(57)【要約】【課題】ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つ可変バルブタイミング装置において、制御領域の境界付近の制御精度を高める。【解決手段】可変バルブタイミング装置は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域（進角方向のばね力が作用するばね有り領域とばね力が作用しないばね無し領域）を持ち、制御領域の境界付近の所定範囲を制御領域の判別が難しいグレーゾーン（不明瞭領域）としている。目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れていれば、目標ＶＣＴ位相が存在する制御領域の保持デューティ学習値を用いてＶＣＴ制御量を演算し、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在すれば、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定しているときに、ＶＣＴ制御量の演算に用いる保持デューティ学習値を他の制御領域の保持デューティ学習値に切り替えてＶＣＴ制御量を演算する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させてバルブタイミングを調整する油圧駆動式の可変バルブタイミング装置と、前記可変バルブタイミング装置を駆動する油圧を制御する油圧制御装置と、実ＶＣＴ位相を目標ＶＣＴ位相に一致させるように前記油圧制御装置の制御量（以下「ＶＣＴ制御量」という）をフィードバック制御するＶＣＴ位相制御手段とを備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
前記可変バルブタイミング装置は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つように構成され、且つ、制御領域の境界付近の所定範囲を制御領域の判別が難しい不明瞭領域とし、
所定の保持制御量学習実行条件が成立しているときに各制御領域毎に実ＶＣＴ位相を一定に保持するのに必要な保持制御量を学習する保持制御量学習手段を備え、
前記ＶＣＴ位相制御手段は、目標ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域から外れている場合には、目標ＶＣＴ位相が存在する制御領域の保持制御量学習値を用いて前記ＶＣＴ制御量を演算し、目標ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域に存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定しているときに、前記ＶＣＴ制御量の演算に用いる保持制御量学習値を前記不明瞭領域に隣接する他の制御領域の保持制御量学習値に切り替えて前記ＶＣＴ制御量を演算し又は前記不明瞭領域を挟んで隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の差分値に応じて前記ＶＣＴ制御量を補正することを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記ＶＣＴ位相制御手段は、目標ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域に存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定し、且つ、実ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域に存在するときに、前記保持制御量学習手段による保持制御量の学習を禁止した上で、前記ＶＣＴ制御量の演算に用いる保持制御量学習値を前記不明瞭領域に隣接する他の制御領域の保持制御量学習値に切り替えて前記ＶＣＴ制御量を演算し又は前記不明瞭領域を挟んで隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の差分値に応じて前記ＶＣＴ制御量を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記ＶＣＴ位相制御手段は、目標ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域に存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定し、且つ、実ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域から外れているときに、実ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域に入るまで、前記保持制御量学習手段による保持制御量の学習を許可し、実ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域に入った後に、前記保持制御量学習手段による保持制御量の学習を禁止した上で、前記ＶＣＴ制御量の演算に用いる保持制御量学習値を前記不明瞭領域に隣接する他の制御領域の保持制御量学習値に切り替えて前記ＶＣＴ制御量を演算し又は前記隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の差分値に応じて前記ＶＣＴ制御量を補正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項４】
前記ＶＣＴ位相制御手段は、目標ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域に存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値未満の状態で安定しているときに、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差を小さくする方向に前記ＶＣＴ制御量を徐々に補正する目標追従制御を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項５】
内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させてバルブタイミングを調整する油圧駆動式の可変バルブタイミング装置と、前記可変バルブタイミング装置を駆動する油圧を制御する油圧制御装置と、実ＶＣＴ位相を目標ＶＣＴ位相に一致させるように前記油圧制御装置の制御量（以下「ＶＣＴ制御量」という）をフィードバック制御するＶＣＴ位相制御手段とを備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
前記可変バルブタイミング装置は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つように構成され、且つ、制御領域の境界付近の所定範囲を制御領域の判別が難しい不明瞭領域とし、
所定の保持制御量学習実行条件が成立しているときに各制御領域毎に実ＶＣＴ位相を一定に保持するのに必要な保持制御量を学習する保持制御量学習手段を備え、
前記ＶＣＴ位相制御手段は、目標ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域から外れている場合には、目標ＶＣＴ位相が存在する制御領域の保持制御量学習値を用いて前記ＶＣＴ制御量を演算し、目標ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域に存在する場合には、前記保持制御量学習手段による保持制御量の学習を禁止すると共に、実ＶＣＴ位相の制御状態が所定の条件を満たしたときに、前記不明瞭領域を変更することを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項６】
前記ＶＣＴ位相制御手段は、目標ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域に存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定し、且つ、その時点のＶＣＴ制御量が前記不明瞭領域を挟んで隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の間又は該保持制御量学習値の近傍に存在するときに、前記不明瞭領域の設定範囲を実ＶＣＴ位相を含む範囲内で縮小することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項７】
前記ＶＣＴ位相制御手段は、前記不明瞭領域の設定範囲を縮小した後、目標ＶＣＴ位相が縮小前の不明瞭領域内に存在し、且つ、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定している場合に、前記不明瞭領域の設定範囲を拡大することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項８】
前記ＶＣＴ位相制御手段は、目標ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域に存在し、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定し、且つ、実ＶＣＴ位相が初期の不明瞭領域から外れている場合には、前記不明瞭領域の設定範囲を初期化して初期の不明瞭領域に戻し、前記隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値が更新されるまで前記不明瞭領域の変更を禁止することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項９】
前記ＶＣＴ位相制御手段は、前記隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の大小関係が本来の大小関係から逆転したときに、前記不明瞭領域の設定範囲を初期化して初期の不明瞭領域に戻し、前記隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値が本来の大小関係となる学習値に更新されるまで前記不明瞭領域の変更を禁止することを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項１０】
実ＶＣＴ位相をその調整可能範囲内に位置する中間ロック位相でロックするロックピンを備え、
前記油圧制御装置は、ＶＣＴ位相を駆動する油圧を制御する位相制御用の油圧制御弁機能と前記ロックピンを駆動する油圧を制御するロック制御用の油圧制御弁機能とを一体化した油圧制御弁を用い、該油圧制御弁の制御量に応じて、ＶＣＴ位相を遅角方向に駆動する遅角モードの制御領域と、ＶＣＴ位相を一定に保持する保持モードの制御領域と、ＶＣＴ位相を進角方向に駆動する進角モードの制御領域と、前記ロックピンをロック方向である突出方向に付勢するロックモードの制御領域とに区分されるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）の制御特性が異なる複数の制御領域を持つ内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載される内燃機関においては、出力向上、燃費節減、エミッション低減等を目的として、内燃機関の吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる油圧駆動式の可変バルブタイミング装置を搭載したものが増加しつつある。この油圧駆動式の可変バルブタイミング装置は、特許文献１（特開２００７−２２４７４４号公報）、特許文献２（特開２００４−２５１２５４号公報）に記載されているように、可変バルブタイミング装置を駆動する油圧を制御する油圧制御弁の制御量（制御デューティ）を演算する際に、目標バルブタイミング（目標ＶＣＴ位相）と実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）との偏差に応じたフィードバック制御量と、実バルブタイミングを一定に保持するのに必要な保持制御量（保持デューティ）とに基づいて油圧制御弁の制御量（ＶＣＴ制御量）を設定し、この制御量で油圧制御弁を駆動して可変バルブタイミング装置の進角室や遅角室に供給する作動油の流量（油圧）を変化させることで、バルブタイミングを進角又は遅角させるようにしている。
【０００３】
この際、可変バルブタイミング装置や油圧制御弁の製造ばらつきや経時変化によって保持制御量が変動することを考慮して、保持制御量を学習するようにしている。従来の保持制御量の学習処理は、実バルブタイミングが目標バルブタイミングにほぼ一致して安定しているときに（両者の偏差が所定値以内の状態が続くときに）、その時点の油圧制御弁の制御量を保持制御量として学習してその学習値をメモリに更新記憶するようにしている。      
【０００４】
また、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置においては、特許文献３（特開平９−３２４６１３号公報）、特許文献４（特開２００１−１５９３３０号公報）に記載されているように、エンジン停止時のロック位相をＶＣＴ位相の調整可能範囲の略中間に設定して、バルブタイミング（ＶＣＴ位相）の調整可能範囲を拡大するようにしたものがある。このものは、エンジン停止時にロックする中間ロック位相を始動に適した位相に設定して、この中間ロック位相で始動し、始動完了後のエンジン回転上昇（オイルポンプ回転上昇）により油圧が適正な油圧に上昇してから、ロックを解除してバルブタイミングのフィードバック制御を開始するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２４７４４号公報
【特許文献２】特開２００４−２５１２５４号公報
【特許文献３】特開平９−３２４６１３号公報
【特許文献４】特開２００１−１５９３３０号公報
【特許文献５】特開２００２−２９５２７６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、上記特許文献３，４のような中間ロック機構付きの可変バルブタイミング装置は、後述するようにＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持っている。各制御領域毎にＶＣＴ位相の制御特性が異なれば、保持制御量も各制御領域毎に異なる。
【０００７】
そこで、各制御領域毎に保持制御量を学習して、目標ＶＣＴ位相が存在する制御領域の保持制御量学習値を用いてＶＣＴ制御量を演算することが考えられるが、可変バルブタイミング装置の製造ばらつきや経時変化等によって制御領域の境界がずれるため、制御領域の境界付近では、どちらの制御領域に属するかを判別するのが難しい。
【０００８】
特許文献５（特開２００２−２９５２７６号公報）では、保持制御量の学習補正量が所定値以上となったときに、制御領域の境界を学習するようにしているが、境界の学習に時間がかかったり、誤学習の可能性が高くなったりして、境界付近の制御精度が低下することは避けられない。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つ可変バルブタイミング装置において、制御領域の境界付近の制御精度を高めることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させてバルブタイミングを調整する油圧駆動式の可変バルブタイミング装置と、前記可変バルブタイミング装置を駆動する油圧を制御する油圧制御装置と、実ＶＣＴ位相を目標ＶＣＴ位相に一致させるように前記油圧制御装置の制御量（以下「ＶＣＴ制御量」という）をフィードバック制御するＶＣＴ位相制御手段とを備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、前記可変バルブタイミング装置は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つように構成され、且つ、制御領域の境界付近の所定範囲を制御領域の判別が難しい不明瞭領域とし、所定の保持制御量学習実行条件が成立しているときに各制御領域毎に実ＶＣＴ位相を一定に保持するのに必要な保持制御量を学習する保持制御量学習手段を備え、前記ＶＣＴ位相制御手段は、目標ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域から外れている場合には、目標ＶＣＴ位相が存在する制御領域の保持制御量学習値を用いて前記ＶＣＴ制御量を演算し、目標ＶＣＴ位相が前記不明瞭領域に存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定しているときに、前記ＶＣＴ制御量の演算に用いる保持制御量学習値を前記不明瞭領域に隣接する他の制御領域の保持制御量学習値に切り替えて前記ＶＣＴ制御量を演算し又は前記隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の差分値に応じて前記ＶＣＴ制御量を補正するようにしたものである。
【００１１】
本発明では、制御領域の境界付近の所定範囲を制御領域の判別が難しい不明瞭領域とし、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域から外れている場合には、制御領域を誤判別することがないと判断して、目標ＶＣＴ位相が存在する制御領域の保持制御量学習値を用いてＶＣＴ制御量を演算するものである。これに対し、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在する場合には、隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値のどちらを選択するかの判断が難しいため、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態（つまり偏差が大きい状態）で安定しているか否かで、ＶＣＴ制御量の演算に用いた保持制御量学習値の選択が間違っているか否かを判断して、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定していれば、制御領域の判別（保持制御量学習値の選択）が間違っていると判断して、ＶＣＴ制御量の演算に用いる保持制御量学習値を不明瞭領域に隣接する他の制御領域の保持制御量学習値に切り替えてＶＣＴ制御量を演算する（又は隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の差分値に応じてＶＣＴ制御量を補正する）。このようにすれば、目標ＶＣＴ位相が制御領域の境界付近の不明瞭領域に存在する場合でも、速やかにＶＣＴ制御量を実際の制御領域に対応した適正値に設定することが可能となり、制御領域の境界付近のＶＣＴ位相制御の制御精度を高めることができる。
【００１２】
この場合、請求項２のように、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定し、且つ、実ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在するときに、制御領域の判別（保持制御量学習値の選択）が間違っていると判断して、保持制御量の学習を禁止した上で、前記ＶＣＴ制御量の演算に用いる保持制御量学習値を前記不明瞭領域に隣接する他の制御領域の保持制御量学習値に切り替えて前記ＶＣＴ制御量を演算したり、又は隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の差分値に応じてＶＣＴ制御量を補正するようにしても良い。このようにすれば、不明瞭領域における保持制御量の誤学習を防止することができる。
【００１３】
また、請求項３のように、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定し、且つ、実ＶＣＴ位相が不明瞭領域から外れているときに、実ＶＣＴ位相が不明瞭領域に入るまで、保持制御量学習手段による保持制御量の学習を許可し、実ＶＣＴ位相が不明瞭領域に入った後に、保持制御量学習手段による保持制御量の学習を禁止した上で、前記ＶＣＴ制御量の演算に用いる保持制御量学習値を前記不明瞭領域に隣接する他の制御領域の保持制御量学習値に切り替えて前記ＶＣＴ制御量を演算したり、又は隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の差分値に応じてＶＣＴ制御量を補正するようにしても良い。目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在し、且つ、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態（つまり偏差が大きい状態）で安定している場合でも、実ＶＣＴ位相が不明瞭領域から外れていれば、実ＶＣＴ位相を駆動するＶＣＴ制御量を精度良く設定できるため、実ＶＣＴ位相が不明瞭領域に入るまで、当該制御領域の保持制御量の学習を継続しても、保持制御量の誤学習の問題は生じない。
【００１４】
また、請求項４のように、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値未満の状態（つまり偏差が小さい状態）で安定しているときに、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差を小さくする方向にＶＣＴ制御量を徐々に補正する目標追従制御を実行するようにしても良い。目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在する場合でも、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値未満の状態で安定すれば、ＶＣＴ制御量の演算に用いる保持制御量学習値を切り替える必要がない。この場合は、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差を小さくする方向にＶＣＴ制御量を徐々に補正する目標追従制御を実行すれば、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在する場合でも、実ＶＣＴ位相を精度良く目標ＶＣＴ位相に収束させることができる。
【００１５】
また、請求項５のように、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域から外れている場合には、目標ＶＣＴ位相が存在する制御領域の保持制御量学習値を用いてＶＣＴ制御量を演算し、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在する場合には、前記保持制御量学習手段による保持制御量の学習を禁止して保持制御量の誤学習を防止すると共に、実ＶＣＴ位相の制御状態が所定の条件を満たしたときに、不明瞭領域を変更するようにしても良い。このようにすれば、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在する場合に、不明瞭領域の設定範囲をより適正な設定範囲に変更するという制御が可能となる。
【００１６】
具体的には、請求項６のように、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定し、且つ、その時点のＶＣＴ制御量が不明瞭領域を挟んで隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の間又は該保持制御量学習値の近傍に存在するときに、実ＶＣＴ位相が制御領域の境界で止まっていると判断して、不明瞭領域の設定範囲を実ＶＣＴ位相を含む範囲内で縮小するようにすると良い。このようにすれば、実ＶＣＴ位相の制御状態に基づいて制御領域の実際の境界を判定しながら、不明瞭領域の設定範囲を必要最小限の範囲まで縮小することができる。
【００１７】
また、請求項７のように、不明瞭領域の設定範囲を縮小した後、目標ＶＣＴ位相が縮小前の不明瞭領域内に存在し、且つ、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定している場合に、現在の不明瞭領域の設定範囲が適正な範囲よりも狭いために、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が大きくなっていると判断して、不明瞭領域の設定範囲を拡大するようにすると良い。このようにすれば、一旦縮小した不明瞭領域の設定範囲が適正な範囲よりも狭いことが判明した時点で、元の適正な不明瞭領域の設定範囲に戻すことができる。
【００１８】
また、請求項８のように、目標ＶＣＴ位相が不明瞭領域に存在し、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定し、且つ、実ＶＣＴ位相が初期の不明瞭領域から外れている場合には、不明瞭領域の設定範囲を初期化して初期の不明瞭領域に戻して、隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値が更新されるまで不明瞭領域の変更を禁止するようにしても良い。このようにすれば、不明瞭領域の設定範囲の変更によってＶＣＴ位相制御の制御状態が悪化したことが判明した時点で、不明瞭領域の設定範囲を初期化して初期の不明瞭領域に戻して、隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値が更新されるまで不明瞭領域の変更を禁止することができる。
【００１９】
また、請求項９のように、隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の大小関係が本来の大小関係から逆転したときに、不明瞭領域の設定範囲を初期化して初期の不明瞭領域に戻し、隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値が本来の大小関係となる学習値に更新されるまで不明瞭領域の変更を禁止するようにしても良い。要するに、隣接する２つの制御領域の保持制御量学習値の大小関係が本来の大小関係から逆転すれば、明らかに保持制御量学習値が間違った値になっているため、不明瞭領域の設定範囲を初期化して初期の不明瞭領域に戻して、保持制御量の学習を最初からやり直すものである。
【００２０】
また、請求項１０のように、実ＶＣＴ位相をその調整可能範囲内に位置する中間ロック位相でロックするロックピンを備え、油圧制御装置は、ＶＣＴ位相を駆動する油圧を制御する位相制御用の油圧制御弁機能とロックピンを駆動する油圧を制御するロック制御用の油圧制御弁機能とを一体化した油圧制御弁を用い、該油圧制御弁の制御量に応じて、ＶＣＴ位相を遅角方向に駆動する遅角モードの制御領域と、ＶＣＴ位相を一定に保持する保持モードの制御領域と、ＶＣＴ位相を進角方向に駆動する進角モードの制御領域と、前記ロックピンをロック方向である突出方向に付勢するロックモードの制御領域とに区分された構成としても良い。このようにすれば、１つの油圧制御弁で、ＶＣＴ位相を駆動する油圧とロックピンを駆動する油圧の両方を制御でき、部品点数削減・低コスト化の要求を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の実施例１を示す制御システム全体の概略構成図である。
【図２】図２は可変バルブタイミング装置と油圧制御回路の構成を説明する縦断側面図である。
【図３】図３は可変バルブタイミング装置の縦断正面図である。
【図４】図４（ａ）は、油圧制御弁の進角ポート、遅角ポート、ロックピン制御ポートの切り替えパターンを説明する図、同図（ｂ）は、ロックモード、進角モード、保持モード、遅角モードの４つの制御領域と位相変化速度との関係を説明する油圧制御弁の制御特性図である。
【図５】図５はばね有り領域Ａとばね無し領域Ｂとの関係を説明する図である。
【図６】図６は可変バルブタイミング装置のＶＣＴ応答速度特性と各制御領域Ａ，Ｂの保持デューティと基準保持デューティとの関係を説明する図である。
【図７】図７は実施例１のＶＣＴ位相制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図８は実施例１のＶＣＴ位相制御の具体例（その１）を示すタイムチャートである。
【図９】図９は実施例１のＶＣＴ位相制御の具体例（その２）を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は実施例２のＶＣＴ位相制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１１は実施例２のグレーゾーン変更禁止フラグＯＮ→ＯＦＦ切り替えルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は実施例２のグレーゾーン変更禁止フラグＯＦＦ→ＯＮ切り替えルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】図１３は実施例２のＶＣＴ位相制御の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を吸気バルブの可変バルブタイミング装置に適用して具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明の実施例１を図１乃至図９に基づいて説明する。
図１に示すように、内燃機関であるエンジン１１は、クランク軸１２からの動力がタイミングチェーン１３により各スプロケット１４，１５を介して吸気側カム軸１６と排気側カム軸１７とに伝達されるようになっている。但し、吸気側カム軸１６には、クランク軸１２に対する吸気側カム軸１６の進角量（ＶＣＴ位相）を調整する可変バルブタイミング装置１８（ＶＣＴ）が設けられている。
【００２４】
また、吸気側カム軸１６の外周側には、気筒判別のために特定のカム角でカム角信号パルスを出力するカム角センサ１９が設置され、一方、クランク軸１２の外周側には、所定クランク角毎にクランク角信号パルスを出力するクランク角センサ２０が設置されている。これらカム角センサ１９及びクランク角センサ２０の出力信号は、エンジン制御回路２１に入力され、このエンジン制御回路２１によって吸気バルブの実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）が演算されると共に、クランク角センサ２０の出力パルスの周波数（パルス間隔）に基づいてエンジン回転速度が演算される。また、エンジン運転状態を検出する各種センサ（吸気圧センサ２２、冷却水温センサ２３、スロットルセンサ２４等）の出力信号がエンジン制御回路２１に入力される。
【００２５】
このエンジン制御回路２１は、上記各種センサで検出したエンジン運転状態に応じて燃料噴射制御や点火制御を行うと共に、可変バルブタイミング制御（ＶＣＴ位相フィードバック制御）を行い、吸気バルブの実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）を、エンジン運転状態に応じて設定した目標バルブタイミング（目標ＶＣＴ位相）に一致させるように可変バルブタイミング装置１８を駆動する油圧をフィードバック制御する。
【００２６】
次に、図２及び図３に基づいて可変バルブタイミング装置１８の構成を説明する。
可変バルブタイミング装置１８のハウジング３１は、吸気側カム軸１６の外周に回動自在に支持されたスプロケット１４にボルト３２で締め付け固定されている。これにより、クランク軸１２の回転がタイミングチェーン１３を介してスプロケット１４とハウジング３１に伝達され、スプロケット１４とハウジング３１がクランク軸１２と同期して回転する。
【００２７】
一方、吸気側カム軸１６の一端部には、ロータ３５がボルト３７で締め付け固定されている。このロータ３５は、ハウジング３１内に相対回動自在に収納されている。
【００２８】
図３に示すように、ハウジング３１の内部には、複数のベーン収容室４０が形成され、各ベーン収容室４０が、ロータ３５の外周部に形成されたベーン４１によって進角室４２と遅角室４３とに区画されている。少なくとも１つのベーン４１の両側部には、ハウジング３１に対するロータ３５（ベーン４１）の相対回動範囲を規制するストッパ部５６が形成され、このストッパ部５６によって実ＶＣＴ位相（カム軸位相）の調整可能範囲の最遅角位相と最進角位相が規制されている。
【００２９】
可変バルブタイミング装置１８には、ＶＣＴ位相をその調整可能範囲の最遅角位相と最進角位相との間（例えば略中間）に位置する中間ロック位相でロックする中間ロック機構５０が設けられている。この中間ロック機構５０の構成を説明すると、いずれか１つ又は複数のベーン４１にロックピン収容孔５７が設けられ、このロックピン収容孔５７に、ハウジング３１とロータ３５（ベーン４１）との相対回動をロックするためのロックピン５８が突出可能に収容され、このロックピン５８がスプロケット１４側に突出してスプロケット１４のロック穴５９に嵌り込むことで、ＶＣＴ位相がその調整可能範囲の略中間に位置する中間ロック位相でロックされる。この中間ロック位相は、エンジン１１の始動に適した位相に設定されている。尚、ロック穴５９をハウジング３１に設けた構成としても良い。
【００３０】
ロックピン５８は、スプリング６２によってロック方向（突出方向）に付勢されている。また、ロックピン５８の外周部とロックピン収容孔５７との間には、ロックピン５８をロック解除方向に駆動する油圧を制御するためのロック解除用の油圧室が形成されている。  また、ハウジング３１には、進角制御時にロータ３５を進角方向に相対回動させる油圧をばね力で補助する付勢手段としてねじりコイルばね等のばね５５（図２参照）が設けられている。吸気バルブの可変バルブタイミング装置１８では、吸気側カム軸１６のトルクがＶＣＴ位相を遅角させる方向に作用することから、上記ばね５５は、ＶＣＴ位相を吸気側カム軸１６のトルク方向と反対方向である進角方向に付勢することになる。
【００３１】
本実施例１では、図５に示すように、ばね５５が作用する範囲は、最遅角位相から中間ロック位相直前までの範囲に設定され、エンジンストール等の異常停止後の再始動時のフェールセーフを想定して、ロックピン５８がロックピン収容孔５７から外れた状態で中間ロック位相より遅角側の実ＶＣＴ位相で始動した場合に、スタータ（図示せず）によるクランキング中に、ばね５５のばね力により実ＶＣＴ位相を遅角側から中間ロック位相へ進角させる進角動作を補助してロックピン５８をロックピン収容孔５７に嵌まり込ませてロックできるように構成されている。
【００３２】
一方、中間ロック位相より進角側の実ＶＣＴ位相で始動した場合は、クランキング中に吸気側カム軸１６のトルクが遅角方向に作用するため、吸気側カム軸１６のトルクにより実ＶＣＴ位相を進角側から中間ロック位相へ遅角させてロックピン５８をロックピン収容孔５７に嵌まり込ませてロックさせることができる。
【００３３】
また、本実施例１では、可変バルブタイミング装置１８のＶＣＴ位相及びロックピン５８を駆動する油圧を制御する油圧制御装置は、ＶＣＴ位相を駆動する油圧を制御する位相制御用の油圧制御弁機能とロックピン５８を駆動する油圧を制御するロック制御用の油圧制御弁機能とを一体化した油圧制御弁２５により構成され、エンジン１１の動力によって駆動されるオイルポンプ２８により、オイルパン２７内のオイル（作動油）が汲み上げられて油圧制御弁２５に供給される。この油圧制御弁２５は、例えば８ポート・４ポジション型のスプール弁により構成され、図４に示すように、油圧制御弁２５の制御デューティ（ＶＣＴ制御量）に応じて、ロックモード（弱進角モード）、進角モード、保持モード、遅角モードの４つの制御領域に区分されている。
【００３４】
ロックモード（弱進角モード）の制御領域では、油圧制御弁２５のロックピン制御ポートをドレンポートに連通させてロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室の油圧を抜いて、スプリング６２によってロックピン５８をロック方向（突出方向）に付勢すると共に、遅角ポートをドレンポートに連通させて遅角室４３の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、油圧制御弁２５の進角ポートの油路の絞りを少しずつ変化させて、進角ポートから進角室４２にオイルを少しずつ供給して実ＶＣＴ位相を緩やかに進角方向に駆動する。
【００３５】
進角モードの制御領域では、油圧制御弁２５の遅角ポートをドレンポートに連通させて遅角室４３の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、油圧制御弁２５の進角ポートから進角室４２に供給する油圧を変化させて実ＶＣＴ位相を進角させる。
【００３６】
保持モードの制御領域では、進角室４２と遅角室４３の両方の油圧を保持して、実ＶＣＴ位相が動かないように保持する。
遅角モードの制御領域では、油圧制御弁２５の進角ポートをドレンポートに連通させて進角室４２の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、油圧制御弁２５の遅角ポートから遅角室４３に供給する油圧を変化させて実ＶＣＴ位相を遅角させる。
【００３７】
ロックモード以外の制御領域（遅角モード、保持モード、進角モード）では、ロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室にオイルを充填してロック解除用油圧室の油圧を上昇させ、その油圧によりロックピン５８をロック穴５９から抜き出してロックピン５８のロックを解除する。
【００３８】
尚、本実施例１では、油圧制御弁２５の制御デューティが大きくなるに従って、ロックモード（弱進角モード）、進角モード、保持モード、遅角モードの順に制御モードが切り替わるように構成されているが、例えば、油圧制御弁２５の制御デューティが大きくなるに従って、遅角モード、保持モード、進角モード、ロックモード（弱進角モード）の順に制御モードが切り替わるように構成したり、或は、遅角モードと進角モードの順序を入れ替えて、ロックモード（弱進角モード）、遅角モード、保持モード、進角モードの順に制御モードが切り替わるように構成しても良い。また、ロックモード（弱進角モード）の制御領域と遅角モードの制御領域とが連続する場合は、ロックモード（弱進角モード）の制御領域では、ロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室の油圧を抜いて、スプリング６２によってロックピン５８をロック方向（突出方向）に付勢すると共に、進角ポートをドレンポートに連通させて進角室４２の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、遅角ポートの油路の絞りを少しずつ変化させて、遅角ポートから遅角室４３にオイルを少しずつ供給して実ＶＣＴ位相を緩やかに遅角方向に駆動するようにすれば良い。
【００３９】
エンジン制御回路２１は、特許請求の範囲でいうＶＣＴ位相制御手段として機能し、ＶＣＴ位相Ｆ／Ｂ制御中に、エンジン運転条件に基づいて目標ＶＣＴ位相（目標バルブタイミング）を演算して、吸気側カム軸１６の実ＶＣＴ位相（吸気バルブの実バルブタイミング）を目標ＶＣＴ位相（目標バルブタイミング）に一致させるように油圧制御弁２５の制御デューティ（ＶＣＴ制御量）を例えばＰＤ制御等によりＦ／Ｂ制御して可変バルブタイミング装置１８の進角室４２と遅角室４３に供給する油圧をＦ／Ｂ制御する。ここで、「Ｆ／Ｂ」は「フィードバック」を意味する（以下、同じ）。
【００４０】
更に、エンジン制御回路２１は、所定の保持デューティ学習実行条件（保持制御量学習実行条件）が成立しているときに、油圧制御弁２５の制御デューティに基づいて実ＶＣＴ位相を一定に保持するのに必要な保持デューティ（保持制御量）を学習する保持制御量学習手段としても機能し、ＶＣＴ位相Ｆ／Ｂ制御中は、保持デューティ学習値（保持制御量学習値）にＦ／Ｂ補正量と後述する目標追従補正量を加算して制御デューティを求める。      
【００４１】
制御デューティ＝保持デューティ学習値＋Ｆ／Ｂ補正量＋目標追従補正量
Ｆ／Ｂ補正量＝Ｋp ・ΔＶＴ＋Ｋd ・ｄ（ΔＶＴ）／ｄｔ
ｄ（ΔＶＴ）／ｄｔ＝［ΔＶＴ(i) −ΔＶＴ(i-1) ］／ｄｔ
ここで、Ｋp は比例ゲイン、Ｋd は微分ゲイン、ΔＶＴは目標ＶＣＴ位相と実ＶＣＴ位相との偏差、ΔＶＴ(i) は今回の偏差、ΔＶＴ(i-1) は前回の偏差、ｄｔは演算周期である。
【００４２】
目標追従補正量は、目標ＶＣＴ位相が後述するグレーゾーン（不明瞭領域）に存在し且つ実ＶＣＴ位相が安定している（動かない）ときに、後述する目標追従制御によって設定される。
【００４３】
また、エンジン制御回路２１は、エンジン１１を停止させるとき等にロック要求が発生した時点で、ロック制御を開始してＶＣＴ位相を中間ロック位相に向けて移動させると共に、ロックピン５８を突出させてＶＣＴ位相を中間ロック位相でロックするように油圧制御弁２５の制御デューティを制御する。
【００４４】
図４に示すように、可変バルブタイミング装置１８の制御特性は、ＶＣＴ応答速度が小さい低応答領域（不感帯）の両側にＶＣＴ応答速度が低応答領域と比べて大きい高応答領域を有する非線形の制御特性であって、低応答領域に本当の保持デューティ（保持制御量）が存在する。
【００４５】
図５に示すように、実ＶＣＴ位相の可変範囲の一部のみにばね５５のばね力を作用させる構成では、図６に示すように、一方の制御領域であるばね有り領域のＶＣＴ応答速度特性と他方の制御領域であるばね無し領域のＶＣＴ応答速度特性とが相違し、ばね無し領域のＶＣＴ応答速度特性における保持デューティは、吸気側カム軸１６のトルクの影響で進角側の高応答領域に近いところに存在するが、ばね有り領域のＶＣＴ応答速度特性における保持デューティは、ばね５５のばね力の影響で遅角側の高応答領域に近いところに存在する。
【００４６】
そこで、本実施例１では、各制御領域毎に保持デューティを学習し、目標ＶＣＴ位相が存在する制御領域の保持デューティ学習値を用いて油圧制御弁２５の制御デューティを演算するようにしている。この際、Ｆ／Ｂ補正量の演算に用いるＦ／Ｂゲイン（比例ゲインＫp や微分ゲインＫd ）を各制御領域毎に切り替えるようにしても良い。
【００４７】
図５に示すように、ばね有り領域とばね無し領域との境界付近には、領域判定が難しい不明瞭領域（以下「グレーゾーン」という）が存在する。ばね５５の製造ばらつき・組付ばらつきやばね力の経時変化等によって、ばね５５のばね力が作用する範囲の限界位相がばらつくため、本実施例１では、ばね５５の製造ばらつき・組付ばらつきやばね力の経時変化があっても、これらの影響を受けずにばね５５のばね力が確実に作用する範囲をばね有り領域に設定している。従って、このばね有り領域に隣接するグレーゾーンでは、実際にばね５５のばね力が作用しているのか否か不明であり、このグレーゾーンでは、本当の保持デューティが進角側と遅角側のどちらの方向に偏倚しているか不明である。
【００４８】
そこで、本実施例１では、制御領域の境界付近の所定範囲を制御領域の判別が難しいグレーゾーンに設定し、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れている場合には、目標ＶＣＴ位相が存在する制御領域の保持デューティ学習値を用いて油圧制御弁２５の制御デューティを演算する。
【００４９】
これに対し、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在する場合には、隣接する２つの制御領域の保持デューティ学習値のどちらを選択するかの判断が難しいため、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差（絶対値）が所定値以上の状態（つまり偏差が大きい状態）で安定しているか否かで、油圧制御弁２５の制御デューティの演算に用いた保持デューティ学習値の選択が間違っているか否かを判断して、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定していれば、制御領域の判別（保持デューティ学習値の選択）が間違っていると判断して、油圧制御弁２５の制御デューティの演算に用いる保持デューティ学習値をグレーゾーンに隣接する他の制御領域の保持デューティ学習値に切り替えて油圧制御弁２５の制御デューティを演算する。或は、隣接する２つの制御領域の保持デューティ学習値の差分値に応じて油圧制御弁２５の制御デューティを補正するようにしても良い。
【００５０】
以上説明した本実施例１のＶＣＴ位相制御は、エンジン制御回路２１によって図７のＶＣＴ位相制御ルーチンに従って次のように実行される。
図７のＶＣＴ位相制御ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうＶＣＴ位相制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在し且つ実ＶＣＴ位相が安定（動かない）か否かを判定し、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ１０２に進み、目標追従補正量を０にリセットする。
【００５１】
これに対し、上記ステップ１０１で、「Ｙｅｓ」と判定されれば、ステップ１０３に進み、実ＶＣＴ位相が目標ＶＣＴ位相よりも遅角側であるか否かを判定し、遅角側であれば、ステップ１０４に進み、ばね有り領域の保持デューティ学習値を使用し且つ実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差（絶対値）が所定値以上であるか否かを判定し、「Ｙｅｓ」と判定されれば、ステップ１０５に進み、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れているか否かを判定する。
【００５２】
このステップ１０５で、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れていると判定されれば、ステップ１０６に進み、保持デューティの学習を許可する。目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在し、且つ、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態（つまり偏差が大きい状態）で安定している場合でも、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れていれば、実ＶＣＴ位相を駆動する制御デューティを精度良く設定できるため、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンに入るまで、当該制御領域の保持デューティの学習を継続しても、保持デューティの誤学習の問題は生じない。
【００５３】
一方、上記ステップ１０５で、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンに入っていると判定されれば、ステップ１０７に進み、保持デューティの学習を禁止して保持デューティの誤学習を防止する。この後、ステップ１０８に進み、制御デューティの演算に用いる保持デューティ学習値を他の制御領域の保持デューティ学習値に切り替える。この際、Ｆ／Ｂ補正量の演算に用いるＦ／Ｂゲイン（比例ゲインＫp や微分ゲインＫd ）を他の制御領域のＦ／Ｂゲインに切り替えるようにしても良い。
【００５４】
上記ステップ１０４で、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ１０９に進み、前回の目標追従補正量から所定値を引き算して、今回の目標追従補正量を求める。これにより、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在し、且つ、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値未満の状態（つまり偏差が小さい状態）で安定している場合に、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差を小さくする方向に油圧制御弁２５の制御デューティを徐々に補正する目標追従制御を実行する。
【００５５】
また、上記ステップ１０３で「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ１１１に進み、実ＶＣＴ位相が目標ＶＣＴ位相よりも進角側であるか否かを判定し、進角側であれば、ステップ１１２に進み、ばね無し領域の保持デューティ学習値を使用し且つ実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差（絶対値）が所定値以上であるか否かを判定し、「Ｙｅｓ」と判定されれば、ステップ１０５に進み、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れているか否かを判定し、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れていれば、保持デューティの学習を許可し（ステップ１０６）、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンに入っていれば、保持デューティの学習を禁止して（ステップ１０７）、制御デューティの演算に用いる保持デューティ学習値を他の制御領域の保持デューティ学習値に切り替える（ステップ１０８）。
【００５６】
一方、上記ステップ１１２で、「Ｎｏ」と判定されれば、ステップ１１３に進み、前回の目標追従補正量に所定値を加算して、今回の目標追従補正量を求める。これにより、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在し、且つ、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値未満の状態（つまり偏差が小さい状態）で安定している場合に、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差を小さくする方向に油圧制御弁２５の制御デューティを徐々に補正する目標追従制御を実行する。
【００５７】
以上のようにして、制御デューティの演算に用いる保持デューティ学習値と目標追従補正量を決定した後、ステップ１１４に進み、保持デューティ学習値にＦ／Ｂ補正量と目標追従補正量を加算して、制御デューティを求める。
制御デューティ＝保持デューティ学習値＋Ｆ／Ｂ補正量＋目標追従補正量
【００５８】
以上説明した本実施例１のＶＣＴ位相制御の具体例を図８、図９を用いて説明する。
図８は、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在し且つ実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態（つまり偏差が大きい状態）で安定すると共に、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在する場合の制御例である。図８のような制御状態になるのは、実ＶＣＴ位相がばね５５の先端位置で安定しているためと考えられる。この場合は、油圧制御弁２５の制御デューティの演算に用いた保持デューティ学習値の選択が間違っていると判断して、油圧制御弁２５の制御デューティの演算に用いる保持デューティ学習値をグレーゾーンに隣接する他の制御領域の保持デューティ学習値に切り替えて油圧制御弁２５の制御デューティを演算する。或は、２つの制御領域の保持デューティ学習値の差分値に応じて油圧制御弁２５の制御デューティを補正するようにしても良い。このようにすれば、目標ＶＣＴ位相が制御領域の境界付近のグレーゾーンに存在する場合でも、速やかに制御デューティを実際の制御領域に対応した適正値に設定することが可能となり、制御領域の境界付近のＶＣＴ位相制御の制御精度を高めることができる。
【００５９】
図９は、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在し且つ実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態（つまり偏差が大きい状態）で安定しているが、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れている場合の制御例である。この場合は、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンに入るまで保持デューティの学習が許可され、油圧制御弁２５の制御デューティの演算に用いる保持デューティ学習値が更新され、実ＶＣＴ位相が目標ＶＣＴ位相に徐々に近付いていく。そして、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンに入った時点で、保持デューティの学習が禁止され、油圧制御弁２５の制御デューティの演算に用いる保持デューティ学習値をグレーゾーンに隣接する他の制御領域の保持デューティ学習値に切り替えて油圧制御弁２５の制御デューティを演算する。或は、２つの制御領域の保持デューティ学習値の差分値に応じて油圧制御弁２５の制御デューティを補正するようにしても良い。このようにすれば、目標ＶＣＴ位相が制御領域の境界付近のグレーゾーンに存在する場合でも、速やかに制御デューティを実際の制御領域に対応した適正値に設定することが可能となり、制御領域の境界付近のＶＣＴ位相制御の制御精度を高めることができる。
【実施例２】
【００６０】
次に、図１０乃至図１３を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、上記実施例１と同じ部分については説明を省略又は簡略化し、主として上記実施例１と異なる部分を説明する。
【００６１】
本実施例２では、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れている場合には、目標ＶＣＴ位相が存在する制御領域の保持デューティ学習値を用いて油圧制御弁２５の制御デューティを演算し、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在する場合には、保持デューティの学習を禁止して保持デューティの誤学習を防止すると共に、実ＶＣＴ位相の制御状態が所定の条件を満たしたときに、グレーゾーンを変更する。
【００６２】
具体的には、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在する場合には、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定し、且つ、油圧制御弁２５の制御デューティがグレーゾーンを挟んで隣接する２つの制御領域の保持デューティ学習値の間又は該保持デューティ学習値の近傍に存在するときに、実ＶＣＴ位相が制御領域の境界（ばね５５の先端位置）で止まっていると判断して、グレーゾーンの設定範囲を実ＶＣＴ位相を含む範囲内で縮小する。このようにすれば、実ＶＣＴ位相の制御状態に基づいて制御領域の実際の境界を判定しながら、グレーゾーンの設定範囲を必要最小限の範囲まで縮小することができる。
【００６３】
また、グレーゾーンの設定範囲を縮小した後、目標ＶＣＴ位相が縮小前のグレーゾーン内に存在し、且つ、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定している場合に、現在のグレーゾーンの設定範囲が適正な範囲よりも狭いために、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が大きくなっていると判断して、グレーゾーンの設定範囲を拡大する。このようにすれば、一旦縮小したグレーゾーンの設定範囲が適正な範囲よりも狭いことが判明した時点で、元の適正なグレーゾーンの設定範囲に戻すことができる。      
【００６４】
また、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在し、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定し、且つ、実ＶＣＴ位相が初期のグレーゾーンから外れている場合には、グレーゾーンの設定範囲を初期化して初期のグレーゾーンに戻して、隣接する２つの制御領域の保持デューティ学習値が更新されるまでグレーゾーンの変更を禁止する。このようにすれば、グレーゾーンの設定範囲の変更によってＶＣＴ位相制御の制御状態が悪化したことが判明した時点で、グレーゾーンの設定範囲を初期化して初期のグレーゾーンに戻して、隣接する２つの制御領域の保持デューティ学習値が更新されるまでグレーゾーンの変更を禁止することができる。
【００６５】
また、隣接する２つの制御領域の保持デューティ学習値の大小関係が本来の大小関係から逆転したときに、グレーゾーンの設定範囲を初期化して初期のグレーゾーンに戻し、隣接する２つの制御領域の保持デューティ学習値が本来の大小関係となる学習値に更新されるまでグレーゾーンの変更を禁止する。要するに、隣接する２つの制御領域の保持デューティ学習値の大小関係が本来の大小関係から逆転すれば、明らかに保持デューティ学習値が間違った値になっているため、グレーゾーンの設定範囲を初期化して初期のグレーゾーンに戻して、保持デューティの学習を最初からやり直すものである。
【００６６】
以上説明した本実施例２のＶＣＴ位相制御は、エンジン制御回路２１によって図１０乃至図１２の各ルーチンに従って実行される。以下、図１０乃至図１２の各ルーチンの処理内容を説明する。
【００６７】
［ＶＣＴ位相制御ルーチン］
図１０のＶＣＴ位相制御ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうＶＣＴ位相制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、目標ＶＣＴ位相が初期のグレーゾーンに存在し且つ実ＶＣＴ位相が安定（動かない）か否かを判定し、「Ｎｏ」と判定されれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００６８】
これに対し、上記ステップ２０１で、「Ｙｅｓ」と判定されれば、ステップ２０２に進み、実ＶＣＴ位相が目標ＶＣＴ位相よりも遅角側であるか否かを判定し、遅角側であれば、ステップ２０３に進み、ばね有り領域の保持デューティ学習値を使用し且つ実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差（絶対値）が所定値以上であるか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定されれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。上記ステップ２０３で、「Ｙｅｓ」と判定されれば、ステップ２０５に進み、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れているか否かを判定する。
【００６９】
上記ステップ２０２で、実ＶＣＴ位相が目標ＶＣＴ位相よりも進角側であると判定されれば、ステップ２０４に進み、ばね無し領域の保持デューティ学習値を使用し且つ実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差（絶対値）が所定値以上であるか否かを判定し、「Ｎｏ」と判定されれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。上記ステップ２０４で、「Ｙｅｓ」と判定されれば、ステップ２０５に進み、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れているか否かを判定する。
【００７０】
このステップ２０５で、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れていると判定されれば、ステップ２０６に進み、グレーゾーンの設定範囲を初期化して初期のグレーゾーンに戻し、次のステップ２０７で、グレーゾーン変更禁止フラグを、グレーゾーンの変更禁止を意味するＯＮにセットして、本ルーチンを終了する。
【００７１】
これに対し、上記ステップ２０５で、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンに入っていると判定されれば、ステップ２０８に進み、グレーゾーン変更禁止フラグがＯＦＦであるか否かを判定し、グレーゾーン変更禁止フラグがＯＮ（グレーゾーンの変更禁止）であれば、そのまま本ルーチンを終了する。
【００７２】
上記ステップ２０８で、グレーゾーン変更禁止フラグがＯＦＦ（グレーゾーンの変更許可）であると判定されれば、ステップ２０９に進み、グレーゾーンの設定範囲を、現在の実ＶＣＴ位相を中心にして±αの範囲に変更する。変更後のグレーゾーンの設定範囲（実ＶＣＴ位相±α）は、初期のグレーゾーンよりも狭くなる。この後、ステップ２１０に進み、制御デューティの演算に用いる保持デューティ学習値を他の制御領域の保持デューティ学習値に切り替える。この際、Ｆ／Ｂ補正量の演算に用いるＦ／Ｂゲイン（比例ゲインＫp や微分ゲインＫd ）を他の制御領域のＦ／Ｂゲインに切り替えるようにしても良い。
【００７３】
［グレーゾーン変更禁止フラグＯＮ→ＯＦＦ切り替えルーチン］
図１１のグレーゾーン変更禁止フラグＯＮ→ＯＦＦ切り替えルーチンは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ２２１で、グレーゾーン変更禁止フラグがＯＮ（グレーゾーンの変更禁止）であるか否かを判定し、グレーゾーン変更禁止フラグがＯＦＦ（グレーゾーンの変更許可）であると判定されれば、そのまま本ルーチンを終了する。
【００７４】
一方、上記ステップ２２１で、グレーゾーン変更禁止フラグがＯＮ（グレーゾーンの変更禁止）であると判定されれば、ステップ２２２に進み、グレーゾーン変更禁止フラグがＯＮにセットされた後でばね有り／ばね無しの両方の領域の保持デューティ学習値が更新されたか否かを判定し、まだ両方の領域の保持デューティ学習値が更新されていなければ、そのまま本ルーチンを終了し、両方の領域の保持デューティ学習値が更新されたと判定されれば、ステップ２２３に進み、グレーゾーン変更禁止フラグをＯＦＦにリセットして本ルーチンを終了する。
【００７５】
［グレーゾーン変更禁止フラグＯＦＦ→ＯＮ切り替えセットルーチン］
図１２のグレーゾーン変更禁止フラグＯＦＦ→ＯＮ切り替えルーチンは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ２３１で、ばね有り領域の保持デューティ学習値とばね無し領域の保持デューティ学習値とを比較して、その大小関係が本来の大小関係から逆転したか否か（ばね有り領域の保持デューティ学習値＜ばね無し領域の保持デューティ学習値あるか否か）を判定し、本来の大小関係から逆転していれば、ステップ２３２に進み、グレーゾーン変更禁止フラグをＯＮ（グレーゾーンの変更禁止）にセットして本ルーチンを終了する。
【００７６】
これに対し、上記ステップ２３１で「Ｎｏ」と判定された場合、つまりばね有り領域の保持デューティ学習値とばね無し領域の保持デューティ学習値との大小関係が本来の大小関係である場合は、そのまま本ルーチンを終了する。
【００７７】
以上説明した本実施例２のＶＣＴ位相制御の一例を図１３を用いて説明する。
図１３は、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在し且つ実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態（偏差が大きい状態）で安定すると共に、実ＶＣＴ位相がグレーゾーンに存在する場合の制御例である。図８のような制御状態になるのは、実ＶＣＴ位相がばね５５の先端位置で安定しているためと考えられる。この場合は、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差が所定値以上の状態で安定していることが判明した時点で、グレーゾーンの設定範囲を、現在の実ＶＣＴ位相を中心にして±αの範囲に変更する。変更後のグレーゾーンの設定範囲（実ＶＣＴ位相±α）は、初期のグレーゾーンよりも狭くなる。これにより、目標ＶＣＴ位相がグレーゾーンから外れるため、目標ＶＣＴ位相が存在する制御領域（図１３の例ではばね無し領域）の保持デューティ学習値を用いて油圧制御弁２５の制御デューティを演算する。このようにすれば、目標ＶＣＴ位相が制御領域の境界付近のグレーゾーンに存在する場合でも、速やかに制御デューティを実際の制御領域に対応した適正値に設定することが可能となり、制御領域の境界付近のＶＣＴ位相制御の制御精度を高めることができる。
【００７８】
尚、本発明は、上記各実施例１，２に限定されず、ＶＣＴ位相を駆動する油圧を制御するＶＣＴ位相制御用の油圧制御弁とロックピン５８を駆動する油圧を制御するロック制御用の油圧制御弁とを別々に設けた構成としても良い。
【００７９】
また、上記実施例１，２は、本発明を吸気バルブの可変バルブタイミング装置に適用して具体化した実施例であるが、排気バルブの可変バルブタイミング制御装置に適用して実施しても良い。本発明を排気バルブの可変バルブタイミング制御装置に適用する場合は、排気バルブのＶＣＴ位相の制御方向（「進角」と「遅角」の関係）を吸気バルブのＶＣＴ位相の制御方向とは反対にすれば良い。
【００８０】
その他、本発明は、可変バルブタイミング装置１８の構成や油圧制御弁２５の構成等を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８１】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…クランク軸、１３…タイミングチェーン、１４，１５…スプロケット、１６…吸気カム軸、１７…排気カム軸、１８…可変バルブタイミング装置（ＶＣＴ）、１９…カム角センサ、２０…クランク角センサ、２１…エンジン制御回路（ＶＣＴ位相制御手段，保持制御量学習手段）、２３…冷却水温センサ、２５…油圧制御弁（油圧制御装置）、２８…オイルポンプ、３１…ハウジング、３５…ロータ、４０…ベーン収容室、４１…ベーン、４２…進角室、４３…遅角室、５０…中間ロック機構、５５…ばね、５８…ロックピン、５９…ロック穴
【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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