(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作不感帯の中央値に対応して設定した基本制御量に、該動作不感帯を乗り越えるフィードバック制御量を加えることによって、制御対象の目標値へのフィードバック制御を開始し、目標値と実際値との偏差が所定以内の制御不感帯に入ったときに該フィードバック制御を停止すると共に、前記フィードバック制御量をスライディングモード制御によって算出するスライディングモード制御装置において、
前記制御不感帯に入ったときの目標値と実際値との定常偏差に基づいて、前記基本制御量を補正することを特徴とするスライディングモード制御装置。
【請求項２】
動作不感帯の中央値に対応して設定した基本制御量に、該動作不感帯を乗り越えるフィードバック制御量を加えることによって、制御対象の目標値へのフィードバック制御を開始すると共に、前記フィードバック制御量をスライディングモード制御によって算出するスライディングモード制御装置において、
前記目標値と実際値との偏差が所定以内の制御不感帯に入ったときに、前記フィードバック制御量の非線形項のゲインを変化させつつ該非線形項のみを用いてフィードバック制御を行ないながら、目標値と実際値との偏差が設定範囲となるように、前記ゲインを調整することを特徴とするスライディングモード制御装置。
【請求項３】
前記スライディングモード制御における切換関数Ｓが、制御対象の目標値と実際の値との偏差の関数として算出されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスライディングモード制御装置。
【請求項４】
前記切換関数Ｓが、次式により算出されることを特徴とする請求項３に記載のスライディングモード制御装置。
Ｓ＝γ×ＰＥＲＲ＋ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔ
γ：傾き
ＰＥＲＲ：制御対象の目標値と実際の値との偏差
ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔ：上記偏差の微分値
【請求項５】
前記切換関数Ｓは、次式により算出されることを特徴とする請求項３に記載のスライディングモード制御装置。
Ｓ＝γ×ＰＥＲＲ＋ｄ（ＮＯＷ）／ｄｔ
γ：傾き
ＰＥＲＲ：制御対象の目標値と実際の値との偏差
ｄ（ＮＯＷ）／ｄｔ：制御対象の変化速度
【請求項６】
前記フィードバック制御量Ｕが、次式により算出されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のスライディングモード制御装置。
Ｕ＝ｃ×ＰＥＲＲ＋ｄ×｛ｄ（ＮＯＷ）／ｄｔ]−Ｋ[（Ｓ／｜Ｓ｜＋δ）]
ｄ（ＮＯＷ）／ｄｔ：制御対象の変化速度
ｃ,ｄ：定数
δ：チャタリング防止係数
【請求項７】
前記制御対象が、内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相であり、前記回転位相を目標値にフィードバック制御することで、吸・排気バルブの開閉時期を連続的に可変制御することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のスライディングモード制御装置。
【請求項８】
前記カムシャフトの回転位相は、油圧制御される油圧アクチュエータに対する油の給排を、切換弁によって選択的に制御することにより制御されることを特徴とする請求項７に記載のスライディングモード制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スライディングモード制御に関し、例えば内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を目標値にフィードバック制御するのに用いられるスライディングモード制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで、吸・排気バルブの開閉時期を連続的に可変制御する係る構成のバルブタイミング制御装置として、特開平１０−１４１０２２号公報に開示されるようなベーン式バルブタイミング制御装置がある。
【０００３】
このものは、カムスプロケットに固定される筒状のハウジングの内周面に凹部を形成する一方、カムシャフトに固定される羽車の羽部（ベーン）が前記凹部に収容させ、前記凹部内で前記羽部が移動できる範囲内でカムシャフトがカムスプロケットに対して相対的に回転できるよう構成する。
【０００４】
そして、前記羽部が前記凹部を回転方向の前後に区画して形成される一対の油圧室に対して相対的に油を給排することで、前記羽部を前記凹部の中間位置に保持させ、回転位相の連続的な可変制御を行わせる構成となっており、前記一対の油圧室の油圧が目標の回転位相が得られる油圧に調整されると、油圧通路を制御バルブで閉じて油の給排を停止させるよう構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記カムシャフト回転位相のフィードバック制御方式としては、ＰＩＤ制御などが一般的に採用されるが、この場合、制御量は、制御対象であるカムシャフトの実際の角度と目標角度との偏差（エラー量）のみを、ただ１つの変数として算出される。
【０００６】
しかしながら、前記ＰＩＤ制御を応答性よく実行するためには、油温や油圧に応じて油の粘性が変化するため、フィードバックゲインを可変に設定することが望ましいが、該設定のマッチングが容易でない。
【０００７】
また、油圧制御では、油の給排を切り換える切換弁（スプール弁）の大きな動作不感帯が存在し、該不感帯を乗り越えるために、ＰＩＤとは別にディザー分を付加してディザー制御を行なうようにしているが、ディザー分の付加判定を細かく設定する必要があって複雑な制御となり、ＲＯＭやＲＡＭの容量をとってしまい、また、部品毎の不感帯幅のバラツキを小さくして制御精度を確保するためには、部品の加工精度を上げなければならず、加工コストが増大していた。
【０００８】
このため、一般的なＰＩＤ制御から外乱の影響が小さいスライディングモード制御への移行が検討されている。
上記のような動作不感帯を有するものにスライディングモード制御を適用する場合、図１１に示すように、動作不感帯の中央値に対応して基本制御量が設定され（例えば制御デューティ５０％）、該基本制御量に、動作不感帯を乗り越えるフィードバック制御量を加えることで、フィードバック制御を開始し、バルブタイミング制御装置の目標角度と実際の角度（実角度）との偏差が所定以内の制御不感帯に入ったときに該フィードバック制御を停止する（フィードバック制御量＝０）ことになる。即ち、目標角度と実角度との偏差が０となるまで、フィードバック制御を行なおうとすると、応答遅れによるオーバーシュートによってハンチングを生じてしまうため、前記制御不感帯を設ける。これにより、該制御不感帯に入ってフィードバック制御を停止してから、切換弁（スプール弁）が動作不感帯に入って完全に閉じるまでの間に、バルブタイミング制御装置の油圧室に供給される油量によって、実角度を目標角度に十分に収束させることができる。
【０００９】
しかしながら、部品バラツキや経時劣化等により、基本制御量が切換弁の動作不感帯の中央位置に対応せず、ずれてしまうことがある。例えば、図１２に示すようにずれた場合、フィードバック制御時に進角方向に制御する場合は、動作不感帯を乗り越えるのに必要な制御デューティが大きくなるので、その分進角動作に供されるデューティ分が減少し、応答性が悪化する。
【００１０】
逆に、遅角方向に制御する場合は、動作不感帯を乗り越えるのに必要な制御デューティが小さくなるので、その分進角動作に供されるデューティ分が増大し、目標値を超えて遅角側にアンダーシュートしてしまう。
【００１１】
また、進角制御時は、前記制御不感帯に入ってフィードバック制御を停止したときの切換弁の開度が小さくなっているので（偏差に比例する線形項を設けた場合でも偏差に対するデューティ分が同一であるので、ズレ分だけ開度が減少する）、該フィードバック制御を停止してから油圧室に供給される油量も減少するため、目標角度に対して遅角側に定常偏差を生じる。一方、遅角制御時は、フィードバック制御時の切換弁の開度が大きいので、前記遅角側へのアンダーシュートの影響がそのまま残されて、やはり目標角度より遅角側に定常偏差を生じる。
【００１２】
一方、図１２とは逆方向にずれた場合は、上記とは逆に進角制御時は目標角度より進角方向にオーバーシュートし、遅角制御時は応答性が悪化し、共に目標角度より進角側に定常偏差を生じる。
【００１３】
また、上記とは別に動作不感帯の大きさにバラツキがあると、例えば、図１３に示すように、動作不感帯が小さい場合は、スライディングモード制御により設定されるフィードバック制御量の非線形項が相対的に大きくなって、チャタリングを発生する。即ち、前記制御不感帯に入ってフィードバック制御を停止したときの切換弁の開度が大きいため、切換弁が閉じるまでに油圧室に供給される油量が増大して、遅角側にアンダーシュートし、制御不感帯から外れた場合には、進角側にフィードバック制御されて今度は進角側にオーバーシュートするというチャタリングを発生する。
【００１４】
逆に、図１４に示すように、動作不感帯が大きい場合は、非線形項が相対的に小さくなって、非線形項のみでは、フィードバック制御時に動作不感帯を乗り越えることができず、応答性が悪化する。
【００１５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、動作不感帯を有する制御対象のスライディングモード制御において、部品バラツキや経時変化の影響を学習によって回避でき、高精度な制御を行うことができるようにすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
動作不感帯の中央値に対応して設定した基本制御量に、該動作不感帯を乗り越えるフィードバック制御量を加えることによって、制御対象の目標値へのフィードバック制御を開始し、目標値と実際値との偏差が所定以内の制御不感帯に入ったときに該フィードバック制御を停止すると共に、前記フィードバック制御量をスライディングモード制御によって算出するスライディングモード制御装置において、
前記制御不感帯に入ったときの目標値と実際値との定常偏差に基づいて、前記基本制御量を補正することを特徴とする。
【００１７】
請求項１に係る発明によると、
既述したように、基本制御量と動作不感帯の中央値との対応に、ずれを生じると、制御対象に目標値と実際値との定常偏差が発生する。
【００１８】
そこで、該定常偏差を基づいて基本制御量を動作不感帯の中央値に対応するように補正することにより、応答性の悪化、オーバーシュート、アンダーシュートの発生及び定常偏差の発生を抑制することができる。
【００１９】
また、請求項２に係る発明は、
動作不感帯の中央値に対応して設定した基本制御量に、該動作不感帯を乗り越えるフィードバック制御量を加えることによって、制御対象の目標値へのフィードバック制御を開始すると共に、前記フィードバック制御量をスライディングモード制御によって算出するスライディングモード制御装置において、
前記目標値と実際値との偏差が所定以内の制御不感帯に入ったときに、前記フィードバック制御量の非線形項のゲインを変化させつつ該非線形項のみを用いてフィードバック制御を行ないながら、目標値と実際値との偏差が設定範囲となるように、前記ゲインを調整することを特徴とする。
【００２０】
請求項２に係る発明によると、
制御不感帯に入ったときに、前記フィードバック制御量の非線形項のゲインを変化させつつ該非線形項のみを用いてフィードバック制御を行ないながら、目標値と実際値との偏差が設定範囲となるように、前記ゲインを調整することにより、非線形項が動作不感帯を僅かに乗り越える大きさに調整され、これにより、チャタリングを発生せず、応答性も確保される。
【００２１】
また、請求項３に係る発明は、
前記スライディングモード制御における切換関数Ｓが、制御対象の目標値と実際の値との偏差の関数として算出されることを特徴とする。
【００２２】
請求項３に係る発明によると、
偏差の状態に応じて非線形項のゲインが切り換えられるので、目標値にスムーズに収束する。
【００２３】
また、請求項４に係る発明は、
前記切換関数Ｓが、次式により算出されることを特徴とする。
Ｓ＝γ×ＰＥＲＲ＋ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔ
γ：傾き
ＰＥＲＲ：制御対象の目標値と実際の値との偏差
ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔ：上記偏差の微分値
請求項４に係る発明によると、
切換係数Ｓとして、制御対象の目標値と実際の値との偏差ＰＥＲＲに加えて、該偏差の微分値ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔを与えることにより、切換線上に沿ったスライディングモードをより滑らかなものとすることができる。
【００２４】
また、請求項５に係る発明は、
前記切換関数Ｓは、次式により算出されることを特徴とする。
Ｓ＝γ×ＰＥＲＲ＋ｄ（ＮＯＷ）／ｄｔ
γ：傾き
ＰＥＲＲ：制御対象の目標値と実際の値との偏差
ｄ（ＮＯＷ）／ｄｔ：制御対象の実速度
請求項５に係る発明によると、
前記請求項４における偏差ＰＥＲＲ量の微分値ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔの代わりに、制御対象の位置の微分値である実速度を与えるようにしても、同様に切換線上に沿ったスライディングモードを滑らかなものとすることができる。
【００２５】
また、請求項６に係る発明は、
前記スライディングモード制御における制御量Ｕが、次式により算出されることを特徴とする。
【００２６】
Ｕ＝ｃ×ＰＥＲＲ＋ｄ×｛ｄ（ＮＯＷ）／ｄｔ]−Ｋ[Ｓ／（｜Ｓ｜＋δ）]
ｄ（ＮＯＷ）／ｄｔ：制御対象の実速度
ｃ,ｄ：定数
δ：チャタリング防止係数
請求項６に係る発明によると、
前記ｃ×ＰＥＲＲ＋ｄ×｛ｄ（ＮＯＷ）／ｄｔ]で表わされる線形項制御量ＵＬは、制御系の状態を切換線（Ｓ＝０）に近づける速さを調整する役割を有し、−Ｋ[（Ｓ／（｜Ｓ｜＋δ）]で表わされる非線形項制御量ＵＮＬは、切換線上に沿ったスライディングモードを生じさせる役割を有する。
【００２７】
また、請求項７に係る発明は、
前記制御対象が、内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相であり、前記回転位相を目標値にフィードバック制御することで、吸・排気バルブの開閉時期を連続的に可変制御することを特徴とする。
【００２８】
請求項７に係る発明によると、
クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで、バルブタイミングを連続的に変化させる構成において、スライディングモード制御を適用することで、前記バルブタイミング(実質的な制御対象）を目標に高精度にフィードバック制御することができる。
【００２９】
また、請求項８に係る発明は、
前記カムシャフトの回転位相は、油圧制御される油圧アクチュエータに対する油の給排を、切換弁によって選択的に制御することにより制御されることを特徴とする。
【００３０】
請求項８に係る発明によると、
油圧アクチュエータに対する油の給排を、切換弁によって選択的に制御することにより、油圧アクチュエータの駆動方向が切り換えられると共に、油圧室への油量を調整することにより、カムシャフトの回転位相が、連続的に可変制御される。
【００３１】
そして、前記切換弁によって動作不感帯を有する油圧制御式の制御対象に、本発明を適用することにより、本発明の効果を十分に発揮することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図６は、本実施形態において、スライディングモード制御を用いてフィードバック制御を行なう内燃機関のバルブタイミング制御装置の機構部分を示すものであり、吸気バルブ側に適用したものを示す。
【００３３】
図に示すバルブタイミング制御装置は、機関のクランクシャフト（図示省略）によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット１（タイミングスプロケット）と、該カムスプロケット１に対して相対回転可能に設けられたカムシャフト２と、該カムシャフト２の端部に固定されてカムスプロケット１内に回転自在に収容された回転部材３と、該回転部材３をカムスプロケット１に対して相対的に回転させる油圧回路４と、カムスプロケット１と回転部材３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構１０とを備えている。
【００３４】
前記カムスプロケット１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部５ａを有する回転部５と、該回転部５の前方に配置されて回転部材３を回転自在に収容したハウジング６と、該ハウジング６の前端開口を閉塞する蓋体たる円板状のフロントカバー７と、ハウジング６と回転部５との間に配置されてハウジング６の後端部を閉塞する略円板状のリアカバー８とから構成され、これら回転部５とハウジング６及びフロントカバー７，リアカバー８は、４本の小径ボルト９によって軸方向から一体的に結合されている。
【００３５】
前記回転部５は、略円環状を呈し、周方向の約９０°の等間隔位置に各小径ボルト９が螺着する４つの雌ねじ孔５ｂが前後方向へ貫通形成されていると共に、内部中央位置に後述する通路構成用のスリーブ２５が嵌合する段差径状の嵌合孔１１が貫通形成されている。更に、前端面には、前記リアカバー８が嵌合する円板状の嵌合溝１２が形成されている。
【００３６】
また、前記ハウジング６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の９０°位置には、４つの隔壁部１３が突設されている。この隔壁部１３は、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング６の軸方向に沿って設けられて、各両端縁がハウジング６の両端縁と同一面になっていると共に、基端側には、小径ボルト９が挿通する４つのボルト挿通孔１４が軸方向へ貫通形成されている。更に、各隔壁部１３の内端面中央位置に軸方向に沿って切欠形成された保持溝１３ａ内に、コ字形のシール部材１５と該シール部材１５を内方へ押圧する板ばね１６が嵌合保持されている。
【００３７】
更に、前記フロントカバー７は、中央の比較的大径なボルト挿通孔１７が穿設されていると共に、前記ハウジング６の各ボルト挿通孔１４と対応する位置に４つのボルト孔１８が穿設されている。
【００３８】
また、リアカバー８は、後端面に前記回転部材５の嵌合溝１２内に嵌合保持される円板部８ａを有していると共に、中央にスリーブ２５の小径な円環部２５ａが嵌入する嵌入孔８ｃが穿設され、更に、前記ボルト挿通孔１４に対応する位置に４つのボルト孔１９が同じく形成されている。
【００３９】
前記カムシャフト２は、シリンダヘッド２２の上端部にカム軸受２３を介して回転自在に支持され、外周面の所定位置に、バルブリフターを介して吸気バルブを開動作させるカム（図示省略）が一体に設けられていると共に、前端部にはフランジ部２４が一体に設けられている。
【００４０】
前記回転部材３は、フランジ部２４と嵌合穴１１にそれぞれ前後部が嵌合した前記スリーブ２５を介して軸方向から挿通した固定ボルト２６によってカムシャフト２の前端部に固定されており、中央に前記固定ボルト２６が挿通するボルト挿通孔２７ａを有する円環状の基部２７と、該基部２７の外周面周方向の９０°位置に一体に設けられた４つのベーン２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄとを備えている。
【００４１】
前記第１〜第４ベーン２８ａ〜２８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部１３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン２８ａ〜２８ｄの両側と各隔壁部１３の両側面との間に、進角側油圧室３２と遅角側油圧室３３を構成する。また、各ベーン２８ａ〜２８ｄの外周面の中央に軸方向に切欠された保持溝２９にハウジング６の内周面６ａに摺接するコ字形のシール部材３０と該シール部材３０を外方に押圧する板ばね３１がそれぞれ嵌着保持されている。
【００４２】
前記ロック機構１０は、前記回転部５の嵌合溝１２の外周側所定位置に形成された係合溝２０と、前記係合溝２０に対応した前記リアカバー８の所定位置に貫通形成されて、内周面がテーパ状の係合孔２１と、該係合孔２１に対応した前記１つのベーン２８の略中央位置に内部軸方向に沿って貫通形成された摺動用孔３５と、該１つのベーン２８の前記摺動用孔３５内に摺動自在に設けられたロックピン３４と、該ロックピン３４の後端側に弾装されたばね部材であるコイルスプリング３９と、ロックピン３４と摺動用孔３５との間に形成された受圧室４０とから構成されている。
【００４３】
前記ロックピン３４は、中央側の中径状の本体３４ａと、該本体３４ａの先端側に略先細り円錐状に形成された係合部３４ｂと、本体３４ａの後端側に形成された段差大径状のストッパ部３４ｃとから構成されており、ストッパ部３４ｃの内部凹溝３４ｄの底面とフロントカバー７の内端面との間に弾装された前記コイルスプリング３９のばね力によって係合孔２１方向へ付勢されるようになっていると共に、前記本体３４ａとストッパ部３４ｃとの間の外周面及び摺動用孔３５の内周面との間に形成された受圧室４０内の油圧によって、係合孔２１から抜け出る方向に摺動するようになっている。また、この受圧室４０は、前記ベーン２８の側部に形成された通孔３６によって前記遅角側油圧室３３に連通している。また、ロックピン３４の係合部３４ｂは、回転部材３の最大遅角側の回動位置において係合部３４ｂが係合孔２１内に係入するようになっている。
【００４４】
前記油圧回路４は、進角側油圧室３２に対して油圧を給排する第１油圧通路４１と、遅角側油圧室３３に対して油圧を給排する第２油圧通路４２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路４１，４２には、供給通路４３とドレン通路４４とがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁４５を介して接続されている。前記供給通路４３には、オイルパン４６内の油を圧送するオイルポンプ４７が設けられている一方、ドレン通路４４の下流端がオイルパン４６に連通している。
【００４５】
前記第１油圧通路４１は、シリンダヘッド２２内からカムシャフト２の軸心内部に形成された第１通路部４１ａと、固定ボルト２６内部の軸線方向を通って頭部２６ａ内で分岐形成されて第１通路部４１ａと連通する第１油路４１ｂと、頭部２６ａの小径な外周面と回転部材３の基部２７内に有するボルト挿通孔２７ａの内周面との間に形成されて第１油路４１ｂに連通する油室４１ｃと、回転部材３の基部２７内に略放射状に形成されて油室４１ｃと各進角側油圧室３２に連通する４本の分岐路４１ｄとから構成されている。
【００４６】
一方、第２油圧通路４２は、シリンダヘッド２２内及びカムシャフト２の内部一側に形成された第２通路部４２ａと、前記スリーブ２５の内部に略Ｌ字形状に折曲形成されて第２通路部４２ａと連通する第２油路４２ｂと、回転部材５の嵌合孔１１の外周側孔縁に形成されて第２油路４２ｂと連通する4つの油通路溝４２ｃと、リアカバー８の周方向の約９０°の位置に形成されて、各油通路溝４２ｃと遅角側油圧室３３とを連通する４つの油孔４２ｄとから構成されている。
【００４７】
前記電磁切換弁４５は、内部のスプール弁体が各油圧通路４１，４２と供給通路４３及びドレン通路４４ａ，４４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっていると共に、コントローラ４８からの制御信号によって切り換え作動されるようになっている。
【００４８】
具体的には、図４〜図６に示すように、シリンダブロック４９の保持孔５０内に挿通固定された筒状のバルブボディ５１と、該バルブボディ５１内の弁孔５２に摺動自在に設けられて流路を切り換えるスプール弁体５３と、該スプール弁体５３を作動させる比例ソレノイド型の電磁アクチュエータ５４とから構成されている。
【００４９】
前記バルブボディ５１は、周壁の略中央位置に前記供給通路４３の下流側端と弁孔５２とを連通する供給ポート５５が貫通形成されていると共に、該供給ポート５５の両側に前記第１，第２油圧通路４１，４２の他端部と弁孔５２とを連通する第１ポート５６及び第２ポート５７がそれぞれ貫通形成されている。また、周壁の両端部には、両ドレン通路４４ａ，４４ｂと弁孔５２とを連通する第３，第４ポート５８，５９が貫通形成されている。
【００５０】
前記スプール弁体５３は、小径軸部の中央に供給ポート５５を開閉する略円柱状の第１弁部６０を有していると共に、両端部に第３，第４ポート５８，５９を開閉する略円柱状の第２，第３弁部６１，６２を有している。また、スプール弁体５３は、前端側の支軸５３ａの一端縁に有する傘部５３ｂと弁孔５２の前端側内周壁に有するスプリングシート５１ａとの間に弾装された円錐状の弁ばね６３によって、図中右方向、つまり第１弁部６０で供給ポート５５と第２油圧通路４２とを連通する方向に付勢されている。
【００５１】
前記電磁アクチュエータ５４は、コア６４，移動プランジャ６５，コイル６６，コネクタ６７などを備え、移動プランジャ６５の先端に前記スプール弁体５３の傘部５３ｂを押圧する駆動ロッド６５ａが固定されている。
【００５２】
前記コントローラ４８は、機関回転速度を検出する回転センサ１０１や吸入空気量を検出するエアフローメータ１０２からの信号によって現在の運転状態（負荷、回転）を検出すると共に、クランク角センサ１０３及びカムセンサ１０４からの信号によってカムスプロケット１とカムシャフト２との相対回動位置、即ち、クランクシャフトに対するカムシャフト２の回転位相を検出する。
【００５３】
前記コントローラ４８は、前記電磁アクチュエータ５４に対する通電量をデューティ制御信号に基づいて制御する。
例えば、コントローラ４８から電磁アクチュエータ５４にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、スプール弁体５３が弁ばね６３のばね力で図４に示す位置、つまり、最大右方向に移動する。これによって、第１弁部６０が供給ポート５５の開口端５５ａを開成して第２ポート５７と連通させると同時に、第２弁部６１が第３ポート５８の開口端を開成すると共に、第４弁部６２が第４ポート５９を閉止する。このため、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、供給ポート５５，弁孔５２，第２ポート５７，第２油圧通路４２を通って遅角側油圧室３３に供給されると共に、進角側油圧室３２内の作動油が、第１油圧通路４１，第１ポート５６，弁孔５２，第３ポート５８を通って第１ドレン通路４４ａからオイルパン４６内に排出される。
【００５４】
従って、遅角側油圧室３３の内圧が高、進角側油圧室３２の内圧が低となって、回転部材３は、ベーン２８ａ〜２８ｂを介して最大一方向に回転する。これによって、カムスプロケット１とカムシャフト２とは一方側へ相対回動して位相が変化し、この結果、吸気バルブの開時期が遅くなり、排気バルブとのオーバーラップが小さくなる。
【００５５】
一方、コントローラ４８から電磁アクチュエータ５４にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、スプール弁体５３が弁ばね６３のばね力に抗して図６に示すように左方向へ最大に摺動して、第３弁部６１が第３ポート５８を閉止すると同時に、第４弁部６２が第４ポート５９を開成すると共に、第１弁部６０が、供給ポート５５と第１ポート５６とを連通させる。このため、作動油は、供給ポート５５、第１ポート５６、第１油圧通路４１を通って進角側油圧室３２内に供給されると共に、遅角側油圧室３３内の作動油が第２油圧通路４２、第２ポート５７、第４ポート５９、第２ドレン通路４４ｂを通ってオイルパン４６に排出され、遅角側油圧室３３が低圧になる。
【００５６】
このため、回転部材３は、ベーン２８ａ〜２８ｄを介して他方向へ最大に回転し、これによって、カムスプロケット１とカムシャフト２とは他方側へ相対回動して位相が変化し、この結果、吸気バルブの開時期が早くなり（進角され）、排気バルブとのオーバーラップが大きくなる。
【００５７】
前記コントローラ４８は、第１弁部６０が供給ポート５５を閉止し、かつ、第３弁部６１が第３ポート５８を閉止し、かつ、第４弁部６２が第４ポート５９を閉止する位置となるデューティ比をベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹとする一方、クランク角センサ１０３及びカムセンサ１０４からの信号に基づいて検出されるカムスプロケット１とカムシャフト２との相対回動位置（回転位相）と、運転状態に応じて設定した前記相対回動位置（回転位相）の目標値（目標進角値）とを一致させるためのフィードバック補正分ＵＤＴＹを設定し、前記ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹとフィードバック補正分ＵＤＴＹとの加算結果を最終的なデューティ比ＶＴＣＤＴＹとし、該デューティ比ＶＴＣＤＴＹの制御信号を電磁アクチュエータ５４に出力するようにしてある。なお、前記ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹは、本発明の基本制御量に相当する値であり、供給ポート５５，第３ポート５８，第４ポート５９が共に閉止され、いずれの油圧室３２，３３でも油の給排が行われないデューティ比範囲（動作不感帯）の中央値（例えば５０％）に対応させて設定されている。
【００５８】
つまり、前記相対回動位置（回転位相）を遅角方向へ変化させる必要がある場合には、前記フィードバック補正分ＵＤＴＹによりデューティ比が減少され、オイルポンプ４７から圧送された作動油が遅角側油圧室３３に供給されると共に、進角側油圧室３２内の作動油がオイルパン４６内に排出されるようになり、逆に、前記相対回動位置（回転位相）を進角方向へ変化させる必要がある場合には、前記フィードバック補正分ＵＤＴＹによりデューティ比が増大され、作動油が進角側油圧室３２内に供給されると共に、遅角側油圧室３３内の作動油がオイルパン４６に排出されるようになる。そして、前記相対回動位置（回転位相）を現状の状態に保持する場合には、前記フィードバック補正分ＵＤＴＹの絶対値が減ることで、ベースデューティ比付近のデューティ比に戻るよう制御され、供給ポート５５，第３ポート５８，第４ポート５９の閉止（油圧の給排の停止）により各油圧室３２，３３の内圧を保持するように制御される。
【００５９】
ここで、前記フィードバック補正分ＵＤＴＹが、スライディングモード制御により、以下のように算出される。なお、以下では、前記検出されるカムスプロケット１とカムシャフト２との相対回動位置（回転位相）をバルブタイミング制御装置（ＶＴＣ）の実角度、その目標値をＶＴＣの目標角度として説明する。
【００６０】
図７は、上記のように設計されたスライディングモード制御を適用した前記コントローラ４８による電磁アクチュエータ５４のデューティ制御の様子を示すブロック図である。
【００６１】
ＶＴＣ目標角度ＶＴＣＴＲＧとＶＴＣ実角度ＶＴＣＮＯＷとの偏差ＰＥＲＲを算出し、該偏差ＰＥＲＲにＰ分ゲインｃを乗じた比例分制御量Ｕｐと、ＶＴＣ実角度ＶＴＣＮＯＷの微分値であるＶＴＣ実速度Ｕｎ'に速度ゲインｄを乗じた速度制御量ＵNを加算して線形項制御量ＵＬを算出する。
【００６２】
また、前記偏差ＰＥＲＲに傾きγを乗じた値と、偏差ＰＥＲＲの微分値ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔとを加算して、切換関数Ｓを算出し、該切換関数Ｓを用いた平滑関数−ｋＳ／（｜Ｓ｜＋δ）として非線形項制御量ＵＮＬを算出する。
【００６３】
前記線形項制御量ＵＬは、制御系（ＶＴＣ）の状態を切換線（Ｓ＝０）に近づける速さを調整する役割を有し、非線形項制御量ＵＮＬは、切換線上に沿ったスライディングモードを生じさせる役割を有する。
【００６４】
そして、前記線形項制御量ＵＬと、非線形項制御量ＵＮＬとを加算して、制御量（フィードバック補正分）ＵＤＴＹを算出し、該フィードバック補正分ＵＤＴＹを、前記動作不感帯中央位置相当のベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹと加算して該加算結果を最終的なデューティ比ＶＴＣＤＴＹとして出力する。
【００６５】
このように、スライディング制御によってフィードバック補正量を算出して、予め設定された切換線上に制御系の状態を導くようにフィードバックゲインの切換が行なわれる（図８参照）ので、油温や油圧などの外乱による影響を受けにくく、ロバスト性の高い制御を行うことができる。
【００６６】
かかる基本的なスライディングモード制御に加えて本発明に係る制御が以下のように実行される。
図９は、ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹの動作不感帯中央位置に対するズレを学習して補正する制御のフローチャートを示す。
【００６７】
ステップ１では、目標角度ＶＴＣＴＲＧが変化したか否かを判定する。
目標角度ＶＴＣＴＲＧが変化してフィードバック制御が行なわれたと判定されたときは、ステップ２へ進む。
【００６８】
ステップ２では、目標角度ＶＴＣＴＲＧと実角度ＶＴＣＮＯＷとの偏差ＰＥＲＲが所定範囲内（例えば、±３°以内）の制御不感帯に入りフィードバック制御が停止されてから、所定時間ｘの間、目標角度ＶＴＣＴＲＧが変化していないか、つまり定常状態であるか否かを判定する。
【００６９】
そして、定常状態と判定されたときは、ステップ３へ進み、ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹが変更（後述するステップ６，８での学習による補正）されていないかを判定し、変更していない場合にはステップ４へ進む。
【００７０】
ステップ４では、前記所定時間ｘにおける偏差ＰＥＲＲの平均値（定常偏差）ＰＥＲＲＡＶを算出する。
そして、ステップ５では、前記偏差ＰＥＲＲの平均値ＰＥＲＲＡＶが正の閾値Ｐ０を超えているかを判定し、超えていると判定されたときは、遅角側に無視できない定常偏差を生じ、その結果ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹが動作不感帯の中央値に対して遅角側にずれていると判断し、ステップ６へ進んでベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹに所定量の正の補正デューティＨＤを加算する。
【００７１】
また、ステップ５で前記偏差ＰＥＲＲの平均値ＰＥＲＲＡＶが正の閾値Ｐ０を超えていないと判定されたときは、ステップ７へ進んで偏差ＰＥＲＲの平均値ＰＥＲＲＡＶが負の閾値−Ｐ０を下回っていないかを判定する。そして、下回っていると判定された場合は、進角側に無視できない定常偏差を生じ、その結果ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹが動作不感帯の中央値に対して進角側にずれていると判断し、ステップ８へ進んでベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹから前記補正デューティＨＤを減算する。
【００７２】
このようにして、ステップ４で算出される偏差ＰＥＲＲの平均値ＰＥＲＲＡＶが、閾値±Ｐ０の範囲内に入るようにベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹの増減補正が行なわれる。これにより、定常偏差が無視できる大きさに縮小されるとともに、ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹと動作不感帯とのズレを十分に小さくすることができるので、応答性を確保しつつオーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制して目標角度に速やかに収束させることができる。
【００７３】
さらに、本発明に係る第２の制御が実行される。
図１０は、動作不感帯の大きさのバラツキに対して非線形項のゲインＫを学習して補正する制御のフローチャートを示す。
【００７４】
ステップ１１で目標角度ＶＴＣＴＲＧの変化を判定した後、ステップ１２で制御不感帯に入ったかを判定する。
制御不感帯に入ったと判定されたときに、ステップ１３へ進んで前記非線形項制御量ＵＮＬのゲインＫを所定量ＤＫ１増大し、該増大された非線形項制御量ＵＮＬのみをフィードバック補正分ＵＤＴＹとして（線形項制御量ＵＬ＝０とする）フィードバック制御を行なう。
【００７５】
ステップ１４では、上記の後、所定時間ｘにおける偏差ＰＥＥＲの平均値ＰＥＥＲＡＶ２を算出する。
ステップ１５では、前記偏差ＰＥＥＲの平均値ＰＥＥＲＡＶ２が閾値Ｐ１を超えているか否かを判定する。
【００７６】
そして、閾値Ｐ１を超えていると判定された場合は、ステップ１６へ進んで前記ゲインＫを所定量ＤＫ２減少する。閾値Ｐ１を超えていないと判定されたときは、そのままステップ１７にジャンプする。
【００７７】
ステップ１７では、ＶＴＣ目標角度ＶＴＣＴＲＧが変化したかを判定し、変化していないと判定されたときは、再度ステップ１３へ戻ってゲインＫを増大してフィードバック制御を行なう。
【００７８】
このようにすれば、制御不感帯にある定常状態の間に、ゲインＫを増減させながら偏差ＰＥＥＲの平均値ＰＥＥＲＡＶ２が閾値Ｐ１の近傍に維持されるようにゲインＫが調整される。
【００７９】
したがって、動作不感帯のバラツキに対して、前記ゲインＫの調整（学習補正）により、非線形項制御量ＵＮＬを適度な大きさに調整することができ、以って、該非線形項制御量ＵＮＬのみで動作不感帯を乗り越えられ、かつ、チャタリングを発生させないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるバルブタイミング制御機構を示す断面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図３】上記バルブタイミング制御機構の分解斜視図。
【図４】上記バルブタイミング制御機構における電磁切換弁を示す縦断面図。
【図５】上記バルブタイミング制御機構における電磁切換弁を示す縦断面図。
【図６】上記バルブタイミング制御機構における電磁切換弁を示す縦断面図。
【図７】上記バルブタイミング制御機構の制御ブロック図。
【図８】上記バルブタイミング制御機構のスライディングモード制御時の目標角度への収束の様子を示すタイムチャート。
【図９】上記バルブタイミング制御機構のベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹを学習補正する制御を示すフローチャート。
【図１０】上記バルブタイミング制御機構の非線形項のゲインを学習補正する制御を示すフローチャート。
【図１１】ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹが、動作不感帯に中央値に正確に対応している状態を示す図。
【図１２】ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹが、動作不感帯に中央値に対して遅角側にずれいてる状態を示す図。
【図１３】非線形項に対して動作不感帯が小さいときの状態を示す図。
【図１４】非線形項に対して動作不感帯が大きいときの状態を示す図。
【符号の説明】
２…カムシャフト
４…油圧回路
３２…進角側油圧室
３３…遅角側油圧室
４５…電磁切換弁
４７…オイルポンプ
５３…スプール弁体
１０１…回転センサ
１０２…エアフローメータ
１０３…クランク角センサ
１０４…カムセンサ
【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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