(57)【要約】【課題】電動バルブタイミング調整装置の応答性の向上を図る。【解決手段】内燃機関によって駆動されるクランクシャフト６に対するカムシャフト５の相対回転位相が、カムシャフトの回転の制御が行われることにより、進角側あるいは遅角側に調整されるように構成されたバルブタイミング調整機構部２３５、インバータ１４により通電制御され、バルブタイミング調整機構部を介してカムシャフトの回転の制御を行うモータ２、およびカムシャフトの回転角を検出するカム角センサ７の検出値とクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ８の検出値とから、クランクシャフトに対するカムシャフトに対する実相対回転位相を演算する演算部１３０を備え、演算部で演算された実相対回転位相が、予め設定された相対回転位相許容範囲の範囲内に収まっていない場合はモータの損失を増加させるようにインバータが制御される。【選択図】図２
2019214950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関によって駆動されるクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が、前記カムシャフトの回転の制御が行われることにより、進角側あるいは遅角側に調整されるように構成されたバルブタイミング調整機構部、
インバータにより通電制御され、前記バルブタイミング調整機構部を介して前記カムシャフトの回転の制御を行うモータ、および
前記カムシャフトの回転角を検出するカム角センサの検出値と前記クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサの検出値とから、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトに対する実相対回転位相を演算する演算部を備え、
前記演算部で演算された前記実相対回転位相が、予め設定された相対回転位相許容範囲の範囲内に収まっていない場合は、前記モータの損失を増加させるように前記インバータが制御される
ことを特徴とする内燃機関の電動バルブタイミング調整装置。
【請求項２】
内燃機関によって駆動されるクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が、前記カムシャフトの回転の制御が行われることにより進角側あるいは遅角側に調整されるように構成されたバルブタイミング調整機構部を介して前記カムシャフトを回転させるモータ、
前記モータの通電制御を行うインバータ、および
前記カムシャフトの回転角を検出するカム角センサの検出値と前記クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサの検出値とから、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトに対する実相対回転位相を演算する演算部を備え、
前記演算部で演算された前記実相対回転位相が、予め設定された相対回転位相許容範囲の範囲内に収まっていない場合は前記モータの損失を増加させるように前記インバータが制御される
ことを特徴とする内燃機関の電動バルブタイミング調整装置。
【請求項３】
前記モータの損失を増加させるように前記インバータが制御されることにより、前記演算部で演算された前記実相対回転位相が、前記相対回転位相許容範囲の範囲内に収まった場合は、前記インバータの前記モータの損失を増加させる制御が行われなくなる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の電動バルブタイミング調整装置。
【請求項４】
前記インバータがＰＷＭ制御されるインバータであり、ＰＷＭ制御の搬送波の周波数を低下させることにより前記モータの損失を増加させる制御が行われる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の電動バルブタイミング調整装置。
【請求項５】
前記インバータを構成する半導体スイッチを制御するインバータ制御装置に前記演算部が設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の電動バルブタイミング調整装置。
【請求項６】
エンジンコントロールユニットに前記演算部が設けられ、前記演算部で演算された前記実相対回転位相が、予め設定された相対回転位相許容範囲の範囲内に収まっていない場合は、前記エンジンコントロールユニットからの制御指令により、前記インバータが前記モータの損失を増加させるように制御される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の電動バルブタイミング調整装置。
【請求項７】
前記演算部で演算された前記実相対回転位相が前記相対回転位相許容範囲の範囲内に収まらない回数が検出され、この検出された回数が所定回数より多い場合は異常と判定し、この異常と判定した信号が前記エンジンコントロールユニットで処理される
ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の電動バルブタイミング調整装置。
【請求項８】
前記モータおよび前記バルブタイミング調整機構部の少なくとも一方を冷却する冷却油の温度に相当する冷却油相当温度を測定する温度センサを有し、
前記温度センサが測定した前記冷却油相当温度が所定温度より低ければ、前記演算部で演算された前記実相対回転位相が前記相対回転位相許容範囲の範囲内に収まっていない場合において前記モータの損失を増加させるように前記インバータが制御され、
前記冷却油相当温度が前記所定温度以上になれば、前記インバータの前記モータの損失を増加させる制御が行われなくなる
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の内燃機関の電動バルブタイミング調整装置。
【請求項９】
内燃機関の動作開始からの経過時間が所定の期間の範囲内であれば、前記演算部で演算された前記実相対回転位相が前記相対回転位相許容範囲の範囲内に収まっていない場合において前記モータの損失を増加させるように前記インバータが制御され、
前記内燃機関の動作開始からの経過時間が前記所定の期間を過ぎれば、前記インバータの前記モータの損失を増加させる制御が行われなくなる
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の電動バルブタイミング調整装置。
【請求項１０】
前記内燃機関の動作開始からの前記経過時間が、インバータ制御装置で計時される
ことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の電動バルブタイミング調整装置。
【請求項１１】
前記内燃機関の動作開始からの前記経過時間が、エンジンコントロールユニットで計時される
ことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の電動バルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、車両に搭載される内燃機関の電動バルブタイミング調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用の内燃機関には、その運転状態に応じて内燃機関の吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置が搭載されたものがある。バルブタイミング調整装置は、内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を、進角側あるいは遅角側へ調整する。この調整動作により、カムシャフトの回転によるバルブの開閉タイミングが変更され、燃費向上、出力向上、等を実現する。
このようなバルブタイミング調整装置のひとつに、モータによって前記調整動作をする電動バルブタイミング調整装置がある。電動バルブタイミング調整装置は、油圧式のバルブタイミング調整装置とは異なり、低温環境時においても使用可能という利点がある。
ところで、電動バルブタイミング調整装置では、モータに大きな駆動電流を流すことにより応答性を向上させている。モータは大電流が流れることによって発熱するため、冷却油によって適宜冷却される。しかし、低温環境時では冷却油の油温の低下によってモータ周辺の冷却油の粘性が増大し、この冷却油の粘性の増大が起因してモータの応答性を悪化させることがある。モータの応答性が悪化すれば、前記調整動作が所期の調整動作とは異なるものとなる。これに対して、特許文献１では、モータに搭載されたモータ駆動装置の基板上のダイオード特性およびサーミスタ特性によって検出された油温情報に基づいて、冷却油の油温相当値が、予め定められた温度に到達するまでの間、モータの目標電流値として通常値よりも大きな電流値を採用することにより、モータに前記調整動作をさせるための定常モータ電流より大きなモータ電流を流し、モータの温度を上昇させ、ひいてはモータを冷却する冷却油の低温環境時の温度を上昇させ、電動バルブタイミング調整装置の応答性の悪化を抑制することが提案されている。なお、特許文献１において、冷却油による冷却構造については具体的に記載されていないが、例えば、特許文献１における電動モータ10の一部および電動バルブタイミング調整機構部90を収容する空間Nに、エンジンオイル等の冷却油を充填する冷却システム、給油ポンプを使って冷却が必要な個所に給油する冷却システム、等、各種冷却システムが特許文献ほかで公開されているが、それら冷却システムの説明は、本願が冷却システムそのものに係るものではないことから、ここでは割愛する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３１６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された電動バルブタイミング調整装置では、油温そのものではなく、油温を推定可能な温度を含む油温相当値を検出し、電流値を通常値よりも大きくするか否かを決定している。しかも、油温相当値は、モータに搭載されたモータ駆動装置における基板上のダイオードおよびサーミスタによって検出されている上、ダイオードおよびサーミスタが実装されている基板は、モータ電流が流れるモータ固定子コイルから距離的に離れた位置に配設され、また、基板は、低温環境時の温度の影響を直接受ける金属ベースの、モータと反対の側に、冷却油に浸されることなく配設されることから、基板上のダイオードおよびサーミスタで冷却油の温度相当値を検出した場合、的確な冷却油の温度相当値を検出するのが難しく、当該温度相当値は常にモータ周辺の温度に対して一定に変化するとは限らない上、ダイオードおよびサーミスタ等のセンサの周辺のMOSFETほかの電気的あるいは電子的素子の自己発熱等の影響も受ける。したがって、従前の電動バルブタイミング調整装置では、冷却油の状態を誤って検知してしまう可能性もあり、電動バルブタイミング調整装置の応答性を十分に向上させるには不十分であると考えられ、電動バルブタイミング調整装置の応答性の更なる向上を目指す必要がある。
【０００５】
本願は、前述のような実情に鑑みてなされた技術を開示するものであり、電動バルブタイミング調整装置の応答性の向上を図ることを目的とするものある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示される内燃機関の電動バルブタイミング調整装置は、内燃機関によって駆動されるクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が、前記カムシャフトの回転の制御が行われることにより、進角側あるいは遅角側に調整されるように構成されたバルブタイミング調整機構部、
インバータにより通電制御され、前記バルブタイミング調整機構部を介して前記カムシャフトの回転の制御を行うモータ、および
前記カムシャフトの回転角を検出するカム角センサの検出値と前記クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサの検出値とから、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトに対する実相対回転位相を演算する演算部を備え、
前記演算部で演算された前記実相対回転位相が、予め設定された相対回転位相許容範囲の範囲内に収まっていない場合は前記モータの損失を増加させるように前記インバータが制御される
ものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願に開示される内燃機関の電動バルブタイミング調整装置では、内燃機関によって駆動されるクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が、前記カムシャフトの回転の制御が行われることにより、進角側あるいは遅角側に調整されるように構成されたバルブタイミング調整機構部、インバータにより通電制御され、前記バルブタイミング調整機構部を介して前記カムシャフトの回転の制御を行うモータ、および前記カムシャフトの回転角を検出するカム角センサの検出値と前記クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサの検出値とから、前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトに対する実相対回転位相を演算する演算部を備え、前記演算部で演算された前記実相対回転位相が、予め設定された相対回転位相許容範囲の範囲内に収まっていない場合は前記モータの損失を増加させるように前記インバータが制御されるので、電動バルブタイミング調整装置の応答性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本願の実施の形態１に係る内燃機関の電動バルブタイミング調整装置を有するシステムを例示する概略図である。
【図２】本願の実施の形態１に係る内燃機関の電動バルブタイミング調整装置の概略構成を例示する構成図である。
【図３】本願の実施の形態１に係る内燃機関の電動バルブタイミング調整装置のＰＷＭ制御の事例を説明する説明図である。
【図４】本願の実施の形態１係る内燃機関の電動バルブタイミング調整装置の動作シーケンスの事例を示す説明図である。
【図５Ａ】本願の実施の形態１係る内燃機関の電動バルブタイミング調整装置のクランクシャフトに対するカムシャフトの実相対回転位相が目標相対回転位相の相対回転位相許容範囲の範囲内に収まる状態の事例を示す説明図である。
【図５Ｂ】本願の実施の形態１に係る内燃機関の電動バルブタイミング調整装置のクランクシャフトに対するカムシャフトの実相対回転位相が目標相対回転位相の相対回転位相許容範囲の範囲内に収まらない状態の事例を示す説明図である。
【図６】本願の実施の形態１に係る内燃機関の電動バルブタイミング調整装置において、モータの損失を増加させる制御を実施した際のＰＷＭ制御の事例を説明する説明図である。
【図７】本願の実施の形態２に係る内燃機関の電動バルブタイミング調整装置の概略構成の事例を示す構成図である。
【図８】本願の実施の形態２に係る内燃機関の電動バルブタイミング調整装置の動作シーケンスの事例を示す説明図である。
【図９】本願の実施の形態３に係る内燃機関の電動バルブタイミング調整装置の動作シーケンスの事例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本願のバルブタイミング調整装置の各実施の形態について、図１から図９を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
なお、本願の特徴に直接関係しない構成の図示は省略してある。
【００１０】
実施の形態１．
以下、本願の内燃機関の電動バルブタイミング調整装置の実施の形態１について、図１から図６を用いて説明する。
実施の形態１には、図１から図６に例示のように、  モータ駆動装置１、モータ２、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３、減速機４、カムシャフト５、クランクシャフト６、カム角センサ７、クランク角センサ８、バッテリ１１、平滑コンデンサ１２、インバータ制御装置１３、インバータ１４、固定子２１、回転子２２、Ｕ相コイル２３、Ｖ相コイル２４、Ｗ相コイル２５、電動バルブタイミング調整装置１００、演算部１３０、半導体スイッチ１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６、バルブタイミング調整機構部２３５、バルブタイミング調整電気系制御部１２３７８、搬送波k1、基本波k2、許容値上限MAX_LIM、許容値下限MIN_LIM、実相対回転位相ＲＲＰａ、目標相対回転位相ＲＲＰｄ、相対回転位相許容範囲ＲＲＰｐｒ、タイミングｔ１，ｔ２、Ｕ相Ｕ、Ｖ相Ｖ、Ｗ相Ｗが開示されている。
バルブタイミング調整機構部２３５は、周知のように、減速機４、カムシャフト５、クランクシャフト６、等の機械的な機構部で構成されている。
バルブタイミング調整電気系制御部１２３７８は、周知のように、モータ駆動装置１、モータ２、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３、カム角センサ７、クランク角センサ８、等の電気的な構成要素で構成されている。
【００１１】
以下、本願の実施の形態１に例示されている具体的な技術について説明する。
図１は実施の形態１に係る電動バルブタイミング調整装置１００の事例の概略構成を成すブロック図である。
図１において、電動バルブタイミング調整装置１００は、エンジンコントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」と記す）３と、交流電力を出力するモータ駆動装置１と、モータ駆動装置１から電力供給を受けるモータ２と、エンジンのカムシャフト５の回転角を検出するカム角センサ７と、エンジンのクランクシャフト６の回転角を検出するクランク角センサ８により構成されている。
モータ２は、固定子２１と、固定子２１の径方向内側に配設された回転子２２とを有している。
回転子２２は、減速機４、接続用部材（図示せず）、等を介して内燃機関のカムシャフト５に接続されている。
電動バルブタイミング調整装置１００は、内燃機関のクランクシャフト６に対してカムシャフト５を相対的に回転させることにより、内燃機関の吸気バルブ（図示せず）又は排気バルブ（図示せず）の開閉タイミングすなわちバルブタイミングを調整するものである。
電動バルブタイミング調整装置１００のうち、バルブタイミング調整機構部２３５は、クランクシャフト６からカムシャフト５までの機械的駆動力伝達系に設けられている。
【００１２】
カムシャフト５に対応して設けられているカム角センサ７及びクランクシャフト６に対応して設けられているクランク角センサ８は、検出したカムシャフト５の回転角およびクランクシャフト６の回転角の各信号をＥＣＵ３に出力する。
ＥＣＵ３は、カム角センサ７及びクランク角センサ８の検出した回転角に関する情報をインバータ制御装置１３に出力する。
なお、カム角センサ７及びクランク角センサ８が検出した各回転角の信号は、ＥＣＵ３を介さずに直接インバータ制御装置１３に出力されるようにしてもよい。
【００１３】
インバータ制御装置１３は、カム角センサ７及びクランク角センサ８の検出値から、クランクシャフト６に対するカムシャフト５の相対回転位相を、演算部１３０で演算する。このようにカム角センサ７及びクランク角センサ８で実際に検出した検出値から演算された前記相対回転位相カム位相を、実相対回転位相ＲＲＰａと呼称する。インバータ制御装置１３は、目標として演算部１３０に設定されている目標相対回転位相ＲＲＰｄに前記実相対回転位相ＲＲＰａが一致するように、インバータ１４を制御することによってモータ２の回転を制御する。
【００１４】
図２は、モータ駆動装置１及びモータ２の電気的構成の事例を示す説明図である。
図２において、モータ駆動装置１は、直流電力を供給するバッテリ１１と、電圧を平滑化する平滑コンデンサ１２と、直流電力を交流電力に変換するインバータ１４と、インバータ１４の動作を制御するインバータ制御装置１３とを備えている。
【００１５】
本実施の形態１では、インバータ１４は、６つの半導体スイッチ１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６により構成され、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相の交流電力を出力する三相インバータが例示されている。
これらの半導体スイッチ１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６を区別する場合は、インバータ１４の出力する三相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれに対して、高電位側のＵ相の半導体スイッチである半導体スイッチ（Ｕ＿Ｈｉｇｈ）１４１、低電位側のＵ相の半導体スイッチである半導体スイッチ（Ｕ＿Ｌｏｗ）１４２、高電位側のＶ相の半導体スイッチである半導体スイッチ（Ｖ＿Ｈｉｇｈ）１４３、低電位側のＶ相の半導体スイッチである半導体スイッチ（Ｖ＿Ｌｏｗ）１４４、高電位側のＷ相の半導体スイッチである半導体スイッチ（Ｗ＿Ｈｉｇｈ）１４５、低電位側のＷ相の半導体スイッチである半導体スイッチ（Ｗ＿Ｌｏｗ）１４５と記述する。
これらの半導体スイッチ１４１から１４６は、インバータ制御装置１３からの駆動信号にしたがって、オン（導通）またはオフ（遮断）される。
インバータ１４では、ＵＶＷ各相における直列接続された半導体スイッチが交互にオンオフ制御されることによりバッテリ１１の直流電力を交流電力に変換する。
半導体スイッチ１４１から１４６の各々は、可制御半導体スイッチング素子であればどのような半導体スイッチング素子でもよく、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistor）、などが使用される。
【００１６】
モータ２の固定子２１は、半導体スイッチ（Ｕ＿Ｈｉｇｈ）１４１と半導体スイッチ（Ｕ＿Ｌｏｗ）１４２の接続点に一端が接続されたＵ相コイル２３と、半導体スイッチ（Ｖ＿Ｈｉｇｈ）１４３と半導体スイッチ（Ｖ＿Ｌｏｗ）１４４の接続点に一端が接続されたＶ相コイル２４と、半導体スイッチ（Ｗ＿Ｈｉｇｈ）１４５と半導体スイッチ（Ｗ＿Ｌｏｗ）１４６の接続点に一端が接続されたＷ相コイル２５とによって構成されている。
Ｕ相コイル２３、Ｖ相コイル２４、及びＷ相コイル２５のそれぞれのもう一端は相互に接続され、スター結線されている。
半導体スイッチ（Ｕ＿Ｈｉｇｈ）１４１、半導体スイッチ（Ｖ＿Ｈｉｇｈ）１４３、及び半導体スイッチ（Ｗ＿Ｈｉｇｈ）１４５のそれぞれの直流側の一端と、半導体スイッチ（Ｕ＿Ｌｏｗ）１４２、半導体スイッチ（Ｖ＿Ｌｏｗ）１４４、及び半導体スイッチ（Ｗ＿Ｌｏｗ）１４６のそれぞれの直流側の一端は、平滑コンデンサ１２のそれぞれの端子に接続されている。
【００１７】
インバータ制御装置１３は、マイクロコントローラ、ＩＣ（Integrated Circuit）、等により構成されており、ＥＣＵ３からの入力信号、電流センサ（図示せず）等の検出値、等に応じて、インバータの半導体スイッチを動作させる駆動信号を出力する。駆動信号がハイ（Ｈｉｇｈ）のとき半導体スイッチはオンされ、ロー（Ｌｏｗ）のとき半導体スイッチはオフされる。インバータ制御装置１３は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）（パルス幅変調）制御（以下、ＰＷＭ制御と記す）によりインバータ１４を制御している。
【００１８】
図３はＰＷＭ制御の事例の動作を説明する説明図である。
ＰＷＭ制御では、半導体スイッチに駆動信号を出力するタイミングを決めるために、搬送波と呼ばれる三角波と基本波と呼ばれる正弦波が生成され、コンパレータ等で交点を検出することによってパルス状の駆動信号を得る。
インバータ制御装置１３は、内部で搬送波と基本波を生成しており、上記の駆動信号をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのコイルに接続されたインバータの半導体スイッチを駆動することにより、各相のコイルに対して交流電流を出力する。
【００１９】
図３において、インバータ制御装置１３は、搬送波ｋ１と基本波ｋ２に基づいて、半導体スイッチ（Ｕ＿Ｈｉｇｈ）１４１と半導体スイッチ（Ｕ＿Ｌｏｗ）１４２の駆動信号を生成している。このとき、半導体スイッチ（Ｕ＿Ｈｉｇｈ）１４１と半導体スイッチ（Ｕ＿Ｌｏｗ）１４２のように直列接続された各相の半導体スイッチの駆動信号は、それぞれ同時にオンすることがないように生成される。またインバータ制御装置１３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の半導体スイッチ駆動信号の生成に用いる基本波の位相を１２０°ずつずらして生成する。これにより、各相への出力電圧は相互に位相が１２０°ずつずらされて出力されるため、モータ２にトルクが生じ、回転子が回転する。
【００２０】
バッテリ１１は、平滑コンデンサ１２およびインバータ１４のみならず、インバータ制御装置１３及び、特に図示していないがＥＣＵ３にも電力を供給している。
【００２１】
以上のように構成された実施の形態１によるバルブタイミング調整装置の動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。図４は、実施の形態１に係るバルブタイミング調整装置の動作シーケンスの事例を示したフローチャートである。
【００２２】
ステップＳ０１において、インバータ制御装置１３は、カム角センサ７及びクランク角センサ８の検出値からクランクシャフト６に対するカムシャフト５の相対回転位相を演算部１３０で演算する。この演算により求められたカムシャフト５のクランクシャフト６に対する相対回転位相は、実測値に基づいて算出されているため、カムシャフト５のクランクシャフト６に対する実際の実相対回転位相ＲＲＰａである。
なお、前述のカムシャフト５のクランクシャフト６に対する実相対回転位相ＲＲＰａの演算は、必ずしもインバータ制御装置１３で行う必要はなく、例えばＥＣＵ３で行われてもよく、その場合は、インバータ制御装置１３は、ＥＣＵ３での演算結果である実相対回転位相ＲＲＰａの情報を、ＥＣＵ３から供給される。
【００２３】
ステップＳ０２において、インバータ制御装置１３は、実相対回転位相ＲＲＰａと目標相対回転位相ＲＲＰｄとが一致しているか否かを比較する。目標相対回転位相ＲＲＰｄには、環境温度が非低温時（例えば、１０℃以上）における誤差として許容できる範囲を設けてあり、実相対回転位相ＲＲＰａが、許容値下限ＭＩＮ＿ＬＩＭと許容値上限ＭＡＸ＿ＬＩＭとの間の範囲である相対回転位相許容範囲ＲＲＰｐｒの範囲内に収まるのであれば、実相対回転位相ＲＲＰａは目標相対回転位相ＲＲＰｄと一致していると判断する。すなわち、許容値下限ＭＩＮ＿ＬＩＭ及び許容値上限ＭＡＸ＿ＬＩＭは、許容できる実相対回転位相ＲＲＰａの限界値を示している。図５Ａは実相対回転位相ＲＲＰａが目標相対回転位相ＲＲＰｄの許容値下限ＭＩＮ＿ＬＩＭから許容値上限ＭＡＸ＿ＬＩＭの範囲に収まる場合の、クランクシャフト６に対するカムシャフト５の実相対回転位相ＲＲＰａの事例の説明図であり、図５Ｂは実相対回転位相ＲＲＰａが目標相対回転位相ＲＲＰｄの許容値下限ＭＩＮ＿ＬＩＭから許容値上限ＭＡＸ＿ＬＩＭの範囲に収まらない場合の、クランクシャフト６に対するカムシャフト５に対する相対回転位相の事例の説明図である。
図５Ａでは、環境温度が非低温（例えば、１０℃以上）の場合は、モータ２及びバルブタイミング調整機構部２３５の少なくとも一方の冷却油の粘性による影響が小さく、目標カム位相に対して実カム位相が正確に追従できている。
一方、環境温度が低温（例えば、１０℃以下）の場合は、図５Ｂのタイミングｔ１のように、目標相対回転位相ＲＲＰｄが大きいときに実相対回転位相ＲＲＰａが許容値下限ＭＩＮ＿ＬＩＭよりも小さければ、冷却油の粘性が高いことによって応答性が低下しており、実相対回転位相ＲＲＰａが目標相対回転位相ＲＲＰｄに追従できなかったものと判断することができる。また、図５Ｂのタイミングｔ２のように目標相対回転位相ＲＲＰｄが小さいときに実相対回転位相ＲＲＰａが許容値下限ＭＩＮ＿ＬＩＭよりも大きければ、冷却油の粘性が高いことによって応答性が低下しており、実相対回転位相ＲＲＰａが目標相対回転位相ＲＲＰｄに追従できなかったものと判断することができる。
【００２４】
ステップＳ０２の判定において、実相対回転位相ＲＲＰａが目標相対回転位相ＲＲＰｄの許容値の範囲（相対回転位相許容範囲ＲＲＰｐｒ）の範囲内に収まらない場合は、ステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３において、インバータ制御装置１３は、モータ２の損失を増加させる制御（以下、モータ損失増加制御と記す）を開始する。
インバータ制御装置１３では、モータ損失増加制御として、特許文献１と同様にモータ巻線に流れる電流を増大させてもよい。しかしモータ巻線の電流を増大させると、電流経路であるインバータ１４を構成する半導体スイッチ１４１から１４６も発熱してしまう。半導体スイッチ１４１から１４６は熱容量が小さいため、モータ２を十分に加熱する前に半導体スイッチ１４１から１４６の耐熱温度を超過してしまう可能性がある。
したがって、本願のインバータ制御装置１３では、図６に例示のようにモータ損失増加制御としてインバータ１４のＰＷＭ制御に用いる搬送波の周波数を低下させる。モータでは、搬送波周波数の低下によってヒステリシス損失が大きくなるため、鉄心に発生する損失が増大する。しかしインバータ１４の半導体スイッチ１４１から１４６ではスイッチング回数が減り、損失が低下するため、インバータ１４の発熱を低減しつつモータのみを発熱させることができる。以上のようなモータ損失増加制御によりモータ２の温度が上昇するため、例えばモータ２の冷却油は勿論のこと、モータ２に直近のバルブタイミング調整機構部２３５の冷却油の温度が上昇し、冷却油の粘性が低下する。これにより、電動バルブタイミング調整装置１００では応答性が改善されていく。
【００２５】
ステップＳ０４において、インバータ制御装置１３は超過回数ｃｏｕｎｔ_ｅｒｒに１を加える。この超過回数ｃｏｕｎｔ_ｅｒｒはインバータ制御装置１３のメモリ（図示省略）内に格納される。
【００２６】
ステップＳ０５において、インバータ制御装置１３は、実相対回転位相ＲＲＰａが相対回転位相許容範囲ＲＲＰｐｒの範囲内に収まらない回数である超過回数ｃｏｕｎｔ_ｅｒｒと予め設定した異常判定基準値ｎ_ｅｒｒを比較する。異常判定基準値ｎ_ｅｒｒは、超過回数ｃｏｕｎｔ_ｅｒｒを何度も繰り返した場合に、バルブタイミング調整装置に何らかの異常が発生していると判定するための基準となる値である。すなわち、超過回数ｃｏｕｎｔ_ｅｒｒが異常判定基準値ｎ_ｅｒｒよりも大きい値になった場合には、インバータ制御装置１３は電動バルブタイミング調整装置に異常があると判定する。
異常判定基準値ｎ_ｅｒｒは、モータ発熱増加制御により油温が上昇して応答性が改善するまでに要する判定回数に対して、十分に多くなるように設定される。すなわち、モータ発熱増加制御を開始してからｃｏｕｎｔ_ｅｒｒが１０になるまでの時間が経過した際に、油温が上昇して電動バルブタイミング調整装置１００の応答性が改善され、ステップＳ０２の判定がＹＥＳ（実カム位相と目標カム位相が一致する）と判断されるのであれば、異常判定基準値ｎ_ｅｒｒは少なくとも１０以上に設定される。
【００２７】
ステップＳ０５の判定において、超過回数ｃｏｕｎｔ_ｅｒｒが異常判定基準値ｎ_ｅｒｒよりも大きい値になった場合はステップＳ０６に移行する。
ステップＳ０６では、インバータ制御装置１３が電動バルブタイミング調整装置１００に異常があると判定し、ＥＣＵ３に対して異常判定信号を出力する。ＥＣＵ３では、この異常判定信号をもとに運転者に修理を促す指示を行う等の処理を行う。
【００２８】
ステップＳ０５の判定において、超過回数ｃｏｕｎｔ_ｅｒｒが異常判定基準値ｎ_ｅｒｒ以下であった場合は、ステップＳ０１に移行する。
【００２９】
次に、ステップＳ０２の判定において、実相対回転位相ＲＲＰａが目標相対回転位相ＲＲＰｄの許容値の範囲に収まる場合について説明する。このとき、電動バルブタイミング調整装置１００では冷却油の粘性による影響が小さく、目標相対回転位相ＲＲＰｄに対して実相対回転位相ＲＲＰａが正確に追従できていることを示しており、この後にステップＳ０７に移行する。
【００３０】
ステップＳ０７において、インバータ制御装置１３はモータ発熱増加制御を取りやめる。もとよりモータ発熱増加制御を実施していない場合は従来通り動作を繰り返す。
【００３１】
ステップＳ０７のあとにステップＳ０８に移行する。
ステップＳ０８において、インバータ制御装置１３は超過回数ｃｏｕｎｔ_ｅｒｒのカウントを０にリセットする。その後、ステップＳ０１に移行する。
【００３２】
実施の形態１の電動バルブタイミング調整装置１００では、以上の動作シーケンスを繰り返す。
【００３３】
実施の形態１の電動バルブタイミング調整装置１００では、カム角センサ７及びクランク角センサ８の検出値から演算したカムシャフト５の相対回転位相が所定の範囲内に収まらないとき、インバータ制御装置１３がモータの損失を増加させるようにインバータ１４を制御することによって、モータ近傍の油の状態を直接的に検出して油温の誤検知を防ぐことができ、モータの応答性悪化を防ぐことができる。
【００３４】
実施の形態１のバルブタイミング調整装置では、カム角センサ７及びクランク角センサ８の検出値から演算したカムシャフト５のクランクシャフト６に対する実相対回転位相ＲＲＰａが所定の相対回転位相許容範囲ＲＲＰｐｒの範囲内に収まるとき、インバータ制御装置１３がモータ損失増加制御をやめることによって、不要な損失の発生を防ぐことができる。
【００３５】
実施の形態１の電動バルブタイミング調整装置１００では、インバータ制御装置１３が、モータ損失増加制御としてＰＷＭ制御の搬送波周波数を低下させるようにインバータ１４を構成する半導体スイッチを制御することによって、インバータ１４の損失を抑制しつつ、モータ２の損失が増大させることができるため、インバータ冷却用のヒートシンクを小さくできる等の利点がある。
【００３６】
また、実施の形態１の電動バルブタイミング調整装置１００では、モータ２の損失を増加させる制御を実施した後もカムシャフト５のクランクシャフト６に対する実相対回転位相ＲＲＰａが所定の相対回転位相許容範囲ＲＲＰｐｒの範囲内に収まらないことを、予め定められた回数よりも多く検出した場合、エンジンコントロールユニット３に異常判定信号を出力する。これにより、インバータ制御装置１３は、モータ発熱増加制御による損失増加の効果がなく、冷却油の粘性以外の要因によって電動バルブタイミング調整装置１００に何らかの異常が発生していることを検出し、外部に通知することができる。
【００３７】
実施の形態２.
本願の実施の形態２に係る電動バルブタイミング調整装置１００について、図７および図８を用いて説明する。
【００３８】
図７は実施の形態２に係るバルブタイミング調整装置の事例の概略構成図であり、図２の概略構成に対して冷却油相当温度を測定する温度センサ９を設けている。
温度センサ９の検出値はインバータ制御装置１３に入力される。
冷却油相当温度Ｔ１は冷却油そのものの温度でなくてもよく、例えばインバータ１４周辺のサーミスタの検出値のように、冷却油の温度を推定できるものであればどのようなものでもよい。
【００３９】
インバータ制御装置１３は、温度センサ９の検出した冷却油相当温度Ｔ１が所定の温度Ｔ２よりも低いときにモータ２周辺の冷却油の粘性が大きい状態にあると判定し、冷却油相当温度Ｔ１が所定の温度Ｔ２以上のときに冷却油の粘性が小さい状態にあると判定する。
インバータ制御装置１３は、予め測定した冷却油の油温と冷却油相当温度の関係をテーブルとしてメモリに格納しておき、それに基づいて所定の温度Ｔ２を決定してもよい。
【００４０】
図８は実施の形態２に係る電動バルブタイミング調整装置の事例の動作シーケンスを示したフローチャートである。
図８のフローチャートは、図４のフローチャートのステップＳ０２とステップＳ０３の間にステップＳ２１の処理が加えられたものである。
ステップＳ２１では、温度センサの検出する冷却油相当温度Ｔ１が所定の温度Ｔ２よりも低いときにステップＳ０３に移行してモータ発熱増加制御を行い、冷却油相当温度Ｔ１が所定の温度Ｔ２以上のときにモータ発熱増加制御を行わずにステップＳ０４に移行する。
【００４１】
実施の形態２の電動バルブタイミング調整装置１００では、カム角センサ７及びクランク角センサ８の検出値から演算したカムシャフト５のクランクシャフト６に対する実相対回転位相ＲＲＰａが所定の相対回転位相許容範囲ＲＲＰｐｒの範囲内に収まらないとき、インバータ制御装置１３は冷却油相当温度Ｔ１が所定の温度Ｔ２よりも低く、粘性が高いと判断した場合にモータ損失増加制御を実施する。
これにより、低温環境による粘性の増大以外の要因によってカムシャフト５のクランクシャフト６に対する実相対回転位相ＲＲＰａが所定の相対回転位相許容範囲ＲＲＰｐｒの範囲内に収まらないときに、モータ２の損失を増加させなくなるため、不要な損失の発生を防ぐことができる。また、インバータ制御装置１３は低温以外の要因でモータ応答性が低下していることをより確実に判断できる。
【００４２】
実施の形態３.
本願の実施の形態３に係る電動バルブタイミング調整装置１００について、図９を用いて説明する。
実施の形態３に係る電動バルブタイミング調整装置の概略構成図は、図２と同様である。
図９は実施の形態３に係るバルブタイミング調整装置の動作シーケンスの事例を示したフローチャートである。
【００４３】
図９のフローチャートは、図４のフローチャートのステップＳ０１の前にステップＳ３１とステップＳ３２が加えられ、ステップＳ０２とステップＳ０３の間にステップＳ３３の処理が加えられたものである。
【００４４】
ステップＳ３１において、ＥＣＵ３は内燃機関の動作を確認し、内燃機関が動作を開始していればステップＳ３２に移行する。内燃機関が動作していなければ、ステップＳ３１を繰り返す。内燃機関の動作確認はＥＣＵ３ではなく、インバータ制御装置１３で行ってもよい。
【００４５】
ステップＳ３２において、ＥＣＵ３は内燃機関の動作開始を確認してからの経過時間ΔＴを測定する。内燃機関の動作開始からの経過時間ΔＴの測定はＥＣＵ３ではなく、インバータ制御装置１３で行ってもよい。
【００４６】
ステップＳ３３において、インバータ制御装置１３は経過時間ΔＴを所定の期間Ｔ３と比較し、経過時間ΔＴが所定の期間Ｔ３よりも短ければモータ発熱増加制御を行い、経過時間ΔＴが所定の期間Ｔ３以上であればモータ発熱増加制御を行わずにステップＳ０４に移行する。ここで所定の期間Ｔ３は、内燃機関の放出する熱量によって冷却油の温度が上昇し、冷却油の粘性がカムシャフト５の実相対回転位相ＲＲＰａに影響を及ぼさない程度まで減少する時間とする。
【００４７】
このように、実施の形態３の電動バルブタイミング調整装置１００では、カム角センサ７及びクランク角センサ８の検出値から演算したカムシャフト５のクランクシャフト６に対する実相対回転位相ＲＲＰａが所定の相対回転位相許容範囲ＲＲＰｐｒの範囲内に収まらないとき、インバータ制御装置１３は内燃機関動作開始からの経過時間ΔＴが所定の期間Ｔ３よりも短ければ、冷却油が温まっておらず高い粘性を持つと判断し、モータ損失増加制御を実施する。
また、実施の形態３の電動バルブタイミング調整装置１００では、カム角センサ７及びクランク角センサ８の検出値から演算したカムシャフト５のクランクシャフト６に対する実相対回転位相ＲＲＰａが所定の相対回転位相許容範囲ＲＲＰｐｒの範囲内に収まらないとき、インバータ制御装置１３は内燃機関動作開始からの経過時間ΔＴが所定の期間Ｔ３以上に長ければ、冷却油が温まり低粘性になっていてもモータ２の応答性が悪化していると判断し、モータ損失増加制御を実施することなく、ＥＣＵ３に異常判定信号を出力することができる。
これにより、低温環境による粘性の増大以外の要因によってカムシャフト５のクランクシャフト６に対する実相対回転位相ＲＲＰａが所定の相対回転位相許容範囲ＲＲＰｐｒの範囲内に収まらないときに、モータ２の損失を増加させなくなるため、不要な損失の発生を防ぐことができる。また、インバータ制御装置１３は低温以外の要因でモータ応答性が低下していることをより確実に判断できる。
【００４８】
なお、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
なお、各実施の形態を適宜、組み合わせ、変形、省略することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  モータ駆動装置、２  モータ、３  ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）、４  減速機、５  カムシャフト、６  クランクシャフト、７  カム角センサ、８  クランク角センサ、９  温度センサ、１１  バッテリ、１２  平滑コンデンサ、１３  インバータ制御装置、１４  インバータ、２１  固定子、２２  回転子、２３  Ｕ相コイル、２４  Ｖ相コイル、２５  Ｗ相コイル、１００  電動バルブタイミング調整装置、１３０  演算部、１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６  半導体スイッチ、２３５  バルブタイミング調整機構部、１２３７８  バルブタイミング調整電気系制御部、ｃｏｕｎｔ_ｅｒｒ 超過回数、k1  搬送波、k2  基本波、ＭＡＸ_ＬＩＭ  許容値上限、ＭＩＮ_ＬＩＭ  許容値下限、ｎ_ｅｒｒ  異常判定基準値、ＲＲＰａ  実相対回転位相、ＲＲＰｄ  目標相対回転位相、ＲＲＰｐｒ  相対回転位相許容範囲、ｔ１，ｔ２  タイミング、Ｕ  Ｕ相、Ｖ  Ｖ相、Ｗ  Ｗ相。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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