(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Ｔｄ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、フィードバック操作量の算出に際し、その積分動作による積分項の算出又は該算出値による積分項の更新を停止する。そして、回転位相が検出されると（Ｔｄｎ＋１）、前記積分項の算出又は前記積分項の更新の停止を解除し、図においてａｂｅｄ（台形）の領域に相当する値を算出し、これを前回値に加算して積分操作量を更新する。【選択図】図１１
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【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、
機関の運転状態に基づいて目標回転位相を設定し、この目標回転位相と検出された回転位相との偏差に基づいてフィードバック操作量を算出し、このフィードバック操作量を出力し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、を含んで構成され、
前記制御手段は、前記回転位相が検出される間における前記フィードバック操作量の算出に際し、積分動作によるその積分項の算出又は該算出値による前記積分項の更新を停止す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】
前記制御手段は、前記積分項の算出又は前記積分項の更新を停止したときに、直近に算出又は更新された積分項を用いて前記フィードバック操作量を算出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の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記回転位相が検出されたときに、前記積分項の算出又は積分項の更新の停止を解除し、前記目標回転位相と検出した回転位相の今回値との偏差と、前記目標回転位相と検出した回転位相の前回値との偏差と、前記積分項の算出又は前記積分項の更新を停止していた時間と、に基づいて積分項の算出、更新を行う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前記回転位相を検出し、この検出した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までの間は、実際の回転位相が変化している場合であっても、同じ回転位相の検出結果、すなわち、実際とは異なる回転位相に基づいて目標回転位相との偏差が算出され、この誤った偏差に基づいてフィードバック操作量が算出されることになり、オーバーシュートが発生するなど制御性が悪化してしまう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、機関の運転状態に基づいてクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相の目標を設定し、この目標と検出された回転位相との偏差に基づいてフィードバック操作量を算出し、このフィードバック操作量をアクチュエータに出力して可変バルブタイミング機構をフィードバック制御する構成において、前記回転位相が検出される間における前記フィードバック操作量の算出に際し、その積分動作による積分項の算出又は該算出値による積分項の更新を停止するようにした。
【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、該回転位相の検出が行われる間は、フィードバック制御周期毎に行われるフィードバック操作量の算出において、その積分操作量（積分項）の算出又は該算出値による積分操作量の更新は停止される。従って、この場合のフィードバック操作量は、フィードバック制御周期毎に算出（更新）される積分操作量以外の他の操作量（比例操作量；比例項、微分操作量；微分項）と、更新されない積分操作量（例えば、前回更新された値をそのまま用いたり、運転状態等により設定される所定値を用いたりする）と、に基づいて算出され、このフィードバック操作量が前記アクチュエータに出力されることになる。
【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て、その間における回転位相の検出値と実際の回転位相とに誤差が生じた場合にあっては、フィードバック操作量の算出に際し、その誤差に基づいて算出される積分操作量（積分項）は反映されないから、過剰なフィードバック操作量によって前記アクチュエータが（フィードバック）制御されることがなく、オーバーシュートの発生を回避できる。
【００１１】
なお、回転位相の検出周期がフィードバック制御周期よりも短い場合には、フィードバック操作量を算出する際には、すでに回転位相が検出（更新）されているから、積分操作量の算出・更新は停止されることなく、通常通り、フィードバック制御周期毎に算出（更新）されることになる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記積分項の算出又は前記積分項の更新を停止したときは、直近に算出又は更新された積分項を用いて前記フィードバック操作量を算出するようにした。
【００１３】
かかる構成によると、回転位相が検出される間におけるフィードバック操作量の算出には、直近に算出・更新された積分操作量、すなわち、現在設定されている積分操作量がそのまま用いられることになる。
【００１４】
これにより、過剰なフィードバック操作量が算出されることによるオーバーシュートの発生を回避しつつ、積分操作量の算出・更新の停止による制御性の悪化を最小限に抑制できる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記回転位相が検出されたときに、前記積分項の算出又は該算出による積分項の更新の停止を解除し、前記目標回転位相と検出した回転位相の今回値との偏差と、前記目標回転位相と検出した回転位相の前回値との偏差と、前記積分項の算出又は前記積分項の更新を停止していた時間と、に基づいて前記積分項を算出し、更新するようにした。
【００１６】
かかる構成によると、回転位相が検出される間は、フィードバック操作量における積分操作量の算出（更新）が停止されるが、回転位相が検出されると、それまでの回転位相の変化を推定しつつ（すなわち、前回値から今回値へと回転位相がほぼ直線的に変化したものとして）、積分操作量が算出され・更新される。
【００１７】
これにより、積分操作量を更新する際、実際に必要とされる積分操作量に近い値を算出できるので、当該更新後においても良好な制御を確保できる。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
次に、前記ＶＴＣ１１３の構成を、図２〜図５に基づいて説明する。
ＶＴＣ１１３は、（吸気側）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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
なお、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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）を検出し、検出した回転位相θｄｅｔ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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
図９、１０は、ＶＴＣ１１３のフィードバック制御のフローチャートであり、所定の時間（例えば、Ｔｓ＝１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。
図において、Ｓ４１では、前記回転位相検出値θｄｅｔを読み込む。
【００８６】
Ｓ４２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。
Ｓ４３では、目標回転位相θｔｇと前記回転位相検出値θｄｅｔとの偏差ＥＲＲ（＝θｔｇ−θｄｅｔ）を算出する。
【００８７】
Ｓ４４では、前記偏差ＥＲＲに基づいて、比例動作によってフィードバック操作量における比例操作量（比例項）Ｕｐを算出する（次式参照）。
Ｕｐ＝Ｇｐ＊ＥＲＲ  …  式１
但し、Ｇｐは比例ゲインである。
Ｓ４５では、前記偏差ＥＲＲに基づいて、微分動作によってフィードバック操作量における微分操作量（微分項）Ｕｄを算出する（次式参照）。
【００８８】
Ｕｄ＝Ｇｄ＊（ＥＲＲ−ＥＲＲｚ）／Ｔｓ  …  式２
但し、Ｇｄは微分ゲイン、ＥＲＲｚは偏差の前回値、Ｔｓはフィードバック制御周期である。
【００８９】
Ｓ４６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、回転位相の検出間隔のことを意味し、以下、回転位相検出間隔という）Ｔｄを次式により算出する。
【００９０】
Ｔｄ＝１／［（Ｎｅ／６０）＊ｎ］    （ｓｅｃ）  …  式３
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。
Ｓ４７では、前記回転位相検出間隔Ｔｄとフィードバック制御周期Ｔｓとを比較する。前記回転位相検出間隔Ｔｄがフィードバック制御周期Ｔｓよりも大きい場合はＳ４８に進む。
【００９１】
Ｓ４８では、今回読み込んだ回転位相検出値θｄｅｔと前回読み込んだ回転位相検出値θｄｅｔｚとが異なるか否か、すなわち、回転位相が検出されて回転位相検出値θｄｅｔが更新されたか否かを判定する。回転位相検出値θｄｅｔが更新されていればＳ４９に進み、更新されて否ければＳ５１に進む。
【００９２】
Ｓ４９では、回転位相検出値θｄｅｔが更新されているので、次式により第１積分操作量（積分項）Ｕｉ１を算出し、更新する（次式参照）。
Ｕｉ１＝Ｇｉ’＊［（ＥＲＲｚ＋ＥＲＲ）＊ｎ＊Ｔｓ／２］＋Ｕｉｚ  …  式４
但し、Ｇｉ’は積分ゲイン（第１積分操作量算出用のゲイン）、Ｕｉｚは積分操作量の前回値である。
【００９３】
Ｓ５０では、更新した第１積分操作量Ｕｉ１を、フィードバック操作量Ｕを算出するために用いる積分操作量（積分項）Ｕｉとする。
一方、Ｓ４８において、回転位相検出値（今回値）θｄｅｔ＝（前回値）θｄｅｔｚであれば、回転位相検出値θｄｅｔが更新されておらず、回転位相が検出される間におけるフィードバック制御であるので、Ｓ５１に進んで第１積分操作量Ｕｉ１を前回値Ｕｉ１ｚのままとし（Ｕｉ１＝Ｕｉ１ｚ）、Ｓ５０において、この前回値Ｕｉ１ｚを、フィードバック操作量Ｕを算出するために用いる積分操作量（積分項）Ｕｉとする。
【００９４】
すなわち、前記回転位相検出周期Ｔｄがフィードバック制御周期Ｔｓよりも長い場合には、回転位相検出値θｄｅｔが更新されたときに前記第１積分操作量Ｕｉ１を算出・更新するようにし、回転位相が検出されるまでの間は、前記第１積分操作量の算出・更新を停止して、現在設定されている（前回更新された）第１積分操作量Ｕｉ１ｚをそのまま用いるようにしている。
【００９５】
また、Ｓ４７において、前記回転位相検出間隔Ｔｄがフィードバック制御周期Ｔｓ以下の場合には、当該フィードバック制御を実行する前に回転位相が検出（更新）されているので、Ｓ５２に進み、通常の積分操作量（前記偏差に基づいて、積分動作により算出される積分操作量、以下、第２積分操作量という）Ｕｉ２を次式により算出し、Ｓ５３において、算出した第２積分操作量Ｕｉ２を、フィードバック操作量Ｕを算出するために用いる積分操作量（積分項）Ｕｉとする。
【００９６】
Ｕｉ２＝Ｇｉ＊ＥＲＲ＊Ｔｓ＋Ｕｉｚ  …  式５
但し、Ｇｉは積分ゲイン（通常の積分ゲイン）である。
そして、Ｓ５４において、前記比例操作量Ｕｐ、積分操作量Ｕｉ及び微分操作量Ｕｄに基づいてフィードバック操作量Ｕ（＝Ｕｐ＋Ｕｉ＋Ｕｄ）を算出し、Ｓ５５において、この算出したフィードバック操作量Ｕをアクチュエータとしての前記第１電磁ブレーキ２６及び第２電磁ブレーキ２７へ出力し、その通電をフィードバック制御する。
【００９７】
図１１は、かかる制御内容（本実施形態の効果）を従来のものと比較しつつ説明するための図（タイムチャート）である。図１１（ａ）が従来のもの、（ｂ）が本実施形態に係るものである。
【００９８】
従来のように、回転位相の検出周期Ｔｄがフィードバック制御周期Ｔｓよりも長い場合に、フィードバック制御周期Ｔｓ毎に、前記偏差ＥＲＲに基づいて積分操作量（上記第２積分操作量Ｕｉ２）を算出・更新すると、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、ＥＣＵ１１４が認識している現在の回転位相（破線）は、次に回転位相が検出されるまでは、同一のまま（直近に検出した回転位相θｄｅｔ）であるので、実際とは異なる偏差に基づいて前記積分操作量が算出されることになる。
【００９９】
すなわち、図１１（ａ）に示すように、回転位相が検出されるまでの間、例えば、Ｔｄｎ〜Ｔｄｎ＋１間で見ると、図中ａｂｃｄで示す領域相当分が前回値に加算されて積分操作量として算出されることになるが、実際の回転位相は変化しているのであるから、ａｂｃｄで示す領域のうち実際の回転位相（一点鎖線）よりも下側の領域相当分が余分（過剰）に算出されてしまうことになる。
【０１００】
このため、このように算出された積分操作量を含んだフィードバック操作量ＵによってＶＴＣ１１３を制御すると、オーバーシュートなどを生じて制御性が悪化するおそれがある。そして、かかる傾向は、フィードバック制御周期Ｔｓに対して回転位相の検出周期Ｔｄが長くなるほど顕著になり、また、（積分）ゲインが比較的高回転側でマッチングされていたような場合には、更に悪化することになる。
【０１０１】
これに対して、本実施形態では、上述したように、回転位相の検出周期Ｔｄがフィードバック制御周期Ｔｓよりも長く、回転位相を検出する間に複数回フィードバック制御が実行される場合には、回転位相が更新（検出）されるまでは、積分操作量として前回算出した第１積分操作量Ｕｉ１ｚをそのまま維持する（すなわち、フィードバック制御周期Ｔｓ毎の算出・更新を停止する）ので、過剰な積分操作量の算出及びこの過剰な積分操作量を含むフィードバック操作量による制御を防止できる。
【０１０２】
そして、回転位相が更新（検出）されると、上記式４によって、図１１（ｂ）においてａｂｅｄ（台形）で示す領域相当分を前回値に加算することで積分操作量を算出・更新するので、積分操作量は、実際の必要とされる値に極めて近い値で更新される。
【０１０３】
これにより、低回転時で回転位相の検出周期Ｔｄが長くなり、その間における回転位相の検出値θｄｅｔと実際値とに誤差が生じても、その誤差分を含まないフィードバック操作量を設定することができ、オーバーシュートの発生が回避される。一方、高回転時で回転位相の検出周期Ｔｄが短い場合には、通常通り、フィードバック制御周期毎にその積分操作量を算出・更新することで、制御精度を高く維持することができる。
【０１０４】
なお、本実施形態においては、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しているが、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構成であれば、他の構造の可変バルブタイミング機構であっても良く、また、アクチュエータも電磁ブレーキに限定されるものではない。
【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】本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（１）。
【図１０】本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（２）。
【図１１】本実施形態における効果を従来のものと比較して説明するための図である。
【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】
2005030242.tif 000003
【図２】
2005030242.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005030242.tif 000007
【図６】
2005030242.tif 000008
【図７】
2005030242.tif 000009
【図８】
2005030242.tif 000010
【図９】
2005030242.tif 000011
【図１０】
2005030242.tif 000012
【図１１】
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