(57)【要約】【課題】見かけ上の変換角の変化や、ソレノイドバルブの不感帯中央値のズレによるバルブタイミング制御の制御性悪化を防止する。【解決手段】制御量演算手段７０は、目標位相差に基づいて基本制御量を算出する基本制御量算出手段Ｂ５と、前記偏差を積分した値に基づいて基本制御量を補正するための補正量を算出するフィードバック補償部Ｂ６と、目標位相差が位相差規制手段に規制された状態からそれ以外の状態に変化したときに、前記偏差を積分した値を初期化するための初期値を演算する初期値演算手段Ｂ４と、実位相差が位相差規制手段に規制され得る範囲であるか否かを判定する実位相範囲判定手段Ｂ３と、を有し、初期値演算手段Ｂ４は、実位相差が位相差規制手段に規制され得ない範囲内で変化しているときの前記偏差を積分した値に相当する値を、初期値とする。【選択図】図１
2009209732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの位相差を調整することによりバルブタイミングを変更し得る位相差調整手段と、
前記クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、
前記カムシャフトの位相を検出するカムシャフト位相検出手段と、
前記位相差の最大値及び最小値を機械的に規制するために設けた位相差規制手段と、
機関運転状態に応じた目標位相差を設定する目標位相差設定手段と、
前記クランクシャフト位相検出手段の検出値と前記カムシャフト位相検出手段の検出値との偏差を実際の位相差として演算する実位相差検出手段と、
前記目標位相差と前記実位相差との偏差がゼロになるように前記位相差調整手段に入力する制御量を演算する制御量演算手段と、
を備える可変動弁機構付き内燃機関の制御装置において、
前記制御量演算手段は、
前記目標位相差に基づいて基本制御量を算出する基本制御量算出手段と、
前記目標位相差と実位相差との偏差を積分した値に基づいて前記基本制御量を補正するための補正量を算出するフィードバック補正手段と、
前記目標位相差が前記位相差規制手段に規制された状態から規制されていない状態に変化したときに、前記目標位相差と実位相差との偏差を積分した値を初期化するための初期値を演算する初期値演算手段と、
前記実位相差が、予め設定した前記位相差規制手段に規制され得る範囲であるか否かを判定する実位相範囲判定手段と、
を有し、
前記初期値演算手段は、前記実位相差が前記位相差規制手段に規制され得ない範囲内で変化しているときの前記目標位相差と実位相差との偏差を積分した値に相当する値を、前記初期値とすることを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記初期値演算手段は、前記実位相差が前記位相差規制手段に規制され得ない範囲内で変化しているときの前記目標位相差と実位相差との偏差を積分した値に対して、前記フィードバック補正手段の出力変化よりも十分に遅い時定数をもったローパスフィルタによりフィルタ処理を施し、このフィルタ処理後の値を前記初期値とすることを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記初期値演算手段は、前記実位相差が前記位相差規制手段に規制され得ない範囲内で変化しているときのみ前記フィルタ処理を行い、前記位相差規制手段に規制され得る範囲内にあるときは、前記位相差規制手段に規制され得ない範囲内で変化しているときのフィルタ処理後の値を保持することを特徴とする請求項２に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記位相規制手段に規制され得る範囲とされ得ない範囲との境界値に、ヒステリシスを設けることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項５】
内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの位相差を調整することによりバルブタイミングを変更し得る位相差調整手段と、
前記クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、
前記カムシャフトの位相を検出するカムシャフト位相検出手段と、
前記位相差の最大値及び最小値を機械的に規制するために設けた位相差規制手段と、
機関運転状態に応じた目標位相差を設定する目標位相差設定手段と、
前記クランクシャフト位相検出手段の検出値と前記カムシャフト位相検出手段の検出値との偏差を実際の位相差として演算する実位相差検出手段と、
を備え、
前記目標位相差と前記実位相差との偏差がゼロになるように前記位相差調整手段に入力する制御量を演算する内燃機関の可変動弁機構制御方法において、
前記目標位相差に基づいて基本制御量を算出し、
前記目標位相差と実位相差との偏差を積分した値に基づいて前記基本制御量を補正し、
前記目標位相差が前記位相差規制手段に規制された状態から規制されていない状態に変化したときに、前記実位相差が前記位相差規制手段に規制され得ない範囲内で変化しているときの前記目標位相差と実位相差との偏差を積分した値に相当する値で、前記目標位相差と実位相差との偏差を積分した値を初期化することを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変動弁機構制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のカムシャフトとカムシャフト駆動用スプロケットとの相対角度（変換角度）を、油圧を用いて変更することにより、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを進角／遅角制御する可変動弁機構の制御装置が知られている（特許文献１）。具体的には、制御装置への通電開始直後から実際の変換角（実変換角）を目標変換角に速やかに収束させることを目的として、積分を伴ったフィードバック制御手段を備え、制御量を補正する補正量のうち積分器による補正分を学習し、通電開始直後に積分器をこの学習値で初期化している。
【特許文献１】特許３０６８８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、可変動弁機構の油圧制御に用いる三位置弁のソレノイドバルブは、電流に対して速度が発生しない不感帯を有している。このため、特許文献２では、不感帯の中央に相当する電流をフィードバック制御手段の演算値に加算して、ソレノイドバルブの制御電流としている。このソレノイドバルブの不感帯の中央に相当する電流には個体差によりバラツキがあるが、特許文献２では、バラツキによって発生した実変換角と目標変換角との偏差を積分器が溜め込むことで、このソレノイドバルブのバラツキ分を補正している。
【０００４】
一方、可変動弁機構においては、クランクシャフトのセンサ信号発生からカムシャフトのセンサ信号発生までの間に燃焼変動が生じたり、カムシャフトとクランクシャフトとを連係するチェーンが撓んだりすること等により、両シャフトの回転速度が変化してしまい、実変換角が変化していなくても、見かけ上は変換角が変化して検出されてしまう場合がある。このため、例えば目標変換角が機構的に規制される最遅角位置である場合には、実際には最遅角位置に到達しているにもかかわらず、見かけ上は目標変換角に到達していないという状況が生じ得る。
【０００５】
特許文献２では、このような場合には実変換角と目標変換角との見かけ上の偏差の積分値が積分器に溜め込まれてしまい、この誤った積分値を学習値として記憶することになる。したがって、学習値に基づいて初期化することにより、かえって制御性能が悪化してしまうという問題がある。
【０００６】
また、単純に積分器をゼロにするよう初期化するだけでは、前述したソレノイドバルブの不感帯の中央に相当する電流のバラツキを補正することができないので、初期化直後に制御性能が悪化することを回避できなくなる。
【０００７】
そこで、本発明では、見かけ上の変換角が変化した場合の不要な積分溜まりの影響を除去し、かつソレノイドバルブの不感帯の中央に相当する電流のバラツキを補正することができるように、フィードバック制御手段の積分項を初期化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置は、内燃機関のクランクシャフトとカムシャフトとの位相差を調整することによりバルブタイミングを変更し得る位相差調整手段と、クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、カムシャフトの位相を検出するカムシャフト位相検出手段と、位相差の最大値及び最小値を機械的に規制するために設けた位相差規制手段と、機関運転状態に応じた目標位相差を設定する目標位相差設定手段と、クランクシャフト位相検出手段の検出値とカムシャフト位相検出手段の検出値との偏差を実際の位相差として演算する実位相差検出手段と、目標位相差と実位相差との偏差がゼロになるように位相差調整手段に入力する制御量を演算する制御量演算手段と、を備える可変動弁機構付き内燃機関の制御装置であって、制御量演算手段は、目標位相差に基づいて基本制御量を算出する基本制御量算出手段と、目標位相差と実位相差との偏差を積分した値に基づいて基本制御量を補正するための補正量を算出するフィードバック補正手段と、目標位相差が位相差規制手段に規制された状態から規制されていない状態に変化したときに、目標位相差と実位相差との偏差を積分した値を初期化するための初期値を演算する初期値演算手段と、実位相差が予め設定した位相差規制手段に規制され得る範囲であるか否かを判定する実位相範囲判定手段と、を有し、初期値演算手段は、実位相差が位相差規制手段に規制され得ない範囲内で変化しているときの目標位相差と実位相差との偏差を積分した値に相当する値を前記初期値とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フィードバック補正手段の積分項の初期値として、不感帯の中央に相当する電流の特性ズレを補正するような値を設定することができるので、基準位置の学習値のズレにより見かけ上の変換角が変化した場合でも、不要な積分溜まりの影響を除去し、かつソレノイドバルブの不感帯の中央に相当する電流のバラツキを補正することができるように、フィードバック制御手段の積分項を初期化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図1は、本発明による可変動弁機構（以下、「ＶＴＣ」という）の制御装置の一実施形態の構成を示す図である。１は位相差調整手段としてのＶＴＣ制御装置、３０はＶＴＣ、４０はソレノイドバルブ、４１はオイルポンプ、４５はオイルパン、７０はコントローラである。
【００１２】
ＶＴＣ制御装置１は、目標位相差設定手段及び制御量演算手段としてのコントローラ７０と、ソレノイドバルブ４０とを有し、ソレノイドバルブ４０によって油路を切り替えてＶＴＣ３０に供給される作動油量を調整してＶＴＣ３０の変換角度θを制御する。
【００１３】
ＶＴＣ３０は、カムシャフト３１と、カムシャフト３１と同軸であってベルト又はチェーンを介してエンジンのクランクシャフト（図示せず）と同期回転するカムシャフト駆動用スプロケット３３と、を有し、油圧によってカムシャフト３１とカムシャフト駆動用スプロケット３３との相対位相角（変換角度）を変更することで、吸気バルブ又は排気バルブ（図示せず）の開閉タイミングを進角／遅角制御する。
【００１４】
カムシャフト３１は、カムシャフト３１と一体回転する複数枚（図１中では３枚）のベーン３２を備える。
【００１５】
カムシャフト駆動用スプロケット３３には、ベーン３２の回転を許容する空間が設けられる。この空間がベーン３２によって進角油圧室３３ａ及び遅角油圧室３３ｂになっている。
【００１６】
進角油圧室３３ａは進角油路４３ａを介して通路切り換え用のソレノイドバルブ４０に接続される。遅角油圧室３３ｂは遅角油路４３ｂを介して通路切り換え用のソレノイドバルブ４０に接続される。
【００１７】
また、ソレノイドバルブ４０には、進角油路４３ａ及び遅角油路４３ｂの他に、途中にオイルパン４５の作動油を圧送するオイルポンプ４１を設けたオイル供給路４２と、オイルパン４５に作動油を戻すドレン通路４４と、が接続される。
【００１８】
ＶＴＣ制御装置１は、ソレノイドバルブ４０への通電量を制御して油路を切り替えることで、進角油圧室３３ａ及び遅角油圧室３３ｂへの油圧を適宜変更、保持し、変換角度を変更、保持する。これにより、ＶＴＣ３０は、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）を進角／遅角制御する。
【００１９】
具体的には、ソレノイドバルブ４０への通電量を増大させると、通路Ａに切り替わり、オイルパン４５の作動油が進角油路４３ａを通って進角油圧室３３ａに供給される。一方で、遅角油圧室３３ｂの作動油が、遅角油路４３ｂ及びドレン通路４４を通ってオイルパン４５に排出される。これにより、進角油圧室３３ａの油圧が相対的に高くなり、バルブタイミングが進角する。
【００２０】
また、ソレノイドバルブ４０への通電量を減少させると、通路Ｂに切り替わり、オイルパン４５内の作動油が、遅角油路４３ｂを通って遅角油圧室３３ｂに供給される。一方で、進角油圧室３３ａの作動油が、進角油路４３ａ及びドレン通路４４を通ってオイルパン４５に排出される。これにより、遅角油圧室３３ｂの油圧が相対的に高くなり、バルブタイミングが遅角する。
【００２１】
ソレノイドバルブ４０への通電量の制御は、コントローラ７０によって実行される。コントローラ７０には、クランクシャフト位相検出手段としてのクランク角センサ７１と、カムシャフト位相検出手段としてのカム角センサ７２と、水温センサ７３が接続される。クランク角センサ７１は、クランクシャフトの角度信号を出力するとともに、クランクシャフトの基準回転位置で基準クランク位置信号を出力する。カム角センサ７２は、カムシャフト３１の基準回転位置で基準カムシャフト位置信号を出力する。水温センサ７３は、エンジン水温を出力する。
【００２２】
コントローラ７０は、クランク角センサ７１及びカム角センサ７２に基づいて進角量を算出し、この進角量をＶＴＣ３０の現在の変換角度（以下、「実変換角度」という）θとしている。
【００２３】
具体的には、カムシャフト３１またはカムシャフト３１に連結された部材に凸部又は凹部の被検出部を設け、この被検出部をカム角センサ７２で検出してカムシャフト３１の回転信号を出力し、このカムシャフト回転位置信号と、クランク角センサ７１からの基準クランク角位置信号との位相差に基づいて実際の進角量を検出している。この進角量は、カムシャフト３１の回転が位相差規制手段としてのメカストッパで規制される基準位置（ここでは最遅角側の規制位置を基準位置とする）に対する進角量として検出するため、この基準位置の位相ズレを学習することで、バルブタイミング制御中は、学習された基準位置に対して実際の進角量（実変換角度θnow）を検出することとなる。なお、メカストッパとは、クランクシャフトに対するカムシャフト３１の相対位相角を機械的に規制するための機構である。つまり、バルブタイミングの最進角状態及び最遅角状態は、いずれもカムシャフト３１がメカストッパに当たった状態である。
【００２４】
そして、この実変換角度θnowが、エンジンの運転条件に基づいて設定される目標変換角度θcomに追従するように、ソレノイドバルブ４０への通電量を制御する。
【００２５】
図２は、コントローラ７０のＶＴＣ制御に関する機能を示す制御ブロック図である。なお、各ブロックには、後述するフローチャートのステップ番号に対応する番号を、冒頭にＢを付加して付番した。各ブロックの具体的な制御内容の詳細については、フローチャートに沿って後述する。
【００２６】
コントローラ７０は、基本制御量算出手段としてのフィードフォワード補償部Ｂ５と、フィードバック補正手段としてのフィードバック補償部Ｂ６と、不感帯補償部Ｂ７と、初期値演算手段としての初期値算出部Ｂ４、変換角算出部Ｂ２と、を有し、目標変換角度θcomに基づいてソレノイドバルブ４０を制御するための電流指令値Ｉｃｏｍを出力する。
【００２７】
変換角算出部Ｂ２は、クランク角センサ７１とカム角センサ７２の検出信号に基づいて実変換角度θnowを算出する。
【００２８】
フィードフォワード補償部Ｂ５は、目標変換角度θcomを入力し、電流指令値（Ｆ／Ｆ項）Ｉcomffと変換角規範応答θrefを算出する。
【００２９】
フィードバック補償部Ｂ６は、変換角規範応答θrefと実変換角度θnowの偏差θerrを入力して、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）Ｉcomfbを算出する。
【００３０】
初期値算出部Ｂ４は、実変換角度θｎｏｗを入力して、フィードバック補償部Ｂ６の積分項の初期値Ｉcomfb_nitを算出する。
【００３１】
不感帯補償部Ｂ７は、電流指令値Ｉcomを、電流指令値（Ｆ／Ｆ項）Ｉcomffと、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）Ｉcomfbと、不感帯の中央に相当する電流値（以下、不感帯中央電流値という）Ｉcntrとの和として算出する。ここで、不感帯とは、ソレノイドバルブ４０が有する、電流値に対して速度が変化しない領域、つまり、図８に示すように、電流値を変化させてもソレノイドバルブ４０の動きにより変化する変換角速度が変化しない領域のことをいう。
【００３２】
図３は、コントローラ７０が実行するＶＴＣ制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、コントローラ７０は、この処理を例えば１０ｍｓ程度の微小時間サイクルで繰り返し行う。
【００３３】
ステップＳ１では、運転条件に応じた目標変換角度θcomの設定を行う。具体的には、目標変換角度θcomを運転条件（例えば、エンジン回転数と負荷）に割りつけたマップを予め作成しておき、これを検索することによって設定する。
【００３４】
ステップＳ２では、変換角算出部Ｂ２にて上述したようにクランク角センサ７１とカム角センサ７２の検出信号に基づいて実変換角度θnowを算出する。
【００３５】
ステップＳ３では、実位相範囲判定手段として、実変換角度θnowがメカストッパに抵触しない範囲か否かの判定を行う。判定法の詳細については、後述する。
【００３６】
ステップＳ４では、初期値算出部Ｂ４にて上述したように実変換角度θｎｏｗを入力して、フィードバック補償部Ｂ６の積分項の初期値Ｉcomfb_nitを算出する。この初期値Ｉcomfb_nitは、目標変換角度θｃｏｍがメカストッパ位置の状態からそれ以外の状態に変化するときに、フィードバック補償部Ｂ６の積分項を初期化するためのものである。算出法の詳細については、後述する。
【００３７】
ステップＳ５では、フィードフォワード補償部Ｂ５にて、上述したように目標変換角度θcomを入力し、電流指令値（Ｆ／Ｆ項）Ｉcomffと変換角規範応答θrefを算出する。電流指令値（Ｆ／Ｆ項）Ｉcomffは、規範モデルの伝達関数と制御対象モデルの伝達関数の逆系の積で構成された伝達関数に目標変換角度θcomを入力することにより算出される。変換角規範応答θrefは、規範モデルの伝達関数に目標変換角度θcomを入力することにより算出される。
【００３８】
ステップＳ６では、フィードバック補償部Ｂ６にて、上述したように変換角規範応答θrefと実変換角度θnowの偏差θerrを入力して、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）Ｉcomfbを算出する。算出法の詳細については後述する。
【００３９】
ステップＳ７では、不感帯補償部Ｂ７にて、上述したように電流指令値Ｉcomを、電流指令値（Ｆ／Ｆ項）Ｉcomffと、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）Ｉcomfbと、不感帯の中央に相当する電流値（以下、不感帯中央電流値という）Ｉcntrとの和として算出し、この電流指令値Ｉcomをソレノイドバルブ４０に出力する。実際には、駆動電流を実現するように駆動電圧とソレノイドバルブ４０の抵抗値を考慮したＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）デューティー比を算出し、ソレノイドバルブ４０をＰＷＭ駆動する。
【００４０】
図４は、図３のステップＳ３で行う、メカストッパに接触する範囲か否かの判定のフローチャートである。「メカストッパに接触する範囲」、「メカストッパに接触しない範囲」とは、それぞれ、目標変換角度θcomがメカストッパ位置でない場合に、メカストッパに接触する可能性がある範囲、接触することがあり得ない範囲、のことをいう。
【００４１】
このフローチャート中で使用するフラグｆＡＲＥＡは、実変換角度θnowがメカストッパに接触しない範囲にあるか否かの判定結果を示すフラグであり、１のときはメカストッパに接触しない範囲にあることを示し、ゼロのときは接触する範囲にあることを示す。機関始動時のように、コントローラ７０への通電開始直後の制御開始時点ではゼロである。
【００４２】
また、メカストッパに接触する範囲か否かを判定するための判定値は、進角側についてはθAout、θAin、遅角側についてはθLin、θLoutとし、それぞれヒステリシスを設けている。これらの判定値には次のような大小関係がある。
【００４３】
θAstop＞θAout＞θAin＞θLin＞θLout＞θLstop
ここで、θAstopは進角側のメカストッパ位置、θLstopは遅角側のメカストッパ位置である。以下、具体的内容について各ステップに沿って説明する。
【００４４】
ステップＳ２０では、フラグｆＡＲＥＡがゼロか否かの判定を行う。判定の結果、フラグｆＡＲＥＡがゼロの場合にはステップＳ２１へ、１の場合はステップＳ２４に進む。
【００４５】
ステップＳ２１では、実変換角度θnowがθLin以上であるか否かの判定を行い、θLin以上の場合はステップＳ２２へ、θLinより小さい場合はステップＳ２６へそれぞれ進む。
【００４６】
ステップＳ２２では、実変換角度θnowがθAin以下であるか否かの判定を行い、θAin以下の場合はステップＳ２３へ、θAinより大きい場合はステップＳ２６へそれぞれ進む。
【００４７】
ステップＳ２４では、実変換角度θnowがθLout以上であるか否かの判定を行い、θLout以上の場合はステップＳ２５へ、θLoutより小さい場合はステップＳ２５へそれぞれ進む。
【００４８】
ステップＳ２５では、実変換角度θnowがθAout以下であるか否かの判定を行い、θAout以下の場合はステップＳ２３へ、θAoutより大きい場合はステップＳ２６に進む。
【００４９】
ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２５における判定の結果、ステップＳ２３では、実変換角度θnowがメカストッパに接触しない範囲であるとしてフラグｆＡＲＥＡを１とし、ステップＳ２６では、メカストッパに接触しない範囲であるとしてフラグｆＡＲＥＡをゼロとする。
【００５０】
ところで、図７に示すように、カムシャフト駆動用スプロケット３３とクランクシャフトとを連係するベルトまたはチェーンのたわみや、カムシャフト３１またはカムシャフト３１に連結した部材のいずれかに設けたカム角センサ７２の被検出部の加工精度バラツキによって、両シャフトの回転速度が変化してしまい、実際の変換角速度θnowは変化していなくても、見かけ上は実変換角度θnowが変化したように検出される場合がある。そして、見かけ上の実変換角度θnowが変化することにより、基準位置の学習値にもズレが生じる。図７は、上段がカム角センサ７２の検出信号、下段がクランク角センサ７１の検出信号を表わしている。
【００５１】
最遅角の状態（ＳCAM1）にあるときに、上記チェーン等のたわみ等によって、カム角センサ７２の検出信号が実際よりも進角したタイミング（ＳCAM2）で検出されると、実際には実変換角度θｎｏｗは変化していなくても、見かけ上は基準位置がＳCAM1とＳCAM2の差だけずれることとなる。これにより、基準位置の学習値が実際よりも大きな値となる。この状態からＶＴＣ３０を作動させて、カム角センサ７２の検出信号がＳCAM3で検出されるように変換角度を変化させると、実際の進角量はＳCAM3−ＳCAM1であるのに、見かけ上の進角量はＳCAM3−ＳCAM2となる。つまり、検出信号に基づいて算出した進角量が実際の進角量よりも小さくなってしまう。
【００５２】
そこで、メカストッパに接触するか否かの判定値θAout、θAin、θLin、θLoutは、実験等を通して基準位置の学習値のずれの最大値を求め、これに応じて設定する。
【００５３】
図５は、目標変換角度θｃｏｍがメカストッパ位置の状態からそれ以外の状態に変化するときに初期化するフィードバック補償部Ｂ６の積分項の初期値Ｉcomfb_nitを算出するために、図３のステップＳ４で行う演算のフローチャートである。
【００５４】
ステップＳ４０では、フラグｆＡＲＥＡが１か否かの判定を行い、１の場合はステップＳ４１に進み、ゼロの場合はそのまま終了する。
【００５５】
ステップＳ４１では、フィードバック補償部Ｂ６の積分項のうち、積分器の出力に相当するＩcomfb_tgを変数Ｉcomfb_mpに格納する。
【００５６】
ステップＳ４２では、変数Ｉcomfb_mpに対してフィルタ演算を施し、その出力結果をフィードバック補償部Ｂ６の積分項の初期値Ｉcomfb_nitとする。フィルタ演算には、フィードバック補償部Ｂ６の出力変化よりも十分に遅い時定数をもったローパスフィルタを用いる。これにより、フィードバック補償部Ｂ６の積分項から、外乱に対する応答等の過渡応答分を除去することができるので、後述するフィードバック補償部Ｂ６の積分項の初期値として、単純に不感帯の中央値に相当する電流のズレのみを考慮した値を設定することができる。
【００５７】
上記のように、実変換角度θｎｏｗがメカストッパに接触しない範囲にあるときには、フィードバック補償部Ｂ６の積分項に相当する値に対してフィルタ演算を施して初期値を算出する。一方、接触しない範囲にあるときは、この処理を行わないので、フィルタ演算の出力値はメカストッパに接触しない範囲のときの値に保持される。
【００５８】
図６は、図３のステップＳ６で行う、フィードバック補償部Ｂ６の演算のフローチャートである。
【００５９】
フィードバック補償部Ｂ６は、図２に示すようにＰＩＤ制御で構成されており、ステップＳ２で算出した実変換角度θnowと、ステップＳ５で算出した変換角規範応答θrefとの偏差に対して、ＰＩＤ制御の演算を行うことで、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）Ｉcomfbを求める。以下、具体的内容について各ステップに沿って説明する。
【００６０】
ステップＳ６０では、変換角規範応答θrefと実変換角θnowとの偏差θerrを演算する。
【００６１】
ステップＳ６１では、偏差θerrを用いて比例制御の演算を行い、比例項Ｉcomfb_pを演算する。
【００６２】
ステップＳ６２、Ｓ６３では、目標変換角度θnowが、メカストッパで規制される基準位置からそれ以外の位置に変化したか否かを判定する。変化していればステップＳ６４に進み、変化していなければステップＳ６５に進む。
【００６３】
ステップＳ６４では、フィードバック補償部Ｂ６の積分項Ｉcomfb_tgをステップＳ４で算出した初期値Ｉcomfb_nitに初期化する。
【００６４】
ステップＳ６５では、偏差θerrを用いて積分演算を行い、積分値Ｉcomfb_tgを算出する。
【００６５】
ステップＳ６６では、積分値Ｉcomfb_tgを用いて積分制御の演算を行い、積分項Ｉcomfb_iを算出する。
【００６６】
ステップＳ６７では、偏差θｅｒｒを用いて微分制御の演算を行い、微分項Ｉcomfb_dを算出する。
【００６７】
ステップＳ６８では、フィードバック補償部Ｂ６の出力Ｉcomfbを下式（１）により算出する。
【００６８】
Ｉcomfb＝Ｉcomfb_p＋Ｉcomfb_i＋Ｉcofb_d    ・・・（１）
以上のように、目標変換角度θcomがメカストッパに規制される基準位置からそれ以外の位置に変化した場合に、予め設定したメカストッパに接触しない範囲で実変換角度θnowが変化しているときのフィードバック補償部Ｂ６の積分項に相当する値を、フィードバック補償部Ｂ６の積分項の初期値とする。
【００６９】
図９は、図５及び図６の制御を実行することによる効果の一例を示すための、変換角度、電流値及び積分項についてのタイムチャートである。
【００７０】
図９においては、変換角度をクランクシャフトアングル[ｄｅｇＣＡ]で表わし、例えば、メカストッパ位置は４０[ｄｅｇＣＡ]、メカストッパに接触するか否かの閾値を３５[ｄｅｇＣＡ]とする。なお、メカストッパに接触しない範囲か否かの閾値は、実際の演算では上述したようにヒステリシスをもたせているが、図９中では簡単のためヒステリシスを省略している。また、基準位置の学習値及び不感帯の中央に相当する電流値にはズレがあるため、目標変換角度θcomがメカストッパ位置（４０[ｄｅｇＣＡ]）となっても、実変換角度θnowはメカストッパ位置まで到達せず、また、フィードバック補償部Ｂ６の積分値Ｉcomfb_itgはマイナス側に積分を溜め込む状況とする。
【００７１】
目標変換角度θcomがメカストッパ位置に変化することで、実変換角度θnowが増大し始める。そして、時刻ｔ１で実変換角度θnowがメカストッパに接触する範囲に進入するが、基準位置の学習値のズレにより、実変換角度θnowは３８[ｄｅｇＣＡ]までしか到達しない。その後、目標変換角度θcomがメカストッパに接触しない範囲の値に変化し、時刻ｔ２で目標変換角度θcomがメカストッパ位置以外に変化する。
【００７２】
このとき、時刻ｔ１において実変換角度θnowがメカストッパに接触する範囲に進入すると、フィードバック補償部Ｂ６の積分項に相当する値を保持していた変数Ｉcomfb_tmpは、時刻ｔ１の時点の値に保持される。そして、時刻ｔ２で目標変換角度θcomがメカストッパ位置以外に変化すると、フィードバック補償部Ｂ６の積分値Ｉcomfb_itgを積分項Ｉcomfb_tmpにて初期化する。
【００７３】
これに対して、図１０は、図９と同様の状況において溜め込んだ積分を初期化しない場合、図１１は同様に溜め込んだ積分をゼロで初期化する場合についてのタイムチャートである。
【００７４】
実変換角度θnowが目標変換角度θcomであるメカストッパ位置に到達しないと、積分項は溜まり続ける。これを初期化しないと、図１０に示すように、目標変換角度θcomがメカストッパ位置以外に変化した場合の実変換角度θnowの規範応答への追従性が悪化する。
【００７５】
一方、目標変換角度θcomがメカストッパ位置以外に変化した場合に積分項をゼロで初期化すると、図１１に示すように、不感帯の中央に相当する電流値のズレに起因して貯め込まれた積分項まで失われてしまうので、目標変換角度θcomがメカストッパ位置以外に変化した場合の実変換角度θnowの規範応答への追従性が悪化する。
【００７６】
これに対して、本実施形態では、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に溜め込んだ積分を除去しつつ、フィードバック補償部Ｂ６の積分値Ｉcomfb_itgを不感帯の中央に相当する電流の特性ズレを含んだ初期値に設定するため、規範応答に追従した理想的な実変換角度θnowの応答を実現することができる。
【００７７】
図１２は、図５のステップＳ４２におけるフィルタ処理による効果を説明するための変換角度、電流値及び積分項についてのタイムチャートである。ここでは、目標変換角度θcomの変化ついては図９と同様であるが、積分項が変動しているものとする。
【００７８】
目標変換角度θcomがメカストッパに接触しない範囲である時刻ｔ１以前では、フィードバック補償部Ｂ６の積分項が変動しているため、これに相当する値を保持している変数Ｉcomfb_tmpも変動している。しかし、時刻ｔ２では変数Ｉcomfb_tmpにフィルタ処理を施したＩcomfb_initにて初期化を行うので、積分項が変動している場合であっても、規範応答に追従した理想的な実変換角度θnowの応答を実現することができる。
【００７９】
図１３は、目標変換角度θcomがメカストッパに接触する範囲になったときに上記フィルタ処理を停止することによる効果を説明するためのタイムチャートである。図１４は、比較のためのタイムチャートであり、目標変換角度θcomがメカストッパに接触する範囲となってもフィルタ処理を停止しない場合について表したタイムチャートである。目標変換角度θcomの変化については、時刻ｔ０で外乱が入力されること以外は、図９と同様の条件である。
【００８０】
時刻ｔ０において、外乱が入力されることにより、実変換角度θnowが変化すると、これを補償するためにフィードバック補償部Ｂ６の積分項も変化している。
【００８１】
その後、時刻ｔ１で実変換角度θnowがメカストッパに接触する範囲に進入した後にフィルタ処理を停止すると、図１３に示すように、フィルタ処理後の値Ｉcomfb_initは時刻ｔ１における値を保持することとなる。
【００８２】
一方、時刻ｔ１以降もフィルタ処理を継続すると、図１４に示すように、フィルタ処理後の値Ｉcomfb_initが、フィードバック補償部Ｂ６の積分項に相当する値を保持していた変数Ｉcomfb_mp、に収束する。この変数Ｉcomfb_tmpは、時刻ｔ１以降は外乱入力による影響を受けて変化した状態で保持されているものである。なお、外乱入力がない場合の時刻ｔ１における変数Ｉcomfb_tmpは、図９に示したとおりである。
【００８３】
すなわち、時刻ｔ１以降はフィルタ処理を停止した場合の初期値Ｉcomfb_initの方が、時刻ｔ１以降もフィルタ処理を継続した場合の初期値Ｉcomfb_initよりも、外乱入力による影響が小さい。
【００８４】
このため、時刻ｔ２で積分項を初期化した後は、図１３と図１４との比較から明らかなように、時刻ｔ１以降フィルタ処理を停止していた図１３の場合の方が、実変換角度θnowの応答性がよい。
【００８５】
図１５は、メカストッパに接触する範囲か否かの判定のための判定値にヒステリシスを設けた場合の効果を説明するための図である。図１６は比較のための図であり、ヒステリシスを設けない場合について示している。
【００８６】
図１５、図１６のいずれも、目標変換角度θcomが判定値に近い値で、実変換角度θnowがこの判定値の近傍で変動している場合について示している。
【００８７】
判定値にヒステリシスを設けた場合には、時刻ｔ１で判定値θAoutを超えてメカストッパに接触する範囲に進入した以降、図１５に示すように実変換角度θnowは判定値θAinを下回ることがなければ、フラグｆＡＲＥＡはゼロのままである。このため、フィードバック補償部Ｂ６の積分項に相当する値を保持する変数Ｉcomfb_tmpも時刻ｔ１における値を保持したまま一定となり、これにフィルタ処理を施すことにより得られる初期値Ｉcomfb_initも一定となる。
【００８８】
これに対して、同条件であっても判定値にヒステリシスを設けない場合には、図１６に示すように、時刻ｔ２でメカストッパに接触しない範囲に進入することになり、フラグｆＡＲＥＡが１に切り替わる。その後時刻ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６でメカストッパに接触する範囲への進入、離脱を繰り返すたびに、フラグｆＡＲＥＡも切り替わる。このため、フィードバック補償部Ｂ６の積分項に相当する値を保持する変数Ｉcomfb_tmpも変動することとなるので、フィルタ処理後の初期値Ｉcomfb_initも変動し、安定しない。
【００８９】
このように、メカストッパに接触する範囲か否かの判定のための判定値にヒステリシスを設けることにより、安定的に応答性の悪化を防止することができる。
【００９０】
以上により本実施形態では、次のような効果を得ることができる。
【００９１】
（１）クランクシャフトとカムシャフト３１との位相差を調整することによりバルブタイミングを変更し得るＶＴＣ３０と、クランク角センサ７１と、カム角センサ７２と、位相差の最大値及び最小値を機械的に規制するために設けたメカストッパと、機関運転状態に応じた目標位相差（目標変換角度θcom）を設定するコントローラ７０と、クランク角センサ７１の検出値とカム角センサ７２の検出値との偏差を実際の位相差（変換角度θnow）として演算する変換角度算出部Ｂ２と、目標変換角度θcomと実変換角度θnowとの偏差がゼロになるようにＶＴＣ３０に入力する制御量を演算するコントローラ７０と、を備える可変動弁機構付き内燃機関の制御装置において、目標変換角度θcomに基づいて基本制御量を算出するフィードフォワード補償部Ｂ５と、目標変換角度θcomと実変換角度θnowとの偏差を積分した値に基づいて基本制御量を補正するためのフィードバック補正量を算出するフィードバック補償部Ｂ６と、目標変換角度θcomがメカストッパに規制された状態から規制されていない状態に変化したときに、目標変換角度θcomと実変換角度θnowとの偏差を積分した値を初期化するための初期値Ｉcomfb_nitを演算する初期値算出部Ｂ４と、実変換角度θnowが、予め設定したメカストッパに接触する範囲であるか否かを判定する実変換角判定部Ｂ３と、を有し、初期値算出部Ｂ４は、実変換角度θnowがメカストッパに接触しない範囲内で変化しているときのフィードバック補償部Ｂ６の積分項に相当する値を、初期値とするので、フィードバック補償部Ｂ６の積分項の初期値として、不感帯の中央に相当する電流の特性ズレを補正する効果をもった値を設定することができる。このため、基準位置学習ズレによりメカストッパへの接触を認識できなくても、ストッパに接触した後の不要な積分溜まりの影響を除去することができる。
【００９２】
（２）初期化に用いるフィードバック補償部Ｂ６の積分項に相当する値に対して、フィードバック補償部Ｂ６の出力変化よりも十分に遅い時定数をもったローパスフィルタによりフィルタ処理を施し、このフィルタ処理後の値を初期値とするので、フィードバック補償部Ｂ６の積分項から、外乱に対する応答等の過渡応答分を除去することができる。このため、不感帯の中央に相当する電流のズレのみを考慮した初期値を設定することができるので、初期値の設定精度を向上させることができる。
【００９３】
（３）メカストッパに接触しない範囲内で変化しているときのみフィルタ処理を行い、メカストッパに接触する範囲内にあるときは、メカストッパに接触しない範囲内で変化しているときのフィルタ処理後の値を保持するので、外乱等によるフィードバック補償部Ｂ６の積分項の振動がピークのときに、実変換角度θnowがメカストッパに接触しない範囲から接触する範囲へと変化した場合にも、初期値として設定する値が積分項の振動ピーク値に収束することがなくなるので、初期値の設定精度が悪化することを防止できる。
【００９４】
（４）メカストッパに接触する範囲か否かの判定値に、ヒステリシスを設けるので、実変換角度θnowが判定値付近でハンチングした際の、初期値の設定精度の悪化を回避することができる。
【００９５】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本実施形態を適用する可変動弁機構のシステム構成図である。
【図２】可変動弁機構制御に関する機能を示す制御ブロック図
【図３】可変動弁機構の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】メカストッパに接触する範囲か否かの判定のフローチャートである。
【図５】初期値Ｉcomfb_initを算出するためのフローチャートである。
【図６】フィードバック補償部で実行する演算のフローチャートである。
【図７】基準位置の学習ズレによる変換角度計測への影響を示す図である。
【図８】電流−変換角度特性を示す図である。
【図９】フィードバック補償部の積分項を初期値Ｉcomfb_initで初期化する効果を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】フィードバック補償部の積分項を初期化しない場合のタイムチャートである。
【図１１】フィードバック補償部の積分項をゼロで初期化する場合のタイムチャートである。
【図１２】積分項をフィルタ処理することによる効果を説明するためのタイムチャートである。
【図１３】フィルタ処理を停止することによる効果を説明するためのタイムチャートである。
【図１４】フィルタ処理を停止しない場合のタイムチャートである。
【図１５】メカストッパに接触するか否かの判定値にヒステリシスを設けることによる効果を説明するための図である。
【図１６】メカストッパに接触するか否かの判定値にヒステリシスを設けない場合について説明するための図である。
【符号の説明】
【００９７】
１    ＶＴＣ制御装置
３０    可変動弁機構（ＶＴＣ）
３１    カムシャフト
３２  ベーン
３３  カムシャフト駆動用スプロケット
３３ａ  進角油圧室
３３ｂ  遅角油圧室
４０  ソレノイドバルブ
４１  オイルポンプ
４２  オイル供給路
４４  ドレン通路
４５  オイルパン
７０  コントローラ
７１  クランク角センサ
７２  カム角センサ
７３  水温センサ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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