(57)【要約】【課題】可変バルブタイミング機構の制御におけるオーバーシュートの発生を回避する。【解決手段】クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相の検出周期Ｔｒｅｆが可変バルブタイミング機構のアクチュエータに対するフィードバック制御周期Ｔｓよりも長い場合は、前記回転位相を検出するまでの回転位相変化速度Ｖθを算出し、前記回転位相を検出した後も前記回転位相変化速度Ｖθをもって回転位相が変化するものとしてその後の回転位相を推定し、この推定した回転位相θｐｒに基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御する（Ｓ４３〜４６、４９、５０）。一方、前記検出周期Ｔｒｅｆが前記制御周期Ｔｓ以下である場合は、前記回転位相の検出値θｄｅｔに基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御する（Ｓ４８〜５０）。【選択図】図９
2005016413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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アクチュエータによって変化させることで、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
前記クランクシャフトの基準回転位置を検出するクランク角センサと、
前記カムシャフトの基準回転位置を検出するカムセンサと、
前記クランク角センサ及び前記カムセンサの検出信号に基づいて前記回転位相を検出する回転位相検出手段と、
前記回転位相検出手段が前記回転位相を検出するまでの第１回転位相変化速度を算出し、算出した第１回転位相変化速度に基づいて前記回転位相を検出した後の第２回転位相変化速度を推定し、この第２回転位相変化速度を用いて前記回転位相を検出した後の現在の回転位相を推定する回転位相推定手段と、
推定した現在の回転位相に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御する制御手段と、
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】
前記回転位相推定手段は、所定周期毎に前記第１回転位相変化速度を算出し、算出した第１回転位相変化速度の今回値と、算出した第１回転位相変化速度の今回値と前回値との差と、に基づいて前記第２回転位相変化速度を推定し、
この第２回転位相変化速度に、前記第１回転位相変化速度を算出してから現在までの経過時間を乗算して前記現在の回転位相を推定することを特徴とする請求項１記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
【請求項３】
前記回転位相推定手段は、前記第２回転位相変化速度が所定の制限値を超えるときは、該第２回転位相変化速度に代えて前記所定の制限値を用いて前記現在の回転位相を推定することを特徴とする請求項１又は請求項２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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関バルブ（吸気バルブ、排気バルブ）の開閉タイミング（バルブタイミング）を変化させる可変バルブタイミング機構の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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変化させることによって、吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構の制御装置としては、特許文献１に開示されるようなものがある。
【０００３】
このものは、クランクシャフトの基準回転位置でクランク角信号を出力するクランク角センサと、カムシャフトの基準回転位置でカム信号を出力するカムセンサと、を備え、前記基準回転位置のずれ角に基づいて回転位相を検出し、この回転位相が目標になるように可変バルブタイミング機構をフィードバック制御するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２９７６８６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の構成によると、一定のクランク角毎に回転位相が検出されることになるが、回転位相の検出結果に基づく可変バルブタイミング機構のフィードバック制御は、一般に微少単位時間毎に実行される。
【０００６】
このため、低回転時には、フィードバック制御の実行周期よりも回転位相の検出周期の方が長くなり、前記回転位相が更新される間は、同じ回転位相の検出結果に基づいて、すなわち、実際とは異なる回転位相に基づいてフィードバック制御が繰り返し行われてしまい、オーバーシュートが発生するおそれがあるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、機関の低回転時で回転位相の検出周期が長くなった場合であっても、回転位相の検出結果に基づくフィードバック制御がオーバーシュートすることを回避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を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を検出し、この回転位相を検出するまでの第１回転位相変化速度を算出し、この第１回転位相変化速度に基づいて前記回転位相を検出した後の第２回転位相変化速度を推定し、この第２回転位相変化速度を用いて前記回転位相を検出した後の現在の回転位相を推定し、推定した現在の回転位相に基づいて可変バルブタイミング機構（のアクチュエータ）をフィードバック制御するようにした。
【０００９】
かかる構成によると、カムシャフトの基準回転位置が検出されると前記回転位相が検出されるが、その際、それまでの回転位相の変化速度（単位時間当たりの変化量）が第１回転位相変化速度として算出され、この第１回転位相変化速度に基づいて前記回転位相を検出した後における回転位相の変化速度が第２回転位相変化速度として推定される。そして、この第２回転位相変化速度をもって、その後の回転位相が変化するものとして現在の回転位相を推定し、この推定した結果が目標に一致するように可変バルブタイミング機構が制御される。
【００１０】
これにより、低回転時で回転位相の検出周期が長くなった場合でも、その間における回転位相の変化が推定されるから、実際の回転位相とかけ離れた大きな誤差を有する回転位相に基づいてアクチュエータがフィードバック制御されることなく、オーバーシュートの発生が回避される。
【００１１】
請求項２記載の発明では、所定周期毎に前記第１回転位相変化速度を算出し、算出した第１回転位相変化速度の今回値と、算出した第１回転位相変化速度の今回値と前回値との差と、に基づいて前記第２回転位相変化速度を推定し、この第２回転位相変化速度に前記第１回転位相変化速度を算出してから現在までの経過時間を乗算して現在の回転位相を推定するようにした。
【００１２】
かかる構成によると、前記第１回転位相変化速度は、所定周期毎（例えば、前記回転速度が検出される毎）に算出される。そして、前記第２回転位相変化速度は、算出された第１回転位相変化速度の今回値のみならず、この今回値と前回値との速度変化（今回値と前回値との差）をも考慮して推定され、この第２回転位相変化速度に、前記第１回転位相変化速度の今回値の算出（第１回転位相変化速度の算出が回転位相の検出毎に行われる場合には、回転位相の検出）から現在までの経過時間を乗算して現在の回転位相が推定される。
【００１３】
これにより、第１回転位相変化速度の算出後における回転位相の推定精度が向上して、オーバーシュートの発生をより効果的に回避できると共に、フィードバック制御の制御精度及び安定性を向上できる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記第２回転位相変化速度が所定の制限値を超えるときは、前記第２回転位相変化速度に代えて前記所定の制限値を用いて現在の回転位相を推定するようにした。
【００１５】
かかる構成によると、推定された第２回転位相変化速度が所定値を超える大きな値となった場合には、あらかじめ設定した所定の制限値をもって、その後の回転位相が変化するもとして現在の回転位相が誤って推定される。
【００１６】
これにより、第２回転位相変化速度の算出結果に異常が発生した場合でも、現在の回転位相が誤って推定され、この誤った回転位相に基づくフィードバック制御をあらかじめ防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関の構成図である。
【００１８】
この図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１９】
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ吸気側カムシャフト１３４、排気側カムシャフト１１０に設けられたカムによって開閉駆動されるが、吸気側カムシャフト１３４には、可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）１１３が設けられている。
【００２０】
このＶＴＣ１１３は、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５の開閉タイミングを変化させる機構であり、本実施形態では、後述するようなスパイラルラジアルリンク式の可変バルブタイミング機構を採用する。
【００２１】
なお、本実施形態では吸気バルブ１０５側にのみＶＴＣ１１３を備える構成としたが、吸気バルブ１０５側に代えて、又は、吸気バルブ１０５側と共に、排気バルブ１０７側にＶＴＣ１１３を備える構成であっても良い。
【００２２】
また、各気筒の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。
【００２３】
マイクロコンピュータを内蔵するＥＣＵ１１４には、各種センサからの検出信号が入力され、該検出信号に基づく演算処理によって、前記電子制御スロットル１０４、ＶＴＣ１１３及び燃料噴射弁１３１を制御する。
【００２４】
前記各種センサとしては、アクセル開度を検出するアクセル開度センサＡＰＳ１１６、機関１０１の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、クランクシャフト１２０からクランク角１８０°毎の基準回転位置で基準クランク角信号ＲＥＦを取り出すと共に単位クランク角度毎の単位角度信号ＰＯＳを取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、吸気側カムシャフト１３４からカム角９０°（クランク角１８０°）毎の基準回転位置でカム信号ＣＡＭを取り出すカムセンサ１３２が設けられている。
【００２５】
なお、前記基準クランク角信号ＲＥＦの周期、又は、単位時間当たりの単位角度信号ＰＯＳの発生数に基づいて、ＥＣＵ１１４において機関回転速度Ｎｅが算出される。
【００２６】
次に、前記ＶＴＣ１１３の構成を、図２〜図５に基づいて説明する。
ＶＴＣ１１３は、カムシャフト１３４と、駆動プレート２と、組付角調整機構４と、作動装置１５と、ＶＴＣカバー６を含んで構成される。
【００２７】
前記駆動プレート２は、機関１０１（クランクシャフト１２０）から回転が伝達されて回転する部材であり、前記組付角調整機構４は、前記カムシャフト１３４と駆動プレート２との組付角度を変化させる機構であって、作動装置１５によって作動する。
【００２８】
前記ＶＴＣカバー６は、図示省略したシリンダヘッドとロッカカバーの前端に跨って取り付けられて、駆動プレート２と組付角調整機構４の前面とその周域を覆うカバーである。
【００２９】
前記カムシャフト１３４の前端部（図２における左側）には、スペーサ８が嵌合され、更に、このスペーサ８は、カムシャフト１３４のフランジ部１３４ｆに貫通されるピン８０によって回転規制されている。
【００３０】
また、前記カムシャフト１３４には、径方向に油供給孔１３４ｒが複数貫通形成されている。
前記スペーサ８は、図３に示すように、円盤状の係止フランジ８ａと、この係止フランジ８ａの前端面から軸方向に延びる円管部８ｂと、同じく係止フランジ８ａの前端面であって円管部８ｂの基端側から外径方向の３方に延びて軸方向と平行な圧入穴８ｃが形成された軸支持部８ｄとが形成されている。
【００３１】
尚、上記軸支持部８ｄ及び圧入穴８ｃは、図３に示すように、それぞれ周方向に１２０°毎に配置される。
また、前記スペーサ８には、油を供給する油供給孔８ｒが径方向に貫通形成されている。
【００３２】
前記駆動プレート２は、中心に貫通穴２ａが形成された円盤状に形成されており、前記スペーサ８に対して係止フランジ８ａによって軸方向の変位を規制された状態で相対回転自在に組み付けられている。
【００３３】
また、駆動プレート２は、図３に示すように、その後部外周に、クランクシャフト１２０から図示省略したチェーンを介して回転が伝達されるタイミングスプロケット３が形成されている。
【００３４】
更に、駆動プレート２の前端面には、貫通穴２ａと外周とを結んで外径方向に３つのガイド溝２ｇが形成されており、前記ガイド溝２ｇは、前記軸支持部８ｄと同様に、周方向に１２０°毎に配置される。
【００３５】
また、駆動プレート２の前端面の外周部には、円環状のカバー部材２ｃが溶接或いは圧入により固定されている。
本実施形態において、従動回転体は、カムシャフト１３４及びスペーサ８によって構成され、駆動回転体は、タイミングスプロケット３を含む駆動プレート２によって構成される。
【００３６】
前記組付角調整機構４は、カムシャフト１３４と駆動プレート２との前端部側に配置されて、カムシャフト１３４と駆動プレート２との組付相対角度を変更するものである。
【００３７】
この組付角調整機構４は、図３に示すように、３本のリンクアーム１４を有している。
前記各リンクアーム１４は、先端部にスライド部としての円筒部１４ａが設けられ、また、この円筒部１４ａから外径方向に延びるアーム部１４ｂが設けられている。
【００３８】
前記円筒部１４ａには、収容孔１４ｃが貫通して形成される一方、アーム部１４ｂの基端部には、回動部としての回動穴１４ｄが貫通して形成されている。
前記リンクアーム１４は、前記スペーサ８の圧入穴８ｃに圧入された回動ピン８１に対して回動穴１４を装着して、回動ピン８１を中心に回動可能に取り付けられている。
【００３９】
一方、リンクアーム１４の円筒部１４ａは、前記駆動プレート２の径方向ガイドとしてのガイド溝２ｇに挿入されて、駆動プレート２に対して径方向に移動可能（スライド可能）に取り付けられている。
【００４０】
このような構成において、円筒部１４ａが外力を受けてガイド溝２ｇに沿って径方向にスライド変位すると、リンクアーム１４によるリンク作用により回動ピン８１が前記円筒部１４ａの径方向の変位量に応じた角度だけ周方向に移動することになるもので、この回動ピン８１の変位によりカムシャフト１３４が駆動プレート２に対して相対回転することになる。
【００４１】
図４及び図５は、前記組付角調整機構４の作動を示すもので、図４に示すように、円筒部１４ａがガイド溝２ｇにおいて駆動プレート２の外周側に配置されているときには、基端部の回動ピン８１がガイド溝２ｇに近い位置に引っ張られているもので、この位置が最遅角位置となる。
【００４２】
一方、図５に示すように、円筒部１４ａがガイド溝２ｇにおいて駆動プレート２の内周側に配置されているときには、回動ピン８１が周方向に押されてガイド溝２ｇから離れるもので、この位置が最進角位置となる。
【００４３】
上記組付角調整機構４における前記円筒部１４ａの径方向への移動は、前記作動装置１５により行われ、この作動装置１５は、作動変換機構４０と増減速機構４１とを備えている。
【００４４】
前記作動変換機構４０は、リンクアーム１４の円筒部１４ａに保持された球２２と、前記駆動プレート２の前面に対向して同軸に設けられたガイドプレート２４とを備え、このガイドプレート２４の回転を前記リンクアーム１４における円筒部１４ａの径方向の変位に変換する機構である。
【００４５】
前記ガイドプレート２４は、前記スペーサ８の円管部８ｂの外周に金属系のブッシュ２３を介して相対回転可能に支持されている。
また、前記ガイドプレート２４の後面には、断面略半円状で周方向の変位に伴って径方向に変位するガイドとしての渦巻状ガイド溝２８が形成され、かつ、径方向の中間部には、油の供給を行う油供給孔２４ｒが前後方向に貫通して形成されている。
【００４６】
前記渦巻状ガイド溝２８には、前記球２２が係合されている。
即ち、前記リンクアーム１４の円筒部１４ａに設けられた収容孔１４ｃには、図２及び図３に示すように、円盤状の支持パネル２２ａと、コイルスプリング２２ｂ（弾性体）と、リテーナ２２ｃと、球２２（球状部材）とが順に挿入されている。
【００４７】
また、前記リテーナ２２ｃは、前端部に球２２が飛び出した状態で支持する椀状の支持凹部２２ｄが形成されていると共に、外周に前記コイルスプリング２２ｂが着座するフランジ２２ｆが形成されている。
【００４８】
そして、図２に示す組付状態では、コイルスプリング２２ｂが圧縮され、支持パネル２２ａが駆動プレート２の前面に押し付けられ、かつ、前記球２２が渦巻状ガイド溝２８に押し付けられて上下方向で係合すると共に、渦巻状ガイド溝２８の延在方向には相対移動可能となっている。
【００４９】
また、前記渦巻状ガイド溝２８は、図４、５に示すように、駆動プレート２の回転方向Ｒに沿って次第に縮径するように形成されている。
従って、前記作動変換機構４０は、前記球２２が渦巻状ガイド溝２８に係合した状態で、ガイドプレート２４が駆動プレート２に対して回転方向Ｒに相対回転すると、球２２が渦巻状ガイド溝２８の渦巻形状に沿って半径方向外側に移動し、これによりスライド部としての円筒部１４ａが、図４に示す外径方向に移動し、リンクアーム１４に連結された回動ピン８１がガイド溝２ｇに近づくように引きつけられ、カムシャフト１３４は遅角方向に移動する。
【００５０】
逆に、上記状態からガイドプレート２４が駆動プレート２に対して回転方向Ｒとは逆方向に相対回転すると、球２２は渦巻状ガイド溝２８の渦巻形状に沿って半径方向内側に移動し、これによりスライド部としての円筒部１４ａが、図５に示す内径方向に移動し、リンクアーム１４に連結された回動ピン８１がガイド溝２ｇから離れる方向に押され、この場合、カムシャフト１３４は進角方向に移動する。
【００５１】
次に、増減速機構４１について詳細に説明する。
前記増減速機構４１は、前記ガイドプレート２４を駆動プレート２に対して増速及び減速、即ち、ガイドプレート２４を駆動プレート２に対して回転方向Ｒ側に移動（増速）させたり、ガイドプレート２４を駆動プレート２に対して回転方向Ｒとは反対側に移動（減速）させたりするものであり、遊星歯車機構２５と第１電磁ブレーキ２６と第２電磁ブレーキ２７とを備えている。
【００５２】
前記遊星歯車機構２５は、サンギヤ３０と、リングギヤ３１と、両ギヤ３０，３１に噛み合わされたプラネタリギヤ３３とを備えている。
図２，図３に示すように、前記サンギヤ３０は、ガイドプレート２４の前面側の内周に一体的に形成されている。
【００５３】
前記プラネタリギヤ３３は、前記スペーサ８の前端部に固定されたキャリアプレート３２に回転自在に支持されている。
また、前記リングギヤ３１は、前記キャリアプレート３２の外側に回転自在に支持された環状の回転体３４の内周に形成されている。
【００５４】
尚、前記キャリアプレート３２は、前記スペーサ８の前端部に嵌合されて、ワッシャ３７を前端部に当接させた状態でボルト９を貫通させてカムシャフト１３４に締結させて固定されている。
【００５５】
また、前記回転体３４の前端面には、前方を向いた制動面３５ｂを有した制動プレート３５がねじで固定されている。
また、前記サンギヤ３０が一体に形成されたガイドプレート２４の外周にも、前方を向いた制動面３６ｂを有した制動プレート３６が溶接や嵌合などにより固定されている。
【００５６】
従って、前記遊星歯車機構２５は、プラネタリギヤ３３が自転せずにキャリアプレート３２と共に公転したとすると、第１電磁ブレーキ２６ならびに第２電磁ブレーキ２７が非作動状態では、サンギヤ３０とリングギヤ３１はフリー状態で同速回転する。
【００５７】
この状態から第１電磁ブレーキ２６のみを制動作動すると、ガイドプレート２４がキャリアプレート３２に対して（カムシャフト１３４に対して）遅れる方向（図４、５のＲ方向とは逆方向）に相対回転し、駆動プレート２とカムシャフト１３４とが、図５に示す進角方向に相対変位することになる。
【００５８】
一方、第２電磁ブレーキ２７のみを制動作動すると、リングギヤ３１のみに制動力が付与され、リングギヤ３１がキャリアプレート３２に対して遅れ方向に相対回転することによってプラネタリギヤ３３が自転し、このプラネタリギヤ３３の自転がサンギヤ３０を増速させ、ガイドプレート２４を駆動プレート２に対して回転方向Ｒ側に相対回転し、駆動プレート２とカムシャフト１３４とが図４に示す遅角方向に相対回転することになる。
【００５９】
なお、本実施形態において、キャリアプレート３２が入力要素であり、サンギヤ３０が出力要素であり、リングギヤ３１がフリー要素となる。
前記第１電磁ブレーキ２６及び第２電磁ブレーキ２７は、それぞれ前述した制動プレート３６、３５の制動面３６ｂ、３５ｂに対向するよう内外２重に配置されて、前記ＶＴＣカバー６の裏面にピン２６ｐ、２７ｐによって回転のみを規制された浮動状態で支持された円管部材２６ｒ、２７ｒを有している。
【００６０】
これらの円管部材２６ｒ、２７ｒには、コイル２６ｃ、２７ｃが収容されていると共に、各コイル２６ｃ、２７ｃへの通電時に各制動面３５ｂ、３６ｂに押し付けられる摩擦材２６ｂ、２７ｂが装着されている。
【００６１】
また、各円管部材２６ｒ、２７ｒ及び各制動プレート３５、３６は、コイル２６ｃ、２７ｃへの通電時に磁界を形成するために鉄などの磁性体により形成されている。
【００６２】
それに対して、前記ＶＴＣカバー６は、通電時に磁束の漏れを生じさせないために、また、摩擦材２６ｂ、２７ｂは、永久磁石化して非通電時に制動プレート３５、３６に貼り付くのを防止するために、アルミなどの非磁性体により形成されている。
【００６３】
前記遊星歯車機構２５の出力要素としてのサンギヤ３０が設けられたガイドプレート２４と駆動プレート２の相対回動は、最遅角位置および最進角位置において組付角ストッパ６０により規制されるようになっている。
【００６４】
更に、前記遊星歯車機構２５において、リングギヤ３１と一体的に設けられている制動プレート３５と、キャリアプレート３２との間には、遊星歯車ストッパ９０が設けられている。
【００６５】
ところで、上述した前記作動変換機構４０は、リンクアーム１４の円筒部１４ａの位置を保持して、駆動プレート２とカムシャフト１３４との相対組付位置が変動しない構成となっているもので、その構成について説明する。
【００６６】
前記駆動プレート２からカムシャフト１３４には、リンクアーム１４およびスペーサ８を介して駆動トルクが伝達されるが、カムシャフト１３４からリンクアーム１４には、機関バルブ（吸気バルブ１０５）からの反力によるカムシャフト１３４の変動トルクが、回動ピン８１からリンクアーム１４の両端の枢支点を結ぶ方向の力Ｆとして入力される。
【００６７】
前記リンクアーム１４の円筒部１４ａは、径方向ガイドとしてのガイド溝２ｇに沿って径方向に案内されていると共に、円筒部１４ａから前面に突出した球２２が、渦巻状ガイド溝２８に係合されているため、各リンクアーム１４を介して入力される力Ｆは、ガイド溝２ｇの左右の壁とガイドプレート２４の渦巻状ガイド溝２８とによって支持される。
【００６８】
従って、リンクアーム１４に入力された力Ｆは互いに直交する二つの分力ＦＡ、ＦＢに分解されるが、これらの分力ＦＡ、ＦＢは、渦巻状ガイド構２８の外周側の壁と、ガイド溝２ｇの一方の壁とに略直交する向きで受け止められ、リンクアーム１４の円筒部１４ａがガイド溝２ｇに沿って移動することが阻止され、これにより、リンクアーム１４が回動することが阻止される。
【００６９】
よって、各電磁ブレーキ２６、２７の制動力によってガイドプレート２４が回動されてリンクアーム１４が所定の位置に回動操作された後には、基本的には制動力を付与し続けなくてもリンクアーム１４の位置を維持、つまり、駆動プレート２とカムシャフト１３４の回転位相をそのまま保持することができる。
【００７０】
なお、前記リンクアーム１４に入力された力Ｆは、外径方向に作用することに限られず、逆向きの内径方向に作用することもあるが、このときの分力ＦＡ、ＦＢは渦巻状ガイド溝２８の内周側の壁と、ガイド構２ｇの他方側とに略直角の向きに受け止められる。
【００７１】
ここで、上記ＶＴＣ１１３の作用を説明する。
クランクシャフト１２０とカムシャフト１３４の回転位相を遅角側に制御する場合には、第２電磁ブレーキ２７に通電する。
【００７２】
第２電磁ブレーキ２７に通電すると、第２電磁ブレーキ２７の摩擦材２７ｂが制動プレート３５に摩擦接触し、遊星歯車機構２５のリングギヤ３１に制動力が作用し、タイミングスプロケット３の回転に伴ってサンギヤ３０が増速回転される。
【００７３】
このサンギヤ３０の増速回転によりガイドプレート２４が駆動プレート２に対して回転方向Ｒ側に回転させられ、これに伴ってリンクアーム１４に支持された球２２が渦巻状ガイド溝２８の外周側に移動する。
【００７４】
この遅角側への移動は、組付角ストッパ６０により図４に示す最遅角位置において規制される。
更に、上述のように、リングギヤ３１の回転を第２電磁ブレーキ２７により制動するにあたり、瞬時に回転を規制するのではなく所定量の回転を許しながら制動を行うもので、この回転量が所定量となると遊星歯車ストッパ９０によりリングギヤ３１の回転が規制されるようになっている。
【００７５】
一方、カムシャフト１３４の組付角度を進角方向に変位させるときには、第１ブレーキ２６に通電する。
これにより、ガイドプレート２４に制動力が作用することで、ガイドプレート２４が駆動プレート２に対して回転方向Ｒとは反対方向に回動して、カムシャフト１３４は進角側に組付角度が変位される。
【００７６】
この進角側への移動は、組付角ストッパ６０により図５に示す最進角位置において規制される。
更に、ガイドプレート２４の回転が規制されると、プラネタリギヤ３３が自転してリングギヤ３１が増速回転されるが、この回転量が所定量となると遊星歯車ストッパ９０により回転が規制される。
【００７７】
そして、前記ＥＣＵ１１４は、クランクシャフト１２０に対するカムシャフト１３４の目標回転位相（目標進角値）θｔｇを機関の運転条件（負荷・回転）に基づいて設定する一方、現在の回転位相（進角値）θｎｏｗを求め、この現在の回転位相θｎｏｗが前記目標回転位相θｔｇに一致するように、前記第１電磁ブレーキ２６及び第２電磁ブレーキ２７への通電をフィードバック制御する。以下、かかるフィードバック制御について説明する。
【００７８】
図６〜８は、回転位相を検出するためのフローチャートである。
図６は、単位角度信号ＰＯＳのカウント値ＣＰＯＳのリセット処理を行うフローチャートであり、クランク角センサ１１７から基準クランク信号ＲＥＦが出力されると実行される。
【００７９】
図６において、Ｓ１１ではクランク角センサ１１７からの単位角度信号ＰＯＳのカウント値ＣＰＯＳを０とする。
図７は、単位角度信号ＰＯＳのカウント値ＣＰＯＳのカウントアップ処理を行うフローチャートであり、クランク角センサ１１７から単位角度信号ＰＯＳが出力されると実行される。図７において、Ｓ２１ではカウント値ＣＰＯＳを１アップする。
【００８０】
以上の図６、７のフローにより、前記カウント値ＣＰＯＳは基準クランク角信号ＲＥＦの発生時に０にリセットされ、その後の単位角度信号ＰＯＳの発生数を計数した値となる。
【００８１】
図８は、回転位相を検出するフローチャートであり、カムセンサ１３２からカム信号ＣＡＭが出力されると実行される。図９において、Ｓ３１では、基準クランク角信号ＲＥＦの発生からカム信号ＣＡＭの発生までの前記カウント値ＣＰＯＳを読み込む。
【００８２】
Ｓ３２では、読み込んだカウント値ＣＰＯＳに基づいてクランクシャフト１２０に対するカムシャフト１３４の回転位相（回転位相検出値）θｄｅｔを検出する。
【００８３】
つまり、クランクシャフト１２０の対するカムシャフト１３４の回転位相検出値θｄｅｔは、カム信号ＣＡＭが出力される毎（クランク角１８０°毎）に検出されることになる。
【００８４】
図９は、ＶＴＣ１１３のフィードバック制御のフローチャートであり、所定の微少時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。
図９において、Ｓ４１では、前記回転位相検出値θｄｅｔを読み込む。
【００８５】
Ｓ４２では、カム信号ＣＡＭの出力間隔（前回のカム信号ＣＡＭの出力から今回のカム信号ＣＡＭが出力までの時間、すなわち、回転位相検出値θｄｅｔの検出間隔）Ｔｒｅｆを次式により算出する。
【００８６】
Ｔｒｅｆ＝１／［（Ｎｅ／６０）＊ｎ］    （ｓｅｃ）
但し、ｎは、エンジン１回転で検出可能なカム信号の回数（２回）である。
Ｓ４３では、前記出力間隔Ｔｒｅｆとフィードバック制御周期Ｔｓとを比較する。出力間隔Ｔｒｅｆがフィードバック制御周期Ｔｓよりも大きい場合は、Ｓ４４に進む。
【００８７】
Ｓ４４では、前記回転位相検出値の今回値θｄｅｔと前回値θｄｅｔ（−１）とに基づいて、次式のようにして、回転位相の単位時間当たりの変化量、すなわち、回転位相変化速度（本発明に係る第１回転位相変化速度に相当する）Ｖθを算出する。
【００８８】
Ｖθ＝｛θｄｅｔ−θｄｅｔ（−１）｝／Ｔｒｅｆ  （ｄｅｇＣＡ／ｓｅｃ）
Ｓ４５では、以下の条件に従って、回転位相の推定に用いる回転位相変化速度Ｖθｓを設定する。
【００８９】
Ｖθｓ＝Ｖθ          （│Ｖθ│≦Ｖθ＿ｌｉｍ）
Ｖθｓ＝Ｖθ＿ｌｉｍ  （│Ｖθ│＞Ｖθ＿ｌｉｍ）
但し、Ｖθ＿ｌｉｍは、回転位相変化速度の制限値（例えば、ＶＴＣ１１３が応答可能な最大値）である。
【００９０】
すなわち、回転位相検出後においても、その直前の回転位相変化速度Ｖθをもって回転位相が変化するものと推定する。
Ｓ４６では、次式により現在の回転位相を推定する。
【００９１】
θｐｒ（回転位相推定値）＝θｐｒ（−１）＋θｖｓ＊Ｔｓ
但し、θｐｒ（−１）は回転位相推定値の前回値である。
Ｓ４７では、回転位相推定値θｐｒを現在の回転位相θｎｏｗとする。
【００９２】
一方、Ｓ４３において、出力間隔Ｔｒｅｆがフィードバック制御周期Ｔｓ以下の場合はＳ４８に進み、回転位相検出値θｄｅｔを現在の回転位相θｎｏｗとする。
【００９３】
Ｓ４９では、機関の運転状態（負荷・回転）に基づいて目標回転位相θｔｇを設定する。
そして、Ｓ５０では、現在の目標回転位相θｎｏｗが、機関の運転条件に基づいて設定される目標回転位相θｔｇに一致するように、前記第１電磁ブレーキ２６及び第２電磁ブレーキ２７への通電をフィードバック制御する。
【００９４】
図１０は、かかる制御内容を説明するための図（タイムチャート）である。
図１０に示すように、従来のように回転位相検出値に基づくフィードバック制御を実行すると、前記出力間隔時間Ｔｒｅｆがフィードバック制御周期Ｔｓよりも大きい場合は、実際の回転位相（一点鎖線）が刻々と変化しているにもかかわらず、同一の回転位相検出値（破線）に基づいてフィードバック制御が繰り返し行われることになる。このため、制御に用いる回転位相（検出値）と実際の回転位相と誤差が大きくなり、オーバーシュートが発生するなど制御が悪化することになる。
【００９５】
これに対して、本実施形態では、フィードバック制御に用いる推定回転位相（実線）は、低回転時で前記出力間隔時間Ｔｒｅｆが大きくなった場合には、回転位相検出値の前回値から今回値までの変化と同様に変化するものとして、フィードバック制御周期Ｔｓごとに算出、更新される回転位相推定値θｐｒ（実線）に基づいてフィードバック制御を行うので、制御に用いる回転位相（推定値）と実際の回転位相との誤差を抑制することができ、フィードバック制御を精度よく、かつ安定して行えることになる。
【００９６】
また、算出した回転位相変化速度Ｖθが制限値Ｖθ＿ｌｉｍよりも大きいときは、回転位相の推定に際し、この制限値Ｖθ＿ｌｉｍを用いるようにしているので、誤って過大な回転位相が推定されることをあらかじめ防止できる。
【００９７】
なお、本実施形態においては、回転位相検出値の今回値θｄｅｔと前回値θｄｅｔ（−１）とに基づいて回転位相変化速度Ｖθを算出するようにしているが、これに限られるものではなく、更に前々回θｄｅｔ（−２）をも含めるなど過去の回転位相検出値を複数個考慮して前記回転速度変化速度Ｖθを算出するようにしてもよい。
【００９８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
この実施形態は、基本的には前記第１実施形態と同様であるが、前記回転位相変化速度の算出方法が異なるので、かかる部分のみを説明する。
【００９９】
図１１は、第２実施形態におけるＶＴＣ１１３のフィードバック制御のフローチャートであり、第１実施形態と同様、所定の微少時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。
【０１００】
図１１において、Ｓ５１〜５４は、前記図９のＳ４１〜４４と同じである。
Ｓ５５では、前記回転位相を検出した後の推定回転位相変化速度（本発明に係る第２回転位相変化速度に相当する）Ｖθｐｒを次式により算出する。
【０１０１】
Ｖθｐｒ＝Ｖθ＋ｋ＊｛Ｖθ−Ｖθ（−１）｝
但し、Ｖθ（−１）は回転位相変化速度の前回値、ｋは定数である。
Ｓ５６では、Ｓ４５と同様、以下の条件に従って、回転位相の推定に用いる回転位相変化速度Ｖθｓを設定する。
【０１０２】
Ｖθｓ＝Ｖθｐｒ      （│Ｖθｐｒ│≦Ｖθ＿ｌｉｍ）
Ｖθｓ＝Ｖθ＿ｌｉｍ  （│Ｖθｐｒ│＞Ｖθ＿ｌｉｍ）
Ｓ５７では、回転位相推定値θｐｒを算出し、Ｓ５８では、この回転位相推定値θｐｒを現在の回転位相θｎｏｗとする。一方、Ｓ５３において、出力間隔Ｔｒｅｆがフィードバック制御周期Ｔｓ以下の場合はＳ５９に進み、回転位相検出値θｄｅｔを現在の回転位相θｎｏｗとする。
【０１０３】
そして、Ｓ６０において目標回転位相θｔｇを設定し、Ｓ６１において、現在の目標回転位相θｎｏｗが、機関の運転条件に基づいて設定される目標回転位相θｔｇに一致するように、前記第１電磁ブレーキ２６及び第２電磁ブレーキ２７への通電をフィードバック制御する。
【０１０４】
この実施形態では、直前に算出された回転位相変化速度Ｖθと、この直前に算出された回転位相変化速度Ｖθと前回算出された回転位相変化速度Ｖθ（−１）との偏差と、に基づいて推定回転位相変化速度Ｖθｐｒを算出し、この推定回転位相変化速度Ｖθｐｒに経過時間（フィードバック制御周期Ｔｓ）を乗算して現在の回転位相を推定するので、回転位相の実際の変化状態に精度よく対応させつつ現在の回転位相θｐｒを推定できる。これにより、図１２に示すように、直前に算出された回転位相変化速度Ｖθのみを用いた場合よりも、更にフィードバック制御を精度よく実行できる。
【０１０５】
次に本発明の第３実施形態について説明する。
この実施形態は、前回算出された回転位相変化速度Ｖθ（−１）が略０となる場合には、前記第１実施形態と同様に回転位相を推定し、それ以外の場合には、前記第２実施形態と同様に回転位相を推定するようにしたものである。
【０１０６】
図１３は、第３実施形態におけるＶＴＣ１１３のフィードバック制御のフローチャートであり、第１、２実施形態と同様、所定の微少時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。
【０１０７】
図１３において、Ｓ７１〜７４は、前記図９のＳ４１〜４４と同じである。
Ｓ７５では、回転位相変化速度の前回値の絶対値│Ｖθ（−１）│が所定の値Ａ（≒０）より小さいか否かを判定する。│Ｖθ（−１）│＜Ａ、すなわち、前回算出された回転位相変化速度Ｖθ（−１）がほぼ０であれば、Ｓ７６に進み、図９のＳ４５と同様にして、回転位相の推定に用いる回転位相変化速度Ｖθｓを設定する。
【０１０８】
│Ｖθ（−１）│≧Ａであれば、Ｓ７７に進み、図１１のＳ５５と同様に推定回転位相変化速度Ｖθｐｒを算出し、Ｓ７８において、図１１のＳ５６と同様に回転位相の推定に用いる回転位相変化速度Ｖθｓを設定する。
【０１０９】
Ｓ７９では、図９のＳ４６、図１１のＳ５７と同様に、回転位相推定値θｐｒを算出し、Ｓ８０では、この回転位相推定値θｐｒを現在の回転位相θｎｏｗとする。一方、Ｓ７３において、出力間隔Ｔｒｅｆがフィードバック制御周期Ｔｓ以下の場合はＳ８１に進み、回転位相検出値θｄｅｔを現在の回転位相θｎｏｗとする。
【０１１０】
そして、Ｓ８２において目標回転位相θｔｇを設定し、Ｓ８３において、現在の目標回転位相θｎｏｗが、機関の運転条件に基づいて設定される目標回転位相θｔｇに一致するように、前記第１電磁ブレーキ２６及び第２電磁ブレーキ２７への通電をフィードバック制御する。
【０１１１】
この実施形態によれば、前回算出された回転位相変化速度Ｖθ（−１）がほぼ０のときとそれ以外のときとで、回転位相の推定に用いる回転位相変化速度Ｖθｓを異なる方法で算出（設定）するようにしたので、Ｖθ（−１）≒０の場合に、回転位相変化速度Ｖθｓが無条件に大きく見積もられてしまうことを回避して、過大な回転位相が推定されることを防止しつつ、可能な限り回転位相の実際の変化状態に精度よく対応させて現在の回転位相θｐｒを推定できる。
【０１１２】
更に、以上説明した実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、その効果と共に以下に記載する。
（イ）請求項１又は請求項２記載の可変バルブタイミング機構の制御装置において、前記回転位相推定手段は、前記回転位相検出手段が前記回転位相を検出する毎に前記第１回転位相変化速度を算出することを特徴とする。
【０１１３】
このようにすると、検出された回転位相の前回値から今回値までの単位時間当たりの回転位相変化量が第１回転位相変化速度として算出するので、直前に検出された２つの回転位相とその検出周期とから容易に第１回転位相変化速度を算出できる。
（ロ）請求項１又は上記（イ）記載の可変バルブタイミング機構の制御装置において、前記回転位相推定手段は、前記第１回転位相変化速度をそのまま前記第２回転位相変化速度とすることを特徴とする。
【０１１４】
このようにすると、回転位相を検出するまでの回転位相変化速度が、回転位相を検出した後においてもそのまま維持されるものとして現在の回転位相が推定される。これにより、低回転時に回転位相の検出周期が長くなった場合でも、比較的簡単な構成によって、その間における回転位相の変化を推定しつつフィードバック制御を行うことができ、オーバーシュートの発生を回避して精度のよい安定した制御を実現できる。
（ハ）請求項１〜３、上記（イ）、（ロ）のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置において、前記回転位相推定手段は、前記制御手段が前記アクチュエータを制御する制御周期毎に前記現在の回転位相を推定し、更新することを特徴とする。
【０１１５】
このようにすれば、回転位相を検出してからの経過時間を計測することなく、前記第２回転位相変化速度に、アクチュエータに対する制御周期（フィードバック制御周期）を乗算し、これを積算していくことで、回転位相の検出周期が長くなっても、その間における回転位相の変化を容易に推定できる。
（ニ）請求項２記載の可変バルブタイミング機構の制御装置において、前記回転位相推定手段は、前記第１回転位相変化速度の前回値が略０であるときは、前記第１回転位相変化速度をそのまま前記第２回転位相変化速度とすることを特徴とする。
【０１１６】
このようにすると、第１回転位相変化速度の前回値が略０であるとき、すなわち、回転位相が変化する初期の状態では、算出した第１回転位相変化速度に基づいて現在の回転位相が推定される。これにより、回転位相の検出周期が長くなっても、その間における回転位相の変化を推定できると共に、特に、回転位相変化の初期の段階において第２回転位相変化速度が大きく見積もられてしまい、過大な回転位相が推定されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図である
【図２】実施形態における可変バルブタイミング機構を示す断面図である。
【図３】上記可変バルブタイミング機構の分解斜視図である。
【図４】上記可変バルブタイミング機構の要部の作動を示す図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】上記可変バルブタイミング機構の要部の作動を示す図２のＡ−Ａ断面図である。
【図６】基準クランク角信号ＲＥＦ毎のＣＰＯＳリセット処理を示すフローチャートである。
【図７】単位角度信号ＰＯＳ毎のＣＰＯＳのカウントアップ処理を示すフローチャートである。
【図８】カム信号ＣＡＭ毎の進角値θｄｅｔの検出処理を示すフローチャートである。
【図９】第１実施形態に係る可変バルブタイミング機構のフィードバック制御を示すフローチャートである。
【図１０】第１実施形態における回転位相検出値θｄｅｔ、回転位相推定値θｐｒ、実際の回転位相の関係を示す図（タイムチャート）である。
【図１１】第２実施形態に係る可変バルブタイミング機構のフィードバック制御を示すフローチャートである。
【図１２】第２実施形態における回転位相検出値θｄｅｔ、回転位相推定値θｐｒ、実際の回転位相の関係を示す図（タイムチャート）である。
【図１３】第３実施形態に係る可変バルブタイミング機構のフィードバック制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１１３…可変バルブタイミング機構ＶＴＣ、１１４…エンジンコントロールユニット、１１７…クランク角センサ、１２０…クランクシャフト、１３２…カムセンサ、１３４…カムシャフト
【図１】
2005016413.tif 000003
【図２】
2005016413.tif 000004
【図３】
2005016413.tif 000005
【図４】
2005016413.tif 000006
【図５】
2005016413.tif 000007
【図６】
2005016413.tif 000008
【図７】
2005016413.tif 000009
【図８】
2005016413.tif 000010
【図９】
2005016413.tif 000011
【図１０】
2005016413.tif 000012
【図１１】
2005016413.tif 000013
【図１２】
2005016413.tif 000014
【図１３】
2005016413.tif 000015