２内からカムシャフト２の軸心内部に形成された第１通路部４１ａと、固定ボルト２６内部の軸線方向を通って頭部２６ａ内で分岐形成されて第１通路部４１ａと連通する第１油路４１ｂと、頭部２６ａの小径な外周面と回転部材３の基部２７内に有するボルト挿通孔２７ａの内周面との間に形成されて第１油路４１ｂに連通する油室４１ｃと、回転部材３の基部２７内に略放射状に形成されて油室４１ｃと各進角側油圧室３２に連通する４本の分岐路４１ｄとから構成されている。
【００３６】
一方、第２油圧通路４２は、シリンダヘッド２２内及びカムシャフト２の内部一側に形成された第２通路部４２ａと、前記スリーブ２５の内部に略Ｌ字形状に折曲形成されて第２通路部４２ａと連通する第２油路４２ｂと、回転部材５の嵌合孔１１の外周側孔縁に形成されて第２油路４２ｂと連通する４つの油通路溝４２ｃと、リアカバー８の周方向の約９０°の位置に形成されて、各油通路溝４２ｃと遅角側油圧室３３とを連通する４つの油孔４２ｄとから構成されている。
【００３７】
前記電磁切換弁４５は、内部のスプール弁体が各油圧通路４１，４２と供給通路４３及びドレン通路４４ａ，４４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっていると共に、コントローラ４８からの制御信号によって切り換え作動されるようになっている。
【００３８】
具体的には、図４〜図６に示すように、シリンダブロック４９の保持孔５０内に挿通固定された筒状のバルブボディ５１と、該バルブボディ５１内の弁孔５２に摺動自在に設けられて流路を切り換えるスプール弁体５３と、該スプール弁体５３を作動させる比例ソレノイド型の電磁アクチュエータ５４とから構成されている。
【００３９】
前記バルブボディ５１は、周壁の略中央位置に前記供給通路４３の下流側端と弁孔５２とを連通する供給ポート５５が貫通形成されていると共に、該供給ポート５５の両側に前記第１，第２油圧通路４１，４２の他端部と弁孔５２とを連通する第１ポート５６及び第２ポート５７がそれぞれ貫通形成されている。また、周壁の両端部には、両ドレン通路４４ａ，４４ｂと弁孔５２とを連通する第３，第４ポート５８，５９が貫通形成されている。
【００４０】
前記スプール弁体５３は、小径軸部の中央に供給ポート５５を開閉する略円柱状の第１弁部６０を有していると共に、両端部に第３，第４ポート５８，５９を開閉する略円柱状の第２，第３弁部６１，６２を有している。また、スプール弁体５３は、前端側の支軸５３ａの一端縁に有する傘部５３ｂと弁孔５２の前端側内周壁に有するスプリングシート５１ａとの間に弾装された円錐状の弁ばね６３によって、図中右方向、つまり第１弁部６０で供給ポート５５と第２油圧通路４２とを連通する方向に付勢されている。
【００４１】
前記電磁アクチュエータ５４は、コア６４，移動プランジャ６５，コイル６６，コネクタ６７などを備え、移動プランジャ６５の先端に前記スプール弁体５３の傘部５３ｂを押圧する駆動ロッド６５ａが固定されている。
【００４２】
前記コントローラ４８は、機関回転速度を検出する回転センサ１０１や吸入空気量を検出するエアフローメータ１０２からの信号によって現在の運転状態（負荷、回転）を検出すると共に、クランク角センサ１０３及びカムセンサ１０４からの信号によってカムスプロケット１とカムシャフト２との相対回動位置、即ち、クランクシャフトに対するカムシャフト２の回転位相を検出する。
【００４３】
前記コントローラ４８は、前記電磁アクチュエータ５４に対する通電量をデューティ制御信号に基づいて制御する。
例えば、コントローラ４８から電磁アクチュエータ５４にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、スプール弁体５３が弁ばね６３のばね力で図４に示す位置、つまり、最大右方向に移動する。これによって、第１弁部６０が供給ポート５５の開口端５５ａを開成して第２ポート５７と連通させると同時に、第２弁部６１が第３ポート５８の開口端を開成すると共に、第４弁部６２が第４ポート５９を閉止する。このため、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、供給ポート５５，弁孔５２，第２ポート５７，第２油圧通路４２を通って遅角側油圧室３３に供給されると共に、進角側油圧室３２内の作動油が、第１油圧通路４１，第１ポート５６，弁孔５２，第３ポート５８を通って第１ドレン通路４４ａからオイルパン４６内に排出される。
【００４４】
従って、遅角側油圧室３３の内圧が高、進角側油圧室３２の内圧が低となって、回転部材３は、ベーン２８ａ〜２８ｂを介して最大一方向に回転する。これによって、カムスプロケット１とカムシャフト２とは一方側へ相対回動して位相が変化し、この結果、吸気バルブの開時期が遅くなり、排気バルブとのオーバーラップが小さくなる。
【００４５】
一方、コントローラ４８から電磁アクチュエータ５４にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、スプール弁体５３が弁ばね６３のばね力に抗して図６に示すように左方向へ最大に摺動して、第３弁部６１が第３ポート５８を閉止すると同時に、第４弁部６２が第４ポート５９を開成すると共に、第１弁部６０が、供給ポート５５と第１ポート５６とを連通させる。このため、作動油は、供給ポート５５、第１ポート５６、第１油圧通路４１を通って進角側油圧室３２内に供給されると共に、遅角側油圧室３３内の作動油が第２油圧通路４２、第２ポート５７、第４ポート５９、第２ドレン通路４４ｂを通ってオイルパン４６に排出され、遅角側油圧室３３が低圧になる。
【００４６】
このため、回転部材３は、ベーン２８ａ〜２８ｄを介して他方向へ最大に回転し、これによって、カムスプロケット１とカムシャフト２とは他方側へ相対回動して位相が変化し、この結果、吸気バルブの開時期が早くなり（進角され）、排気バルブとのオーバーラップが大きくなる。
【００４７】
前記コントローラ４８は、第１弁部６０が供給ポート５５を閉止し、かつ、第３弁部６１が第３ポート５８を閉止し、かつ、第４弁部６２が第４ポート５９を閉止する位置となるデューティ比をベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹとする一方、クランク角センサ１０３及びカムセンサ１０４からの信号に基づいて検出されるカムスプロケット１とカムシャフト２との相対回動位置（回転位相）と、運転状態に応じて設定した前記相対回動位置（回転位相）の目標値（目標進角値）とを一致させるためのフィードバック補正分ＵＤＴＹを後述するようにスライディングモード制御によって設定し、前記ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹとフィードバック補正分ＵＤＴＹとの加算結果を最終的なデューティ比ＶＴＣＤＴＹとし、該デューティ比ＶＴＣＤＴＹの制御信号を電磁アクチュエータ５４に出力するようにしてある。
【００４８】
なお、前記ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹは、供給ポート５５，第３ポート５８，第４ポート５９が共に閉止され、いずれの油圧室３２，３３でも油の給排が行われないデューティ比範囲の略中央値（例えば５０％）に設定されている。
【００４９】
つまり、前記相対回動位置（回転位相）を遅角方向へ変化させる必要がある場合には、前記フィードバック補正分ＵＤＴＹによりデューティ比が減少され、オイルポンプ４７から圧送された作動油が遅角側油圧室３３に供給されると共に、進角側油圧室３２内の作動油がオイルパン４６内に排出されるようになり、逆に、前記相対回動位置（回転位相）を進角方向へ変化させる必要がある場合には、前記フィードバック補正分ＵＤＴＹによりデューティ比が増大され、作動油が進角側油圧室３２内に供給されると共に、遅角側油圧室３３内の作動油がオイルパン４６に排出されるようになる。そして、前記相対回動位置（回転位相）を現状の状態に保持する場合には、前記フィードバック補正分ＵＤＴＹの絶対値が減ることで、ベースデューティ比付近のデューティ比に戻るよう制御され、供給ポート５５，第３ポート５８，第４ポート５９の閉止（油圧の給排の停止）により各油圧室３２，３３の内圧を保持するように制御される。
【００５０】
ここで、前記フィードバック補正分ＵＤＴＹが、スライディングモード制御により、以下のように算出される。なお、以下では、前記検出されるカムスプロケット１とカムシャフト２との相対回動位置（回転位相）をバルブタイミング制御装置（ＶＴＣ）の実角度、その目標値をＶＴＣの目標角度として説明する。
【００５１】
図７は、上記のように設計されたスライディングモード制御を適用した前記コントローラ４８による電磁アクチュエータ５４のデューティ制御の様子を示すブロック図である（後述する本発明にかかるフェールセーフ制御の機能も含む）。
【００５２】
目標角度ＶＴＣＴＲＧと実角度ＶＴＣＮＯＷとの偏差ＰＥＲＲを算出し、該偏差ＰＥＲＲにＰ分ゲインｃを乗じた比例分Ｕｐと、実角度ＶＴＣＮＯＷの微分値に速度ゲインｄを乗じた速度分ＵＮを加算して線形項ＵＬ（ＵＬ＝ＵＰ＋ＵＮＬ）を算出する。
【００５３】
また、前記偏差ＰＥＲＲに傾きγを乗じた値と、偏差ＰＥＲＲの微分値ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔとを加算して、切換関数Ｓを算出し、該切換関数Ｓを用いた平滑関数−ｋＳ／（｜Ｓ｜＋δ）として非線形項ＵＮＬを算出する。
【００５４】
なお、前記平滑関数において、ｋは非線形項ゲイン、δはチャタリング防止係数である。
前記線形項ＵＬは、切換線（Ｓ＝０）上に沿ってシステム状態を目標値へ向けて動かし、非線形項ＵＮＬは、状態を切換線に向かわせ、切換線上に拘束する働きをする。これにより、初期状態から位相平面上の切換線上にシステム状態を向かわせ、切換線上にシステム状態が乗ったら、切換線上に拘束され滑りながら原点（目標値）に到達する（図８参照）。
【００５５】
そして、前記線形項ＵＬと、非線形項ＵＮＬとを加算して、フィードバック補正分ＵＤＴＹを算出し、該フィードバック補正分ＵＤＴＹを、前記不感帯中央位置相当のベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹに加算して、該加算結果を最終的なデューティ比ＶＴＣＤＴＹとして出力する。
【００５６】
このように、スライディングモード制御によってフィードバック補正量を算出して、予め設定された切換線上にシステムの状態を導くようにフィードバックゲインの切換が行なわれるので、前記切換弁の不感帯のバラツキ、油温や油圧などの外乱による影響を受けにくく、ロバスト性の高い制御を行うことができ、部品の加工精度を下げられ、加工コストを低減できる。
【００５７】
次に、上記スライディングモード制御によるバルブタイミングのフィードバックシステムにおける異常時のフェールセーフ制御について説明する。
図９のフローチャートは、フェールセーフ制御の実施の形態を示す。
【００５８】
ステップ１では、バルブタイミング制御システムの異常診断結果を読み込み、異常が発生している（ＮＧ）か否かを判定する。
何の異常も発生していないと判定されたときは、ステップ２へ進んで、正常時における前記の通常制御を実行するが、異常が発生していると診断された場合はステップ３へ進む。
【００５９】
ステップ３では、発生している異常の内容が、カムターゲット信号の断線故障であるかを否かを判定する。該カムターゲット信号は、カムシャフトの回転位相検出を行なうため、ＶＴＣの回転部材に設けた突起又は窪みを検出して発生する信号であり、正常であれば所定のクランク角期間内に１回のみ発生する（図１０（Ａ）参照）。したがって、前記所定のクランク角期間内に、カムターゲット信号が発生しないときは、該カムターゲット信号を出力する信号線が断線していると診断する。そして、カムターゲット信号の断線故障は、定常的な故障であり、目標角度へのフィードバック制御を行なっても正常な制御を行なえる補償がないので、ステップ４へ進んでデューティ比ＶＴＣＤＴＹ＝０として、カムシャフトの回転位相を最遅角位置に固定するフェールセーフ制御を行なう。
【００６０】
ステップ３でカムターゲット信号の断線故障ではないと判定された場合は、ステップ５へ進み、異常の内容が前記電磁切換弁４５を駆動するソレノイドの断線故障であるか否かを判定する。該ソレノイド断線故障の診断は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）内に備えられたソレノイド断線故障を診断する回路により実行される。即ち、正常時はデューティ比ＶＴＣＤＴＹ＝０％のときソレノイドチェック信号がハイレベルＨとなり、デューティ比ＶＴＣＤＴＹ＝１００％のときソレノイドチェック信号がローレベルＬとなるが、異常時にはデューティ比ＶＴＣＤＴＹ＝０％のときソレノイドチェック信号がローレベルＬとなり、デューティ比ＶＴＣＤＴＹ＝１００％のときソレノイドチェック信号がハイレベルＨとなるように設定しておき、前記異常状態となる回数が設定値以上になったときにソレノイドが断線故障していると診断する。そして、ソレノイドが断線故障である場合も定常的な故障であり、目標角度へのフィードバック制御を行なっても正常な制御を行なえる補償がないので、ステップ４へ進んでデューティ比ＶＴＣＤＴＹ＝０として、カムシャフトの回転位相を最遅角位置に固定するフェールセーフ制御を行なう。
【００６１】
一方、上記カムターゲット信号の断線故障、ソレノイドの断線故障のいずれでもない場合は、一時的な異常で短時間で正常に復帰するか、応答性は悪いが時間をかければ目標角度にフィードバック制御可能なような軽微な異常と診断する。例えば、前記所定のクランク角期間内でカムターゲット信号を２回以上発生した場合（図１０（Ｂ）参照）は、カムターゲット信号が瞬断・ノイズを生じたと診断する。この他、ＶＴＣオフセット診断、アイドル時オフセット診断、ＶＴＣ駆動異常診断などがあり、偏差ＰＥＥＲが許容値を超えた状態が設定時間以上経過した場合に、応答不良の異常があると診断する。
【００６２】
そして、上記のように軽微の異常と診断されたときは、ステップ６へ進み、前記Ｐ分ゲイン、速度ゲインｄを共に０として、線形項ＵＬを０とする。
ステップ７では、制御量ＵＤＴＹ（フィードバック補正分）を演算してフィードバック制御を行なうが、前記ステップ６により線形項ＵＬ＝０としたので、ＵＤＴＹ＝ＵＮＬとなって、非線形項ＵＮＬのみでフィードバック制御が行なわれる。
【００６３】
ここで、非線形項ＵＮＬの制御ゲインｋは、ＶＴＣが目標角度に到達した時にハンチングが発生しない大きさに制限されるが、スライディングモード制御でロバスト性を担っているのは、非線形項ＵＮＬなので、前記制限の範囲で極力大きな制御ゲインｋが設定されている。
【００６４】
また、非線形項ＵＮＬは、チャタリング防止（ハンチング防止）処理を施している（分母にチャタリング防止係数δを加えている）ので、偏差ＰＥＥＲが大きいほど大きく、偏差ＰＥＥＲが小さいときほど小さくなる。
【００６５】
以上のことから、前記フェールセーフ制御のように、非線形項ＵＮＬのみでフィードバック補正分ＵＤＴＹ算出してフィードバック制御を行なう場合、切換弁の不感帯を僅かに乗り越えて、微量の油がＶＴＣの油室に流入する。反対側の油室（例えば、進角側の油室に油が流入した場合は、遅角側の油室）からは、油がドレーンに流出する。したがって、ＶＴＣは、通常制御時に比較してゆっくりとした速度で動作することとなる（図１１参照）。
【００６６】
このように、制御速度を鈍らせながらフィードバック制御を行なうことで、瞬断・ノイズや変動に対してフィルター機能が生じて、急激な変動を抑制しつつ、最終的には目標角度に収束させて所望の性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるバルブタイミング制御機構を示す断面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図３】上記バルブタイミング制御機構の分解斜視図。
【図４】上記バルブタイミング制御機構における電磁切換弁を示す縦断面図。
【図５】上記バルブタイミング制御機構における電磁切換弁を示す縦断面図。
【図６】上記バルブタイミング制御機構における電磁切換弁を示す縦断面図。
【図７】上記バルブタイミング制御機構の制御ブロック図。
【図８】上記バルブタイミング制御機構のスライディングモード制御時の目標角度への収束の様子を示すタイムチャート。
【図９】上記バルブタイミング制御機構の異常時のフェールセーフ制御を示すフローチャート。
【図１０】上記バルブタイミング制御機構のカムターゲット信号の正常時と軽微な異常時の状態を示す図。
【図１１】上記バルブタイミング制御機構のフェールセーフ制御時の動作を正常時の制御と比較して示す図。
【符号の説明】
２…カムシャフト
４…油圧回路
３２…進角側油圧室
３３…遅角側油圧室
４５…電磁切換弁
４７…オイルポンプ
５３…スプール弁体
１０１…回転センサ
１０２…エアフローメータ
１０３…クランク角センサ
１０４…カムセンサ
【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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