(57)【要約】【課題】ベーン式の可変バルブタイミング調整機構（ＶＣＴ）において、オーバーシュートの問題を生じることなく、可変バルブタイミング制御の応答性を向上させる。【解決手段】進角室１８の油圧供給油路２８と遅角室１９の油圧供給油路２９に、それぞれ逆止弁３０，３１を設けると共に、各室１８，１９の油圧供給油路２８，２９に、それぞれ逆止弁３０，３１をバイパスするドレーン油路３２，３３を並列に設け、各ドレーン油路３２，３３に、それぞれドレーン切替弁３４，３５を設ける。目標変位角と実変位角との偏差が所定値以上のときに、オイルが排出される油圧室側のドレーン切替弁を開いてＶＣＴを目標変位角の方向に最大速度で駆動する“最速制御”を実行し、目標変位角と実変位角との偏差が小さくなったときに、オイルが排出される油圧室側のドレーン切替弁を閉じてＶＣＴの可変動作を停止又は低速にする“保持制御”に切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベーン式の可変バルブタイミング調整機構（以下「ＶＣＴ」と表記する）のハウジング内に形成された複数のベーン収納室内をそれぞれベーンによって進角室と遅角室とに区画し、少なくとも１つのベーン収納室の進角室の油圧供給油路と遅角室の油圧供給油路に、それぞれ各油圧室（「油圧室」とは「進角室」と「遅角室」のいずれかを意味する）からの作動油の逆流を防止する逆止弁を設けると共に、各油圧室の油圧供給油路に、それぞれ前記逆止弁をバイパスするドレーン油路を並列に設け、各ドレーン油路にそれぞれ油圧で駆動されるドレーン切替弁を設けると共に、各ドレーン切替弁を駆動する油圧を切り替える油圧切替弁を設けたベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置において、
前記ＶＣＴの実変位角を目標変位角に一致させるように前記油圧制御弁を制御して各油圧室の油圧を可変すると共に前記油圧切替弁を制御して各油圧室のドレーン切替弁を開閉する制御手段を備え、
前記制御手段は、目標変位角と実変位角との偏差が所定値以上のときには作動油が排出される油圧室側のドレーン切替弁を開いて前記ＶＣＴを目標変位角の方向に最大速度又はそれに近い高速度で駆動するように前記油圧制御弁を制御し（以下この制御を「最速制御」という）、目標変位角と実変位角との偏差が小さくなったときに前記作動油が排出される油圧室側のドレーン切替弁を閉じて前記ＶＣＴの可変動作を停止又は低速にするように前記油圧制御弁を制御する（以下この制御を「保持制御」という）ことを特徴とするベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記最速制御から前記保持制御に切り替えるタイミングを判定するための目標変位角と実変位角との偏差の判定しきい値を前記最大速度と前記ドレーン切替弁の閉弁応答速度とに基づいて設定し、前記最速制御中に目標変位角と実変位角との偏差が前記判定しきい値以下になったときに前記最速制御から前記保持制御に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記最速制御中の実変位角の変化速度を検出してその検出値に基づいて前記最大速度を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ＶＣＴに供給する油圧及び油温若しくはこれらに相関する情報に基づいて前記最大速度を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、運転条件毎に前記最大速度を学習する手段を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記保持制御に切り替えてから前記ＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量を推定し、前記最速制御から前記保持制御に切り替えるタイミングを前記ＶＣＴ変位量の推定値に基づいて設定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記保持制御に切り替えてから前記ＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量を推定し、前記最速制御中に目標変位角と実変位角との偏差が前記ＶＣＴ変位量の推定値に一致したときに前記最速制御から前記保持制御に切り替えることを特徴とする請求項６に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記ＶＣＴの可変動作の油圧応答遅れを模擬したモデルを用いて前記停止するまでのＶＣＴ変位量を推定することを特徴とする請求項６又は７に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記最速制御と前記保持制御との切り替え特性にヒステリシスを持たせるように切り替えタイミングを設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記保持制御中に進角室側と遅角室側の両方のドレーン切替弁を閉じた状態で目標変位角と実変位角との偏差を小さくするように前記油圧制御弁を制御す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ベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項１１】
前記油圧切替弁は、前記油圧制御弁に一体化されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項１２】
ベーン式の可変バルブタイミング調整機構（以下「ＶＣＴ」と表記する）のハウジング内に形成された複数のベーン収納室内がそれぞれベーンによって進角室と遅角室とに区画されており、少なくとも１つのベーン収納室内の進角室の油圧供給油路に設けられ、前記進角室からの作動油の逆流を防止する第１の逆止弁と、前記第１の逆止弁をバイパスする第１のドレーン油路に設けられ、油圧で駆動される第１のドレーン制御弁と、少なくとも１つのベーン収納室の遅角室の油圧供給油路に設けられ、前記遅角室からの作動油の逆流を防止する第２の逆止弁と、前記第２の逆止弁をバイパスする第２のドレーン油路に設けられ、油圧で駆動される第２のドレーン制御弁と、
前記ＶＣＴへ供給する油圧を制御する第１の油圧制御弁と、
前記第１のドレーン制御弁と前記第２のドレーン制御弁とを駆動する油圧を制御する第２の油圧制御弁と、
前記第１の油圧制御弁と前記第２の油圧制御弁とを制御する制御手段とを備えたベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置において、
前記制御手段は、前記ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する際に、前記実変位角が前記目標変位角に近づいたときに、前記目標変位角と前記実変位角とに基づいて、作動油が排出されている側の前記進角室または前記遅角室の油圧供給油路に設けられたドレーン制御弁を閉じるように制御する（以下、この制御を「保持制御」という）ことを特徴とするベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する際に、前記目標変位角と前記実変位角とが近づいたときに、前記目標変位角と前記実変位角との偏差に基づいて、前記保持制御を実行することを特徴とする請求項１２に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する際に、前記目標変位角と前記実変位角との偏差が所定値以下の場合に、前記保持制御を実行することを特徴とする請求項１２に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記目標変位角と前記実変位角との偏差が前記所定値より大きいときは、作動油が排出されている側の前記進角室または前記遅角室の油圧供給油路に設けられたドレーン制御弁を開いて前記ＶＣＴを前記目標変位角の方向に所定速度以上で駆動するように制御し（以下、この制御を「駆動制御」という）、前記目標変位角と前記実変位角との偏差が前記所定値以下になると前記保持制御を実行することを特徴とする請求項１４に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記駆動制御中の駆動速度と前記ドレーン制御弁の閉弁応答性とに基づいて前記所定値を設定することを特徴とする請求項１５に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記駆動制御中の実変位角の変化速度を検出してその検出値に基づいて前記駆動速度を推定することを特徴とする請求項１５又は１６に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記ＶＣＴに供給する油圧及び油温若しくはこれらに相関する情報に基づいて前記駆動速度を推定することを特徴とする請求項１５又は１６に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、運転条件毎に前記駆動速度を学習する手段を備えていることを特徴とする請求項１７又は１８に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項２０】
前記駆動速度は、前記駆動制御中に前記ＶＣＴを目標変位角の方向に最大速度又はそれに近い高速度で駆動している際の駆動速度であることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載のベーンの可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項２１】
前記制御手段は、前記保持制御に切り替えてから前記ＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量を推定し、前記駆動制御から前記保持制御に切り替えるタイミングを前記ＶＣＴ変位量の推定値に基づいて設定することを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項２２】
前記制御手段は、前記保持制御に切り替えてから前記ＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量を推定し、前記駆動制御中に目標変位角と実変位角との偏差が前記ＶＣＴ変位量の推定値に一致したときに前記駆動制御から前記保持制御に切り替えることを特徴とする請求項２１に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項２３】
前記制御手段は、前記ＶＣＴの可変動作の油圧応答遅れを模擬したモデルを用いて前記停止するまでのＶＣＴ変位量を推定することを特徴とする請求項２１又は２２に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項２４】
前記制御手段は、前記駆動制御と前記保持制御との切り替え特性にヒステリシスを持たせるように切り替えタイミングを設定することを特徴とする請求項１５乃至２３のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項２５】
前記制御手段は、前記保持制御中に進角室側と遅角室側の両方のドレーン制御弁を閉じた状態で目標変位角と実変位角との偏差を小さくするように制御することを特徴とする請求項１５乃至２４のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項２６】
前記第１の油圧制御弁と前記第２の油圧制御弁とは独立して制御可能な構成であり、
前記制御手段は、前記第１の油圧制御弁を制御して、各ドレーン制御弁を開閉する第１の制御手段と、前記第２の油圧制御弁を制御して、前記ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する第２の制御手段とを備えることを特徴とする請求項１５乃至２５のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項２７】
前記第１の油圧制御弁と前記第２の油圧制御弁とが一体化されている構成であり、
前記制御手段は、前記第１の油圧制御弁を制御して各ドレーン制御弁を開閉すると共に、前記第２の油圧制御弁を制御して、前記ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する第３の制御手段を備えることを特徴とする請求項１５乃至２５のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項２８】
ベーン式の可変バルブタイミング調整機構（以下「ＶＣＴ」と表記する）のハウジング内に形成された複数のベーン収納室内がそれぞれベーンによって進角室と遅角室とに区画されており、少なくとも１つのベーン収納室内の進角室の油圧供給油路に設けられ、前記進角室からの作動油の逆流を防止する第１の逆止弁と、前記第１の逆止弁をバイパスする第１のドレーン油路に設けられ、油圧で駆動される第１のドレーン制御弁と、少なくとも１つのベーン収納室の遅角室の油圧供給油路に設けられ、前記遅角室からの作動油の逆流を防止する第２の逆止弁と、前記第２の逆止弁をバイパスする第２のドレーン油路に設けられ、油圧で駆動される第２のドレーン制御弁と、
各ドレーン制御弁及び前記ＶＣＴへ供給する油圧を制御する一つの油圧制御弁と、
前記油圧制御弁を制御することで、前記各ドレーン制御弁を駆動すると共に、前記ＶＣＴへ供給する油圧を制御する制御手段とを備えたベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置において、
前記制御手段は、前記ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する際に、前記目標変位角と前記実変位角が近づいたときに、前記目標変位角と前記実変位角とに基づいて、作動油が排出されている側の前記進角室または前記遅角室の油圧供給油路に設けられたドレーン制御弁を閉じるように制御する（以下、この制御を「保持制御」という）ことを特徴とするベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項２９】
前記制御手段は、前記ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する際に、前記目標変位角と前記実変位角が近づいたときに、前記目標変位角と前記実変位角との偏差に基づいて、前記保持制御を実行することを特徴とする請求項２８に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項３０】
前記制御手段は、前記ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する際に、目標変位角と実変位角との偏差が所定値以下の場合に、前記保持制御を実行することを特徴とする２８に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項３１】
前記制御手段は、目標変位角と実変位角との偏差が前記所定値より大きいときは、作動油が排出されている側の前記進角室または前記遅角室の油圧供給油路に設けられたドレーン制御弁を開いて前記ＶＣＴを目標変位角の方向に所定速度以上の駆動速度で制御（以下、この制御を「駆動制御」という）すると共に、目標変位角と実変位角との偏差が前記所定値以下になると前記保持制御を実行することを特徴とする請求項３０に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項３２】
前記制御手段は、前記駆動制御中の駆動速度と前記ドレーン制御弁の閉弁応答性とに基づいて前記所定値を設定することを特徴とする請求項３１に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項３３】
前記制御手段は、前記駆動制御中の実変位角の変化速度を検出してその検出値に基づいて前記駆動速度を推定することを特徴とする請求項３２に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項３４】
前記制御手段は、前記ＶＣＴに供給する油圧及び油温若しくはこれらに相関する情報に基づいて前記駆動速度を推定することを特徴とする請求項３２又は３３に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項３５】
前記制御手段は、運転条件毎に前記駆動速度を学習する手段を備えていることを特徴とする請求項３３又は３４に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項３６】
前記駆動速度は、前記駆動制御中に前記ＶＣＴを目標変位角の方向に最大速度又はそれに近い高速度で駆動している際の駆動速度であることを特徴とする請求項３２乃至３５のいずれかに記載のベーンの可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項３７】
前記制御手段は、前記保持制御に切り替えてから前記ＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量を推定し、前記駆動制御から前記保持制御に切り替えるタイミングを前記ＶＣＴ変位量の推定値に基づいて設定することを特徴とする請求項２８乃至３６のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項３８】
前記制御手段は、前記保持制御に切り替えてから前記ＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量を推定し、前記駆動制御中に目標変位角と実変位角との偏差が前記ＶＣＴ変位量の推定値に一致したときに前記駆動制御から前記保持制御に切り替えることを特徴とする請求項３７に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項３９】
前記制御手段は、前記ＶＣＴの可変動作の油圧応答遅れを模擬したモデルを用いて前記停止するまでのＶＣＴ変位量を推定することを特徴とする請求項３７又は３８に記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項４０】
前記制御手段は、前記駆動制御と前記保持制御との切り替え特性にヒステリシスを持たせるように切り替えタイミングを設定することを特徴とする請求項２８乃至３９のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項４１】
前記制御手段は、前記保持制御中に進角室側と遅角室側の両方のドレーン制御弁を閉じた状態で目標変位角と実変位角との偏差を小さくするように制御することを特徴とする請求項２８乃至４０のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【請求項４２】
前記油圧制御弁によって、前記第１のドレーン制御弁を開弁／閉弁することで前記第１のドレーン油路を開放／閉鎖するとともに、前記第２のドレーン制御弁を開弁／閉弁することで前記第２のドレーン油路を開放／閉鎖することを特徴とする請求項２８乃至４１のいずれかに記載のベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、進角室の油圧供給油路と遅角室の油圧供給油路に、それぞれ、各油圧室からの作動油の逆流を防止する逆止弁を設けたベーン式の可変バルブタイミング調整機構の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、排気エミッション低減等を目的として、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング（カム軸の変位角）を可変する可変バルブタイミング装置を採用したものが増加しつつある。例えば、ベーン式の可変バルブタイミング装置の基本的な構成は、特許文献１（特開２００１−１５９３３０号公報）に示すように、エンジンのクランク軸に同期して回転するハウジングと、吸気バルブ（又は排気バルブ）のカム軸に連結されたベーンロータとを同軸状に配置し、ハウジング内に形成された複数のベーン収納室内をベーンロータ外周側のベーン（羽根部）で進角室と遅角室とに区画する。そして、各油圧室の油圧を油圧制御弁で制御して、ハウジングに対してベーンロータを相対回動させることで、クランク軸に対するカム軸の変位角（カム軸位相）を変化させて、バルブタイミングを可変制御するようにしている。
【０００３】
このようなベーン式の可変バルブタイミング装置では、エンジン運転中に吸気バルブや排気バルブを開閉駆動するときに、吸気バルブや排気バルブからカム軸が受けるフリクショントルクの変動がベーンロータに伝わり、それによって、ベーンロータに対して遅角方向及び進角方向へのトルク変動が作用する。これにより、ベーンロータが遅角方向にトルク変動を受けると、進角室の作動油が進角室から押し出される圧力を受け、また、ベーンロータが進角方向にトルク変動を受けると、遅角室の作動油が遅角室から押し出される圧力を受けることになる。このため、油圧供給源から供給される油圧が低い低回転領域では、進角室に油圧を供給してカム軸の変位角を進角させようとしても、図３に点線で示すように、ベーンロータが上記トルク変動により遅角方向に押し戻されてしまい、目標変位角に到達するまでの応答時間が長くなってしまうという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、特許文献２（特開２００３−１０６１１５号公報）に示すように、遅角室の油圧供給油路と進角室の油圧供給油路にそれぞれ逆止弁を設け、ベーンロータがトルク変動を受けても遅角室や進角室からの作動油の逆流を逆止弁によって防止することで、図３に実線で示すように、可変バルブタイミング制御中にベーンロータが目標変位角の方向とは逆方向に戻されることを防止して、可変バルブタイミング制御の応答性を向上させることが考えられている。
【特許文献１】特開２００１−１５９３３０号公報（第４頁〜第６頁等）
【特許文献２】特開２００３−１０６１１５号公報（第１頁等）
【特許文献３】２００１−３０３９９０号公報（第１頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献２の可変バルブタイミング装置では、進角室の油圧供給油路と遅角室の油圧供給油路（油圧導入ライン）に、それぞれ逆止弁を設けると共に、各油圧室の油圧供給油路に、それぞれ逆止弁をバイパスする戻りライン（油圧排出ライン）を並列に設け、各油圧室に供給する油圧を制御する油圧制御弁（スプール式電磁弁）に、各油圧室の戻りラインを開閉するライン切替弁としての機能を一体化した構成となっている。そして、この油圧制御弁の制御電流値を制御することで、各油圧室に供給する油圧を制御すると同時に、各油圧室の戻りラインの開放／閉鎖の切り替えを制御して、いずれかの油圧室の油圧を抜く必要があるときに、その油圧室の戻りラインを開放して当該戻りラインを通して油圧を速やかに抜くことができるようにしている。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２の可変バルブタイミング装置では、電動式可変力ソレノイドにより油圧制御弁のアーマチュアを駆動しており、カム軸方向の全長が長くなるため、搭載性が悪くなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本出願人は、逆止弁をバイパスするドレーン油路に、油圧で駆動されるドレーン切替弁を設けると共に、各ドレーン切替弁を駆動する油圧を切り替える電磁式の油圧切替弁を設ける構成の可変バルブタイミング装置を提案している。この構成では、ドレーン切替弁を小型化できると共にドレーン切替弁への電気的な配線が不要であるため、ドレーン切替弁を逆止弁と共に可変バルブタイミング調整機構の内部の狭いスペースにコンパクトに組み付けることが可能となる。また、油圧切替弁と、可変バルブタイミング装置の各油圧室に供給する油圧を制御する油圧制御弁とをカム軸に直接搭載する必要がないため、上記特許文献２に比べ、可変バルブタイミング装置の搭載性が改善されるという利点がある。なお、本出願人は、上記可変バルブタイミング装置を更に改良し、１つの油圧制御弁で、各ドレーン切替弁を駆動する油圧を切り替えるとともに、可変バルブタイミング装置の各油圧室に供給する油圧を制御することができる構成の可変バルブタイミング装置についても提案している。
【０００８】
本出願人が提案している可変バルブタイミング装置は、可変バルブタイミング調整機構の内部に逆止弁と該逆止弁をバイパスするドレーン油路にドレーン切替弁とを設ける構造となるため、可変バルブタイミング装置の油圧室からの作動油の漏れが抑制されるため、従来の可変バルブタイミング装置に比べて、応答性が向上するという利点がある。
【０００９】
ところで、一般に、可変バルブタイミング制御システム（例えば、特許文献３（特開２００１−３０３９９０号公報）では、可変バルブタイミング制御の過渡時の応答性を高めるために、過渡時にフィードバックゲインを大きくするようにした制御が行われている。しかしながら、フィードバックゲインを大きくしすぎると、オーバーシュートが発生して実変位角の目標変位角への収束性が悪化し、エンジンの燃焼が悪化する等の問題が発生するため、可変バルブタイミング制御の応答性がオーバーシュート防止の観点から制限されてしまうという問題があった。
【００１０】
このため、このような可変バルブタイミング制御を、本出願人が提案している可変バルブタイミング装置の制御に適用すると、従来の可変バルブタイミング装置に比べて向上した応答性が減殺してしまう、つまり、応答性を向上させることができないという問題が生じる。なお、上記特許文献２には、逆止弁と該逆止弁をバイパスするドレーン油路とを設けた可変バルブタイミング調整機構の制御について開示されていない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、オーバーシュートの問題を生じることなく、可変バルブタイミング制御の応答性を向上させることができるベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ベーン式の可変バルブタイミング調整機構（以下「ＶＣＴ」と表記する）のハウジング内に形成された複数のベーン収納室内をそれぞれベーンによって進角室と遅角室とに区画し、少なくとも１つのベーン収納室の進角室の油圧供給油路と遅角室の油圧供給油路に、それぞれ各油圧室（「油圧室」とは「進角室」と「遅角室」のいずれかを意味する）からの作動油の逆流を防止する逆止弁を設けると共に、各油圧室の油圧供給油路に、それぞれ前記逆止弁をバイパスするドレーン油路を並列に設け、各ドレーン油路にそれぞれ油圧で駆動されるドレーン切替弁を設けると共に、各ドレーン切替弁を駆動する油圧を切り替える油圧切替弁を設けたベーン式の可変バルブタイミング調整機構の制御装置において、前記ＶＣＴの実変位角を目標変位角に一致させるように前記油圧制御弁を制御して各油圧室の油圧を可変すると共に前記油圧切替弁を制御して各油圧室のドレーン切替弁を開閉する制御手段を備え、目標変位角と実変位角との偏差が所定値以上のときには作動油が排出される油圧室側のドレーン切替弁を開いてＶＣＴを目標変位角の方向に最大速度又はそれに近い高速度で駆動するように前記油圧制御弁を制御し（以下この制御を「最速制御」という）、目標変位角と実変位角との偏差が小さくなったときに前記作動油が排出される油圧室側のドレーン切替弁を閉じて前記ＶＣＴの可変動作を停止又は低速にするように前記油圧制御弁を制御する（以下この制御を「保持制御」という）ことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のように、各油圧室の油圧供給油路に逆止弁を設けると共に、各油圧室の逆止弁をバイパスするドレーン油路にドレーン切替弁を設けたＶＣＴにおいては、ＶＣＴの可変動作（進角／遅角動作）中に、作動油が排出される油圧室側のドレーン切替弁を閉じると、その時点で、作動油の排出が止められてＶＣＴの可変動作が止められる。この動作特性を利用すれば、ＶＣＴをその最大速度で駆動しても、ＶＣＴの可変動作の急な停止が可能となる。
【００１４】
この点に着目して、本発明では、目標変位角と実変位角との偏差が所定値以上のときに作動油が排出される油圧室側のドレーン切替弁を開いてＶＣＴを目標変位角の方向に最大速度又はそれに近い高速度で駆動する“最速制御”を実行し、目標変位角と実変位角との偏差が小さくなったときに、作動油が排出される油圧室側のドレーン切替弁を閉じてＶＣＴの可変動作を停止又は低速にする“保持制御”に切り替えるようにしたものである。これにより、実変位角が目標変位角に近付くまでＶＣＴを目標変位角の方向に最大速度又はそれに近い高速度で駆動して、目標変位角の直前でドレーン切替弁を閉じてＶＣＴの可変動作を急停止させるという制御が可能となり、オーバーシュートの問題を生じることなく、可変バルブタイミング制御の応答性を大きく向上させることができる。
【００１５】
この場合、請求項２のように、前記最速制御から前記保持制御に切り替えるタイミングを判定するための目標変位角と実変位角との偏差の判定しきい値を、前記最大速度とドレーン切替弁の閉弁応答速度とに基づいて設定し、前記最速制御中に目標変位角と実変位角との偏差が前記判定しきい値以下になったときに前記最速制御から前記保持制御に切り替えるようにすると良い。要するに、最速制御中のＶＣＴ可変速度（最大速度）が大きくなるほど、保持制御に切り替えてからＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量（進角／遅角量）が大きくなる。更に、ドレーン切替弁の閉弁応答速度が遅くなるほど、実際に停止するまでのＶＣＴ変位量が大きくなる。従って、最速制御から保持制御に切り替えるタイミングを判定するための判定しきい値を、最大速度（最速制御中のＶＣＴ可変速度）とドレーン切替弁の閉弁応答速度とに基づいて設定すれば、適正な判定しきい値を設定することができる。
【００１６】
この場合、最大速度（最速制御中のＶＣＴ可変速度）は、予め設定した所定値（例えば設計値等）を用いても良いが、ＶＣＴの製造ばらつきや経時変化によりＶＣＴ可変速度にばらつきがあることを考慮して、請求項３のように、最速制御中の実変位角の変化速度を検出してその検出値に基づいて前記最大速度を推定するようにしても良い。このようにすれば、ＶＣＴの製造ばらつきや経時変化による最大速度の誤差を排除することができる。      
【００１７】
或は、請求項４のように、ＶＣＴに供給する油圧及び油温若しくはこれらに相関する情報に基づいて前記最大速度を推定するようにしても良い。これは、油圧が低くなるほど、最大速度が低下し、油温が低くなるほど、作動油の粘性抵抗が大きくなって最大速度が低下するという特性を考慮するためである。一般に、ＶＣＴに油圧を供給するオイルポンプは、エンジンの動力によって駆動されるため、エンジン回転速度が高くなるほど、油圧が高くなるという関係がある。従って、油圧の代用情報としてエンジン回転速度を用いても良い。また、油温とエンジン温度とは相関関係があるため、油温の代用情報としてエンジン温度（冷却水温）を用いても良い。
【００１８】
また、請求項５のように、運転条件毎に前記最大速度を学習するようにしても良い。このようにすれば、運転条件毎に学習した最大速度を用いて最速制御から保持制御に切り替えるタイミングを判定することができ、運転条件による切り替えタイミングのずれを修正することができる。
【００１９】
また、請求項６のように、保持制御に切り替えてからＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量を推定し、最速制御から保持制御に切り替えるタイミングを前記ＶＣＴ変位量の推定値に基づいて設定するようにしても良い。このようにすれば、ＶＣＴの実変位角が確実に目標変位角で停止するように切り替えタイミングを設定することができ、目標変位角への実変位角の収束性を向上させることができる。
【００２０】
或は、請求項７のように、保持制御に切り替えてからＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量を推定し、最速制御中に目標変位角と実変位角との偏差が前記ＶＣＴ変位量の推定値に一致したときに最速制御から保持制御に切り替えるようにしても良い。このようにしても、ＶＣＴの実変位角が確実に目標変位角で停止するように切り替えタイミングを設定することができ、目標変位角への実変位角の収束性を向上させることができる。
【００２１】
この場合、停止するまでのＶＣＴ変位量は、予め、最大速度、運転条件等に応じてマップ等により設定するようにしても良いが、請求項８のように、ＶＣＴの可変動作の油圧応答遅れを模擬したモデルを用いて、前記停止するまでのＶＣＴ変位量を推定するようにしても良い。このようにすれば、ＶＣＴ変位量のマップ等を記憶する必要がないため、その分、メモリを節約することができる利点がある。
【００２２】
また、請求項９のように、最速制御と保持制御との切り替え特性にヒステリシスを持たせるように切り替えタイミングを設定すると良い。このようにすれば、最速制御と保持制御との切り替え境界付近の領域で制御する場合でも、最速制御と保持制御との切り替えが頻繁に発生するチャタリング現象を未然に防ぐことができる。
【００２３】
また、請求項１０のように、保持制御中に進角室側と遅角室側の両方のドレーン切替弁を閉じた状態で目標変位角と実変位角との偏差を小さくするように油圧制御弁を制御するようにすると良い。保持制御中に進角室側と遅角室側の両方のドレーン切替弁を閉じた状態にすれば、吸気バルブや排気バルブからカム軸が受けるトルク変動によってベーンロータに対して遅角方向及び進角方向へのトルク変動が作用しても、進角室と遅角室の両方の作動油の逆流を逆止弁とドレーン切替弁により防止して、ベーンをその両側から保持する油圧が低下するのを防止することができ、保持安定性を向上させることができる。更に、この保持制御中に、目標変位角と実変位角との偏差を小さくするように油圧制御弁を制御すれば、実変位角が目標変位角からずれることを防止でき、保持安定性をより一層向上させることができる。
【００２４】
本発明は、ドレーン切替弁を駆動する油圧を切り替える油圧切替弁を、油圧制御弁とは別体に設けるようにしても良いが、請求項１１のように、油圧切替弁を油圧制御弁に一体化した構成とすると良い。これにより、部品点数削減、低コスト化、コンパクト化の要求を満たすことができる。
【００２５】
また、ベーン式の可変バルブタイミング調整機構（以下「ＶＣＴ」と表記する）の構成を変更しても良く、例えば、請求項１２のように、少なくとも１つのベーン収納室内の進角室の油圧供給油路に設けられ、前記進角室からの作動油の逆流を防止する第１の逆止弁と、前記第１の逆止弁をバイパスする第１のドレーン油路を設けられ、油圧で駆動される第１のドレーン制御弁と、少なくとも１つのベーン収納室の遅角室の油圧供給油路に設けられ、前記遅角室からの作動油の逆流を防止する第２の逆止弁と、前記第２の逆止弁をバイパスする第２のドレーン油路に設けられ、油圧で駆動される第２のドレーン制御弁と、前記ＶＣＴへ供給する油圧を制御する第１の油圧制御弁と、前記第１のドレーン制御弁と前記第２のドレーン制御弁とを駆動する油圧を制御する第２の油圧制御弁と、前記第１の油圧制御弁と前記第２の油圧制御弁とを制御する制御手段とを備えた構成としても良い。この構成では、ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する際に、実変位角が目標変位角に近づいたときに、目標変位角と実変位角とに基づいて、作動油が排出されている側の進角室または遅角室の油圧供給油路に設けられたドレーン制御弁を閉じるように制御する「保持制御」を行うようにすると良い。これにより、実変位角が目標変位角に近付くまでＶＣＴを目標変位角の方向に高速度で駆動して、目標変位角の直前でドレーン制御弁を閉じてＶＣＴの可変動作を急停止させるという制御が可能となり、オーバーシュートの問題を生じることなく、可変バルブタイミング制御の応答性を大きく向上させることができる。
【００２６】
この場合、請求項１３のように、ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する際に、目標変位角と実変位角とが近づいたときに、目標変位角と実変位角との偏差に基づいて前記保持制御を実行するようにしても良い。
【００２７】
具体的には、請求項１４のように、ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する際に、目標変位角と実変位角との偏差が所定値以下の場合に、前記保持制御を実行するようにしても良い。
【００２８】
更に、請求項１５のように、目標変位角と実変位角との偏差が前記所定値より大きいときは、作動油が排出されている側の進角室または遅角室の油圧供給油路に設けられたドレーン制御弁を開いてＶＣＴを前記目標変位角の方向に所定速度以上で駆動するように制御（以下、この制御を「駆動制御」という）すると良い。
【００２９】
また、請求項１６のように、前記駆動制御中の駆動速度とドレーン制御弁の閉弁応答性とに基づいて前記所定値を設定するようにしても良い。これにより、オーバーシュートの問題を生じない範囲で前記所定値を小さい値に設定して可変バルブタイミング制御の応答性を高めることができる。
【００３０】
その他、前記請求項１２に記載のＶＣＴについても、請求項１７〜２５のように、前記請求項３〜１０と同様の発明を実施できる。
【００３１】
前記請求項１５〜２５に係る発明は、請求項２６のように、前記第１の油圧制御弁と前記第２の油圧制御弁とを独立して制御可能な構成とし、前記制御手段は、前記第１の油圧制御弁を制御して、各ドレーン制御弁を開閉する第１の制御手段と、前記第２の油圧制御弁を制御して、前記ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する第２の制御手段とを備えた構成としても良い。
【００３２】
或は、請求項２７のように、前記第１の油圧制御弁と前記第２の油圧制御弁とを一体化した構成とし、前記制御手段は、前記第１の油圧制御弁を制御して各ドレーン制御弁を開閉すると共に、前記第２の油圧制御弁を制御して、前記ＶＣＴの実変位角が目標変位角となるように制御する第３の制御手段を備えた構成としても良い。
【００３３】
その他のＶＣＴの構成としては、請求項２８のように、少なくとも１つのベーン収納室内の進角室の油圧供給油路に設けられ、前記進角室からの作動油の逆流を防止する第１の逆止弁と、前記第１の逆止弁をバイパスする第１のドレーン油路に設けられ、油圧で駆動される第１のドレーン制御弁と、少なくとも１つのベーン収納室の遅角室の油圧供給油路に設けられ、前記遅角室からの作動油の逆流を防止する第２の逆止弁と、前記第２の逆止弁をバイパスする第２のドレーン油路に設けられ、油圧で駆動される第２のドレーン制御弁と、各ドレーン制御弁及び前記ＶＣＴへ供給する油圧を制御する一つの油圧制御弁と、前記油圧制御弁を制御することで、前記各ドレーン制御弁を駆動すると共に、前記ＶＣＴへ供給する油圧を制御する制御手段とを備えた構成としても良い。このような構成のＶＣＴに対しても、請求項２８〜４１のように、前記請求項１２〜２５と同様の発明を実施できる。
【００３４】
この場合、請求項４２のように、前記油圧制御弁によって、前記第１のドレーン制御弁を開弁／閉弁することで前記第１のドレーン油路を開放／閉鎖するとともに、前記第２のドレーン制御弁を開弁／閉弁することで前記第２のドレーン油路を開放／閉鎖するように構成すれば良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてベーン式の可変バルブタイミング調整機構１１の構成を説明する。可変バルブタイミング調整機構１１のハウジング１２は、図示しない吸気側又は排気側のカム軸の外周に回動自在に支持されたスプロケットにボルト１３で締め付け固定されている。これにより、エンジンのクランク軸の回転がタイミングチェーンを介してスプロケットとハウジング１２に伝達され、スプロケットとハウジング１２がクランク軸と同期して回転する。ハウジング１２内には、ベーンロータ１４が相対回動自在に収納され、このベーンロータ１４がボルト１５によりカム軸の一端部に締め付け固定されている。
【００３６】
ハウジング１２の内部には、ベーンロータ１４の外周部の複数のベーン１７を進角方向及び遅角方向に相対回動自在に収納する複数のベーン収納室１６が形成され、各ベーン収納室１６が各ベーン１７によって進角室１８と遅角室１９とに区画されている。
【００３７】
進角室１８と遅角室１９に所定圧以上の油圧が供給された状態では、進角室１８と遅角室１９の油圧でベーン１７が保持されて、クランク軸の回転によるハウジング１２の回転が油圧を介してベーンロータ１４に伝達され、このベーンロータ１４と一体的にカム軸が回転駆動される。エンジン運転中は、進角室１８と遅角室１９の油圧を油圧制御弁２１で制御してハウジング１２に対してベーンロータ１４を相対回動させることで、クランク軸に対するカム軸の変位角（カム軸位相）を制御して吸気バルブ（又は排気バルブ）のバルブタイミングを可変する。
【００３８】
また、いずれか１つのベーン１７の両側部には、ハウジング１２に対するベーンロータ１４の相対回動範囲を規制するストッパ部２２，２３が形成され、このストッパ部２２，２３によってカム軸の変位角（カム軸位相）の最遅角位置と最進角位置が規制されている。また、いずれか１つのベーン１７には、エンジン停止時等にカム軸の変位角を所定のロック位置でロックするためのロックピン２４が設けられ、このロックピン２４がハウジング１２に設けられたロック穴（図示せず）に嵌り込むことで、カム軸の変位角が所定のロック位置でロックされる。このロック位置は、始動に適した位置（例えばカム軸変位角の調整可能範囲の略中間位置）に設定されている。
【００３９】
可変バルブタイミング調整機構１１の油圧制御回路には、オイルパン２６内のオイル（作動油）がオイルポンプ２７により油圧制御弁２１を介して供給される。この油圧制御回路は、油圧制御弁２１の進角圧ポートから吐出されるオイルを複数の進角室１８に供給する油圧供給油路２８と、油圧制御弁２１の遅角圧ポートから吐出されるオイルを複数の遅角室１９に供給する油圧供給油路２９とが設けられている。
【００４０】
そして、進角室１８の油圧供給油路２８と遅角室１９の油圧供給油路２９には、それぞれ各室１８，１９からの作動油の逆流を防止する逆止弁３０，３１が設けられている。本実施例では、１つのベーン収納室１６の進角室１８と遅角室１９の油圧供給油路２８，２９についてのみ逆止弁３０，３１が設けられている。勿論、２つ以上のベーン収納室１６の進角室１８と遅角室１９の油圧供給油路２８，２９にそれぞれ逆止弁３０，３１を設ける構成としても良い。
【００４１】
各室１８，１９の油圧供給油路２８，２９には、それぞれ逆止弁３０，３１をバイパスするドレーン油路３２，３３が並列に設けられ、各ドレーン油路３２，３３には、それぞれドレーン切替弁３４，３５が設けられている。各ドレーン切替弁３４，３５は、油圧制御弁２１から供給される油圧（パイロット圧）で閉弁方向に駆動されるスプール弁により構成され、油圧が加えられないときには、スプリング４１，４２によって開弁位置に保持される。ドレーン切替弁３４，３５が開弁すると、ドレーン油路３２，３３が開放されて、逆止弁３０，３１の機能が働かない状態となる。ドレーン切替弁３４，３５が閉弁すると、ドレーン油路３２，３３が閉鎖されて、逆止弁３０，３１の機能が有効に働く状態となり、油圧室１８，１９からのオイルの逆流が防止されて油圧室１８，１９の油圧が保持される。
【００４２】
各ドレーン切替弁３４，３５は、電気的な配線が不要であるため、逆止弁３０，３１と共に可変バルブタイミング調整機構１１内部のベーンロータ１４にコンパクトに組み付けられている。これにより、各油圧室１８，１９の近くにドレーン切替弁３４，３５が配置され、進角・遅角動作時に各ドレーン油路３２，３３を各油圧室１８，１９の近くで応答良く開放／閉鎖できるようになっている。
【００４３】
一方、油圧制御弁２１は、リニアソレノイド３６によって駆動されるスプール弁により構成され、進角室１８と遅角室１９に供給する油圧を制御する進角／遅角油圧制御機能３７と、各ドレーン切替弁３４，３５を駆動する油圧を切り替えるドレーン切替制御機能３８（油圧切替弁）とが一体化されている。この油圧制御弁２１のリニアソレノイド３６に通電する電流値（制御デューティ）は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」という）４３によって制御される。
【００４４】
このＥＣＵ４３は、クランク角センサ４４及びカム角センサ４５の出力信号に基づいて吸気バルブ（又は排気バルブ）の実バルブタイミング（実変位角）を演算すると共に、吸気圧センサ、水温センサ等のエンジン運転状態を検出する各種センサの出力に基づいて吸気バルブ（又は排気バルブ）の目標バルブタイミング（目標変位角）を演算する。そして、ＥＣＵ４３は、後述する図５乃至図９の各ルーチンを実行することで、実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように可変バルブタイミング調整機構１１の油圧制御弁２１の制御電流を制御する。これにより、進角室１８と遅角室１９の油圧を制御してハウジング１２に対してベーンロータ１４を相対回動させることで、カム軸の変位角を変化させて実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させる。
【００４５】
ところで、エンジン運転中に吸気バルブや排気バルブを開閉駆動するときに、吸気バルブや排気バルブからカム軸が受けるトルク変動がベーンロータ１４に伝わり、それによって、ベーンロータ１４に対して遅角方向及び進角方向へのトルク変動が作用する。これにより、ベーンロータ１４が遅角方向にトルク変動を受けると、進角室１８の作動油が進角室１８から押し出される圧力を受け、ベーンロータ１４が進角方向にトルク変動を受けると、遅角室１９の作動油が遅角室１９から押し出される圧力を受けることになる。このため、油圧供給源であるオイルポンプ２７の吐出油圧が低くなる低回転領域では、逆止弁３０，３１が無いと、進角室１８に油圧を供給してカム軸の変位角を進角させようとしても、図３に点線で示すように、ベーンロータ１４が上記トルク変動により遅角方向に押し戻されてしまい、目標変位角に到達するまでの応答時間が長くなってしまうという問題があった。
【００４６】
これに対して、本実施例では、進角室１８の油圧供給油路２８と遅角室１９の油圧供給油路２９に、それぞれ各室１８，１９からのオイルの逆流を防止する逆止弁３０，３１を設けると共に、各室１８，１９の油圧供給油路２８，２９に、それぞれ逆止弁３０，３１をバイパスするドレーン油路３２，３３を並列に設け、各ドレーン油路３２，３３に、それぞれドレーン切替弁３４，３５を設けた構成となっている。これにより、図２に示すように、遅角制御、保持制御、進角制御に応じて各室１８，１９の油圧が次のように制御される。
【００４７】
［遅角制御］
実バルブタイミングを遅角側の目標バルブタイミングに向けて遅角させる遅角制御中は、進角室１８のドレーン切替弁３４への油圧供給を停止することで、進角室１８のドレーン切替弁３４を開弁して進角室１８の逆止弁３０を機能させない状態にすると共に、遅角室１９のドレーン切替弁３５へ油圧切替弁３８から油圧を加えることで、遅角室１９のドレーン切替弁３５を閉弁して遅角室１９の逆止弁３１を機能させる状態にする。これにより、低油圧時でも、ベーンロータ１４の進角方向へのトルク変動に対して遅角室１９からのオイルの逆流を逆止弁３１により防止しながら効率良く遅角室１９に油圧を供給して遅角応答性を向上させる。
【００４８】
［保持制御］
実バルブタイミングを目標バルブタイミングに保持する保持制御中は、進角室１８と遅角室１９の両方のドレーン切替弁３４，３５へ油圧切替弁３８から油圧を共に加えることで、両方のドレーン切替弁３４，３５を共に閉弁して、進角室１８と遅角室１９の両方の逆止弁３０，３１を機能させる状態にする。この状態では、吸気バルブや排気バルブからカム軸が受けるトルク変動によってベーンロータ１４に対して遅角方向及び進角方向へのトルク変動が作用しても、進角室１８と遅角室１９の両方のオイルの逆流を逆止弁３１により防止して、ベーン１７をその両側から保持する油圧が低下するのを防止して、保持安定性を向上させる。
【００４９】
更に、本実施例では、保持制御中でも、目標変位角（目標進角量）と実変位角（実進角量）との偏差に応じて油圧制御弁２１の制御電流をフィードバック制御する。これにより、実変位角（実進角量）が目標変位角（目標進角量）からずれることを防止でき、保持安定性をより一層向上させることができる。
【００５０】
［進角制御］
実バルブタイミングを進角側の目標バルブタイミングに向けて進角させる進角制御中は、進角室１８のドレーン切替弁３４へ油圧切替弁３８から油圧を加えることで、進角室１８のドレーン切替弁３４を閉弁して進角室１８の逆止弁３０を機能させる状態にすると共に、遅角室１９のドレーン切替弁３５への油圧供給を停止することで、遅角室１９のドレーン切替弁３５を開弁して遅角室１９の逆止弁３１を機能させない状態にする。これにより、低油圧時でも、ベーンロータ１４の遅角方向へのトルク変動に対して進角室１８からのオイルの逆流を逆止弁３０により防止しながら効率良く油圧を進角室１８に供給して進角応答性を向上させる。
【００５１】
次に、可変バルブタイミング調整機構１１（以下「ＶＣＴ」という）の応答特性について図４を用いて説明する。図４は、油圧制御弁２１（以下「ＯＣＶ」という）の制御電流値とＶＣＴ応答速度との関係を測定して得られたＶＣＴ応答特性の一例を示している。
【００５２】
本実施例では、進角室１８と遅角室１９の両方に逆止弁３０，３１とドレーン切替弁３４，３５を設けているため、ＯＣＶ電流値の変化に対してＶＣＴ応答速度がリニアに変化せず、ドレーン切替弁３４，３５の開弁／閉弁が切り替えられることによりＶＣＴ応答速度が２箇所で急変する。図４のＶＣＴ応答特性において、遅角側のＶＣＴ応答速度の急変点は、進角室１８のドレーン切替弁３４が閉弁から開弁に切り替わる点であり、進角側のＶＣＴ応答速度の急変点は、遅角室１９のドレーン切替弁３５が閉弁から開弁に切り替わる点である。保持制御は、遅角側のＶＣＴ応答速度急変点と進角側のＶＣＴ応答速度急変点との間のＶＣＴ応答速度変化の勾配が小さい領域で行われる。
【００５３】
ところで、逆止弁３０，３１とドレーン切替弁３４，３５が設けられていない従来のＶＣＴでは、可変バルブタイミング制御の過渡時の応答性を高める手段として、フィードバックゲインを大きくするようにしているが、フィードバックゲインを大きくしすぎると、オーバーシュートが発生して実変位角の目標変位角への収束性が悪化し、エンジンの燃焼悪化等の問題が発生する。
【００５４】
これに対して、本実施例のように逆止弁３０，３１とドレーン切替弁３４，３５を備えたＶＣＴでは、ＶＣＴの可変動作（進角／遅角動作）中に、オイルが排出される油圧室側のドレーン切替弁３４又は３５を閉じると、その時点で、オイルの排出が止められてＶＣＴの可変動作が止められる。この動作特性を利用すれば、ＶＣＴをその最大速度で駆動しても、ＶＣＴの可変動作の急な停止が可能となる。
【００５５】
この点に着目して、本実施例では、目標変位角（目標進角量）と実変位角（実進角量）との偏差が所定の判定しきい値以上のときに、オイルが排出される油圧室側のドレーン切替弁を開いてＶＣＴを目標変位角の方向に最大速度で駆動する“最速制御”（特許請求の範囲でいう「駆動制御」に相当）を実行し、目標変位角と実変位角との偏差が小さくなったときに、オイルが排出される油圧室側のドレーン切替弁を閉じてＶＣＴの可変動作を停止又は低速にする“保持制御”に切り替える。そして、この保持制御中は、進角室１８側と遅角室１９側の両方のドレーン切替弁３４，３５を閉じた状態で目標変位角と実変位角との偏差を小さくするようにＯＣＶ電流をＰＤ制御等によりフィードバック制御することで、実変位角が目標変位角からずれることを防止して、保持安定性をより一層向上させる。
【００５６】
この場合、最速制御から保持制御に切り替えるタイミング（判定しきい値）は、保持制御に切り替えてからＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量の推定値に基づいてＶＣＴの実変位角が確実に目標変位角で停止するように設定されている。
【００５７】
また、保持制御に切り替えてからＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量は、最速制御中のＶＣＴ可変速度（最大速度）とドレーン切替弁３４，３５の閉弁応答速度とに基づいて推定される。この場合、最大速度（最速制御中のＶＣＴ可変速度）とドレーン切替弁３４，３５の閉弁応答速度は、予め設定した所定値（例えば設計値等）を用いても良いが、ＶＣＴの製造ばらつきや経時変化によりＶＣＴ可変速度にばらつきがあることを考慮して、本実施例では、最速制御中の実変位角の変化速度を検出してその検出値に基づいて前記最大速度を推定するようにしている。
【００５８】
或は、ＶＣＴに供給する油圧及び油温若しくはこれらに相関する情報に基づいて前記最大速度やドレーン切替弁３４，３５の閉弁応答速度を推定するようにしても良い。これは、油圧が低くなるほど、最大速度が低下し、油温が低くなるほど、オイルの粘性抵抗が大きくなって最大速度が低下するという特性を考慮するためである。一般に、ＶＣＴに油圧を供給するオイルポンプ２６は、エンジンの動力によって駆動されるため、エンジン回転速度が高くなるほど、油圧が高くなるという関係がある。従って、油圧の代用情報としてエンジン回転速度を用いても良い。また、油温とエンジン温度とは相関関係があるため、油温の代用情報としてエンジン温度（冷却水温）を用いても良い。
【００５９】
以上説明した本実施例のＶＣＴ制御は、ＥＣＵ４３によって図５乃至図９の各ルーチンに従って実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての機能が実現される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
【００６０】
［ＶＣＴ制御ルーチン］
図５のＶＣＴ制御ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば５ｍｓ周期）で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、運転条件（例えばエンジン回転速度、負荷、冷却水温等）を検出し、次のステップ１０２で、検出した運転条件に基づいてＶＣＴ制御実行条件が成立しているか否かを判定する。その結果、ＶＣＴ制御実行条件が成立していないと判定されれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。ＶＣＴ制御を実行しない場合には、目標進角量ＶＶＴが０（最遅角位置）に維持される。
【００６１】
これに対して、上記ステップ１０２で、ＶＣＴ制御実行条件が成立していると判定されれば、ステップ１０３に進み、クランク角センサ４４の出力信号と、これに続いて発生するカム角センサ４５の出力信号との間の位相差により実進角量ＶＴＡ（最遅角位置から現在位置までの進角量）を算出し、次のステップ１０４で、現在の運転条件（エンジン回転速度、負荷等）に応じてマップ等から目標進角量ＶＴＴを算出する。
【００６２】
この後、ステップ１０５に進み、後述する図６のＶＣＴ制御モード判定ルーチンを実行して、現在のＶＣＴ制御モードが最速制御モードか保持制御モード（フィードバック制御モード）かを判定する。この後、ステップ１０６に進み、後述する図７のＯＣＶ目標電流算出ルーチンを実行して、現在のＶＣＴ制御モードに応じてＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴを算出する。そして、次のステップ１０７で、油圧制御弁２１（ＯＣＶ）の制御電流をＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴに制御するための制御デューティを算出して本ルーチンを終了する。
【００６３】
［ＶＣＴ制御モード判定ルーチン］
図６のＶＣＴ制御モード判定ルーチンは、上記図５のＶＣＴ制御ルーチンのステップ１０５で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、目標進角量ＶＴＴが０（最遅角位置）であるか否かを判定し、目標進角量ＶＴＴが０（最遅角位置）であれば、ＶＣＴ制御（最速制御と保持制御）を実行しないと判断して、ステップ２０２に進み、最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸと保持制御実行フラグＸＦＢＥＸを共に“０”にクリアして本ルーチンを終了する。
【００６４】
これに対して、上記ステップ２０１で、目標進角量ＶＴＴが０（最遅角位置）ではないと判定されれば、ステップ２０３に進み、後述する図８の制御切替判定しきい値算出ルーチンを実行することで、最速制御と保持制御とを切り替えるタイミングを判定するための判定しきい値（進角側判定しきい値ＶＡＤ、遅角側判定しきい値ＶＲＥ）とヒステリシス値（進角側ヒステリシス値ＶＡＤＨＹＳ、遅角側ヒステリシス値ＶＲＥＨＹＳ）を算出する。
【００６５】
ここで、進角側／遅角側判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥは、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差が進角側／遅角側のいずれかの判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥよりも大きくなったときに、保持制御から最速制御に切り替えるための判定しきい値である。また、進角側／遅角側ヒステリシス値ＶＡＤＨＹＳ，ＶＲＥＨＹＳは、最速制御と保持制御との切り替え特性にヒステリシスを持たせるために進角側／遅角側判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥに対する補正値として用いられる。各ヒステリシス値ＶＡＤＨＹＳ，ＶＲＥＨＹＳは、予め設定した所定値（例えば設計値等）としても良いし、各判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥの所定割合（例えば１０％）の値としても良い。
【００６６】
各判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥと各ヒステリシス値ＶＡＤＨＹＳ，ＶＲＥＨＹＳは、それぞれ、最速制御中のＶＣＴ可変速度（最大速度）とドレーン切替弁３４，３５の閉弁応答速度とに基づいて推定される。要するに、最速制御中のＶＣＴ可変速度（最大速度）が大きくなるほど、保持制御に切り替えてからＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量（進角／遅角量）が大きくなる。更に、ドレーン切替弁３４，３５の閉弁応答速度が遅くなるほど、実際に停止するまでのＶＣＴ変位量が大きくなる。従って、最速制御と保持制御とを切り替えるタイミングを判定するための各判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥと各ヒステリシス値ＶＡＤＨＹＳ，ＶＲＥＨＹＳを、最大速度（最速制御中のＶＣＴ可変速度）とドレーン切替弁の閉弁応答速度とに基づいて設定すれば、それらを適正な値に設定することができる。
【００６７】
この場合、最大速度とドレーン切替弁３４，３５の閉弁応答速度は、予め設定した所定値（例えば設計値等）を用いても良いが、ＶＣＴの製造ばらつきや経時変化によりＶＣＴ可変速度にばらつきがあることを考慮して、本実施例では、後述する図９の最大速度学習ルーチンによって最速制御中の実進角量の変化速度を検出してその検出値に基づいて最大速度を学習するようにしている。尚、本実施例では、運転条件毎（例えばエンジン回転速度領域毎）に最大速度を学習し、現在の運転条件に応じた最大速度の学習値を用いる。
【００６８】
また、最大速度とドレーン切替弁３４，３５の閉弁応答速度は、ＶＣＴに供給する油圧やオイル粘性（油温）が主要因となって変化するため、予め、油圧及び油温若しくはこれらに相関する情報をパラメータとする最大速度のマップや閉弁応答速度のマップを作成して、それらのマップから最大速度やドレーン切替弁３４，３５の閉弁応答速度を推定するようにしても良い。ここで、油圧の代用情報としてエンジン回転速度を用いても良いし、油温の代用情報として冷却水温を用いても良い。
【００６９】
その後、ステップ２０４に進み、最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸが最速制御実行中を意味する“１”にセットされているか否かを判定し、この最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸが“０”にセットされていれば、現在、保持制御実行中である判断して、ステップ２０５に進み、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差が進角側／遅角側のいずれかの判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥよりも大きいか否かを判定する。その結果、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差が進角側／遅角側判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥ以下であると判定されれば、そのまま本ルーチンを終了して保持制御を継続する。
【００７０】
これに対して、上記ステップ２０５で、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差が進角側／遅角側のいずれかの判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥよりも大きいと判定されれば、ステップ２０６に進み、最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸを“１”にセットし、保持制御実行フラグＸＦＢＥＸを“０”にクリアして、ＶＣＴ制御モードを保持制御から最速制御に切り替える。
【００７１】
一方、上記ステップ２０４で、最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸが“１”であると判定されれば、現在、最速制御実行中である判断して、ステップ２０７に進み、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差が進角側／遅角側のいずれかの判定しきい値ＶＡＤ−ＶＡＤＨＹＳ，ＶＲＥ−ＶＲＥＨＹＳよりも小さいか否かを判定する。その結果、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差が進角側／遅角側判定しきい値ＶＡＤ−ＶＡＤＨＹＳ，ＶＲＥ−ＶＲＥＨＹＳ以上であると判定されれば、そのまま本ルーチンを終了して最速制御を継続する。
【００７２】
これに対して、上記ステップ２０７で、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差が進角側／遅角側のいずれかの判定しきい値ＶＡＤ−ＶＡＤＨＹＳ，ＶＲＥ−ＶＲＥＨＹＳよりも小さいと判定されれば、ステップ２０７に進み、最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸを“０”にクリアし、保持制御実行フラグＸＦＢＥＸを“１”にセットして、ＶＣＴ制御モードを最速制御から保持制御に切り替える。
【００７３】
この場合、最速制御から保持制御に切り替えるタイミングを判定するための判定しきい値ＶＡＤ−ＶＡＤＨＹＳ，ＶＲＥ−ＶＲＥＨＹＳは、保持制御に切り替えてからＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量の推定値に基づいてＶＣＴの実進角量が確実に目標進角量で停止するように設定されている。
【００７４】
［ＯＣＶ目標電流算出ルーチン］
図７のＯＣＶ目標電流算出ルーチンは、前記図５のＶＣＴ制御ルーチンのステップ１０６で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸと保持制御実行フラグＸＦＢＥＸとが両方とも“０”であるか否かを判定し、両方とも“０”であれば、ＶＣＴ制御（最速制御と保持制御）を実行しないと判断して、ステップ３０７に進み、ＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴを０（最遅角位置）に維持する。尚、最遅角位置のＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴは、ＶＣＴが進角しない電流であれば、０以外の電流値であっても良い。
【００７５】
一方、最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸと保持制御実行フラグＸＦＢＥＸのいずれか一方が“１”にセットされていれば、上記ステップ３０１で「Ｎｏ」と判定されて、ステップ３０２に進み、最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸが最速制御実行中を意味する“１”にセットされているか否かを判定し、この最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸが“１”であれば、現在、最速制御実行中である判断して、ステップ３０３に進み、実進角量ＶＴＡと目標進角量ＶＴＴとの大小関係からＶＣＴの駆動方向を判定する。この際、実進角量ＶＴＡが目標進角量ＶＴＴよりも大きければ、ＶＣＴを遅角方向に駆動すると判断して、ステップ３０４に進み、最速制御のＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴを遅角側限界電流値ＫＩＶＴＲＥ（０ｍＡ）に設定して、ＶＣＴを遅角方向に最大速度で駆動する。
【００７６】
一方、実進角量ＶＴＡが目標進角量ＶＴＴよりも小さければ、ＶＣＴを進角方向に駆動すると判断して、ステップ３０５に進み、最速制御のＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴを進角側限界電流値ＫＩＶＴＡＤ（ＯＣＶ最大許容電流）に設定して、ＶＣＴを進角方向に最大速度で駆動する。
【００７７】
また、上記ステップ３０２で、最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸが“０”にセットされていると判定されれば、現在、保持制御実行中である判断して、ステップ３０６に進み、保持制御実行中の目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差に応じてＰＤ制御等のフィードバック制御によりＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴを算出する。
【００７８】
この際、最速制御から保持制御に切り替えた時点で、ＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴを最速制御の遅角側限界電流値ＫＩＶＴＲＥ又は進角側限界電流値ＫＩＶＴＡＤから保持電流学習値に切り替え（つまり保持制御のＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴの初期値を保持電流学習値とし）、保持制御中は目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差に応じたフィードバック補正量を保持電流学習値に加算して得られた電流値を保持制御のＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴに設定する。
【００７９】
この保持電流の学習は、保持制御中に実進角量ＶＴＡが目標進角量ＶＴＴに一致した状態に保持されているときのＯＣＶ電流を保持電流として学習し、これをＥＣＵ４３の書き換え可能な不揮発性メモリに更新記憶するようにすれば良い。この保持電流学習値は、目標進角量ＶＴＴの領域毎、又は、運転条件毎（エンジン回転領域毎等）に学習するようにしても良いし、勿論、全ての運転領域に共通する１つの保持電流を学習するようにしても良い。
【００８０】
［制御切替判定しきい値算出ルーチン］
図８の制御切替判定しきい値算出ルーチンは、前記図６のＶＣＴ制御モード判定ルーチンのステップ２０３で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ４０１で、エンジン回転速度、油温（又は冷却水温）等を検出して、現在の運転条件を判定する。この後、ステップ４０２に進み、現在の運転条件と同一条件で最大速度を学習済みであるか否かを判定し、最大速度を学習済みでなければ、ステップ４０３に進み、現在の運転条件に応じて最大速度とドレーン切替弁３４，３５の閉弁応答速度をマップ等により算出し、この最大速度とドレーン切替弁３４，３５の閉弁応答速度に応じて進角側／遅角側判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥをマップ等により算出する。
【００８１】
一方、上記ステップ４０２で、現在の運転条件と同一条件で最大速度を学習済みであると判定されれば、ステップ４０４に進み、ＥＣＵ４３のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されている運転条件毎の最大速度の学習値の中から、現在の運転条件と同一条件で学習された最大速度の学習値を検索し、この最大速度の学習値とドレーン切替弁３４，３５の閉弁応答速度に応じて進角側／遅角側判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥをマップ等により算出する。
【００８２】
尚、進角側／遅角側ヒステリシス値ＶＡＤＨＹＳ，ＶＲＥＨＹＳは、予め設定した所定値（例えば設計値等）としても良いし、判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥの所定割合（例えば１０％）の値としても良い。
【００８３】
［最大速度学習ルーチン］
図９の最大速度学習ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ５０１で、最大速度学習実行条件が次の２つの条件(1) ，(2) を両方とも満たしているか否かで判定する。
(1) エンジン回転速度の変化量Δｎｅが所定値ＫＰＮＥ以上（Δｎｅ≧ＫＰＮＥ）であること
(2) 実進角量ＶＴＡが所定範囲（ＫＶＴＨＲＥ≦ＶＴＡ≦ＫＶＴＨＡＤ）であること
【００８４】
ここで、上記条件(1) は、エンジン回転速度の変化量Δｎｅが小さいときにＶＣＴを最大速度で駆動すると燃焼悪化等の問題が生じる懸念があるためである。
また、上記条件(2) は、実進角量ＶＴＡが最遅角位置付近の領域や最進角位置付近の領域ではるときには遅角方向や進角方向に最大速度で駆動する余裕がないためである。
【００８５】
上記２つの条件(1) ，(2) のいずれか一方でも満たさない条件があれば、最大速度学習実行条件が不成立となり、ステップ５０２に進み、進角方向最速制御時間カウンタＣＡＤと遅角方向最速制御時間カウンタＣＲＥを共に０にクリアして本ルーチンを終了する。
【００８６】
これに対して、上記２つの条件(1) ，(2) を両方とも満たしていれば、最大速度学習実行条件が成立していると判断して、ステップ５０３に進み、ＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴが遅角側限界電流値ＫＩＶＴＲＥ（０ｍＡ）であるか否かを判定する。その結果、ＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴが遅角側限界電流値ＫＩＶＴＲＥ（０ｍＡ）であると判定されれば、ＶＣＴが遅角方向に最大速度で駆動されていると判断して、ステップ５０４に進み、遅角方向最速制御時間カウンタＣＲＥを“１”インクリメントして遅角方向の最速制御時間を計測し、次のステップ５０５で、遅角方向最速制御時間カウンタＣＲＥで計測した遅角方向の最速制御時間が第１の所定時間ＫＣＲＥ０に達したか否かを判定する。そして、遅角方向の最速制御時間が第１の所定時間ＫＣＲＥ０に達した時点で、ステップ５０６に進み、その時点の実進角量ＶＴＡを“ＶＴＡ０”としてＥＣＵ４３のＲＡＭに記憶する。
【００８７】
この後、ステップ５０７に進み、遅角方向最速制御時間カウンタＣＲＥで計測した遅角方向の最速制御時間が第２の所定時間ＫＣＲＥ１に達したか否かを判定する。そして、遅角方向の最速制御時間が第２の所定時間ＫＣＲＥ１に達した時点で、ステップ５０８に進み、その時点の実進角量ＶＴＡと、この時点よりも（ＫＣＲＥ１−ＫＣＲＥ０）時間前に記憶した実進角量ＶＴＡ０とを用いて、遅角方向の最速制御中の所定期間（ＣＲＥ＝ＫＣＲＥ０〜ＫＣＲＥ１）の平均遅角速度を“遅角方向の最大速度”として算出する。
遅角方向の最大速度＝（ＶＴＡ−ＶＴＡ０）／（ＫＣＲＥ１−ＫＣＲＥ０）
【００８８】
上式により算出された遅角方向の最大速度は、ＥＣＵ４３の書き換え可能な不揮発性メモリに運転条件毎に更新記憶される。この後、ステップ５０９に進み、遅角方向最速制御時間カウンタＣＲＥをクリアすると共に、過去の実進角量ＶＴＡ０の記憶値をクリアして本ルーチンを終了する。
【００８９】
一方、上記ステップ５０３で、ＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴが遅角側限界電流値ＫＩＶＴＲＥ（０ｍＡ）でないと判定されれば、ステップ５１０に進み、ＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴが進角側限界電流値ＫＩＶＴＡＤ（ＯＣＶ最大許容電流）であるか否かを判定する。その結果、ＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴが進角側限界電流値ＫＩＶＴＡＤであると判定されれば、ＶＣＴが進角方向に最大速度で駆動されていると判断して、ステップ５１１に進み、進角方向最速制御時間カウンタＣＡＤを１ずつインクリメントして進角方向の最速制御時間を計測し、次のステップ５１２で、進角方向最速制御時間カウンタＣＡＤで計測した進角方向の最速制御時間が第１の所定時間ＫＣＡＤ０に達したか否かを判定する。そして、進角方向の最速制御時間が第１の所定時間ＫＣＡＤ０に達した時点で、ステップ５１３に進み、その時点の実進角量ＶＴＡを“ＶＴＡ０”としてＥＣＵ４３のＲＡＭに記憶する。
【００９０】
この後、ステップ５１４に進み、進角方向最速制御時間カウンタＣＡＤで計測した進角方向の最速制御時間が第２の所定時間ＫＣＡＤ１に達したか否かを判定する。そして、進角方向の最速制御時間が第２の所定時間ＫＣＡＤ１に達した時点で、ステップ５１５に進み、その時点の実進角量ＶＴＡと、この時点よりも（ＫＣＡＤ１−ＫＣＡＤ０）時間前に記憶した実進角量ＶＴＡ０とを用いて、進角方向の最速制御中の所定期間（ＣＡＤ＝ＫＣＡＤ０〜ＫＣＡＤ１）の平均進角速度を“進角方向の最大速度”として算出する。
進角方向の最大速度＝（ＶＴＡ−ＶＴＡ０）／（ＫＣＡＤ１−ＫＣＡＤ０）
【００９１】
上式により算出された進角方向の最大速度は、ＥＣＵ４３の書き換え可能な不揮発性メモリに運転条件毎に更新記憶される。この後、ステップ５１６に進み、進角方向最速制御時間カウンタＣＡＤをクリアすると共に、過去の実進角量ＶＴＡ０の記憶値をクリアして本ルーチンを終了する。
【００９２】
尚、上記ステップ５０３とステップ５１０で、いずれも「Ｎｏ」と判定されれば、現在のＶＣＴ制御モードが最速制御ではないと判断して、ステップ５１７に進み、進角方向最速制御時間カウンタＣＡＤと遅角方向最速制御時間カウンタＣＲＥを共に０にクリアして本ルーチンを終了する。
【００９３】
以上説明した本実施例のＶＣＴ制御の一例を図１０のタイムチャートを用いて説明する。図１０の制御例は、実進角量ＶＴＡを目標進角量ＶＴＴ付近でフィードバック制御する保持制御の実行中に、目標進角量ＶＴＴがステップ的に大きく変化して、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差（ＶＴＴ−ＶＴＡ）が進角側判定しきい値ＶＡＤを越えた時点ｔ1 で、最速制御実行フラグＸＳＰＭＸＥＸを“１”にセットして、ＶＣＴ制御モードを保持制御から最速制御に切り替える。この進角方向の最速制御中は、遅角室１９のドレーン切替弁３５を開弁して遅角室１９からオイルを排出しやすくすると共に、ＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴを進角側限界電流値ＫＩＶＴＡＤ（ＯＣＶ最大許容電流）に設定して、ＶＣＴを進角方向に最大速度で駆動する。
【００９４】
この最速制御により、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差（ＶＴＴ−ＶＴＡ）が進角側判定しきい値ＶＡＤ−ＶＡＤＨＹＳよりも小さくなった時点ｔ2 で、保持制御実行フラグＸＦＢＥＸを“１”にセットして、ＶＣＴ制御モードを最速制御から保持制御に切り替える。この時点ｔ2 で、遅角室１９のドレーン切替弁３５を閉弁して遅角室１９からのオイルの排出を止めることで、ＶＣＴの進角動作を最大速度から急停止させる。
【００９５】
最速制御から保持制御に切り替えた時点ｔ2 で、ＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴを進角側限界電流値ＫＩＶＴＡＤから保持電流学習値に切り替え、保持制御中は目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差に応じたフィードバック補正量を保持電流学習値に加算して得られた電流値を保持制御のＯＣＶ目標電流ｉＶＶＴに設定し、実進角量ＶＴＡを目標進角量ＶＴＴ付近に保持する。
【００９６】
以上説明した本実施例では、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差が判定しきい値ＶＡＤ，ＶＲＥ以上のときに、オイルが排出される油圧室側のドレーン切替弁を開いてＶＣＴを目標進角量ＶＴＴの方向に最大速度で駆動する最速制御を実行し、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差が判定しきい値ＶＡＤ−ＶＡＤＨＹＳ，ＶＲＥ−ＶＲＥＨＹＳよりも小さくなったときに、オイルが排出される油圧室側のドレーン切替弁を閉じてＶＣＴの可変動作を停止又は低速にする保持制御に切り替えるようにしたので、実進角量ＶＴＡが目標進角量ＶＴＴに近付くまでＶＣＴを目標進角量ＶＴＴの方向に最大速度で駆動して、目標進角量ＶＴＴの直前でドレーン切替弁を閉じてＶＣＴの可変動作を急停止させるという制御が可能となり、オーバーシュートの問題を生じることなく、ＶＣＴ制御の応答性を大きく向上させることができる。
【００９７】
尚、本実施例では、最速制御中にＶＣＴを最大速度で駆動するようにしたが、最大速度に近い高速度（所定速度以上）で駆動するようにしても良いことは言うまでもない。
また、本実施例では、目標進角量ＶＴＴと実進角量ＶＴＡとの偏差を判定しきい値と比較して最速制御と保持制御との切り替えタイミングを判定するようにしたが、最速制御から保持制御に切り替えた後にＶＣＴの可変動作が実際に停止するまでのＶＣＴ変位量を推定し、最速制御中に目標変位角と実変位角との偏差が前記ＶＣＴ変位量の推定値に一致したときに最速制御から保持制御に切り替えるようにしても良い。このようにすれば、ＶＣＴの実進角量ＶＴＡが確実に目標進角量ＶＴＴで停止するように切り替えタイミングを設定することができ、目標進角量ＶＴＴへの実進角量ＶＴＡの収束性を向上させることができる。
【００９８】
この場合、保持制御に切り替えてから停止するまでのＶＣＴ変位量は、予め、最大速度、運転条件等に応じてマップ等により設定するようにしても良いが、ＶＣＴの可変動作の油圧応答遅れを模擬したモデルを用いて、前記停止するまでのＶＣＴ変位量を推定するようにしても良い。このようにすれば、ＶＣＴ変位量のマップ等を記憶する必要がないため、その分、ＥＣＵ４３のメモリを節約することができる利点がある。
【００９９】
尚、本発明は、ドレーン切替弁３４，３５を駆動する油圧を切り替える油圧切替弁３８を、油圧制御弁２１とは別体に設けるようにしても良いが、本実施例では、油圧切替弁３８を油圧制御弁２１に一体化した構成としているため、部品点数削減、低コスト化、コンパクト化の要求を満たすことができる利点がある。
【０１００】
本発明は、図１に示される可変バルブタイミング調整機構１１の構成に限定されず、例えば、図１１又は図１２に示される他の実施例の可変バルブタイミング調整機構７１，７２に適用することもできる。
【０１０１】
図１１に示される可変バルブタイミング調整機構７１においては、図１に示される可変バルブタイミング調整機構１１に対して以下の点が相違している。なお、図１１において図１と同等の構成部品については同じ符号を付して説明を省略する。
【０１０２】
まず、図１の油圧制御弁２１は１つのリニアソレノイド３６により進角／遅角油圧制御機能３７とドレーン切替制御機能３８とを駆動しているが、図１１では、進角／遅角油圧制御機能を実現する第１の油圧制御弁３７とドレーン切替制御機能を実現する第２の油圧制御弁３８とにそれぞれソレノイド３６，５１を設け、各ソレノイド３６，５１をそれぞれ別のＥＣＵ４３，５２（第１の制御手段，第２の制御手段）によって独立して制御する構成としている。一方のＥＣＵ４３は、ＶＣＴ実変位角と目標変位角との偏差に応じて第１の油圧制御弁３７の電流を制御し、他方のＥＣＵ５２は、第２の油圧制御弁３８の電流を制御して、各ドレーン切替弁（ドレーン制御弁）３４，３５を駆動する油圧を制御する。
【０１０３】
ドレーン切替弁３４，３５については、図１では、油圧が加えられていないときには、スプリング４１，４２によって開弁位置に保持される、いわゆるノーマリ・オープン型（常開型）の切替弁を用いている。これに対して、図１１では、油圧が加えられていないときに、スプリング４１，４２によって閉弁位置に保持される、いわゆるノーマリ・クローズ型（常閉型）の切替弁を用いている。またこれに伴い、ドレーン切替制御機能３８も、図１ではドレーン切替弁３４，３５を閉弁するときに油圧を供給する構成となっているが、図１１ではドレーン切替弁３４，３５を閉弁するときに油圧供給を停止する構成となっている。
【０１０４】
また、図１においては、ある１つのベーン１７で仕切られた１つのベーン収納室１６の進角室１８及び遅角室１９に対応する油圧供給通路２８，２９に逆止弁３０，３１及びドレーン切替弁３４，３５を設ける構成としているが、図１１では、あるベーン収納室１６の進角室１８に対する油圧供給通路２８と別のベーン収納室１６の遅角室１９に対する油圧供給通路２９とに逆止弁３０，３１及びドレーン切替弁３４，３５を設けている。
【０１０５】
この構成では、ＶＣＴ変位角を目標変位角に保持する保持動作中には、進角室１８側と遅角室１９側の両方のドレーン切替弁３４，３５を閉じて進角室１８側と遅角室１９側の両方の逆止弁３０，３１を有効に機能させて進角室１８及び遅角室１９からの作動油の逆流を防止するように第２の油圧制御弁３８を制御すると共に、可変バルブタイミング調整機構７１へ供給する油圧を制御する第１の油圧制御弁３７の制御電流を所定の保持電流に制御する。
【０１０６】
一方、可変バルブタイミング調整機構７１を進角動作させる場合は、作動油を流入させる進角室側のドレーン切替弁を閉じて、作動油が排出される遅角室側のドレーン切替弁を開くように第２の油圧制御弁３８を制御し、可変バルブタイミング調整機構７１を遅角動作させる場合は、作動油を流入させる遅角室側のドレーン切替弁を閉じて、作動油が排出される進角室側のドレーン切替弁を開くように第２の油圧制御弁３８を制御する。要するに、進角・遅角動作中には、その変位方向に応じて進角室１８側と遅角室１９側のいずれか一方のドレーン切替弁３４又は３５を開いていずれか一方の逆止弁３０又は３１が機能しないように第２の油圧制御弁３８を制御すると共に、前記第１の油圧制御弁３７の制御電流を制御して可変バルブタイミング調整機構７１へ供給する油圧を可変することでＶＣＴ変位角を目標変位角に向けて変位させる。
以上のように構成した図１１の可変バルブタイミング調整機構７１に対しても本発明を適用することができる。
【０１０７】
次に、図１２の可変バルブタイミング調整機構７２の構成について、図１との相違点を中心に説明する。図１２においても、図１１と同様に図１と同等の構成部品については同じ符号が付されている。
【０１０８】
まず、図１においては進角／遅角油圧制御機能３７のための油路を切換える弁とドレーン切替制御機能３８のための油路を切換える弁との２つの弁を備える構成としている。これに対して、図１２においては、１つの油圧制御弁６０で進角／遅角油圧制御機能とドレーン切替制御機能とを達成する構成としている。また、このために油圧供給通路２８，２９を油圧制御弁６０と逆止弁３０，３１との間で分岐させ、各々ドレーン切替弁（ドレーン制御弁）３４，３５と接続する構成としている。
【０１０９】
この構成では、ＶＣＴ変位角を目標変位角に保持する保持動作中には、油圧制御弁６０の制御電流を所定の保持電流に制御して、進角室１８側と遅角室１９側の両方のドレーン切替弁３４，３５を閉じて進角室１８側と遅角室１９側の両方の逆止弁３０，３１を有効に機能させて進角室１８及び遅角室１９からの作動油の逆流を防止するように制御すると共に、可変バルブタイミング調整機構７２へ供給する油圧を制御する。
【０１１０】
一方、ＶＣＴ変位角を進角方向又は遅角方向に変位させる進角・遅角動作中には、油圧制御弁６０の制御電流を制御して、その変位方向に応じて進角室１８側と遅角室１９側のいずれか一方のドレーン切替弁３４又は３５を開いていずれか一方の逆止弁３０又は３１が機能しないように制御すると共に、可変バルブタイミング調整機構７２へ供給する油圧を可変することでＶＣＴ変位角を目標変位角に向けて変位させる。
【０１１１】
以上のように構成した図１２の可変バルブタイミング調整機構７２に対しても本願発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の一実施例における可変バルブタイミング調整機構とその油圧制御回路を概略的に示す図である。
【図２】可変バルブタイミング調整機構の遅角動作、保持動作、進角動作を説明するための図である。
【図３】逆止弁の有無による進角作動時のＶＣＴ応答速度の相違を説明するための特性図である。
【図４】逆止弁付きの可変バルブタイミング調整機構の応答特性の一例を示す特性図である。
【図５】ＶＣＴ制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図６】ＶＣＴ制御モード判定ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図７】ＯＣＶ目標電流算出ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図８】制御切替判定しきい値算出ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図９】最大速度学習ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１０】ＶＣＴ制御の一例を説明するタイムチャートである。
【図１１】本発明の他の実施例（その１）における可変バルブタイミング調整機構とその油圧制御回路を概略的に示す図である。
【図１２】本発明の他の実施例（その２）における可変バルブタイミング調整機構とその油圧制御回路を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１１…可変バルブタイミング調整機構、１２…ハウジング、１４…ベーンロータ、１６…ベーン収納室、１７…ベーン、１８…進角室、１９…遅角室、２１…油圧制御弁、２４…ロックピン、２７…オイルポンプ、２８，２９…油圧供給油路、３０，３１…逆止弁、３２，３３…ドレーン油路、３４，３５…ドレーン切替弁（ドレーン制御弁）、３７…進角／遅角油圧制御機能（第１の油圧制御弁）、３８…ドレーン切替制御機能（油圧切替弁，第２の油圧制御弁）、４３…ＥＣＵ（制御手段，第１の制御手段）、４４…クランク角センサ、４５…カム角センサ、５２…ＥＣＵ（第２の制御手段）、６０…油圧制御弁、７１，７２…可変バルブタイミング調整機構
【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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