JP2010275970A - 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変バルブタイミング装置において、保持デューティの学習値のずれがＶＣＴ位相（バルブタイミング）のフィードバック制御の安定性に及ぼす影響を低減する。
【解決手段】可変バルブタイミング装置は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域（進角方向のばね力が作用するばね有り領域Ａと当該ばね力が作用しないばね無し領域Ｂ）を持つ構成となっている。所定の保持デューティ学習実行条件が成立しているときに、ＶＣＴ位相をばね有り領域Ａ（遅角側の制御領域）とばね無し領域Ｂ（進角側の制御領域）に制御して各領域Ａ，Ｂの保持デューティを学習し、両方の領域Ａ，Ｂの保持デューティ学習値の中間に、両方の領域Ａ，Ｂで共通して使用する基準保持デューティを設定する。基準保持デューティが設定されている場合は、両方の領域Ａ，Ｂで保持デューティとして基準保持デューティを用いてＶＣＴ位相をフィードバック制御する。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）の制御特性が異なる複数の制御領域を持つ内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関する発明である。

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、エミッション低減等を目的として、内燃機関の吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる油圧駆動式の可変バルブタイミング装置を搭載したものが増加しつつある。この油圧駆動式の可変バルブタイミング装置は、特許文献１（特開２００７−２２４７４４号公報）、特許文献２（特開２００４−２５１２５４号公報）に記載されているように、可変バルブタイミング装置を駆動する油圧を制御する油圧制御弁の制御量（制御デューティ）を演算する際に、目標バルブタイミング（目標ＶＣＴ位相）と実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）との偏差に応じたフィードバック制御量と、実バルブタイミングを一定に保持するのに必要な保持制御量（保持デューティ）とに基づいて油圧制御弁の制御量を設定し、この制御量で油圧制御弁を駆動して可変バルブタイミング装置の進角室や遅角室に供給する作動油の流量（油圧）を変化させることで、バルブタイミングを進角又は遅角させるようにしている。

この際、可変バルブタイミング装置や油圧制御弁の製造ばらつきや経時変化によって保持制御量が変動することを考慮して、保持制御量を学習するようにしている。従来の保持制御量の学習処理は、実バルブタイミングが目標バルブタイミングにほぼ一致して安定しているときに（両者の偏差が所定値以内の状態が続くときに）、その時点の油圧制御弁の制御量を保持制御量として学習（更新記憶）するようにしている。

また、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置においては、特許文献３（特開平９−３２４６１３号公報）、特許文献４（特開２００１−１５９３３０号公報）に記載されているように、エンジン停止時のロック位相をＶＣＴ位相の調整可能範囲の略中間に設定して、バルブタイミング（ＶＣＴ位相）の調整可能範囲を拡大するようにしたものがある。このものは、エンジン停止時にロックする中間ロック位相を始動に適した位相に設定して、この中間ロック位相で始動し、始動完了後のエンジン回転上昇（オイルポンプ回転上昇）により油圧が適正な油圧に上昇してから、ロックを解除してＶＣＴ位相のフィードバック制御を開始するようにしている。

特開２００７−２２４７４４号公報 特開２００４−２５１２５４号公報 特開平９−３２４６１３号公報 特開２００１−１５９３３０号公報

ところで、上記特許文献３，４のような中間ロック機構付きの可変バルブタイミング装置は、後述するようにＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持っている。各制御領域毎にＶＣＴ位相の制御特性が異なれば、保持制御量も各制御領域毎に異なる。

しかし、従来の保持制御量の学習方法は、制御領域とは関係なく、保持制御量を学習するようにしているため、制御領域によっては、保持制御量学習値のずれが大きくなり、オーバーシュートやハンチングが発生しやすくなってＶＣＴ位相制御の安定性が低下してしまう可能性がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、保持制御量の学習値のずれがＶＣＴ位相制御の安定性に及ぼす影響を低減できる内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させてバルブタイミングを調整する油圧駆動式の可変バルブタイミング装置を駆動する油圧を制御する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、実ＶＣＴ位相を目標ＶＣＴ位相に一致させるように前記可変バルブタイミング装置の制御量（以下「ＶＣＴ制御量」という）をフィードバック制御する可変バルブタイミング制御手段と、所定の保持制御量学習実行条件が成立しているときに前記ＶＣＴ制御量に基づいて前記実ＶＣＴ位相を一定に保持するのに必要な保持制御量を学習する保持制御量学習手段とを備え、前記可変バルブタイミング装置は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つように構成され、前記保持制御量学習手段は、前記保持制御量学習実行条件が成立しているときにＶＣＴ位相を各制御領域に制御して各制御領域の保持制御量を学習し、前記各制御領域の保持制御量に基づいて全ての制御領域で共通して使用する基準保持制御量を設定し、前記可変バルブタイミング制御手段は、前記基準保持制御量が設定されている場合は、全ての制御領域で前記保持制御量として前記基準保持制御量を用いてＶＣＴ位相を制御するようにしたものである。

この構成では、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つことを考慮して、各制御領域の保持制御量を学習し、各制御領域の保持制御量に基づいて全ての制御領域で共通して使用する基準保持制御量を設定するようにしたので、各制御領域の実際の保持制御量と共通使用する保持制御量学習値（基準保持制御量）とのずれを小さくすることが可能となり、保持制御量学習値のずれがＶＣＴ位相制御の安定性に及ぼす影響を低減できる。しかも、全ての制御領域で基準保持制御量を共通して使用できるため、ＶＣＴ位相制御の演算処理が複雑になることを防止できる。

この場合、請求項２のように、基準保持制御量を各制御領域の保持制御量の中間に位置する保持制御量に設定するようにすると良い。このようにすれば、最適な基準保持制御量を設定できる。

また、請求項３のように、前記保持制御量学習実行条件は、少なくとも、車両の走行性に影響しない運転条件であれば良く、これにより、車両の走行性に影響を与えることなく各制御領域の保持制御量を学習できる。
例えば、請求項４のように、前記車両の走行性に影響しない運転条件は、少なくとも、始動後のアイドル期間又は走行中の燃料カット期間であれば良い。

本発明は、吸気側、排気側のいずれの可変バルブタイミング装置にも適用可能であるが、吸気側の可変バルブタイミング装置に適用する場合は、請求項５のように、冷間始動後に吸気バルブのＶＣＴ位相（以下「吸気ＶＣＴ位相」という）を進角させて触媒早期暖機制御を実行する触媒早期暖機制御手段を備え、前記保持制御量学習手段は、触媒早期暖機制御の実行中に吸気ＶＣＴ位相を最進角位相の所定量手前で保持して進角側の制御領域の保持制御量を学習し、触媒早期暖機制御の終了後に吸気ＶＣＴ位相を遅角側の制御領域に移動させて当該遅角側の制御領域の保持制御量を学習するようにすると良い。このようにすれば、冷間始動後の触媒早期暖機制御を利用して進角側の制御領域の保持制御量を学習できる。更に、保持制御量の学習完了前は、ＶＣＴ位相の制御精度が悪いことを考慮して、触媒早期暖機制御の実行中に吸気ＶＣＴ位相を最進角位相の所定量手前で保持して保持制御量を学習するようにしたので、触媒早期暖機制御の実行中（保持制御量の学習中）に可変バルブタイミング装置のベーン等の部品が最進角位相の端に衝突して衝突音が発生したり当該部品が損傷することを防止できる。

この場合、請求項６のように、前記基準保持制御量が設定されていない場合には、前記基準保持制御量が設定されている場合と比べてＶＣＴ位相のフィードバック制御のゲインを小さくするようにすると良い。基準保持制御量が設定されていない場合でも、フィードバック制御のゲインを小さくすることで、ＶＣＴ位相制御のオーバーシュート／アンダーシュートを防止できる。

また、請求項７のように、前記基準保持制御量が設定されていない場合には、保持制御量の学習を完了した制御領域の保持制御量学習値を用いてＶＣＴ位相を制御するようにしても良い。このようにすれば、保持制御量学習値を用いない場合よりもＶＣＴ位相制御の精度を向上できる。

この場合、請求項８のように、前記基準保持制御量が設定されていない場合でも複数の制御領域の保持制御量が学習されている場合は、ＶＣＴ位相の制御方向に応じてオーバーシュート／アンダーシュートが発生しにくい方の制御領域の保持制御量学習値を用いてＶＣＴ位相を制御するようにしても良い。このようにすれば、基準保持制御量が設定されていない場合でも、ＶＣＴ位相制御のオーバーシュート／アンダーシュートを防止できる。

本発明は、ＶＣＴ位相を駆動する油圧を制御する位相制御用の油圧制御弁とロックピンを駆動する油圧を制御するロック制御用の油圧制御弁とを別々に設けた構成としても良いし、位相制御用の油圧制御弁機能とロック制御用の油圧制御弁機能とを一体化した油圧制御弁を用いた構成としても良い。

位相制御用の油圧制御弁機能とロック制御用の油圧制御弁機能とを一体化した油圧制御弁を用いる場合は、請求項９のように、油圧制御弁の制御量に応じて、ＶＣＴ位相を遅角方向に駆動する遅角モードの制御領域と、ＶＣＴ位相を一定に保持する保持モードの制御領域と、ＶＣＴ位相を進角方向に駆動する進角モードの制御領域と、前記ロックピンを突出させるロックモードの制御領域とに区分し、ＶＣＴ位相のフィードバック制御の実行中には、前記ＶＣＴ制御量を前記ロックピンを突出させない所定範囲内に制限すると共に、前記保持制御量学習値を所定の上下限値以内に制限するようにしても良い。このようにすれば、位相制御用の油圧制御弁機能とロック制御用の油圧制御弁機能とを一体化した油圧制御弁を用いるシステムに対しても本発明の制御を適用して実施できる。

また、請求項１０のように、実ＶＣＴ位相を目標ＶＣＴ位相に一致させるように可変バルブタイミング装置の制御量（以下「ＶＣＴ制御量」という）をフィードバック制御する可変バルブタイミング制御手段と、所定の保持制御量学習実行条件が成立しているときに前記ＶＣＴ制御量に基づいて前記実ＶＣＴ位相を一定に保持するのに必要な保持制御量を学習する保持制御量学習手段と、前記可変バルブタイミング装置を前記保持制御量の学習値で制御したときの実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差を小さくする方向に前記ＶＣＴ制御量を徐々に補正する目標追従制御を実行する目標追従制御手段とを備え、前記可変バルブタイミング装置は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つように構成され、前記保持制御量学習手段は、前記目標追従制御が実行されている期間中は、前記保持制御量学習手段による保持制御量の学習処理を停止すると共に、当該目標追従制御によるＶＣＴ制御量の補正量が所定値を越えた場合に当該所定値を越える分を前記保持制御量の学習値に配分する配分処理を実行するようにしても良い。

要するに、目標追従制御によるＶＣＴ制御量の補正量が所定値を越えた場合には、保持制御量の学習値のずれが大きいと判断して、当該所定値を越える分を保持制御量の学習値に配分する配分処理を実行するものである。これにより、保持制御量の学習値のずれが大きい場合には、目標追従制御が実行されている期間中に保持制御量の学習値のずれを部分的に修正することができる。

また、請求項１１のように、前記配分処理の実行頻度が所定頻度を越える場合には、保持制御量学習実行条件を厳しくするようにしても良い。要するに、配分処理の実行頻度が高い場合には、保持制御量の学習精度が悪いと判断して、保持制御量学習実行条件を厳しくすることで、保持制御量の学習精度を高めるものである。

或は、請求項１２のように、前記配分処理の実行頻度が所定頻度を越える場合に、前記保持制御量の学習完了タイミングを判定するための実ＶＣＴ位相及び／又は目標ＶＣＴ位相の安定性を判定する時間（以下「安定判定時間」という）を長くするようにしても良い。要するに、配分処理の実行頻度が高い場合には、保持制御量の学習精度が悪いと判断して、安定判定時間を長くすることで、保持制御量の学習精度を高めるものである。

また、請求項１３のように、前記可変バルブタイミング装置は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つように構成され、前記保持制御量学習手段は、前記保持制御量学習実行条件が成立しているときにＶＣＴ位相を各制御領域に制御して各制御領域の保持制御量を学習し、前記各制御領域の保持制御量に基づいて全ての制御領域で共通して使用する基準保持制御量を設定し、前記目標追従制御手段は、前記基準保持制御量が更新されたときに当該基準保持制御量と前記保持制御量の学習値との差の範囲内に前記目標追従制御によるＶＣＴ制御量の補正量を設定して前記目標追従制御を開始するようにしても良い。このようにすれば、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つ可変バルブタイミング装置に本発明を適用する場合でも、基準保持制御量の学習と目標追従制御とを組み合わせてＶＣＴ位相を精度良く目標ＶＣＴ位相に制御することができる。

図１は本発明の実施例１を示す制御システム全体の概略構成図である。 図２は可変バルブタイミング装置と油圧制御回路の構成を説明する縦断側面図である。 図３は可変バルブタイミング装置の縦断正面図である。 図４（ａ）は、油圧制御弁の進角ポート、遅角ポート、ロックピン制御ポートの切り替えパターンを説明する図、同図（ｂ）は、ロックモード、進角モード、保持モード、遅角モードの４つの制御領域と位相変化速度との関係を説明する油圧制御弁の制御特性図である。 図５はばね有り領域Ａとばね無し領域Ｂとの関係を説明する図である。 図６は可変バルブタイミング装置のＶＣＴ応答速度特性と各制御領域Ａ，Ｂの保持デューティと基準保持デューティとの関係を説明する図である。 図７は実施例１の冷間始動後のＶＣＴ位相制御の一例を示すタイムチャートである。 図８は実施例１の目標追従制御の一例を示すタイムチャートである。 図９は実施例１の保持デューティ学習実行条件判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１０は実施例１の基準保持デューティ設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は実施例１の保持デューティ学習・目標追従制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は実施例１の目標追従制御用補正デューティ初期セットルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１３は実施例１の配分処理ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１４は実施例２の保持デューティ学習メインルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１５は実施例２の保持デューティ学習値更新ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１６は実施例２の目標ＶＣＴ位相判定値・実ＶＣＴ位相判定値算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１７は実施例２の保持デューティ学習・目標追従制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を吸気バルブの可変バルブタイミング装置に適用して具体化した２つの実施例１，２を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図１３に基づいて説明する。
図１に示すように、内燃機関であるエンジン１１は、クランク軸１２からの動力がタイミングチェーン１３により各スプロケット１４，１５を介して吸気側カム軸１６と排気側カム軸１７とに伝達されるようになっている。但し、吸気側カム軸１６には、クランク軸１２に対する吸気側カム軸１６の進角量（ＶＣＴ位相）を調整する可変バルブタイミング装置１８（ＶＣＴ）が設けられている。

また、吸気側カム軸１６の外周側には、気筒判別のために特定のカム角でカム角信号パルスを出力するカム角センサ１９が設置され、一方、クランク軸１２の外周側には、所定クランク角毎にクランク角信号パルスを出力するクランク角センサ２０が設置されている。これらカム角センサ１９及びクランク角センサ２０の出力信号は、エンジン制御回路２１に入力され、このエンジン制御回路２１によって吸気バルブの実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）が演算されると共に、クランク角センサ２０の出力パルスの周波数（パルス間隔）に基づいてエンジン回転速度が演算される。また、エンジン運転状態を検出する各種センサ（吸気圧センサ２２、冷却水温センサ２３、スロットルセンサ２４等）の出力信号がエンジン制御回路２１に入力される。

このエンジン制御回路２１は、上記各種センサで検出したエンジン運転状態に応じて燃料噴射制御や点火制御を行うと共に、可変バルブタイミング制御（ＶＣＴ位相フィードバック制御）を行い、吸気バルブの実バルブタイミング（実ＶＣＴ位相）を、エンジン運転状態に応じて設定した目標バルブタイミング（目標ＶＣＴ位相）に一致させるように可変バルブタイミング装置１８を駆動する油圧をフィードバック制御する。

次に、図２及び図３に基づいて可変バルブタイミング装置１８の構成を説明する。
可変バルブタイミング装置１８のハウジング３１は、吸気側カム軸１６の外周に回動自在に支持されたスプロケット１４にボルト３２で締め付け固定されている。これにより、クランク軸１２の回転がタイミングチェーン１３を介してスプロケット１４とハウジング３１に伝達され、スプロケット１４とハウジング３１がクランク軸１２と同期して回転する。

一方、吸気側カム軸１６の一端部には、ロータ３５がボルト３７で締め付け固定されている。このロータ３５は、ハウジング３１内に相対回動自在に収納されている。

図３に示すように、ハウジング３１の内部には、複数のベーン収容室４０が形成され、各ベーン収容室４０が、ロータ３５の外周部に形成されたベーン４１によって進角室４２と遅角室４３とに区画されている。少なくとも１つのベーン４１の両側部には、ハウジング３１に対するロータ３５（ベーン４１）の相対回動範囲を規制するストッパ部５６が形成され、このストッパ部５６によって実ＶＣＴ位相（カム軸位相）の調整可能範囲の最遅角位相と最進角位相が規制されている。

可変バルブタイミング装置１８には、ＶＣＴ位相をその調整可能範囲の最遅角位相と最進角位相との間（例えば略中間）に位置する中間ロック位相でロックする中間ロック機構５０が設けられている。この中間ロック機構５０の構成を説明すると、いずれか１つ又は複数のベーン４１にロックピン収容孔５７が設けられ、このロックピン収容孔５７に、ハウジング３１とロータ３５（ベーン４１）との相対回動をロックするためのロックピン５８が突出可能に収容され、このロックピン５８がスプロケット１４側に突出してスプロケット１４のロック穴５９に嵌り込むことで、ＶＣＴ位相がその調整可能範囲の略中間に位置する中間ロック位相でロックされる。この中間ロック位相は、エンジン１１の始動に適した位相に設定されている。尚、ロック穴５９をハウジング３１に設けた構成としても良い。

ロックピン５８は、スプリング６２によってロック方向（突出方向）に付勢されている。また、ロックピン５８の外周部とロックピン収容孔５７との間には、ロックピン５８をロック解除方向に駆動する油圧を制御するためのロック解除用の油圧室が形成されている。 また、ハウジング３１には、進角制御時にロータ３５を進角方向に相対回動させる油圧をばね力で補助する付勢手段としてねじりコイルばね等のばね５５（図２参照）が設けられている。吸気バルブの可変バルブタイミング装置１８では、吸気側カム軸１６のトルクがＶＣＴ位相を遅角させる方向に作用することから、上記ばね５５は、ＶＣＴ位相を吸気側カム軸１６のトルク方向と反対方向である進角方向に付勢することになる。

本実施例１では、図５に示すように、ばね５５が作用する範囲は、最遅角位相から中間ロック位相直前までの範囲に設定され、エンジンストール等の異常停止後の再始動時のフェールセーフを想定して、ロックピン５８がロックピン収容孔５７から外れた状態で中間ロック位相より遅角側の実ＶＣＴ位相で始動した場合に、スタータ（図示せず）によるクランキング中に、ばね５５のばね力により実ＶＣＴ位相を遅角側から中間ロック位相へ進角させる進角動作を補助してロックピン５８をロックピン収容孔５７に嵌まり込ませてロックできるように構成されている。

一方、中間ロック位相より進角側の実ＶＣＴ位相で始動した場合は、クランキング中に吸気側カム軸１６のトルクが遅角方向に作用するため、吸気側カム軸１６のトルクにより実ＶＣＴ位相を進角側から中間ロック位相へ遅角させてロックピン５８をロックピン収容孔５７に嵌まり込ませてロックさせることができる。

また、本実施例１では、可変バルブタイミング装置１８のＶＣＴ位相及びロックピン５８を駆動する油圧を制御する油圧制御装置は、ＶＣＴ位相を駆動する油圧を制御する位相制御用の油圧制御弁機能とロックピン５８を駆動する油圧を制御するロック制御用の油圧制御弁機能とを一体化した油圧制御弁２５により構成され、エンジン１１の動力によって駆動されるオイルポンプ２８により、オイルパン２７内のオイル（作動油）が汲み上げられて油圧制御弁２５に供給される。この油圧制御弁２５は、例えば８ポート・４ポジション型のスプール弁により構成され、図４に示すように、油圧制御弁２５の制御デューティ（ＶＣＴ制御量）に応じて、ロックモード（弱進角モード）、進角モード、保持モード、遅角モードの４つの制御領域に区分されている。

ロックモード（弱進角モード）の制御領域では、油圧制御弁２５のロックピン制御ポートをドレンポートに連通させてロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室の油圧を抜いて、スプリング６２によってロックピン５８をロック方向（突出方向）に付勢すると共に、遅角ポートをドレンポートに連通させて遅角室４３の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、油圧制御弁２５の進角ポートの油路の絞りを少しずつ変化させて、進角ポートから進角室４２にオイルを少しずつ供給して実ＶＣＴ位相を緩やかに進角方向に駆動する。

進角モードの制御領域では、油圧制御弁２５の遅角ポートをドレンポートに連通させて遅角室４３の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、油圧制御弁２５の進角ポートから進角室４２に供給する油圧を変化させて実ＶＣＴ位相を進角させる。

保持モードの制御領域では、進角室４２と遅角室４３の両方の油圧を保持して、実ＶＣＴ位相が動かないように保持する。
遅角モードの制御領域では、油圧制御弁２５の進角ポートをドレンポートに連通させて進角室４２の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、油圧制御弁２５の遅角ポートから遅角室４３に供給する油圧を変化させて実ＶＣＴ位相を遅角させる。

ロックモード以外の制御領域（遅角モード、保持モード、進角モード）では、ロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室にオイルを充填してロック解除用油圧室の油圧を上昇させ、その油圧によりロックピン５８をロック穴５９から抜き出してロックピン５８のロックを解除する。

尚、本実施例１では、油圧制御弁２５の制御デューティが大きくなるに従って、ロックモード（弱進角モード）、進角モード、保持モード、遅角モードの順に制御モードが切り替わるように構成されているが、例えば、油圧制御弁２５の制御デューティが大きくなるに従って、遅角モード、保持モード、進角モード、ロックモード（弱進角モード）の順に制御モードが切り替わるように構成したり、或は、遅角モードと進角モードの順序を入れ替えて、ロックモード（弱進角モード）、遅角モード、保持モード、進角モードの順に制御モードが切り替わるように構成しても良い。また、ロックモード（弱進角モード）の制御領域と遅角モードの制御領域とが連続する場合は、ロックモード（弱進角モード）の制御領域では、ロックピン収容孔５７内のロック解除用油圧室の油圧を抜いて、スプリング６２によってロックピン５８をロック方向（突出方向）に付勢すると共に、進角ポートをドレンポートに連通させて進角室４２の油圧を抜いた状態で、油圧制御弁２５の制御デューティに応じて、遅角ポートの油路の絞りを少しずつ変化させて、遅角ポートから遅角室４３にオイルを少しずつ供給して実ＶＣＴ位相を緩やかに遅角方向に駆動するようにすれば良い。

エンジン制御回路２１は、特許請求の範囲でいう可変バルブタイミング制御手段として機能し、ＶＣＴ位相Ｆ／Ｂ制御（可変バルブタイミング制御）中に、エンジン運転条件に基づいて目標ＶＣＴ位相（目標バルブタイミング）を演算して、吸気側カム軸１６の実ＶＣＴ位相（吸気バルブの実バルブタイミング）を目標ＶＣＴ位相（目標バルブタイミング）に一致させるように油圧制御弁２５の制御デューティ（ＶＣＴ制御量）を例えばＰＤ制御等によりＦ／Ｂ制御して可変バルブタイミング装置１８の進角室４２と遅角室４３に供給する油圧をＦ／Ｂ制御する。ここで、「Ｆ／Ｂ」は「フィードバック」を意味する（以下、同じ）。

更に、エンジン制御回路２１は、所定の保持デューティ学習実行条件（保持制御量学習実行条件）が成立しているときに、油圧制御弁２５の制御デューティに基づいて実ＶＣＴ位相を一定に保持するのに必要な保持デューティ（保持制御量）を学習する保持制御量学習手段としても機能し、ＶＣＴ位相Ｆ／Ｂ制御中は、保持デューティ学習値（保持制御量学習値）にＦ／Ｂ制御量を加算して制御デューティを求める。

制御デューティ＝保持デューティ学習値＋Ｆ／Ｂ制御量
Ｆ／Ｂ制御量＝Ｋp ・ΔＶＴ＋Ｋd ・ｄ（ΔＶＴ）／ｄｔ
ｄ（ΔＶＴ）／ｄｔ＝［ΔＶＴ(i) −ΔＶＴ(i-1) ］／ｄｔ

ここで、Ｋp は比例ゲイン、Ｋd は微分ゲイン、ΔＶＴは目標ＶＣＴ位相と実ＶＣＴ位相との偏差、ΔＶＴ(i) は今回の偏差、ΔＶＴ(i-1) は前回の偏差、ｄｔは演算周期である。後述する基準保持デューティの学習後は、保持デューティ学習値として基準保持デューティが用いられる。
制御デューティ＝基準保持デューティ＋Ｆ／Ｂ制御量

また、エンジン制御回路２１は、エンジン１１を停止させる時等にロック要求が発生したときに、ＶＣＴ位相を中間ロック位相に向けて移動させると共にロックピン５８を突出させてＶＣＴ位相を中間ロック位相でロックするロック制御（ロックモードの制御）を実行するように油圧制御弁２５を制御する。

図４に示すように、可変バルブタイミング装置１８の制御特性は、ＶＣＴ応答速度が小さい低応答領域（不感帯）の両側にＶＣＴ応答速度が低応答領域と比べて大きい高応答領域を有する非線形の制御特性であって、低応答領域に本当の保持デューティ（保持制御量）が存在する。

図５に示すように、実ＶＣＴ位相の可変範囲の一部のみにばね５５のばね力を作用させる構成では、図６に示すように、ばね有り領域ＡのＶＣＴ応答速度特性とばね無し領域ＢのＶＣＴ応答速度特性とが相違し、ばね無し領域ＢのＶＣＴ応答速度特性における保持デューティは、吸気側カム軸１６のトルクの影響で進角側の高応答領域に近いところに存在するが、ばね有り領域ＡのＶＣＴ応答速度特性における保持デューティは、ばね５５のばね力の影響で遅角側の高応答領域に近いところに存在する。

尚、図５に示すように、ばね有り領域Ａとばね無し領域Ｂとの間には、保持デューティの学習を禁止する学習禁止領域が存在する。ばね５５の製造ばらつき・組付ばらつきやばね力の経時変化等によって、ばね５５のばね力が作用する範囲の限界位相がばらつくため、本実施例１では、ばね５５の製造ばらつき・組付ばらつきやばね力の経時変化があっても、これらの影響を受けずにばね５５のばね力が確実に作用する範囲をばね有り領域Ａに設定している。従って、このばね有り領域Ａに隣接する学習禁止領域では、実際にばね５５のばね力が作用しているのか否か不明であり、この学習禁止領域では、本当の保持デューティが進角側と遅角側のどちらの方向に偏倚しているか不明であるため、保持デューティの学習を禁止し、後述する目標追従制御のみを実行して実ＶＣＴ位相を目標ＶＣＴ位相に収束させて保持するようにしている。

本実施例１では、エンジン制御回路２１は、所定の保持デューティ学習実行条件（保持制御量学習実行条件）が成立しているときに、ＶＣＴ位相をばね有り領域Ａとばね無し領域Ｂに制御して各領域Ａ，Ｂの保持デューティを学習し、両方の領域Ａ，Ｂの保持デューティ学習値の中間に、両方の領域Ａ，Ｂで共通して使用する基準保持デューティ（基準保持制御量）を設定し、基準保持デューティが設定されている場合は、両方の領域Ａ，Ｂで保持デューティとして基準保持デューティを用いてＶＣＴ位相を制御するようにしている。

保持デューティ学習実行条件は、少なくとも、車両の走行性に影響しない運転条件であれば良く、例えば、始動後のアイドル期間又は走行中の燃料カット期間であれば良い。これにより、車両の走行性に影響を与えることなく各領域Ａ，Ｂの保持デューティを学習できる。

本実施例１では、エンジン制御回路２１は、冷間始動後に吸気バルブのＶＣＴ位相を進角させて触媒早期暖機制御を実行する触媒早期暖機制御手段としても機能する。そして、触媒早期暖機制御の実行中に吸気ＶＣＴ位相を最進角位相の所定量手前で保持して進角側の制御領域（ばね無し領域Ｂ）の保持デューティを学習し、触媒早期暖機制御の終了後にＶＣＴ位相を遅角側の制御領域（ばね有り領域Ａ）に移動させて当該遅角側の制御領域の保持デューティを学習するようにしている。このようにすれば、冷間始動後の触媒早期暖機制御を利用して進角側の制御領域（ばね無し領域Ｂ）の保持デューティを学習することができる。

更に、保持デューティの学習完了前は、ＶＣＴ位相の制御精度が悪いことを考慮して、触媒早期暖機制御の実行中にＶＣＴ位相を最進角位相の所定量手前（最大制御誤差相当分以上手前）で保持して保持デューティを学習するようにしている。これにより、触媒早期暖機制御の実行中（保持デューティの学習中）に可変バルブタイミング装置１８のベーン４１等の部品が最進角位相の端に衝突して衝突音が発生したり当該部品が損傷することを防止できる。

この場合、基準保持デューティが設定されていない場合には、基準保持デューティが設定されている場合と比べてＶＣＴ位相のＦ／Ｂ制御のゲイン（特に比例項のゲイン）を小さくするようにしている。基準保持デューティが設定されていない場合でも、ＶＣＴ位相のＦ／Ｂ制御のゲインを小さくすることで、ＶＣＴ位相制御のオーバーシュート／アンダーシュートを防止できる。

また、基準保持デューティが設定されていない場合には、保持デューティの学習を完了した制御領域の保持デューティ学習値を用いてＶＣＴ位相を制御するようにしている。このようにすれば、保持デューティ学習値を用いない場合よりもＶＣＴ位相制御の精度を向上できる。

更に、本実施例１では、ＶＣＴ位相Ｆ／Ｂ制御の実行中には、制御デューティをロックピン５８を突出させない所定範囲内に制限すると共に、保持デューティ学習値を所定の上下限値以内に制限するようにしている。

次に、図７を用いて冷間始動後のＶＣＴ位相制御の一例を説明する。
冷間始動後には、吸気バルブのＶＣＴ位相を進角させて触媒早期暖機制御を実行する。この際、保持デューティの学習完了前は、ＶＣＴ位相の制御精度が悪いことを考慮して、触媒早期暖機制御の実行中に目標ＶＣＴ位相を最進角位相の所定量手前（最大制御誤差相当分以上手前）に設定して実ＶＣＴ位相を進角側の制御領域であるばね無し領域Ｂに移動させ、ばね無し領域Ｂの保持デューティを学習する。このばね無し領域Ｂの保持デューティの学習を完了するまでは、ばね無し領域Ｂの保持デューティとして、オーバーシュートしにくいデューティ、例えば遅角側の制御領域であるばね有り領域Ａの保持デューティ初期値又は学習値を用いて、ＶＣＴ位相制御のオーバーシュートを防止する。尚、保持デューティ初期値としては、設計値、製造ばらつき範囲の中央値、平均値、標準値等のいずれかを用いれば良い。

ばね無し領域Ｂの保持デューティ学習完了後は、遅角側の制御領域であるばね有り領域Ａの保持デューティの学習が未完了の場合は、進角側で学習したばね無し領域Ｂの保持デューティ学習値を用いる。

そして、触媒早期暖機制御の終了後は、目標ＶＣＴ位相を遅角側の制御領域であるばね有り領域Ａに設定して、実ＶＣＴ位相をばね有り領域Ａに移動させ、ばね有り領域Ａの保持デューティを学習する。

ばね有り領域Ａの保持デューティ学習完了後は、両方の領域Ａ，Ｂの保持デューティ学習値の中間に、両方の領域Ａ，Ｂで共通して使用する基準保持デューティを設定する。この後、可変バルブタイミング装置１８を基準保持デューティで制御したときの実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差を小さくする方向に油圧制御弁２５の制御デューティを徐々に補正する目標追従制御を実行する。この際、基準保持デューティが更新されたときに、当該基準保持デューティと保持デューティ学習値との差の範囲内に目標追従制御による補正デューティ（制御デューティの補正量）を設定して目標追従制御を開始するようにしている。このようにすれば、目標追従制御の応答性・追従性を向上させることができ、目標追従制御により実ＶＣＴ位相をより早期に目標ＶＣＴ位相に収束させることができる。

次に、図８を用いて目標追従制御の一例を説明する。
基準保持デューティが更新される毎に、当該基準保持デューティと保持デューティ学習値との差の範囲内に目標追従制御による補正デューティを設定し、実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差を小さくする方向に当該補正デューティを徐々に変化させる。そして、基準保持デューティの更新時に、補正デューティが所定値を越えた場合に当該所定値を越える分を基準保持デューティと保持デューティ学習値に配分する配分処理を実行する。これにより、基準保持デューティや保持デューティ学習値のずれが大きい場合には、目標追従制御が実行されている期間中に基準保持デューティや保持デューティ学習値のずれを部分的に修正することができる。

以上説明した本実施例１の基準保持デューティ学習処理とＶＣＴ位相制御は、エンジン制御回路２１によって図９乃至図１３の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。

［保持デューティ学習実行条件判定ルーチン］
図９の保持デューティ学習実行条件判定ルーチンは、エンジン制御回路２１の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、車両の走行性に影響しない運転状態であるか否かを、始動後のアイドル期間中（或は冷間始動後の触媒早期暖機制御実行中）又は走行中の燃料カット期間中であるか否かで判定する。その結果、始動後のアイドル期間（或は冷間始動後の触媒早期暖機制御実行中）、走行中の燃料カット期間のいずれでもないと判定されれば、車両の走行性に影響する運転状態であると判断して、保持デューティ学習実行条件が不成立となり、ステップ１０４に進み、保持デューティ学習モードフラグをＯＦＦにセットする。この場合は、保持デューティの学習処理は行われない。

これに対し、上記ステップ１０１で、始動後のアイドル期間中（或は冷間始動後の触媒早期暖機制御実行中）又は走行中の燃料カット期間中であると判定されれば、ステップ１０２に進み、他のＶＣＴ位相制御要求（例えばロック要求、最遅角要求等）が無いか否かを判定し、他のＶＣＴ位相制御要求が有れば、保持デューティ学習実行条件が不成立となり、ステップ１０４に進み、保持デューティ学習モードフラグをＯＦＦにセットする。

上記ステップ１０２で、他のＶＣＴ位相制御要求が無いと判定されれば、保持デューティ学習実行条件が成立していると判断して、ステップ１０３に進み、保持デューティ学習モードフラグをＯＮにセットする。この場合は、保持デューティの学習処理が実行される。

［基準保持デューティ設定ルーチン］
図１０の基準保持デューティ設定ルーチンは、エンジン制御回路２１の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、両方の領域Ａ，Ｂの保持デューティの学習を完了したか否かを判定し、両方の領域Ａ，Ｂの保持デューティの学習を完了していれば、ステップ２０２に進み、両方の領域Ａ，Ｂの保持デューティ学習値の中間に、両方の領域Ａ，Ｂで共通して使用する基準保持デューティを設定して、これをバックアップＲＡＭ等のメモリに更新記憶する。

こけに対し、上記ステップ２０１で、２つの領域Ａ，Ｂの両方又はいずれか一方の領域の保持デューティの学習が完了していないと判定されれば、ステップ２０３に進み、基準保持デューティが設定されている場合と比べてＶＣＴ位相のＦ／Ｂ制御のゲインを小さくする。この後、ステップ２０４に進み、現在の制御領域の保持デューティの学習を完了したか否かを判定し、現在の制御領域の保持デューティの学習を完了していれば、ステップ２０５に進み、現在の制御領域の保持デューティ学習値を基準保持デューティとして設定して、これをバックアップＲＡＭ等のメモリに更新記憶する。

一方、上記ステップ２０４で、現在の制御領域の保持デューティの学習を完了していないと判定されれば、ステップ２０６に進み、目標ＶＣＴ位相が実ＶＣＴ位相より進角側であるか否かを判定し、目標ＶＣＴ位相が実ＶＣＴ位相より進角側であれば、ステップ２０７に進み、遅角側の制御領域であるばね有り領域Ａの保持デューティを基準保持デューティに設定して、これをバックアップＲＡＭ等のメモリに更新記憶する。この際、ばね有り領域Ａの保持デューティの学習値が有れば、その学習値を基準保持デューティに設定し、学習値が無ければ、ばね有り領域Ａの保持デューティの初期値を基準保持デューティに設定する。この初期値は、設計値、製造ばらつき範囲の中央値、平均値、標準値等のいずれかを用いれば良い。

また、上記ステップ２０６で、目標ＶＣＴ位相が実ＶＣＴ位相より遅角側であれば、ステップ２０８に進み、進角側の制御領域であるばね無し領域Ｂの保持デューティを基準保持デューティに設定して、これをバックアップＲＡＭ等のメモリに更新記憶する。この際、ばね無し領域Ｂの保持デューティの学習値が有れば、その学習値を基準保持デューティに設定し、学習値が無ければ、ばね無し領域Ｂの保持デューティの初期値を基準保持デューティに設定する。この初期値は、設計値、製造ばらつき範囲の中央値、平均値、標準値等のいずれかを用いれば良い。

［保持デューティ学習・目標追従制御ルーチン］
図１１の保持デューティ学習・目標追従制御ルーチンは、エンジン制御回路２１の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、ＶＣＴ位相制御モードであるか否かを判定し、ＶＣＴ位相制御モードでは無い場合（例えばロック制御モード等である場合）には、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ３０１で、ＶＣＴ位相制御モードであると判定されれば、ステップ３０２に進み、少なくとも一方の制御領域の保持デューティの学習を完了したか否かを判定し、当該保持デューティの学習を完了していなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

上記ステップ３０２で、保持デューティの学習完了と判定されれば、ステップ３０３に進み、保持デューティの学習値を更新した直後（学習値更新後の最初の本ルーチンの起動時）であるか否かを判定し、学習値更新直後であれば、ステップ３０４に進み、後述する図１２の目標追従制御用補正デューティ初期セットルーチンを実行して、目標追従制御の補正デューティ初期値をセットする。

この後、ステップ３０５に進み、保持デューティ学習値の更新を禁止して、次のステップ３０６で、目標追従制御の実行を許可する。そして、次のステップ３０７で、目標追従制御の補正デューティが所定値以上であるか否かを判定し、当該補正デューティが所定値以上であれば、保持デューティ学習値のずれ（誤差）が大き過ぎると判断して、ステップ３０８に進み、補正デューティのうちの所定値を越える分を保持デューティ学習値に配分する配分処理を実行する。

一方、上記ステップ３０７で、補正デューティが所定値未満であると判定されれば、保持デューティ学習値のずれが小さい（適正範囲内）と判断して、そのまま本ルーチンを終了する。

［目標追従制御用補正デューティ初期セットルーチン］
図１２の目標追従制御用補正デューティ初期セットルーチンは、図１１の保持デューティ学習・目標追従制御ルーチンのステップ３０４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３１１で、基準保持デューティと保持デューティ学習値との差分の絶対値が制御デューティの比例項（Ｐ項）の絶対値よりも大きいか否かを判定する。その結果、基準保持デューティと保持デューティ学習値との差分の絶対値が制御デューティの比例項（Ｐ項）の絶対値よりも大きいと判定されれば、補正デューティの初期値をオフセットさせる必要があると判断して、ステップ３１２に進み、基準保持デューティと保持デューティ学習値との差分に補正係数α（但し０≦α≦１）を乗算して補正デューティを求める。

補正デューティ＝α×（基準保持デューティ−保持デューティ学習値）
ここで、補正係数αは、ＶＣＴ位相を動かしたい方向に緩やかに動かせるための補正係数である。もし、制御デューティの比例項（Ｐ項）が基準保持デューティと保持デューティ学習値との差分の絶対値よりも小さいと、基準保持デューティに比例項（Ｐ項）を加算した値を制御デューティとして駆動しても、ＶＣＴ位相を動かしたい方向に動かすことができず、反対方向に動いてしまう。

これに対し、上記ステップ３１１で、基準保持デューティと保持デューティ学習値との差分の絶対値が制御デューティの比例項（Ｐ項）の絶対値以下であると判定されれば、補正デューティの初期値をオフセットさせる必要はないと判断して、そのまま本ルーチンを終了する。この場合は、補正デューティの初期値は０となる。

［配分処理ルーチン］
図１３の配分処理ルーチンは、エンジン制御回路２１の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ４０１で、実ＶＣＴ位相がばね無し領域Ｂ（進角側の制御領域）に存在するか否かを判定し、実ＶＣＴ位相がばね無し領域Ｂに存在しなければ、ステップ４０１〜４０５の処理を飛び越してステップ４０５の処理に進む。

上記ステップ４０１で、実ＶＣＴ位相がばね無し領域Ｂに存在すると判定されれば、ステップ４０２に進み、補正デューティがマイナスの所定値β１よりも小さいか否かを判定し、補正デューティが所定値β１以上であれば、ステップ４０５の処理に進む。

一方、上記ステップ４０２で、補正デューティが所定値β１よりも小さいと判定されれば、ステップ４０３に進み、ばね無し領域Ｂの保持デューティを次式により算出する。
ばね無し領域Ｂの保持デューティ
＝現在の保持デューティ＋２・（補正デューティ−β１）

この後、ステップ４０４に進み、補正デューティを所定値β１に変更して、ステップ４０５に進む。
このステップ４０５では、実ＶＣＴ位相がばね有り領域Ａ（遅角側の制御領域）に存在するか否かを判定し、実ＶＣＴ位相がばね有り領域Ａに存在しなければ、以降の処理を行わず、本ルーチンを終了する。

上記ステップ４０５で、実ＶＣＴ位相がばね有り領域Ａに存在すると判定されれば、ステップ４０６に進み、補正デューティがプラスの所定値β２よりも大きいか否かを判定し、補正デューティが所定値β２以下と判定されれば、そのまま本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ４０６で、補正デューティが所定値β２よりも大きいと判定されれば、ステップ４０７に進み、ばね有り領域Ａの保持デューティを次式により算出する。
ばね有り領域Ａの保持デューティ
＝現在の保持デューティ＋２・（補正デューティ−β２）
この後、ステップ４０８に進み、補正デューティを所定値β２に変更して本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例１によれば、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる２つの制御領域Ａ，Ｂを持つことを考慮して、２つの制御領域Ａ，Ｂの保持デューティを学習し、両方の制御領域Ａ，Ｂの保持デューティの中間に、両方の制御領域Ａ，Ｂで共通して使用する基準保持デューティを設定するようにしたので、各制御領域Ａ，Ｂの実際の保持デューティと共通使用する基準保持デューティとのずれを小さくすることが可能となり、基準保持デューティのずれがＶＣＴ位相制御の安定性に及ぼす影響を低減できる。しかも、両方の制御領域Ａ，Ｂで基準保持デューティを共通して使用できるため、ＶＣＴ位相制御の演算処理が複雑になることを防止できる。

尚、本実施例１では、両方の制御領域Ａ，Ｂの保持デューティの中間に、両方の制御領域Ａ，Ｂで共通して使用する基準保持デューティを設定するようにしたが、両方の制御領域Ａ，Ｂの保持デューティの中間からどちらかの方向に少しずらした位置に基準保持デューティを設定するようにしても良い。

次に、図１４乃至図１７を用いて本発明の実施例２を説明する。
本実施例２においても、エンジン制御回路２１は、実ＶＣＴ位相を目標ＶＣＴ位相に一致させるように油圧制御弁２５の制御デューティをＦ／Ｂ制御する可変バルブタイミング制御手段と、所定の保持デューティ学習実行条件が成立しているときに保持デューティを学習する保持制御量学習手段と、可変バルブタイミング装置１８を保持デューティ学習値で制御したときの実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差を小さくする方向に制御デューティを徐々に補正する目標追従制御を実行する目標追従制御手段として機能すると共に、可変バルブタイミング装置１８は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる２つの制御領域Ａ，Ｂを持つように構成されている。

更に、本実施例２では、目標追従制御が実行されている期間中は、保持デューティの学習処理を停止すると共に、当該目標追従制御による補正デューティが所定値を越えた場合に当該所定値を越える分を保持デューティに配分する配分処理を実行するようにしている。この際、配分処理の実行頻度が所定頻度を越える場合には、保持デューティの学習完了タイミングを判定するための実ＶＣＴ位相及び／又は目標ＶＣＴ位相の安定性を判定する時間（以下「安定判定時間」という）を長くするようにしている。要するに、配分処理の実行頻度が高い場合には、保持デューティの学習精度が悪いと判断して、安定判定時間を長くすることで、保持デューティの学習精度を高めるものである。

或は、配分処理の実行頻度が所定頻度を越える場合には、保持デューティ学習実行条件を厳しくするようにしても良い。このようにしても、保持デューティの学習精度を高めることができる。

また、本実施例２では、前記実施例１と同様の方法で、各制御領域Ａ，Ｂの保持デューティを学習し、各制御領域Ａ，Ｂの保持デューティに基づいて２つの制御領域Ａ，Ｂで共通して使用する基準保持デューティを設定し、基準保持デューティが更新されたときに当該基準保持デューティと保持デューティ学習値との差の範囲内に目標追従制御による補正デューティを設定して目標追従制御を開始するようにしている。

以上説明した本実施例２の保持デューティの学習処理とＶＣＴ位相制御は、エンジン制御回路２１によって図１４乃至図１７の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。

［保持デューティ学習メインルーチン］
図１４の保持デューティ学習メインルーチンは、エンジン制御回路２１の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ５０１で、目標ＶＣＴ位相が安定しているか否かを判定し、目標ＶＣＴ位相が安定していなければ、ステップ５０２〜５０７の処理を飛び越して、ステップ５０８の処理に進む。これに対し、上記ステップ５０１で、目標ＶＣＴ位相が安定していると判定されれば、ステップ５０２に進み、目標ＶＣＴ位相の安定状態が継続する目標ＶＣＴ位相安定時間をカウントする。

この後、ステップ５０３に進み、実ＶＣＴ位相が安定しているか否かを判定し、実ＶＣＴ位相が安定していなければ、ステップ５０４〜５０７の処理を飛び越して、ステップ５０８の処理に進む。これに対し、上記ステップ５０３で、実ＶＣＴ位相が安定していると判定されれば、ステップ５０４に進み、実ＶＣＴ位相の安定状態が継続する実ＶＣＴ位相安定時間をカウントする。

この後、ステップ５０５に進み、保持デューティ学習値更新のための目標ＶＣＴ位相判定値Ｋ１と実ＶＣＴ位相判定値Ｋ２をマップ等により算出する。この後、ステップ５０６に進み、(1) 目標ＶＣＴ位相安定時間が目標ＶＣＴ位相判定値Ｋ１よりも長く、且つ(2) 実ＶＣＴ位相安定時間が実ＶＣＴ位相判定値Ｋ２よりも長いか否かを判定し、これら２つの条件(1) ，(2) のうち、いずれか一方でも満たさない条件があれば、保持デューティ学習値更新タイミング（保持デューティ学習完了タイミング）ではないと判断して、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

これに対し、２つの条件(1) ，(2) を両方とも満たせば、保持デューティ学習値更新タイミングであると判断して、ステップ５０７に進み、後述する図１５の保持デューティ学習値更新ルーチンを実行して保持デューティ学習値を更新する。この後、ステップ５０８に進み、目標ＶＣＴ位相安定時間のカウント値をリセットし、次のステップ５０９で、実ＶＣＴ位相安定時間のカウント値をリセットして本ルーチンを終了する。

［保持デューティ学習値更新ルーチン］
図１５の保持デューティ学習値更新ルーチンは、図１４の保持デューティ学習メインルーチンのステップ５０７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６０１で、目標ＶＣＴ位相がばね無し領域Ｂに存在するか否かを判定し、目標ＶＣＴ位相がばね無し領域Ｂに存在すれば、ステップ６０２に進み、現在の制御デューティをばね無し領域Ｂの保持デューティ学習値としてバックアップＲＡＭ等のメモリに更新記憶する。

これに対し、上記ステップ６０１で、目標ＶＣＴ位相がばね無し領域Ｂに存在しないと判定されれば、ステップ６０３に進み、目標ＶＣＴ位相がばね有り領域Ａに存在するか否かを判定し、目標ＶＣＴ位相がばね有り領域Ａに存在すれば、ステップ６０４に進み、現在の制御デューティをばね有り領域Ａの保持デューティ学習値としてバックアップＲＡＭ等のメモリに更新記憶する。尚、上記ステップ６０１とステップ６０３でいずれも「Ｎｏ」と判定されれば、保持デューティ学習値を更新せずに本ルーチンを終了する。

以上のようにして、目標ＶＣＴ位相と実ＶＣＴ位相が安定する時間がそれぞれ判定値Ｋ１，Ｋ２以上になったときに、その時点の制御デューティを保持デューティとして学習する。

［目標ＶＣＴ位相判定値・実ＶＣＴ位相判定値算出ルーチン］
図１６の目標ＶＣＴ位相判定値・実ＶＣＴ位相判定値算出ルーチンは、エンジン制御回路２１の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ７０１で、後述する図１７のルーチンのステップ３０３ａでカウントした保持デューティ学習値の更新回数が所定回数Ｋ３以上になったか否かを判定し、まだ保持デューティ学習値の更新回数が所定回数Ｋ３未満であれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

その後、保持デューティ学習値の更新回数が所定回数Ｋ３以上になった時点で、上記ステップ７０１で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ７０２に進み、後述する図１７のルーチンのステップ３０７ａでカウントした配分処理の実行回数が所定回数Ｋ４以上であるか否かを判定する。その結果、配分処理の実行回数が所定回数Ｋ４未満と判定されれば、配分処理の実行頻度（保持デューティ学習値更新回数Ｋ３当たりの配分処理実行回数Ｋ４）が比較的少ないと判断して、ステップ７０４に進み、目標ＶＣＴ位相判定値Ｋ１と実ＶＣＴ位相判定値Ｋ２をともに前回値と同じ値に維持し、これらを変更しない。

これに対し、上記ステップ７０２で、配分処理の実行回数が所定回数Ｋ４以上であると判定されれば、ステップ７０３に進み、配分処理の実行頻度が高すぎると判断して、ステップ７０３に進み、目標ＶＣＴ位相判定値Ｋ１と実ＶＣＴ位相判定値Ｋ２をそれぞれ前回値よりも所定値ａずつ増加させる。この後、ステップ７０５に進み、保持デューティ学習値の更新回数のカウント値と配分処理の実行回数のカウント値をそけれぞれリセットして本ルーチンを終了する。

要するに、目標ＶＣＴ位相安定時間と実ＶＣＴ位相安定時間が不足すると、保持デューティの学習精度が悪化して保持デューティ学習値のずれが大きくなるため、目標追従制御の補正デューティが大きくなって、配分処理の実行頻度が高くなる。そこで、配分処理の実行頻度が高い場合は、目標ＶＣＴ位相安定時間と実ＶＣＴ位相安定時間が不足すると判断して、目標ＶＣＴ位相判定値Ｋ１と実ＶＣＴ位相判定値Ｋ２をそれぞれ長くするものである。尚、目標ＶＣＴ位相判定値Ｋ１と実ＶＣＴ位相判定値Ｋ２のどちらか一方のみを長くするようにしても良い。

［保持デューティ学習・目標追従制御ルーチン］
図１７の保持デューティ学習・目標追従制御ルーチンは、エンジン制御回路２１の電源オン期間中（イグニッションスイッチのオン期間中）に所定周期で繰り返し実行される。図１７の保持デューティ学習・目標追従制御ルーチンは、前記実施例１で説明した図１１の保持デューティ学習・目標追従制御ルーチンのステップ３０３とステップ３０７の次にそれぞれステップ３０３ａとステップ３０７ａの処理を追加しただけであり、それ以外の各ステップの処理は同じである。

図１７の保持デューティ学習・目標追従制御ルーチンでは、ステップ３０３で、保持デューティの学習値を更新した直後（学習値更新後の最初の本ルーチンの起動時）であると判定される毎に、ステップ３０３ａに進み、保持デューティ学習値の更新回数をカウントアップする。また、ステップ３０７で、目標追従制御の補正デューティが所定値以上であると判定される毎に、ステップ３０７ａに進み、配分処理の実行回数をカウントアップする。これらの処理により、保持デューティ学習値の更新回数と配分処理の実行回数をそれぞれカウントする。

尚、本発明は、上記各実施例１，２に限定されず、ＶＣＴ位相を駆動する油圧を制御するＶＣＴ位相制御用の油圧制御弁とロックピン５８を駆動する油圧を制御するロック制御用の油圧制御弁とを別々に設けた構成としても良い。

また、上記実施例１，２は、本発明を吸気バルブの可変バルブタイミング装置に適用して具体化した実施例であるが、排気バルブの可変バルブタイミング制御装置に適用して実施しても良い。本発明を排気バルブの可変バルブタイミング制御装置に適用する場合は、排気バルブのＶＣＴ位相の制御方向（「進角」と「遅角」の関係）を吸気バルブのＶＣＴ位相の制御方向とは反対にすれば良い。

その他、本発明は、可変バルブタイミング装置１８の構成や油圧制御弁２５の構成等を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…クランク軸、１３…タイミングチェーン、１４，１５…スプロケット、１６…吸気カム軸、１７…排気カム軸、１８…可変バルブタイミング装置（ＶＣＴ）、１９…カム角センサ、２０…クランク角センサ、２１…エンジン制御回路（可変バルブタイミング制御手段，保持制御量学習手段，触媒早期暖機制御手段，目標追従制御手段）、２３…冷却水温センサ、２５…油圧制御弁（油圧制御装置）、２８…オイルポンプ、３１…ハウジング、３５…ロータ、４０…ベーン収容室、４１…ベーン、４２…進角室、４３…遅角室、５０…中間ロック機構、５５…ばね、５８…ロックピン、５９…ロック穴

Claims (13)

1. 内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させてバルブタイミングを調整する油圧駆動式の可変バルブタイミング装置を駆動する油圧を制御する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
   実ＶＣＴ位相を目標ＶＣＴ位相に一致させるように前記可変バルブタイミング装置の制御量（以下「ＶＣＴ制御量」という）をフィードバック制御する可変バルブタイミング制御手段と、
   所定の保持制御量学習実行条件が成立しているときに前記ＶＣＴ制御量に基づいて前記実ＶＣＴ位相を一定に保持するのに必要な保持制御量を学習する保持制御量学習手段とを備え、
   前記可変バルブタイミング装置は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つように構成され、
   前記保持制御量学習手段は、前記保持制御量学習実行条件が成立しているときにＶＣＴ位相を各制御領域に制御して各制御領域の保持制御量を学習し、前記各制御領域の保持制御量に基づいて全ての制御領域で共通して使用する基準保持制御量を設定し、
   前記可変バルブタイミング制御手段は、前記基準保持制御量が設定されている場合は、全ての制御領域で前記保持制御量として前記基準保持制御量を用いてＶＣＴ位相を制御することを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
2. 前記保持制御量学習手段は、前記基準保持制御量を前記各制御領域の保持制御量の中間に位置する保持制御量に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
3. 前記保持制御量学習実行条件は、少なくとも、車両の走行性に影響しない運転条件であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
4. 前記車両の走行性に影響しない運転条件は、少なくとも、始動後のアイドル期間又は走行中の燃料カット期間に該当することであることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
5. 前記可変バルブタイミング装置は、吸気バルブのＶＣＴ位相（以下「吸気ＶＣＴ位相」という）を変化させる吸気側の可変バルブタイミング装置であり、
   冷間始動後に吸気ＶＣＴ位相を進角させて触媒早期暖機制御を実行する触媒早期暖機制御手段を備え、
   前記保持制御量学習手段は、触媒早期暖機制御の実行中に吸気ＶＣＴ位相を最進角位相の所定量手前で保持して進角側の制御領域の保持制御量を学習し、触媒早期暖機制御の終了後に吸気ＶＣＴ位相を遅角側の制御領域に移動させて当該遅角側の制御領域の保持制御量を学習することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
6. 前記可変バルブタイミング制御手段は、前記基準保持制御量が設定されていない場合には、前記基準保持制御量が設定されている場合と比べてＶＣＴ位相のフィードバック制御のゲインを小さく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内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
7. 前記可変バルブタイミング制御手段は、前記基準保持制御量が設定されていない場合には、保持制御量の学習を完了した制御領域の保持制御量学習値を用いてＶＣＴ位相を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
8. 前記可変バルブタイミング制御手段は、前記基準保持制御量が設定されていない場合でも複数の制御領域の保持制御量が学習されている場合は、ＶＣＴ位相の制御方向に応じてオーバーシュート／アンダーシュートが発生しにくい方の制御領域の保持制御量学習値を用いてＶＣＴ位相を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
9. ＶＣＴ位相を駆動する油圧を制御する位相制御用の油圧制御弁機能とＶＣＴ位相を所定位相でロックするロックピンを駆動する油圧を制御するロック制御用の油圧制御弁機能とを一体化した油圧制御弁を用い、該油圧制御弁の制御量に応じて、ＶＣＴ位相を遅角方向に駆動する遅角モードの制御領域と、ＶＣＴ位相を一定に保持する保持モードの制御領域と、ＶＣＴ位相を進角方向に駆動する進角モードの制御領域と、前記ロックピンを突出させるロックモードの制御領域とに区分され、
   前記可変バルブタイミング制御手段は、ＶＣＴ位相のフィードバック制御の実行中には、前記ＶＣＴ制御量を前記ロックピンを突出させない所定範囲内に制限すると共に、前記保持制御量学習値を所定の上下限値以内に制限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内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
10. 内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相（以下「ＶＣＴ位相」という）を変化させてバルブタイミングを調整する油圧駆動式の可変バルブタイミング装置を駆動する油圧を制御する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
    実ＶＣＴ位相を目標ＶＣＴ位相に一致させるように前記可変バルブタイミング装置の制御量（以下「ＶＣＴ制御量」という）をフィードバック制御する可変バルブタイミング制御手段と、
    所定の保持制御量学習実行条件が成立しているときに前記ＶＣＴ制御量に基づいて前記実ＶＣＴ位相を一定に保持するのに必要な保持制御量を学習する保持制御量学習手段と、 前記可変バルブタイミング装置を前記保持制御量の学習値で制御したときの実ＶＣＴ位相と目標ＶＣＴ位相との偏差を小さくする方向に前記ＶＣＴ制御量を徐々に補正する目標追従制御を実行する目標追従制御手段とを備え、
    前記可変バルブタイミング装置は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つように構成され、
    前記保持制御量学習手段は、前記目標追従制御が実行されている期間中は、前記保持制御量学習手段による保持制御量の学習処理を停止すると共に、当該目標追従制御によるＶＣＴ制御量の補正量が所定値を越えた場合に当該所定値を越える分を前記保持制御量の学習値に配分する配分処理を実行することを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
11. 前記保持制御量学習手段は、前記配分処理の実行頻度が所定頻度を越える場合に前記保持制御量学習実行条件を厳しくすることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
12. 前記保持制御量学習手段は、前記配分処理の実行頻度が所定頻度を越える場合に、前記保持制御量の学習完了タイミングを判定するための実ＶＣＴ位相及び／又は目標ＶＣＴ位相の安定性を判定する時間を長くすることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。
13. 前記可変バルブタイミング装置は、ＶＣＴ位相の制御特性が異なる複数の制御領域を持つように構成され、
    前記保持制御量学習手段は、前記保持制御量学習実行条件が成立しているときにＶＣＴ位相を各制御領域に制御して各制御領域の保持制御量を学習し、前記各制御領域の保持制御量に基づいて全ての制御領域で共通して使用する基準保持制御量を設定し、
    前記目標追従制御手段は、前記基準保持制御量が更新されたときに当該基準保持制御量と前記保持制御量の学習値との差の範囲内に前記目標追従制御によるＶＣＴ制御量の補正量を設定して前記目標追従制御を開始することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。

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