(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力軸とともに回転する出力側回転体と、
吸気バルブ又は排気バルブを開閉駆動させるカム軸とともに回転するカム側回転体と、
前記両回転体の一方を他方に対して相対回転させるよう作動油を供給する油圧ポンプと、
目標相対回転位置と実相対回転位置との偏差に基づきフィードバック制御するよう制御装置により算出された駆動指令信号に応じて前記作動油の供給状態を制御することで、前記相対回転の速度を制御する制御バルブと、
を備え、前記吸気バルブ又は前記排気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機構に適用され、
前記相対回転速度がゼロであり相対回転位置が保持された保持状態時に前記駆動指令信号を変化させ、前記相対回転速度が急変を開始するまでに要した前記駆動指令信号の変化量を不感帯幅とした場合において、
前記駆動指令信号は、前記制御バルブへの電力供給デューティ値を指令する信号であり、
基準となる他のバルブタイミング調整機構について、前記不感帯幅と相関のあるパラメータと前記不感帯幅との関係を作動油温度毎に予め基準データとして記憶された記憶装置と、
前記保持状態時に前記目標相対回転位置を所定量だけステップ的に変化させることで前記パラメータとして、前記目標相対回転位置をステップ的に変化させたことに伴い変化した前記デューティ値と前記保持状態時の前記デューティ値との差分を積分演算した値、前記目標相対回転位置をステップ的に変化させてから所定時間経過した時点での前記実相対回転位置と前記目標相対回転位置との偏差、その偏差の傾き、及びその偏差の積分値のいずれかを検出して、前記基準データの前記パラメータ及び前記検出された前記パラメータから求められる不感帯補正係数を学習する学習手段と、
を備え、
前記制御装置は、前記学習手段により学習された前記不感帯補正係数を、前記目標相対回転位置をステップ的に変化させた時の作動油温度に対応する前記基準データの前記不感帯幅、又は前記目標相対回転位置をステップ的に変化させた時の作動油温度以外の作動油温度に対応する前記基準データの前記不感帯幅、に乗算した値に応じて、前記フィードバック制御における前記駆動指令信号をオフセット補正することを特徴とするバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記記憶装置は、前記駆動指令信号を進角側に変化させた場合及び遅角側に変化させた場合の両方について前記基準データを記憶しており、
前記学習手段は、前記駆動指令信号を進角側に変化させた場合及び遅角側に変化させた場合の両方について前記パラメータを学習することを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記学習手段により学習する前記パラメータに対して上下限値を設けることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のバルブタイミング制御装置と、
前記バルブタイミング調整機構と、
を備えることを特徴とするバルブタイミング制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気バルブ又は排気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機構に適用された、バルブタイミング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のバルブタイミング調整機構としては、内燃機関の出力軸とともに回転する出力側回転体と、吸気バルブ又は排気バルブを開閉駆動させるカム軸とともに回転するカム側回転体と、両回転体の一方を他方に対して相対回転させるよう作動油を供給する油圧ポンプと、制御装置から出力された駆動指令信号に応じて作動油の供給状態を制御することで、相対回転の速度を制御する制御バルブと、を備える機構がある（特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開２００２−２５４０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような調整機構は、相対回転速度がゼロであり相対回転位置が保持された保持状態時には、駆動指令信号を僅かに変化させただけでは相対回転速度は殆ど変化せず、ある量だけ変化させた時点で相対回転速度が急変する。このように、保持状態時から相対回転速度が急変を開始するまでに要した駆動指令信号の変化量を「不感帯幅」と呼ぶ。
【０００４】
この不感帯幅は、調整機構の製品ばらつきや経時変化により異なる値となる。特に、作動油の温度が低温であると作動油の粘性が高くなることに起因して、同じ調整機構でも不感帯幅が大きく変化する。そして、駆動指令信号を出力して制御バルブを駆動させることにより相対回転速度を制御するにあたり、駆動指令信号が同じであってもその時の不感帯幅の大きさによって、得られる相対回転速度が大きく異なることとなる。したがって、その時の不感帯幅を加味して駆動指令信号を算出することは、相対回転速度を精度良く制御するにあたって重要である。そして、相対回転速度を精度良く制御できれば、ハンチングを最小限に抑制しつつも、所望の位置まで迅速に相対回転させて応答性向上を図ることができる。すなわち、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを所望のタイミングに調整することを迅速にできる。
【０００５】
ちなみに、特許文献１には、実際の相対回転位置と目標位置との偏差が大きい場合に、相対回転速度を最大にさせる強制駆動と相対回転停止とを所定時間ずつ交互に行うインチング制御が提案されている。しかしながら、このインチング制御を実際に行おうとすると、応答性が向上するようにインチング周期、強制駆動時間、回転停止時間等を設定することは極めて困難である。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを迅速に調整することを簡素な制御内容で実現可能な、バルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００８】
第１の発明では、
内燃機関の出力軸とともに回転する出力側回転体と、吸気バルブ又は排気バルブを開閉駆動させるカム軸とともに回転するカム側回転体と、前記両回転体の一方を他方に対して相対回転させるよう作動油を供給する油圧ポンプと、制御装置から出力された駆動指令信号に応じて前記作動油の供給状態を制御することで、前記相対回転の速度を制御する制御バルブと、を備え、前記吸気バルブ又は前記排気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機構に適用され、
前記相対回転速度がゼロであり相対回転位置が保持された保持状態時に前記駆動指令信号を変化させ、前記相対回転速度が急変を開始するまでに要した前記駆動指令信号の変化量を不感帯幅とした場合において、
基準となる他のバルブタイミング調整機構について、前記不感帯幅と相関のあるパラメータと前記不感帯幅との関係を作動油温度毎に予め基準データとして記憶された記憶装置と、
前記保持状態時に前記駆動指令信号を変化させることで前記パラメータを検出して学習する学習手段と、
を備え、
前記制御装置は、前記学習手段による学習値、前記基準データ及び作動油温度に基づき前記駆動指令信号を算出することを特徴とする。
【０００９】
これによれば、学習手段による学習値及びその学習時における作動油温度を、基準データと比較参照することで、作動油温度毎の不感帯幅（或いは不感帯幅に応じた係数値）を推定することができる。よって、制御装置は、推定した不感帯幅に応じて駆動指令信号を設定できるので、相対回転速度を精度良く制御できる。よって、ハンチングを最小限に抑制しつつも所望の位置まで迅速に相対回転させて応答性向上を図ることができ、ひいては、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを所望のタイミングに迅速に調整することを、従来のインチング制御を行うことなく簡素な制御内容で実現できる。
【００１０】
また、不感帯幅を油温毎に検出して学習するには膨大な時間（油温毎に約１０分）がかかるところ、上記第１の発明によれば、不感帯幅を直接検出して学習するのではなく、不感帯幅と相関のあるパラメータを検出して学習する。そして、基準となる他のバルブタイミング調整機構について、不感帯幅と相関のあるパラメータと不感帯幅との関係を作動油温度毎に予め基準データ（図９参照）として記憶させておき、学習したパラメータ及びその学習時における作動油温度を基準データと比較参照することで、作動油温度毎の不感帯幅を推定する。
【００１１】
以上により、不感帯幅を直接学習することなく作動油温度毎の不感帯幅を推定できるので、短時間で容易に学習できるパラメータを選定することで作動油温度毎の不感帯幅を容易に取得できる。しかも、パラメータの学習は作動油温度毎に行うことを不要にでき、１点の作動油温度について学習すればよいので、学習に要する処理負担、メモリ及び学習時間を軽減できる。
【００１２】
第２の発明では、
内燃機関の出力軸とともに回転する出力側回転体と、吸気バルブ又は排気バルブを開閉駆動させるカム軸とともに回転するカム側回転体と、前記両回転体の一方を他方に対して相対回転させるよう作動油を供給する油圧ポンプと、制御装置から出力された駆動指令信号に応じて前記作動油の供給状態を制御することで、前記相対回転の速度を制御する制御バルブと、を備え、前記吸気バルブ又は前記排気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機構に適用され、
前記相対回転速度がゼロであり相対回転位置が保持された保持状態時に前記駆動指令信号を変化させ、前記相対回転速度が急変を開始するまでに要した前記駆動指令信号の変化量を不感帯幅とした場合において、
基準となる他のバルブタイミング調整機構について、前記不感帯幅と相関のあるパラメータと前記不感帯幅との関係を作動油温度毎に予め基準データとして記憶された記憶装置と、
前記保持状態時に前記駆動指令信号を変化させることを作動油温度毎に実行することで、作動油温度毎の前記パラメータを検出して学習する学習手段と、
を備え、
前記制御装置は、前記学習手段による学習値、前記基準データ及び作動油温度に基づき前記駆動指令信号を算出することを特徴とする。
【００１３】
これによれば、学習手段により学習された作動油温度毎のパラメータを、基準データと比較参照することで、作動油温度毎の不感帯幅（或いは不感帯幅に応じた係数値）を推定することができる。よって、ハンチングを最小限に抑制しつつも所望の位置まで迅速に相対回転させて応答性向上を図ることができ、ひいては、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを所望のタイミングに迅速に調整することを、従来のインチング制御を行うことなく簡素な制御内容で実現できる。
【００１４】
また、不感帯幅を油温毎に検出して学習するには膨大な時間（油温毎に約１０分）がかかるところ、上記第２の発明によれば、不感帯幅を直接検出して学習するのではなく、不感帯幅と相関のあるパラメータを検出して学習する。そして、基準となる他のバルブタイミング調整機構について、不感帯幅と相関のあるパラメータと不感帯幅との関係を作動油温度毎に予め基準データ（図９参照）として記憶させておき、学習した作動油温度毎のパラメータを基準データと比較参照することで、作動油温度毎の不感帯幅を推定する。
【００１５】
以上により、不感帯幅を直接学習することなく作動油温度毎の不感帯幅を推定できるので、短時間で容易に学習できるパラメータを選定することで作動油温度毎の不感帯幅を容易に取得できる。また、上記第１の発明では１点の作動油温度についてパラメータを学習するのに対し、第２の発明では、作動油温度毎のパラメータを検出して学習するので、学習処理負担等の増大を招くものの、作動油温度毎の不感帯幅の推定を精度良くできる。
【００１６】
第３の発明では、前記記憶装置は、前記駆動指令信号を進角側に変化させた場合及び遅角側に変化させた場合の両方について前記基準データを記憶しており、前記学習手段は、前記駆動指令信号を進角側に変化させた場合及び遅角側に変化させた場合の両方について前記パラメータを学習することを特徴とする。
【００１７】
ここで、進角側と遅角側とでは不感帯幅は異なる値となる。これに対し上記第３の発明によれば、進角側及び遅角側の両方についてパラメータを学習するので、作動油温度毎の不感帯幅（或いは不感帯幅に応じた係数値）を進角側及び遅角側の両方について推定できる。よって、相対回転速度をより一層精度良く制御でき、ハンチングを最小限に抑制しつつも所望の位置まで迅速に相対回転させることを、より一層迅速にできる。
【００１８】
第４の発明では、前記学習手段により学習する前記パラメータに対して上下限値を設けることを特徴とする。これによれば、推定される不感帯幅（或いは不感帯幅に応じた係数値）が上下限値を超えないように制限されるので、誤学習してしまうことにより不感帯幅等の推定値が過大又は過小になることを回避できる。
【００１９】
第５の発明では、前記駆動指令信号は、前記制御バルブへの電力供給デューティ値を指令する信号であり、前記パラメータは、前記保持状態の時点から前記急変開始の時点までの期間について前記デューティ値を積分演算した値であることを特徴とする。このように積分演算した値は不感帯幅と相関が強いため、上述した学習用のパラメータとして用いて好適である。
【００２０】
推定した不感帯幅に応じて駆動指令信号を設定する具体例として、次の第６の発明が挙げられる。すなわち、前記制御装置は、目標相対回転位置と実相対回転位置との偏差に基づきフィードバック制御するよう前記駆動指令信号を算出するとともに、当該算出にあたり、前記学習手段により学習された前記パラメータに応じて前記駆動指令信号をオフセット補正することを特徴とする。
【００２１】
第７の発明は、上記バルブタイミング制御装置と、前記バルブタイミング調整機構と、を備えることを特徴とするバルブタイミング制御システムである。このバルブタイミング制御システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明にかかるバルブタイミング制御装置及びバルブタイミング制御システムを、ガソリンエンジン（内燃機関）のバルブタイミング調整機構に適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１に、本実施形態にかかる制御システムの全体構成を示す。
【００２４】
図示されるように、内燃機関の出力軸であるクランク軸１０の動力は、ベルト１２、バルブタイミング調整機構２０を介してカム軸１４に伝達される。バルブタイミング調整機構２０は、クランク軸１０の回転角度に対するカム軸１４の回転角度（相対回転位置）を制御することで、図示しない排気バルブ又は吸気バルブの開閉タイミングを制御するものである。これにより、例えば、吸気バルブの開弁期間と排気バルブの開弁期間とが重複するオーバラップ期間を、エンジンの運転状態に応じて可変制御する。
【００２５】
このようなバルブタイミング調整機構２０は、クランク軸１０と機械的に連結されるハウジング２１（出力側回転体）と、カム軸１４と機械的に連結されるベーンロータ２２（カム側回転体）とを備えている。
【００２６】
本実施形態では、ベーンロータ２２が複数の突起部２２ａを備えて且つ、ハウジング２１内にベーンロータ２２が収納されている。そして、ベーンロータ２２の突起部２２ａとハウジング２１の内壁とによって、クランク軸１０に対するカム軸１４の相対的な回転角度（相対回転角度）を遅角させるための遅角室２３と、同相対回転角度を進角させるための進角室２４とが区画形成されている。なお、バルブタイミング調整機構２０は、更に、ハウジング２１とベーンロータ２２とを所定の相対回転位置（例えば最遅角位置、或いは最遅角位置と最進角位置との中間位置）で固定するロック機構２５を備えている。
【００２７】
バルブタイミング調整機構２０は、遅角室２３及び進角室２４との間の非圧縮性の作動流体（作動油）の流出入によって油圧駆動される。この作動油の流出入は制御バルブ（以下、オイルコントロールバルブ：ＯＣＶ３０と呼ぶ）によって調節される油圧駆動式のアクチュエータである。
【００２８】
ＯＣＶ３０は、クランク軸１０から駆動力を付与される機関駆動式の油圧ポンプＰから吐出される作動油を供給経路３１及び遅角経路３２又は進角経路３３を介して遅角室２３又は進角室２４へと供給する。また、ＯＣＶ３０は、遅角室２３又は進角室２４から遅角経路３２又は進角経路３３及び排出経路３４を介してオイルパンＯＰへと作動油を流出させる。そして、上記遅角経路３２又は進角経路３３と供給経路３１又は排出経路３４との流路面積は、スプール３５によって調節される。すなわち、スプール３５は、スプリング３６によって、図中、左側に押されており且つ、電磁ソレノイド３７によって図中、右側に向かう力が付与される。このため、電磁ソレノイド３７に駆動指令信号を付与して且つ、この駆動指令信号のデューティ（Ｄｕｔｙ）を調節することで、スプール３５の変位量を操作することが可能となる。
【００２９】
上記ＯＣＶ３０の操作による上記相対回転角度の制御は、電子制御装置（ＥＣＵ４０）によって行われる。ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを主体として構成されている。そして、クランク軸１０の回転角度を検出するクランク角センサ５０や、カム軸１４の回転角度を検出するカム角センサ５２、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ５４、吸入空気量を検出するエアフローメータ５６等の内燃機関の各種運転状態の検出値を取り込む。そして、これら検出値に基づき各種演算を行い、演算結果に基づきＯＣＶ３０等の内燃機関の各種アクチュエータを操作する。
【００３０】
なお、ＥＣＵ４０は、上記各種演算に用いるデータを記憶保持すべく、各種メモリ４２（記憶装置）を備えている。当該メモリ４２は、ＥＣＵ４０の給電手段としてのバッテリＢとの主接続の状態（電源スイッチＳＷの状態）にかかわらず、データを常時保持するものである。具体例としては、ＥＣＵ４０とバッテリＢとの主接続の状態にかかわらず常時給電状態とされるバックアップメモリ、給電の有無にかかわらずデータを保持する不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）がある。
【００３１】
以下、ＥＣＵ４０による相対回転位置の制御について詳述する。
【００３２】
スプリング３６がスプール３５を図中左側方向に押す力が、電磁ソレノイド３７の磁界がスプール３５を逆方向に変位させる力よりも大きいときには、スプール３５が図中左側方向に変位する。そして、スプール３５が図示される位置よりも左側に変位すると、油圧ポンプから供給経路３１、遅角経路３２を介して遅角室２３にオイルが供給され、且つ進角室２４から進角経路３３及び排出経路３４を介してオイルパンＯＰへオイルが排出される。これにより、ベーンロータ２２は、図中、反時計周りに回転する。つまり、遅角側に相対回転する。
【００３３】
一方、電磁ソレノイド３７の磁界がスプール３５を右方向に変位させる力が、スプリング３６がスプールを図中左側方向に押す力よりも大きいときには、スプール３５が図中右側方向に変位する。そして、スプール３５が図示される位置よりも右側に変位すると、油圧ポンプから供給経路３１、進角経路３３を介して進角室２４にオイルが供給され、且つ遅角室２３から遅角経路３２及び排出経路３４を介してオイルパンＯＰへオイルが排出される。これにより、ベーンロータ２２は、図中、時計周りに回転する。つまり、進角側に相対回転する。
【００３４】
要するに、ＯＣＶ３０は、遅角室２３及び進角室２４への作動油の流出入を制御することで、両室２４，２３の作動油の圧力を制御し、ひいては、ベーンロータ２２の相対回転の速度を制御していると言える。また、ＥＣＵ４０は、ＯＣＶ３０の作動を制御することで、ベーンロータ２２のハウジング２１に対する相対回転位置を制御していると言える。なお、図１に示すようにスプール３５が遅角経路３２及び進角経路３３を塞ぐ位置にあるときには、遅角室２３と進角室２４との間のオイルの流出入が停止され、相対回転位置が保持される。但し、このような保持状態においては両室２４，２３から作動油が僅かにリークしているため、そのリーク分の作動油を常時供給する必要がある。
【００３５】
ＥＣＵ４０では、ＯＣＶ３０の電磁ソレノイド３７に通電することで、スプール３５の開度を操作し、相対回転角度を制御する。特に、本実施形態では、電磁ソレノイド３７への通電を、駆動指令信号を２値的且つ周期的に変化させる際の１周期に対するオン時間（又はオフ時間）の比を調節する時比率制御（Ｄｕｔｙ制御）によって行う。図２（ａ）に、電磁ソレノイド３７に対する駆動指令信号のＤｕｔｙ値と、ベーンロータ２２の相対回転速度（つまりクランク軸１０に対するカム軸１４の相対回転速度）との関係を示す。
【００３６】
図示されるように、Ｄｕｔｙ値が値Ｄ０であるときに、相対回転速度がゼロとなる。換言すれば、Ｄｕｔｙ値が値Ｄ０であるときに、ベーンロータ２２のハウジング２１に対する相対回転位置が保持される。一方、Ｄｕｔｙ値が値Ｄ０よりも小さいときには、ベーンロータ２２（つまりカム軸１４）が遅角側に変位するようになり、しかも、Ｄｕｔｙ値が小さいほど遅角側相対回転速度が大きくなる。これに対し、Ｄｕｔｙ値が値Ｄ０よりも大きいときには、ベーンロータ２２が進角側に変位するようになり、しかも、Ｄｕｔｙ値が大きいほど進角側相対回転速度が大きくなる。
【００３７】
このため、相対回転位置を保持するためのＤｕｔｙ値である「Ｄ０」を保持Ｄｕｔｙ値として学習して且つ、保持Ｄｕｔｙ値を基準として相対回転角度を目標値（目標位相）にフィードバック制御することで、相対回転角度を目標値に適切に制御することができる。なお、図２の横軸は、実際のデューティ値の保持Ｄｕｔｙ値に対する差分（相対Ｄｕｔｙ）を表す。
【００３８】
図３に、本実施形態にかかる上記相対回転角度のフィードバック制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００３９】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、クランク軸１０の回転速度や吸入空気量等の内燃機関の運転状態を定めるパラメータに基づき、クランク軸１０に対するカム軸１４の相対回転角度の目標値である目標進角値ＶＣＴａを算出する。この目標進角値ＶＣＴａは、特許請求の範囲に記載の「目標相対回転位置」に相当し、以下、単に目標位相と呼ぶ場合もある。
【００４０】
続くステップＳ１２では、クランク角センサ５０検出値とカム角センサ５２の検出値とに基づき、クランク軸１０に対するカム軸１４の実際の相対回転角度である実進角値ＶＣＴｒを算出する。続くステップＳ１４においては、実進角値ＶＣＴｒに対する目標進角値ＶＣＴａの差の絶対値が所定値α以上であるか否かを判断する。この所定値αは、実進角値ＶＣＴｒと目標進角値ＶＣＴａとの差に基づく過渡時のフィードバック制御を行う閾値を定めるものである。
【００４１】
ステップＳ１４において肯定判断されるときには、実進角値ＶＣＴｒを目標進角値ＶＣＴａにフィードバック制御する。ここではまずステップＳ１６において、実進角値ＶＣＴｒに対する目標進角値ＶＣＴａの偏差Δに基づく比例項ＦＢＰ及び微分項ＦＢＤを算出する。続くステップＳ１８においては、駆動指令信号のＤｕｔｙ値Ｄを算出する。
【００４２】
ここで、Ｄｕｔｙ値Ｄは、オン・オフ周期に対するオン時間の比で定義されている。Ｄｕｔｙ値Ｄは、上記比例項ＦＢＰ及び微分項ＦＢＤと後述するオフセット補正量ＯＦＤとの和に補正係数Ｋを乗算したものと、後述する保持Ｄｕｔｙ値ＫＤとを加算することで算出される。ここで、補正係数Ｋは、バッテリＢの電圧ＶＢの変化を補償するためのものである。すなわち、バッテリＢの電圧が基準値(例えば「１４Ｖ」)から変化することに起因するＯＣＶ３０へのエネルギ投入量の変化を補償し、バッテリＢの電圧ＶＢにかかわらず、同一のエネルギを投入する。こうしてＤｕｔｙ値Ｄが算出されると、ステップＳ２０において、これに基づきＯＣＶ３０を操作する。
【００４３】
なお、ステップＳ１４において否定判断される場合や、ステップＳ２０の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００４４】
図４に、上記保持Ｄｕｔｙ値ＫＤの学習制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００４５】
この一連の処理では、まずステップＳ３０において、目標進角値ＶＣＴａ、実進角値ＶＣＴｒが所定時間以上継続して安定状態にあるか否かを判断する。この処理は、上記フィードバック制御が収束したか否かを判断するものである。ここで、各パラメータが安定であることは、これらの変動量が所定以下であるか否かに応じて判断することができる。そしてステップＳ３０において肯定判断される場合には、保持状態にあると判断してステップＳ３２に移行する。
【００４６】
ステップＳ３２においては、実進角値ＶＣＴｒに対する目標進角値ＶＣＴａの偏差Δの絶対値が所定値β以上であるか否かを判断する。この処理は、上記フィードバック制御によって実進角値ＶＣＴｒ及び目標進角値ＶＣＴａ間に定常的な差が生じているか否かを判断するものである。ここで、所定値βは、上記定常的な差が生じているか否かを判断するための値に設定されている。そして、ステップＳ３２において肯定判断される場合には、フィードバック制御によって実進角値ＶＣＴｒ及び目標進角値ＶＣＴａ間に定常的な差が生じていると判断し、ステップＳ３４に移行する。
【００４７】
ステップＳ３４においては、保持Ｄｕｔｙ値Ｄを更新する。すなわち、先の図３に示したフィードバック制御を行っているにもかかわらず定常的な差が生じている場合には、上記保持Ｄｕｔｙ値ＫＤが適切な値からずれていると考えられるため、保持Ｄｕｔｙ値を更新する。ここでは、保持Ｄｕｔｙ値ＫＤを現在のＤｕｔｙ値Ｄに更新する。これにより、目標進角値ＶＣＴａと実進角値ＶＣＴｒとの差は縮まることとなる。なお、保持Ｄｕｔｙ値ＫＤの更新によって定まるＤｕｔｙ値Ｄが過剰である場合には、先の図３に示したフィードバック制御によってＤｕｔｙ値Ｄが更新される。
【００４８】
これに対し、ステップＳ３２において否定判断される場合には、ステップＳ３６において、Ｄｕｔｙ値Ｄを、図３のステップＳ１８で算出することに替えて保持Ｄｕｔｙ値ＫＤとする。なお、ステップＳ３０において否定判断される場合やステップＳ３４、Ｓ３６の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００４９】
ところで、先の図２に示したＤｕｔｙ値Ｄと実進角値ＶＣＴｒとの関係（応答特性）は、個体差や経年変化、温度等の影響によって変動する。特に、温度の影響によって、後述する不感帯幅のばらつきが顕著に生じる。以下、これについて図２及び図５に基づき説明する。なお、図２（ｂ）は図２（ａ）の拡大図である。
【００５０】
図２には、バルブタイミング調整機構２０及びＯＣＶ３０を備えて構成されるバルブタイミング調整機構の応答特性の一例を示す。ここで、ａ１，ａ２は、ともに、保持Ｄｕｔｙ値ＫＤにて実進角値ＶＣＴｒが一旦保持されている状態においてＤｕｔｙ値Ｄをわずかに変化させても実進角値ＶＣＴｒの変化速度が微小である保持不感帯領域（不感帯幅）を示す。図示されるように、保持Ｄｕｔｙ値ＫＤからＤｕｔｙ値Ｄを変化させると、実進角値ＶＣＴｒの変化速度が急変する点（単位時間当たりの変化量が所定量以上となる点）が存在するが、保持Ｄｕｔｙ値ＫＤから急変する点までの領域にあっては、実進角値ＶＣＴｒの変化速度が非常に小さくなる。
【００５１】
詳しくは、ａ２は、遅角側の保持不感帯領域、ａ１は進角側の保持不感帯領域である。一方、ｂ１，ｂ２は、Ｄｕｔｙ値Ｄの変化に応じて実進角値ＶＣＴｒの変化速度が顕著に変化する領域を示す。詳しくは、ｂ２は、遅角側の領域、ｂ１は進角側の領域である。また、ｃ１、ｃ２は、Ｄｕｔｙ値Ｄを変化させても実進角値ＶＣＴｒの変化速度がほとんど変化しない領域における上限速度を示す。詳しくは、ｃ２は、遅角側の相対回転速度、ｃ１は進角側の相対回転速度である。
【００５２】
図５には、保持不感帯幅と作動油温との関係を、進角側及び遅角側のそれぞれについて示す。図中、１点鎖線は、製品出荷されるバルブタイミング調整機構のうちの応答特性がもっとも高いもの（上限品）についての保持不感帯幅を示し、実線は、応答特性がもっとも低いもの（下限品）についての保持不感帯幅を示す。図示されるように、作動油の温度が低下するにつれて保持不感帯幅は拡大していき、温度変化に対する保持不感帯幅の変動幅は非常に大きいものとなっている。更に、ガソリンエンジンの運転開始に伴い作動油の温度が上昇して収束する温度領域（７０〜百数十度）においては、保持不感帯幅の個体差はごくわずかである一方、上記温度領域よりも低温となるにつれて、保持不感帯幅の個体差が顕著となる。また、図５（ａ）（ｂ）を比較すれば、進角側と遅角側とで保持不感帯幅と作動油温との関係が異なることが分かる。そして、同じ作動油温でも進角側と遅角側とで保持不感帯幅は異なる。
【００５３】
このように、作動油の温度の変化に対する保持不感帯幅の変動は大きく、しかもその個体差に起因するばらつきが非常に大きくなり得ることが分かる。ここで、先の図３のフィードバック制御の比例項ＦＢＰ及び微分項ＦＢＤは、この保持不感帯幅を考慮して、偏差Δとの関係が定められている。しかし、この保持不感帯幅が温度によって変化し、しかも、個体差のばらつきが非常に大きい場合には、実進角値ＶＣＴｒの制御に際して想定する基準となる応答特性（つまり不感帯幅）と実際の応答特性とのずれ量が大きくなり、ひいては、制御性が低下するおそれがある。
【００５４】
すなわち、電磁ソレノイド３７へのＤｕｔｙ値Ｄを調節することでベーンロータ２２の相対回転速度を制御するにあたり、Ｄｕｔｙ値Ｄが同じであってもその時の油温等に起因した不感帯幅の大きさによって、得られる相対回転速度が大きく異なることとなる。したがって、その時の不感帯幅を加味してＤｕｔｙ値Ｄを算出することは、相対回転速度を精度良く制御するにあたって重要である。そして、相対回転速度を精度良く制御できれば、実進角値ＶＣＴｒが目標進角値ＶＣＴａ（目標相対回転位置）に対してハンチングすることを最小限に抑制しつつも、目標相対回転位置まで迅速に相対回転させて応答性向上を図ることができる。つまり、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを所望のタイミングに調整することを迅速にできる。
【００５５】
そこで本実施形態では、保持不感帯幅を学習し、これに基づき先の図３に示した上記オフセット補正量ＯＦＤを算出する。以下、保持不感帯幅を学習する処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。なお、図６による学習処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００５６】
この一連の処理では、まずステップＳ４０において、学習実行条件が成立しているか否かを判断する。ここで、学習実行条件としては、例えば以下のものがある。
条件ａ．水温センサ５４によって検出される冷却水温度が規定温度ＴＨＷ０（≦０°Ｃ）程度であること。
条件ｂ．作動油温度の推定値が冷却水温度相当であること。
条件ｃ．今回の機関稼動直前の機関停止時間が所定時間Ｔｒ以上であること。ここで、所定時間Ｔｒは、機関停止に伴って作動油が周囲と熱的な平衡状態を実現すると想定される時間以上に設定する。
条件ｄ．回転速度が所定速度ＮＥ０程度であること。
【００５７】
上記条件ａ〜ｃは、いずれも作動油が周囲との間で熱的な平衡状態を実現しているか否かを判断するためのものである。これは、作動油の温度の推定精度が高い状況か否かを判断するためのものである。すなわち、周知の手法に基づく作動油の温度の推定には、通常「±数度〜二十数度」程度の誤差が生じ得るのであるが、先の図５に示したように、この温度幅において応答特性は大きく変化し得る。このため、可変バルブタイミング機構２０や、ＯＣＶ３０内の作動油の温度を正確に推定すべく、上記熱的な平衡状態を実現していることを条件とする。これらの条件が成立するなら、作動油の温度は、冷却水の温度によって高精度に表現することができる。なお、図１中の一点鎖線に示す如く、作動油の温度を検出する油温センサ５８を備えるようにしてもよく、この場合には、ステップＳ４０の判定に替えて、油温センサ５８による検出値が所定時間以上一定値で安定しているか否かの判定にすればよい。
【００５８】
続くステップＳ４２においては、図３のステップＳ１０にて算出した目標値に拘わらず、目標位相を予め設定したテストパターンとなるよう変化させる。具体的には、図７（ｃ）中の実線に示すように、目標位相を所定量だけステップ的に変化（図に示す例では進角側に変化）させる。
【００５９】
ここで、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）中の実線は、学習対象となるバルブタイミング調整機構２０（成行き品）についての各種挙動を示し、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）中の一点鎖線は、前記成行き品とは別の、基準となる他のバルブタイミング調整機構（基準品）についての各種挙動を示す。なお、本実施形態ではこのような基準品として、図５中の実線に示す上限品を採用している。そして、ステップＳ４２において目標位相をステップ変化させると、図３に示すフィードバック制御により、Ｄｕｔｙ値Ｄは図７（ｂ）に示すように変化することとなる。ちなみに、図７（ｂ）中の符号Ｄ０’，Ｄ０’’は成行き品及び上限品のそれぞれについての保持Ｄｕｔｙ値を示す。
【００６０】
そして本発明者らは、不感帯幅が大きいほど、テストパターンに伴い変化したＤｕｔｙ値Ｄと保持Ｄｕｔｙ値Ｄ０’，Ｄ０’’との差分を積算した値（積算Ｄｕｔｙ）が大きくなることを見出した。図７（ａ）は積算値の推移を示しており、不感帯幅が大きいバルブタイミング調整機構であるほど、積算値の収束する値は大きくなる。
【００６１】
続くステップＳ４４では、成行き品に対する上記積算Ｄｕｔｙを演算する。なお、積算する期間は、目標位相についてテストパターンを実行した時点以降の所定期間が望ましく、その所定期間はＤｕｔｙ値Ｄ又は積算値が収束するのに十分な期間となるよう設定することが望ましい。
【００６２】
続くステップＳ４６では、上限品についての積算Ｄｕｔｙｄ１に対する成行き品についての不感帯補正係数ｄ２／ｄ１を算出する。図８中の実線（１）（２）は、進角側及び遅角側の不感帯幅と積算Ｄｕｔｙとの関係をそれぞれ示すものであり、上限品及び成行き品の不感帯幅をそれぞれｅ１，ｅ２として表す。なお、不感帯補正係数ｄ２／ｄ１の算出には、図９に示すベースマップを用いる。このベースマップは特許請求の範囲に記載の「基準データ」に相当するデータであり、上限品について、積算Ｄｕｔｙｄ１と不感帯幅ｅ１との関係を作動油温度毎に予め試験して得られた結果である。
【００６３】
具体的には、テストパターンに伴い変化したＤｕｔｙ値Ｄに基づき、成行き品に対する積算Ｄｕｔｙｄ２を演算し（ステップＳ４４）、その時の作動油温度に該当するベースマップ上における積算Ｄｕｔｙｄ１を読み込む。このようにして読み込んだ積算Ｄｕｔｙｄ１とステップＳ４４にて演算した積算Ｄｕｔｙｄ２とに基づき、不感帯補正係数ｄ２／ｄ１を算出する。
【００６４】
続くステップＳ４８では、不感帯補正係数ｄ２／ｄ１を学習値とするとともに、その学習値にガード処理を施すことで、学習値ｄ２／ｄ１が過度に大きい値とならないようにする。そして、ガード処理が施された学習値ｄ２／ｄ１は、学習値としてメモリ４２（例えばＲＯＭ）に記憶更新させて学習する。この学習では、１点の作動油温度についてのみ不感帯補正係数ｄ２／ｄ１を学習する。
【００６５】
続くステップＳ５０では、ステップＳ４８にて学習した学習値ｄ２／ｄ１及びベースマップに基づき、成行き品に対する不感帯幅ｅ２を算出する。具体的には、ステップＳ４２にてテストパターンを投入した時の作動油温度に該当する、ベースマップ上における不感帯幅ｅ１を読み込み、読み込んだ不感帯幅ｅ１に学習値ｄ２／ｄ１を乗算（ｅ２＝ｅ１・ｄ２／ｄ１）することで、成行き品についての不感帯幅ｅ２を算出する。
【００６６】
また、テストパターンを投入した時の作動油温度以外の温度ｘに対する不感帯幅ｅｘについても、ベースマップを用いて算出する。具体的には、前記温度ｘに対応するベースマップ上における不感帯幅ｅｘｍａｐを読み込み、読み込んだ不感帯幅ｅｘｍａｐに学習値ｄ２／ｄ１を乗算（ｅｘ＝ｅｘｍａｐ・ｄ２／ｄ１）することで、成行き品についての各温度ｘに対応する不感帯幅ｅｘを算出する。
【００６７】
なお、ステップＳ４０において否定判断される場合や、ステップＳ５０の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。また、図６による学習処理は、進角側と遅角側との両側において実行される。具体的には、ステップＳ４２において、図７（ｃ）では目標位相を所定量だけ進角側にステップ変化させているが、遅角側にも目標位相をステップ変化させる。また、ステップＳ４４〜Ｓ４８では、進角側にステップ変化させた時と遅角側にステップ変化させた時の両方に対して、積算Ｄｕｔｙの演算、学習値ｄ２／ｄ１の算出、記憶更新、及び不感帯幅ｅ２の算出を行う。ベースマップは、進角側と遅角側との両側に対して、積算Ｄｕｔｙｄ１及び不感帯幅ｅ１と作動油温度との関係が記憶されている。
【００６８】
以上により、図３のフィードバック制御を実行するにあたり、成行き品についての不感帯幅ｅ２に応じてＤｕｔｙ値Ｄがオフセット補正されることとなる。要するに、上限品に比べて不感帯幅が大きいことに起因して生じるＤｕｔｙ値Ｄの不足分が、図６の学習処理により得られた不感帯幅ｅ２に基づき算出されるオフセット補正量ＯＦＤにより、加算されることとなる。
【００６９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００７０】
（１）テストパターンを投入した時の積算Ｄｕｔｙと不感帯幅とは相関が高いことに着目して、成行き品についての積算Ｄｕｔｙｄ２を演算し、その時の作動油温度に対応するベースマップ上の積算Ｄｕｔｙｄ１及び不感帯幅ｅ１と、積算Ｄｕｔｙｄ２とに基づいて、成行き品についての不感帯幅ｅ２を算出する。よって、成行き品についての製品ばらつきや経時変化、作動油温度により変化する不感帯幅ｅ２を精度良く算出できる。
【００７１】
そして、このようにして得られた不感帯幅ｅ２に応じてＤｕｔｙ値Ｄを補正するので、相対回転速度を精度良く制御できる。よって、相対回転角度をフィードバック制御するにあたり、ハンチングを最小限に抑制しつつも目標進角値ＶＣＴａまで迅速に相対回転させて応答性向上を図ることができ、ひいては、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを所望のタイミングに迅速に調整することを、従来のインチング制御を行うことなく簡素な制御内容で実現できる。
【００７２】
（２）不感帯幅ｅ２を直接検出して学習するのではなく、不感帯幅ｅ２と相関のある積算Ｄｕｔｙｄ２を演算し、その演算結果に基づく不感帯補正係数ｄ２／ｄ１を学習する。そして、上限品について、積算Ｄｕｔｙｄ１と不感帯幅ｅ１との関係を作動油温度毎に予め試験して得られた結果をベースマップとして予め記憶させておき、学習した不感帯補正係数ｄ２／ｄ１及びその学習時における作動油温度をベースマップと比較参照することで、作動油温度毎の不感帯幅ｅ２を算出する。
【００７３】
したがって、不感帯幅ｅ２を直接学習することなく作動油温度毎の不感帯幅ｅ２を算出できるので、積算Ｄｕｔｙｄ２を演算することで作動油温度毎の不感帯幅ｅ２を容易に取得できる。しかも、積算Ｄｕｔｙｄ２に基づく不感帯補正係数ｄ２／ｄ１の学習は作動油温度毎に行うことを不要にでき、１点の作動油温度について学習すればよいので、学習に要するマイコンの処理負担、メモリ及び学習時間を軽減できる。
【００７４】
（３）進角側及び遅角側の両方について不感帯補正係数ｄ２／ｄ１を学習するので、作動油温度毎の不感帯幅ｅ２を進角側及び遅角側の両方について精度良く算出できる。よって、相対回転速度をより一層精度良く制御でき、相対回転角度をフィードバック制御するにあたり、ハンチングを最小限に抑制しつつも目標進角値ＶＣＴａまで迅速に相対回転させることを、より一層迅速にできる。
【００７５】
（４）学習する不感帯補正係数ｄ２／ｄ１に対して上下限値を設けるので、誤学習してしまうことにより算出される不感帯幅ｅ２が上下限値を超えないように制限されることとなる。よって、オフセット補正量ＯＦＤが過大又は過小になることを回避できる。
【００７６】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、１点の作動油温度についてのみ不感帯補正係数ｄ２／ｄ１を学習するのに対し、本実施形態では、作動油温度毎にテストパターンを実行して積算Ｄｕｔｙを演算し、作動油温度毎に不感帯補正係数ｄ２／ｄ１を学習する。そして、作動油温度毎の不感帯補正係数ｄ２／ｄ１（学習値）と図９に示すベースマップとに基づき、成行き品についての作動油温度毎の不感帯幅ｅｘを算出する。
【００７７】
本実施形態によれば、作動油温度毎に不感帯補正係数ｄ２／ｄ１を学習するので、上記第１実施形態の効果に加え、不感帯幅を精度良く算出できるといった効果が発揮される。但し、第１実施形態に比べて学習点数が増えるため、学習に要するマイコンの処理負担、メモリ及び学習時間は増大することとなる。
【００７８】
（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００７９】
・上記各実施形態では、特許請求の範囲に記載の「不感帯幅と相関のあるパラメータ」を、テストパターン実行に伴い変化したＤｕｔｙ値Ｄの積算Ｄｕｔｙとし、積算Ｄｕｔｙ及びベースマップから求められる不感帯補正係数ｄ２／ｄ１を学習させているが、積算Ｄｕｔｙ及びベースマップから求められる係数であればこのような係数ｄ２／ｄ１に限定されず、例えば不感帯幅ｅ２等を学習させてもよい。
【００８０】
・上記パラメータを積算Ｄｕｔｙとすることに替え、テストパターンを実行してから所定時間が経過した時点での実進角値ＶＣＴｒと目標進角値ＶＣＴａとの偏差をパラメータとしてもよく、この場合、当該偏差をそのまま学習させてもよいし、その偏差の傾きや積分値を学習させてもよい。なお、不感帯幅が大きいほど前記偏差が大きくなり、前記傾きは小さくなり、前記積分値は大きくなる、といった相関がある。
【００８１】
・上記パラメータを積算Ｄｕｔｙとすることに替え、テストパターンを実行してから所定時間が経過した時点での実進角値ＶＣＴｒと目標進角値ＶＣＴａとの偏差をパラメータとしてもよく、この場合、当該偏差をそのまま学習させてもよいし、その偏差の傾きや積分値を学習させてもよい。なお、不感帯幅が大きいほど前記偏差が大きくなり、前記傾きは小さくなり、前記積分値は大きくなる、といった相関がある。
【００８２】
・上記第１実施形態では、学習値（不感帯補正係数ｄ２／ｄ１）から不感帯幅を算出し、算出した不感帯幅からオフセット補正量ＯＦＤを算出しているが、図６のステップＳ５０による不感帯幅の算出（推定）を廃止して、学習値からそのままオフセット補正量ＯＦＤを算出するようにしてもよい。この場合、ベースマップに不感帯幅ｅ１を記憶させることを不要にでき、学習値と同じ物理量（或いはその物理量から求められる係数値）のみを油温毎に記憶させればよい。これによれば、ある油温に対する学習値とベースマップ上の物理量とを比較してそのずれ量を算出し、当該ずれ量に基づきオフセット補正量ＯＦＤを算出できる。
【００８３】
・上記第１実施形態にかかるベースマップでは、進角側及び遅角側の両側について積算Ｄｕｔｙと不感帯幅との関係を記憶させているが、いずれか一方の側についてのみ記憶させたマップとしてもよい。この場合には、他方の側の不感帯幅については一方の側と同じ値であるとみなすか、一方の側の不感帯幅に対して予め設定した係数を乗算又は加算することで他方の側の不感帯幅を算出すればよい。
【００８４】
・上記第１実施形態にかかるベースマップでは、基準となる他のバルブタイミング調整機構（基準品）として、製品出荷されるバルブタイミング調整機構のうちの応答特性がもっとも高いもの（上限品）について、油温毎の各種値を記憶させている。これに対し、平均的な応答特性を有する調整機構（ノミナル品）や下限品を基準品として適用させ、これらノミナル品や下限品について油温毎の各種値を記憶させるようにしてもよい。
【００８５】
・内燃機関としては、ガソリン機関のような火花点火式内燃機関に限らず、例えばディーゼル機関のように圧縮着火式内燃機関等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる、バルブタイミング調整機構及びその制御システムの全体構成を示す図。
【図２】駆動指令信号のＤｕｔｙ値と、ベーンロータの相対回転速度との関係を示す図。
【図３】図１に示すＥＣＵのマイコンが実行する、相対回転角度のフィードバック制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】図１に示すＥＣＵのマイコンが実行する、保持Ｄｕｔｙ値の学習制御の処理手順を示すフローチャート。
【図５】保持不感帯幅と作動油温との関係を、進角側及び遅角側のそれぞれについて示す図。
【図６】図１に示すＥＣＵのマイコンが実行する、不感帯幅の学習制御の処理手順を示すフローチャート。
【図７】成行き品及び上限品について、経過時間に対する各種挙動を示す図。
【図８】学習値ｄ２／ｄ１を説明するための図。
【図９】図６による不感帯幅の学習制御に用いるベースマップを示す図。
【符号の説明】
【００８７】
１０…クランク軸（出力軸）、１４…カム軸、２０…バルブタイミング調整機構、２１…ハウジング（出力側回転体）、２２…ベーンロータ（カム側回転体）、３０…ＯＣＶ（制御バルブ）、４０…ＥＣＵ（制御装置）、４２…メモリ（記憶装置）、Ｐ…油圧ポンプ、Ｓ４２，Ｓ４４，Ｓ４６，Ｓ４８…学習手段。
【図１】
0004978542.tif 000002
【図２】
0004978542.tif 000003
【図３】
0004978542.tif 000004
【図４】
0004978542.tif 000005
【図５】
0004978542.tif 000006
【図６】
0004978542.tif 000007
【図７】
0004978542.tif 000008
【図８】
0004978542.tif 000009
【図９】
0004978542.tif 000010