(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトに同期してそれぞれ所定のタイミングで駆動され、燃焼室に通じる吸気通路及び排気通路をそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、
前記吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブタイミングを変更させる可変バルブタイミング機構と、
前記可変バルブタイミング機構を駆動するためのアクチュエータと、
前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記可変バルブタイミング機構により変更されるバルブタイミングの目標値を算出する目標バルブタイミング算出手段と、
前記可変バルブタイミング機構により変更される実際のバルブタイミングを検出する実バルブタイミング検出手段と、
前記目標バルブタイミング算出手段にて算出された目標値及び前記実バルブタイミング検出手段にて検出された実際のバルブタイミングの偏差を算出する偏差算出手段と、
少なくとも前記偏差算出手段にて算出された偏差、及び、前記可変バルブタイミング機構の進角量を一定量に維持せしめるための保持制御値に基づいて制御値を算出する制御値算出手段と、
前記制御値算出手段により算出された制御値に基づいて、前記アクチュエータを制御して可変バルブタイミング機構を制御する制御手段と、
前記エンジンの運転中において前記保持制御値の学習値である保持制御学習値を学習更新する保持制御値学習手段と
を備え、前記エンジンの始動時又は冷間時には、前記学習手段にて学習された前記保持制御学習値をもって保持制御値とするエンジンの可変バルブタイミング制御装置であって、
前記保持制御値は、前記エンジンの温度に対して低温側と高温側とで高く、中間領域では低いという関係にあり、前記保持制御値学習手段による前記保持制御学習値の学習更新を、前記エンジンの温度が高温側のときにのみ許容する学習更新許可手段を設けたことを特徴とするエンジンの可変バルブタイミング制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの可変バルブタイミング制御装置において、
前記エンジンの温度が高温側のときは、前記エンジンが完全暖機状態となっていることをもって満たされるものであることを特徴とするエンジンの可変バルブタイミング制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエンジンの可変バルブタイミング制御装置において、
前記アクチュエータは、前記可変バルブタイミング機構に供給される制御油圧を調整するべくデューティ制御されるオイルコントロールバルブであることを特徴とするエンジンの可変バルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブタイミングを変更させる可変バルブタイミング機構を備えてなるエンジンのバルブタイミング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術として、特開平８−７４５３０号公報に開示されたものが知られている。この技術では、コントロールバルブ（ＯＣＶ）が制御デューティ値に基づいて制御されることで、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）に供給される作動油圧が制御され、もって、ＶＶＴ、ひいてはバルブタイミングが制御される。ところで、上記制御デューティ値の算出に際しては、まず、エンジンの運転状態に基づき、ＶＶＴの目標値が算出され、その目標値と実際のバルブタイミングとの偏差が算出される。そして、この偏差と保持デューティ値とに基づいて、制御デューティ値が算出される。なお、保持デューティ値というのは、ＶＶＴの進角速度が「０」となるときのデューティ値、換言すれば、現状の進角値を維持するためのデューティ値である。
【０００３】
この保持デューティ値は、ＯＣＶの製造公差、経時変化、作動油の温度、エンジン回転数等により変動しうる。このため、上記技術では、始動直後、あるいは油温が所定温度（例えば図７のα２）以下である場合を除き、この保持デューティ値をそのときどきの運転状態に応じて更新するようにしている。また、上記従来技術では、この保持デューティ値を、次回のエンジン始動時等に用いるべく、学習更新するようにしている。すなわち、上記従来技術では、保持デューティ値を更新するのと同時に学習し（ＲＡＭに記憶し）、次回のエンジン始動時においては、前回学習しておいた保持デューティ値を用いて、制御デューティ値を算出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来技術では、次に記すような問題があった。すなわち、本願発明者等は、油温（又は水温）に対する実際の保持デューティ値ＤＡが、図７に示すように、低温側（例えばα１）と高温側（例えばα４）とで高く、中間領域（例えばα３）では低いという関係にあることを見出した。かかる状況下においては、上記従来技術の如く学習制御を行った場合には、次のような不具合が生じうる。
【０００５】
つまり、前回運転時において、中間領域の油温α３で保持デューティ値ＤＡを学習し、その後エンジンを停止させたとする。そして、次回の運転時に、低温側の油温α１で始動させた場合、適正な保持デューティ値ＤＡは、油温α１に対応するβ３であるにもかかわらず、上記従来技術では、前回学習された油温α３に対応するβ１が保持デューティ値ＤＡとして採用されることとなってしまう。そのため、β３とβ１の偏差ΔＤＡ１に相当するＶＶＴの制御誤差（遅角側への誤差）が生じてしまうおそれがあった。その結果、ＶＶＴの進角量の不足に起因してトルク不足、ひいては加速不良が起こってしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、保持制御値に基づいて制御値を算出し、その制御値に基づいて可変バルブタイミング機構を制御するエンジンのバルブタイミング制御装置であって、始動時又は冷間時において適正な保持制御値を得ることができ、もって加速不良等のエンジンへの悪影響を防止することのできるエンジンのバルブタイミング制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明においては、
エンジンのクランクシャフトに同期してそれぞれ所定のタイミングで駆動され、燃焼室に通じる吸気通路及び排気通路をそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、前記吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブタイミングを変更させる可変バルブタイミング機構と、前記可変バルブタイミング機構を駆動するためのアクチュエータと、前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記可変バルブタイミング機構により変更されるバルブタイミングの目標値を算出する目標バルブタイミング算出手段と、前記可変バルブタイミング機構により変更される実際のバルブタイミングを検出する実バルブタイミング検出手段と、前記目標バルブタイミング算出手段にて算出された目標値及び前記実バルブタイミング検出手段にて検出された実際のバルブタイミングの偏差を算出する偏差算出手段と、少なくとも前記偏差算出手段にて算出された偏差、及び、前記可変バルブタイミング機構の進角量を一定量に維持せしめるための保持制御値に基づいて制御値を算出する制御値算出手段と、前記制御値算出手段により算出された制御値に基づいて、前記アクチュエータを制御して可変バルブタイミング機構を制御する制御手段と、前記エンジンの運転中において前記保持制御値の学習値である保持制御学習値を学習更新する保持制御値学習手段とを備え、前記エンジンの始動時又は冷間時には、前記学習手段にて学習された前記保持制御学習値をもって保持制御値とするエンジンの可変バルブタイミング制御装置であって、前記保持制御値は、前記エンジンの温度に対して低温側と高温側とで高く、中間領域では低いという関係にあり、前記保持制御値学習手段による前記保持制御学習値の学習更新を、前記エンジンの温度が高温側のときにのみ許容する学習更新許可手段を設けたことをその要旨としている。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のエンジンの可変バルブタイミング制御装置において、前記エンジンの温度が高温側のときは、前記エンジンが完全暖機状態となっていることをもって満たされるものであることをその要旨としている。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載のエンジンの可変バルブタイミング制御装置において、前記アクチュエータは、前記可変バルブタイミング機構に供給される制御油圧を調整するべくデューティ制御されるオイルコントロールバルブであることをその要旨としている。
【００１０】
（作用）
上記請求項１に記載の発明によれば、吸気バルブ及び排気バルブは、エンジンのクランクシャフトに同期してそれぞれ所定のタイミングで駆動され、燃焼室に通じる吸気通路又は排気通路をそれぞれ開閉する。可変バルブタイミング機構は、アクチュエータにより駆動され、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更させる。
【００１１】
運転状態検出手段によりエンジンの運転状態が検出され、その検出結果に基づき、目標バルブタイミング算出手段では、可変バルブタイミング機構により変更されるバルブタイミングの目標値が算出される。また、実バルブタイミング検出手段では、可変バルブタイミング機構により変更される実際のバルブタイミングが検出される。さらに、目標バルブタイミング算出手段にて算出された目標値及び実バルブタイミング検出手段にて検出された実際のバルブタイミングの偏差が、偏差算出手段によって算出される。そして、少なくとも偏差算出手段にて算出された偏差、及び、可変バルブタイミング機構の進角量を一定量に維持せしめるための保持制御値に基づいて、制御値算出手段では、制御値が算出される。その制御値に基づいて、制御手段では、アクチュエータが制御されて可変バルブタイミング機構が制御される。
【００１２】
また、エンジンの運転中において、保持制御値学習手段によって保持制御値の学習値である保持制御学習値が学習更新される。このため、保持制御値は、アクチュエータ等の製造公差や、経時変化等によって変動しうるが、かかる学習更新が行われることで、保持制御値の適正化が図られる。
【００１３】
さらに、エンジンの始動時又は冷間時には、前記学習手段にて学習された保持制御学習値をもって保持制御値とされる。ところで、上記発明が解決しようとする課題でも指摘した通り、エンジンの温度（例えば油温や水温）に対する実際の保持制御値は、低温側と高温側とで高く、中間領域では低いという関係にある。これに対し、本発明では、前記保持制御値学習手段による前記保持制御学習値の学習更新は、学習更新許可手段によって、エンジンの温度が高温側のときにのみ許容される。このため、高温側でのみ学習更新が許容された保持制御学習値は、低温側の実際の保持制御値との間に差異はあまり生じず、このため、次回の始動時又は冷間時において用いられる保持制御値はほぼ適正なものとなりうる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、前記エンジンの温度が高温側のときは、エンジンが完全暖機状態となっていることをもって満たされる。このため、上記作用がより確実に奏される。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、請求項１及び２に記載の発明の作用に加えて、前記アクチュエータは、前記可変バルブタイミング機構に供給される制御油圧を調整するべくデューティ制御されるオイルコントロールバルブである。つまり、次回の始動時又は冷間時において用いられるオイルコントロールバルブの保持デューティ値はほぼ適正なものとなりうる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエンジンのバルブタイミング制御装置をガソリンエンジンのそれに具体化した一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
先ず、エンジン１０のバルブタイミング制御装置ＶＣの構成について図１及び図２を参照して説明する。ここに、図１はエンジンのバルブタイミング制御装置ＶＣを含むガソリンエンジンシステムを示す概略構成図である。
【００１８】
エンジン１０は、複数のシリンダが形成されているシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１上部に連結されるシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の各シリンダ内を上下に往復移動するピストン１３とを備えている。また、ピストン１３の下端部にはクランクシャフト１４が連結されており、ピストン１３が上下動することによりクランクシャフト１４が回転させられる。
【００１９】
さらに、クランクシャフト１４の近傍には、クランク角センサ４０が配設されており、クランク角センサ４０は、クランクシャフト１４に連結されている磁性体ロータ（図示しない）と、電磁ピックアップ（図示しない）とから構成されている。ここで、ロータの外周には欠歯を有する等角度歯が形成されており、ロータの等角度歯が電磁ピックアップの前方を通過する毎に、パルス状のクランク角度信号が検出される。そして、後述する気筒判別センサ４２による基準位置信号の発生後に、クランク角センサ４０からのクランク角度信号の発生数を計測することで、クランクシャフト１４の回転角度（クランク角度）が検出される。
【００２０】
各シリンダブロック１１、及びシリンダヘッド１２の内壁と、ピストン１３の頂部とによって区画形成された空間は、混合気を燃焼させるための燃焼室１５として機能する。また、シリンダヘッド１２の頂部には、混合気に点火するための点火プラグ１６が、燃焼室１５に突出するように配設されている。各点火プラグ１６は、プラグコード等（図示しない）を介してディストリビュータ１８に接続されている。そして、イグナイタ１９から出力された高電圧は、ディストリビュータ１８によって、クランク角度に同期して各点火プラグ１６に分配される。
【００２１】
さらに、ディストリビュータ１８には、排気側カムシャフト３３に連結され、クランクシャフト１４の回転数を検出するエンジン回転数センサ４１が配設されている。エンジン回転数センサ４１は、クランクシャフト１４に同期して回転する磁性体ロータ（図示しない）と、電磁ピックアップ（図示しない）とからなり、電磁ピックアップがロータの回転数を検出することにより、クランクシャフト１４の回転数（エンジン回転数ＮＥ）が検出されることとなる。また、ディストリビュータ１８には、ロータの回転からクランクの基準位置を所定の割合で検出するための気筒判別センサ４２が配設されている。
【００２２】
シリンダブロック１１には、冷却水通路を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出するための水温センサ４３が配設されている。シリンダヘッド１２は、吸気ポート２２及び排気ポート３２を有しており、吸気ポート２２には吸気通路２０が接続されており、排気ポート３２には排気通路３０が接続されている。また、シリンダヘッド１２の吸気ポート２２には、吸気バルブ２１が配設され、排気ポート３２には排気バルブ３１が配設されている。
【００２３】
そして、吸気バルブ２１の上方には、吸気バルブ２１を開閉駆動するための吸気側カムシャフト２３が配置され、排気バルブ３１の上方には、排気バルブ３１を開閉駆動するための排気側カムシャフト３３が配置されている。また、各カムシャフト２３、３３の一端には、吸気側タイミングプーリ２７、排気側タイミングプーリ３４が装着されており、各タイミングプーリ２７、３４は、タイミングベルト３５を介して、クランクシャフト１４に連結されている。
【００２４】
従って、エンジン１０の作動時にはクランクシャフト１４からタイミングベルト３５及び各タイミングプーリ２７、３４を介して各カムシャフト２３、３３に回転駆動力が伝達され、各カムシャフト２３、３３が回転することにより吸気バルブ２１、及び排気バルブ３１が開閉駆動される。これら各バルブ２１、３１は、クランクシャフト１４の回転及びピストン１３の上下動に同期して、すなわち吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張行程、及び排気行程よりなるエンジン１０における一連の４行程に同期して、所定の開閉タイミングで駆動される。
【００２５】
さらに、吸気側カムシャフト２３の近傍には、吸気バルブ２１のバルブタイミングを検出するためのカム角センサ４４が配設されており、カム角センサ４４は、吸気側カムシャフト２３に連結された磁性体ロータ（図示せず）と電磁ピックアップとから構成されている。また、磁性体ロータの外周には、複数の歯が等角度毎に形成されており、例えば、所定気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）の前、ＢＴＤＣ９０°〜３０°の間に、吸気側カムシャフト２３の回転にともなうパルス状のカム角度信号が検出されるようになっている。
【００２６】
吸気通路２０の空気取り入れ側には、エアクリーナ２４が接続されており、吸気通路２０の途中には、アクセルペダル（図示しない）に連動して開閉駆動されるスロットル弁２６が配設されている。そして、かかるアクセルペダルが開閉されることにより、吸入空気量が調整される。
【００２７】
そして、スロットル弁２６の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ４５及びスロットル弁２６の全閉を検知する全閉スイッチ４６が設けられている。
【００２８】
さらに、スロットル弁２６の下流側には、吸気脈動を抑制するためのサージタンク２５が形成されている。そして、サージタンク２５には、サージタンク２５内における吸気圧（ＰｉＭ）を検出する吸気圧力センサ４７が配設されている。また、各シリンダの吸気ポート２２の近傍には、燃焼室１５へ燃料を供給するためのインジェクタ１７が配設されている。各インジェクタ１７は、通電により開弁される電磁弁であり、各インジェクタ１７には、燃料ポンプ（図示しない）から圧送される燃料が供給される。
【００２９】
従って、エンジン１０の作動時においては、吸気通路２０には、エアクリーナ２４によって濾過された空気が取り込まれ、その空気の取り込みと同時に各インジェクタ１７から吸気ポート２２に向けて燃料が噴射される。この結果、吸気ポート２２では混合気が生成され、混合気は、吸入行程において開弁される吸気バルブ２１の開弁にともなって、燃焼室１５内に吸入される。
【００３０】
排気通路３０の途中には、排ガスを浄化するための三元触媒を内蔵してなる触媒コンバータ３６が配置されている。また、排気通路３０の途中には、排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ４８が配設されている。
【００３１】
さらに、エンジン１０には、同エンジン１０を始動させるためのスタータ２８が設けられている。このスタータ２８には、その作動状態を検知するスタータスイッチ４９が設けられている。スタータスイッチ４９は、エンジン１０の始動時において運転者によりイグニッションスイッチ（図示略）がＯＦＦ位置の状態からスタート位置まで操作され、スタータが作動しているとき（クランキング状態にあるとき）にスタータ信号ＳＴＡを「オン」として出力する。また、エンジン１０の始動が完了して（完爆状態となって）、イグニッションスイッチがスタート位置からＯＮ位置まで戻されると、スタータスイッチ４９は、スタータ信号ＳＴＡを「オフ」として出力する。
【００３２】
本実施の形態では、上述したクランク角センサ４０、エンジン回転数センサ４１、気筒判別センサ４２、水温センサ４３、カム角センサ４４、スロットルセンサ４５、全閉スイッチ４６、吸気圧力センサ４７、酸素センサ４８及びスタータスイッチ４９等によって運転状態検出手段が構成されている。また、特に、カム角センサ４４、クランク角センサ４０等により、実バルブタイミング検出手段が構成されている。
【００３３】
本実施の形態におけるガソリンエンジンシステムでは、吸気バルブ２１の開閉タイミングの変更（バルブオーバラップ量の変更）を実現するために、油圧により駆動される可変バルブタイミング機構５０（以下「ＶＶＴ」という。）が配設されている。このＶＶＴ５０は、クランクシャフト１４（吸気側タイミングプーリ２７）の回転に対する吸気側カムシャフト２３の回転の位相を変化させることにより、吸気バルブ２１のバルブタイミングを連続的に変更させるための機構である。
【００３４】
かかるＶＶＴ５０のシステム構成について、図２を参照して説明する。ここに、図２はＶＶＴ５０が配設された吸気側カムシャフト２３近傍の断面、及びＶＶＴ５０の制御システム全体を示す説明図である。
【００３５】
ＶＶＴ５０の制御システムは、ＶＶＴ５０、ＶＶＴ５０に対して駆動力を印加するアクチュエータを構成するオイルコントロールバルブ８０（以下「ＯＣＶ」という。）、カム角度信号を検出するカム角センサ４４、その他の各種センサ、及びカム角センサ４４をはじめとする各種センサからの入力信号に基づいてＯＣＶ８０を駆動制御する電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）７０を備えている。
【００３６】
ＶＶＴ５０は、吸気側カムシャフト２３と吸気側タイミングプーリ２７との間に配設されており、吸気側カムシャフト２３は、シリンダヘッド１２、及びベアリングキャップ５１間において回転自在に支持されている。吸気側カムシャフト２３の先端部近傍には、吸気側タイミングプーリ２７が相対回転可能に装着されており、また、吸気側カムシャフト２３の先端には、インナキャップ５２が中空ボルト５３及びピン５４により一体回転可能に取着されている。
【００３７】
吸気側タイミングプーリ２７には、キャップ５５を有するハウジング５６がボルト５７及びピン５８により一体回転可能に取着されており、このハウジング５６によって、吸気側カムシャフト２３の先端、及びインナキャップ５２の全体が覆われている。また、吸気側タイミングプーリ２７の外周には、タイミングベルト３５を掛装するための外歯２７ａが多数形成されている。
【００３８】
吸気側カムシャフト２３及び吸気側タイミングプーリ２７は、ハウジング５６及びインナキャップ５２間に介在されたリングギヤ５９によって連結されている。リングギヤ５９は、略円環形状をなし、吸気側タイミングプーリ２７、ハウジング５６及びインナキャップ５２によって囲まれた空間Ｓ内において、吸気側カムシャフト２３の軸方向へ往復動自在に収容されている。また、リングギヤ５９の内外周には多数の歯５９ａ、５９ｂが形成されている。
【００３９】
これに対応して、インナキャップ５２の外周及びハウジング５６の内周には、多数の歯５２ａ、５６ｂがそれぞれ形成されている。これらの歯５９ａ、５９ｂ、５２ａ、５６ｂはいずれも、その歯すじが吸気側カムシャフト２３の軸線に対して所定角度で交差するヘリカル歯となっている。すなわち、歯５２ａと歯５９ａとが互いに噛合し、歯５６ｂと歯５９ｂとが互いに噛合している、ヘリカルスプラインを構成している。そして、これらの噛合によって、吸気側タイミングプーリ２７の回転は、ハウジング５６、及びインナキャップ５２を介して、吸気側カムシャフト２３に伝達される。また、各歯５９ａ、５９ｂ、５２ａ、５６ｂがヘリカル歯であることから、リングギヤ５９が吸気側カムシャフト２３の軸方向に移動すると、インナキャップ５２及びハウジング５６に捻り力が付与され、吸気側カムシャフト２３が吸気側タイミングプーリ２７に対して相対移動する。
【００４０】
空間Ｓ内においては、リングギヤ５９を軸方向へ移動させるために、リングギヤ５９の先端側に第１油圧室６０が、リングギヤ５９の後端側に第２油圧室６１がそれぞれ形成されている。また、ベアリングキャップ５１には、第１油圧供給孔５１ａ及び第２油圧供給孔５１ｂが形成されている。さらに、吸気側カムシャフト２３内部には、第１油圧供給孔５１ａと第１油圧室６０とを連通する第１油圧供給路６２、及び第２油圧供給孔５１ｂと第２油圧室６１とを連通する第２油圧供給路６３がそれぞれ形成されている。
【００４１】
そして、各油圧供給孔５１ａ、５１ｂには、油圧ポンプ６４によってオイルパン６５から吸い上げられた潤滑油が、所定の圧力をもってオイルフィルタ６６を介して供給される。また、各油圧供給路６２、６３を介して各油圧室６０、６１へ選択的に油圧を供給するために、各油圧供給孔５１ａ、５１ｂには、ＯＣＶ８０が接続されている。
【００４２】
このＯＣＶ８０は、電磁式アクチュエータ８１及びコイルスプリング８２によって駆動されるプランジャ８３がスプール８４を軸方向に往復移動させることにより、潤滑油の流れ方向を切り替える４ポート方向制御弁である。そして、電磁式アクチュエータ８１がデューティ制御されることによって、その開度が調整され、各油圧室６０、６１に供給する油圧の大きさが調整される。
【００４３】
ＯＣＶ８０のケーシング８５は、タンクポート８５ｔ、Ａポート８５ａ、Ｂポート８５ｂ、及びリザーバポート８５ｒを有している。そして、タンクポート８５ｔは、油圧ポンプ６４を介してオイルパン６５と接続されており、Ａポート８５ａは第１油圧供給孔５１ａと、Ｂポート８５ｂは第２油圧供給孔５１ｂとそれぞれ接続されている。また、リザーバポート８５ｒは、オイルパン６５と連通されている。
【００４４】
スプール８４は、円筒状の弁体であり、２つのポート間における潤滑油の流れを封止する４つのランド８４ａと、２つのポート間を連通し、潤滑油の流れを許容するパセージ８４ｂと、さらに他の２つのパセージ８４ｃとを有している。
【００４５】
これらの構成を備えるＶＶＴ５０では、ＯＣＶ８０が駆動制御され、スプール８４が図面左方に移動された場合には、中央のパセージ８４ｂはタンクポート８５ｔとＡポート８５ａとを連通し、第１油圧供給孔５１ａに潤滑油が供給される。そして、第１油圧供給孔５１ａに供給された潤滑油は、第１油圧供給路６２を介して第１油圧室６０に供給され、リングギヤ５９の先端側に油圧が印加される。
【００４６】
これと同時に、図中右側のパセージ８４ｃは、Ｂポート８５ｂとリザーバポート８５ｒとを連通し、第２油圧室６１内の潤滑油は、第２油圧供給路６３、第２油圧供給孔５１ｂ、及びＯＣＶ８０のＢポート８５ｂ、リザーバポート８５ｒを介して、オイルパン６５に排出される。
【００４７】
従って、リングギヤ５９は、先端側に印加された油圧によって後端側（図面右方）に回動しながら移動され、インナキャップ５２を介して吸気側カムシャフト２３に捻りが付与される。この結果、吸気側タイミングプーリ２７（クランクシャフト１４）に対する吸気側カムシャフト２３の回転位相が変更され、吸気側カムシャフト２３は最遅角位置から最進角位置に向けて回転し、吸気バルブ２１の開弁タイミングが進角される（バルブオーバラップ量大）。
【００４８】
こうして開弁タイミングが進角された吸気バルブ２１は、排気バルブ３１が開弁している間に開弁されることとなり、吸気バルブ２１と排気バルブ３１とが同時に開弁するバルブオーバラップ量が拡大される。なお、リングギヤ５９の後端側への移動は、リングギヤ５９が吸気側タイミングプーリ２７と当接することによって規制され、リングギヤ５９が吸気側タイミングプーリ２７と当接して停止した際に、吸気バルブ２１の開弁タイミングが最も早くなる。
【００４９】
一方、ＯＣＶ８０が駆動制御され、スプール８４が図面右方に移動された場合には、中央のパセージ８４ｂはタンクポート８５ｔとＢポート８５ｂとを連通し、第２油圧供給孔５１ｂに潤滑油が供給される。そして、第２油圧供給孔５１ｂに供給された潤滑油は、第２油圧供給路６３を介して第２油圧室６１に供給され、リングギヤ５９の後端側に油圧が印加される。
【００５０】
これと同時に、図中左側のパセージ８４ｃは、Ａポート８５ａとリザーバポート８５ｒとを連通し、第１油圧室６０内の潤滑油は、第１油圧供給路６２、第１油圧供給孔５１ａ、及びＯＣＶ８０のＡポート８５ａ、リザーバポート８５ｒを介して、オイルパン６５に排出される。
【００５１】
したがって、リングギヤ５９は、後端側に印加された油圧によって先端側（図面左方）に回動しながら移動され、インナキャップ５２を介して吸気側カムシャフト２３に逆向きの捻りが付与される。この結果、吸気側タイミングプーリ２７（クランクシャフト１４）に対する吸気側カムシャフト２３の回転位相が変更され、吸気側カムシャフト２３は最進角位置から最遅角位置に向けて回転し、吸気バルブ２１の開弁タイミングが遅角される（バルブオーバラップ量小）。
【００５２】
こうして、吸気バルブ２１の開弁タイミングが遅角されることにより、吸気バルブ２１と排気バルブ３１とが同時に開弁するバルブオーバラップ量が短縮、あるいは、ゼロとされる。なお、リングギヤ５９の先端側への移動は、リングギヤ５９がハウジング５６と当接することによって規制され、リングギヤ５９がハウジング５６と当接して停止した際に、吸気バルブ２１の開弁タイミングが最も遅くなる。
【００５３】
上記ＶＶＴ５０により変更される吸気バルブ２１の実際のバルブタイミングは、カム角センサ４４から出力されるカム角度信号と、クランク角センサ４０から出力されるクランク角度信号とによって算出される。すなわち、ＥＣＵ７０にカム角度信号が入力されてから、ＢＴＤＣ３０°のクランク角度信号（基準ＮＥタイミング信号）が入力されるまでに要する時間、例えば、エンジン回転数ＮＥを計測し、その時間を変位角に換算することによってクランクシャフト１４に対する吸気側カムシャフト２３の実変位角が算出されるのである。
【００５４】
続いて、本実施の形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置ＶＣの制御系について図３に示す制御ブロック図を参照して説明する。
本実施の形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置ＶＣの制御系は、電子制御装置７０（以下「ＥＣＵ」という。）を核として構成されている。そして、ＥＣＵ７０によって目標バルブタイミング算出手段、偏差算出手段、制御値算出手段、制御手段、保持制御値学習手段及び学習更新許可手段等が構成されている。
【００５５】
ＥＣＵ７０は、ＶＶＴ制御プログラム等の各種制御プログラム、各種条件に対応したバルブタイミングの変更を行うためのマップを格納したＲＯＭ７１を有している。また、ＥＣＵ７０はＲＯＭ７１に格納された制御プログラムに基づいて演算処理を実行するＣＰＵ７２、ＣＰＵ７２での演算結果、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ７３、電源供給停止時にＲＡＭ７３に格納された各種データを保持するためのバックアップＲＡＭ７４を有している。そして、ＣＰＵ７２、ＲＯＭ７１、ＲＡＭ７３及びバックアップＲＡＭ７４は、双方向バス７５を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース７６及び出力インターフェース７７と接続されている。
【００５６】
入力インターフェース７６には、クランク角センサ４０、エンジン回転数センサ４１、気筒判別センサ４２、水温センサ４３、カム角センサ４４、スロットルセンサ４５、全閉スイッチ４６、吸気圧力センサ４７、酸素センサ４８、スタータスイッチ４９等が接続されている。そして、各センサ等から出力された信号がアナログ信号である場合には、図示しないＡ／Ｄコンバータによってデジタル信号に変換された後、双方向バス７５に出力される。また、出力インターフェース７７には、インジェクタ１７、イグナイタ１９、ＯＣＶ６２等の外部回路が接続されており、これら外部回路は、ＣＰＵ７２において実行された制御プログラムの演算結果に基づいて作動制御される。
【００５７】
次に、上記構成を備えた本実施の形態に係るエンジンのバルブタイミング制御装置ＶＣにおける可変バルブタイミング（ＶＶＴ）制御プログラムについて図４〜図６に示すフローチャートを参照して説明する。すなわち、図４〜図６に示すフローチャートは、制御デューティ値Ｕｋを算出するとともに、保持デューティ値ＤＡを学習するべく、ＥＣＵ７０により実行される「保持デューティ値学習制御ルーチン」を示すものであって、所定クランク角毎の割り込みで実行される。
【００５８】
処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ７０はまず、ステップ１０１（図４参照）において、各種センサ等からの検出信号に基づき、各種運転状態を示す信号を読み込む。
【００５９】
次に、ステップ１０２においては、カム角センサ４４から出力されるカム角度信号と、クランク角センサ４０から出力されるクランク角度信号とに基づき、実際のカムシャフト進角値（以下、「実進角値」と称する）ＶＴＢを読み込む。また、ステップ１０３においては、現在の運転状態に基づき、目標となるカムシャフト進角値（以下、「目標進角値」と称する）ＶＴＴを算出する。
【００６０】
さらに、続くステップ１０４においては、今回算出した目標進角値ＶＴＴから今回読み込んだ実進角値ＶＴＢを減算した値を偏差Ｅｋとして設定する。
そして、ステップ１０５において、ＥＣＵ７０は、今回算出された偏差Ｅｋと「０」とを比較する。そして、偏差Ｅｋが「０」以上の場合には、ステップ１０６に移行する。
【００６１】
ステップ１０６において、ＥＣＵ７０は、バルブタイミングを進角側にするために、下記式（１）に従って制御デューティ値Ｕｋを算出する。
Ｕｋ＝Ｋｐ１＊Ｅｋ＋Ｋｄ１（Ｅｋ−Ｅｋi-1 ）＋ＤＡ  ……（１）
ここで、Ｋｐ１，Ｋｄ１はフィードバックゲインである。また、Ｅｋi-1 は、前回の偏差Ｅｋである。
【００６２】
一方、ステップ１０５において、偏差Ｅｋが負の場合には、ステップ１０７に移行する。
ステップ１０７において、ＥＣＵ７０は、バルブタイミングを遅角側にするために、下記式（２）に従って制御デューティ値Ｕｋを算出する。
【００６３】
Ｕｋ＝Ｋｐ２＊Ｅｋ＋Ｋｄ２（Ｅｋ−Ｅｋi-1 ）＋ＤＡ  ……（２）
ここで、Ｋｐ２，Ｋｄ２はフィードバックゲインである。なお、本実施の形態においては、上記式（１），（２）間で、フィードバックゲインを異なった値としたが、同じ値であっても何ら差し支えない。そして、算出された制御デューティ値Ｕｋは、制御信号として、ＯＣＶ８０（リニアソレノイド）に出力される。
【００６４】
さて、ステップ１０６又はステップ１０７から移行して、ステップ１０８において、ＥＣＵ７０は、スタータ信号ＳＴＡがオンであるか否かを判断する。そして、スタータ信号ＳＴＡがオンの場合には、現在が始動時であるものと判断してステップ１０９へ移行する。ステップ１０９においては、学習されＲＡＭ７３に記憶されている保持デューティ学習値ＤＡＭを、保持デューティ値ＤＡとして設定するとともに、保持デューティ学習値ＤＡＭを、今回の演算に使用される保持デューティ値ＤＡ（ｉ）として設定する。そして、ＥＣＵ７０はその後の処理を一旦終了する。
【００６５】
また、前記ステップ１０８において、スタータ信号ＳＴＡがオフの場合には、現在が始動時ではないものと判断してステップ１１０へ移行する。ステップ１１０においては、現在の冷却水温ＴＨＷが、予め定められた所定値α２（図７参照）以上であるか否かを判断する。ここで、所定値α２というのは、冷間時が否かの判断の境となる値である。そして、現在の冷却水温ＴＨＷが所定値α２未満の場合には、ＥＣＵ７０は、現在が冷間時であるものと判断して上記同様ステップ１０９へ移行する。つまり、学習されＲＡＭ７３に記憶されている保持デューティ学習値ＤＡＭを、保持デューティ値ＤＡとして設定するとともに、保持デューティ学習値ＤＡＭを、今回の演算に使用される保持デューティ値ＤＡ（ｉ）として設定する。そして、ＥＣＵ７０はその後の処理を一旦終了する。
【００６６】
これに対し、現在の冷却水温ＴＨＷが所定値α２以上の場合には、ＥＣＵ７０は、現在が始動時でも冷間時でもないものと判断して、ステップ１１１（図５参照）へ移行する。ステップ１１１において、ＥＣＵ７０は、後述する基準設定フラグＸＫＩＪＵＮが「１」であるか否かを判断する。そして、基準設定フラグＸＫＩＪＵＮが「１」でない、つまり「０」の場合には、学習条件成立判定用の基準値（実基準値ＹＡ、目標基準値ＲＡ）を設定するべく、ステップ１１２（図６参照）へ移行する。
【００６７】
ステップ１１２において、ＥＣＵ７０は、現在の目標進角値ＶＴＴを目標基準値ＲＡに入力するとともに、現在の実進角値ＶＴＢを実基準値ＹＡに入力する。また、これとともに、基準設定フラグＸＫＩＪＵＮを「１」に設定する。
【００６８】
さらに、次のステップ１１３において、カウンタのカウント値Ｃ１を「０」にクリヤするとともに、続くステップ１１４において、学習条件成立判定用の学習中フラグＸＧＫＳを「０」に設定する。さらに、ステップ１１５において、ＥＣＵ７０は、現在ＲＡＭ７３に記憶されている制御デューティ値Ｕｋの記憶値ＵｋＭを消去しておく。そして、その後の処理を一旦終了する。
【００６９】
一方、前記ステップ１１１（図５参照）において、基準設定フラグＸＫＩＪＵＮが「１」であると判断された場合には、ステップ１１６へ移行する。ステップ１１６において、ＥＣＵ７０は、現在、学習中フラグＸＧＫＳが「１」に設定されているか否かを判断する。そして、学習中フラグＸＧＫＳが「１」に設定されていない、つまり「０」の場合には、ステップ１１７へ移行する。
【００７０】
ステップ１１７において、ＥＣＵ７０は、目標進角値ＶＴＴがほぼ一定であるか否かを判断する。すなわち、目標基準値ＲＡに対する目標進角値ＶＴＴの変動幅が微小範囲ΔＲ以内であるか否かを判断する。そして、目標進角値ＶＴＴがほぼ一定でない場合には、再度上述したステップ１１２へ移行し、目標基準値ＲＡ、実基準値ＹＡの入力等をやり直す（ステップ１１２〜ステップ１１５）。
【００７１】
これに対し、目標進角値ＶＴＴがほぼ一定である場合には、ステップ１１８へ移行する。ステップ１１８においては、実基準値ＹＡがほぼ一定であるか否かを判断する。すなわち、実基準値ＹＡに対する実進角値ＶＴＢの変動幅が微小範囲ΔＹ以内であるか否かを判断する。そして、実進角値ＶＴＢがほぼ一定でない場合にも、再度上述したステップ１１２へ移行し、目標基準値ＲＡ、実基準値ＹＡの入力等をやり直す（ステップ１１２〜ステップ１１５）。また、実進角値ＶＴＢがほぼ一定の場合には、保持デューティＤＡの学習制御を実行するべく、ステップ１１９へ移行する。
【００７２】
ステップ１１９においては、上述したカウンタのカウント値Ｃ１が、予め定められた所定時間Ｔ１以上となったか否かを判断する。そして、カウント値Ｃ１が未だ所定時間Ｔ１以上となっていない場合には、何らの処理をも行うことなくその後の処理を一旦終了する。これに対し、カウント値Ｃ１が所定時間Ｔ１以上となった場合には、ステップ１２０へ移行する。
【００７３】
ステップ１２０において、ＥＣＵ７０は、学習中フラグＸＧＫＳを「１」に設定するとともに、続くステップ１２１において、現在の制御デューティ値Ｕｋを記憶値ＵｋＭとして設定する。さらに、次のステップ１２２において、カウンタのカウント値Ｃ２を「０」にクリヤし、その後の処理を一旦終了する。
【００７４】
さて、上記ステップ１１６において、学習中フラグＸＧＫＳが「１」の場合には、ステップ１２３へ移行する。ステップ１２３においては、実基準値ＹＡがほぼ一定であるか否かを再度判断する。すなわち、実基準値ＹＡに対する実進角値ＶＴＢの変動幅が微小範囲ΔＹ以内であるか否かを判断する。そして、実進角値ＶＴＢがほぼ一定でない場合、再度上述したステップ１１２へ移行し、目標基準値ＲＡ、実基準値ＹＡの入力等をやり直す（ステップ１１２〜ステップ１１５）。また、実進角値ＶＴＢがほぼ一定の場合には、記憶した制御デューティ値Ｕｋ（記憶値ＵｋＭ）を用いても実進角値ＶＴＢがほぼ変わらないことが確認できたとして、ステップ１２４へ移行する。
ステップ１２４においては、カウンタのカウント値Ｃ２が予め定められた所定時間Ｔ２以上となったか否かを判断する。そして、カウント値Ｃ２が未だ所定時間Ｔ２以上となっていない場合には、その後の処理を一旦終了する。これに対し、カウント値Ｃ２が所定時間Ｔ２以上となった場合には、記憶値ＵｋＭを用いても実進角値ＶＴＢが所定時間（Ｔ２）の間ほぼ変わらないことが確認できたとして、ステップ１２５へ移行する。
【００７５】
ステップ１２５においては、現在記憶されている上記記憶値ＵｋＭを保持デューティ値ＤＡとして設定する。また、次のステップ１２６においては、現在の冷却水温ＴＨＷが、予め定められた所定値α４以上か否かを判断する。ここで、冷却水温ＴＨＷが所定値α４以上であることは、エンジン１０が完全暖機状態であることを意味し、かつ、図７に示すように、保持デューティ値ＤＡが相当レベル以上にあることを意味する。そして、現在の冷却水温ＴＨＷが所定値α４に満たない場合には、次回の始動時又は冷間時のために保持デューティ値ＤＡを記憶しておくのは妥当でないものと判断して、その後の処理を一旦終了する。これに対し、現在の冷却水温ＴＨＷが所定値α４以上の場合には、次回の始動時又は冷間時のために保持デューティ値ＤＡを記憶しておくべく、ステップ１２７において、ＥＣＵ７０は、現在の保持デューティ値ＤＡを保持デューティ学習値ＤＡＭとして設定する。さらに、続くステップ１２８において、学習制御を終了するべく、ＥＣＵ７０は基準設定フラグＸＫＩＪＵＮを「０」に設定する。そして、その後の処理を一旦終了する。
【００７６】
このように、上記「保持デューティ値学習制御ルーチン」においては、そのときどきの目標進角値ＶＴＴと実進角値ＶＴＢとの偏差Ｅｋ、及び、保持デューティ値ＤＡに基づいて制御デューティ値Ｕｋが算出される。また、これとともに、所定条件下で、次回の始動時又は冷間時のために保持デューティ値ＤＡが学習更新される。
【００７７】
次に、本実施の形態の作用及び効果について説明する。
・本実施の形態では、エンジン１０の運転中において、保持デューティ値ＤＡが適宜更新される。このため、本来的に保持デューティ値ＤＡは、ＯＣＶ８０の製造公差や、経時変化等によって変動しうるものであるが、かかる学習更新が行われることで、保持デューティ値ＤＡの適正化が図られる。
【００７８】
・さらに、エンジン１０の始動時又は冷間時には、予め学習された保持デューティ学習値ＤＡＭをもって保持デューティ値ＤＡとされる。ところで、図７に示すように、エンジン１０の温度（例えば油温や冷却水温ＴＨＷ）に対する実際の保持デューティ値ＤＡは、低温側と高温側とで高く、中間領域では低いという関係にある。これに対し、本実施の形態では、エンジン１０の温度が所定温度以上のときにのみ、つまり、冷却水温ＴＨＷが所定値α４以上の場合にのみ保持デューティ学習値ＤＡＭの学習更新が許容される。
【００７９】
このため、所定値α４以上、つまり、高温側でのみ学習更新が許容された保持デューティ学習値ＤＡＭは、次回始動時（又は冷間時）における低温側の実際の保持デューティ値ＤＡとの間に差異はあまり生じない。例えば、図中、冷却水温ＴＨＷが所定値α４に対応する時点で学習が行われたとすると、保持デューティ値ＤＡ（保持デューティ学習値ＤＡＭ）は「β２」であるのに対し、冷間時等において冷却水温ＴＨＷが所定値α１に対応する時点における実際の保持デューティ値ＤＡは「β３」であり、その差はΔＤＡ２とわずかである。従って、次回の始動時又は冷間時において用いられる保持デューティ値ＤＡはほぼ適正なものとなりうる。
【００８０】
そのため、バルブタイミングの制御誤差（遅角側への誤差）が生じてしまうのを防止することができる。その結果、バルブタイミングの進角量の不足に起因してトルク不足、ひいては加速不良が起こってしまうというエンジン１０への悪影響を確実に防止することができる。
【００８１】
・特に、上記所定値α４は、エンジン１０が完全暖機状態となっていることをもって１つの条件が満たされる。このため、上記作用効果がより確実に奏されることとなる。
【００８２】
・さらに、本実施の形態では、目標進角値ＶＴＴ及び実進角値ＶＴＢがともにほぼ一定である場合にのみ、学習制御を行うこととした。このため、誤学習を裂けて学習精度の向上を図ることができる。
【００８３】
尚、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部を適宜に変更して次のように実施することもできる。
（１）上記実施の形態では、特に言及しなかったが、エンジン回転数ＮＥ等に応じて所定値α２，α４を可変とするようにしてもよい。これは、図７に示すような保持デューティ値ＤＡの特性がエンジン回転数ＮＥによっても変動しうることを考慮したものである。従って、上記のように所定値α２，α４を可変とすることで、さらなる制御性の向上を図ることができる。
【００８４】
（２）上記実施の形態では、保持デューティ値ＤＡの学習更新の許可の有無を判断する際のパラメータとして冷却水温ＴＨＷを採用したが、エンジン１０の温度に相当するパラメータであれば、他のパラメータ（例えば油温等）を採用してもよい。
【００８５】
（３）上記実施の形態では、可変バルブタイミング機構として、リングギヤ５９が移動するタイプのＶＶＴ５０を採用したが、その外のタイプのＶＶＴ（例えばベーン式のＶＶＴ）を採用してもよい。
【００８６】
（４）上記実施の形態においては、エンジンとしてガソリンエンジンのバルブタイミング制御について具体化したが、ディーゼルエンジンのそれに具体化することもできる。
【００８７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、保持制御値に基づいて制御値を算出し、その制御値に基づいて可変バルブタイミング機構を制御するエンジンのバルブタイミング制御において、始動時又は冷間時において適正な保持制御値を得ることができ、もって加速不良等のエンジンへの悪影響を防止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態におけるエンジンのバルブタイミング制御装置を示す概略構成図。
【図２】ＶＶＴ及びＯＣＶ等の構成を示す概略構成図。
【図３】ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図。
【図４】ＥＣＵにより実行される「保持デューティ値学習制御ルーチン」を示すフローチャート。
【図５】図４の続きであって、「保持デューティ値学習制御ルーチン」を示すフローチャート。
【図６】図５の続きであって、「保持デューティ値学習制御ルーチン」を示すフローチャート。
【図７】冷却水温（又は油温）に対する保持デューティ値の特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…エンジン、１５…燃焼室、２０…吸気通路、２１…吸気バルブ、３０…排気通路、４０…クランク角センサ、４１…エンジン回転数センサ、４２…気筒判別センサ、４３…水温センサ、４４…カム角センサ、４５…スロットルセンサ、４６…全閉スイッチ、４７…吸気圧力センサ、４８…酸素センサ、４９…スタータスイッチ（４１〜４９の各センサ等は運転状態検出手段を構成している。又、４４、４０等のセンサは、実バルブタイミング検出手段を構成している。）、５０…ＶＶＴ、７０…目標バルブタイミング算出手段、偏差算出手段、制御値算出手段、制御手段、保持制御値学習手段及び学習更新許可手段等を構成するＥＣＵ。
【図１】
0004108789.tif 000002
【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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