JP4797885B2 - バルブタイミング調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、バルブタイミング調整装置に関する。

従来、内燃機関と同一の正転方向又は反対の逆転方向へ電動モータを回転駆動することにより内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置（以下、電動バルブタイミング調整装置という）が知られている。このような電動バルブタイミング調整装置としては、例えば、電動モータの目標回転数と実回転数とに基づき電動モータへの通電を制御して電動モータを目標回転方向へ回転駆動する駆動回路を備えたものが、特許文献１に開示されている。

さて、一般に電動モータを一方向へ回転駆動する技術は、例えば特許文献２に開示されるように周知であり且つその処理が比較的簡素となる。しかし、電動モータを正逆両方向へ回転駆動する電動バルブタイミング調整装置に、この技術をそのまま適用することは困難である。
特開２００５−１２０８７４号公報 特開平５−２２９７９号公報

上述した背景の下、本発明者は、電動モータを正逆両方向へ回転駆動する電動バルブタイミング調整装置に好適な技術について研究を行い、図１３（ａ）の如きマップを使用して電動モータへの通電をフィードバック制御する技術を開発した。

具体的にこの技術では、目標回転数及び実回転数をそれぞれ個別のマップにより変換して偏差を算出し、当該偏差をフィードバックして電動モータの通電指令値を決定する。目標回転数及び実回転数の変換にそれぞれ使用するマップは、図１３（ａ）に示すように、零値の入力回転数ｘに対して正逆各方向に関する出力ｙをそれぞれオフセットする変換関係を定義している。ここで、マップにオフセットを設けているのは、次の理由による。その理由とは、内燃機関と同一又は反対方向への電動モータの回転駆動によりバルブタイミング調整を行う電動バルブタイミング調整装置では、バルブタイミングの保持時に、電動モータを内燃機関と同一回転数にて正転させて連れ回りさせる。この保持時に電動モータの実回転数が例えば摩擦損失等により目標回転数からずれてバルブタイミングに影響する事態を防ぐため、電動モータには常時、ある程度の通電をしておく必要性が生じるのである。

このようにマップを使用する技術は、両方向回転の電動モータに常時通電するという点で一定の効果をもたらしたのであるが、当該技術について本発明者がさらに開発を進めたところ、次の問題が判明したのである。その問題とは、目標回転方向を変更して実回転方向と異ならせるときには、正逆各方向に関する出力ｙのオフセット量Δの和に対応した通電量が余分に必要となり、消費エネルギーが増大するというものである。そこで、本発明者は、オフセットのあるマップと図１３（ｂ）の如きオフセットのないマップとを、目標回転方向の保持時と変更時とで使い分けることを考えたが、その場合には、駆動回路における処理が複雑化するという新たな問題を生じることが判明したのである。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電動モータの回転駆動に必要な処理を簡素化する電動バルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によると、電動モータを目標回転方向へ回転駆動する駆動回路であって、目標回転方向を電動モータの実回転方向と一致させて保持する時に、電動モータへの通電を電動モータの目標回転数と実回転数とに基づきフィードバック制御する駆動回路は、目標回転方向を変更して実回転方向と異ならせる時に、当該フィードバック制御を停止する。これによれば、目標回転方向の変更時にはフィードバック制御を停止するだけでよいので、バルブタイミング調整時の電動モータの回転駆動に必要な処理を簡素化することができる。しかも、目標回転方向の変更は、目標回転方向の保持に比べて頻度が少ないので、フィードバック制御の停止による影響を小さく抑えることができる。

尚、電動モータの目標回転数及び目標回転方向については、例えば請求項２に記載の発明のように、それらを目標設定回路により設定して駆動回路へと与えるようにしてもよいし、外部からの入力情報等に基づき駆動回路自体により設定するようにしてもよい。

請求項３に記載の発明によると、目標回転方向の変更時に駆動回路は、フィードバック制御を停止し且つ電動モータへの通電を目標回転数に基づきオープンループ制御する。故に目標回転方向の変更時には、比較的簡素なオープンループ制御によって電動モータへの通電が継続されることになるので、処理の簡素化効果を損なうことなく、フィードバック制御の停止による影響をより一層小さく抑えることができる。

請求項４に記載の発明による駆動回路は、目標回転数に対応した通電目標値を算出する目標値算出手段と、目標回転数と実回転数との偏差に対応したフィードバック補正値を算出する補正値算出手段と、フィードバック補正値により通電目標値を補正して通電指令値を決定する補正手段と、通電指令値に従って電動モータを通電する通電手段とを有する。このような構成の駆動回路によれば、目標回転数及び実回転数に基づくフィードバック制御を実現することができる。

さらに、請求項４に記載の発明による駆動回路は、目標回転方向の変更時にフィードバック補正値を無効手段によって無効にする。これにより、目標回転方向の変更時に補正手段が決定する通電指令値は、フィードバック補正値によって補正されていない通電目標値と一致することになる。したがって、目標回転方向の変更時には、フィードバック制御を停止すると同時に、目標回転数に基づくオープンループ制御を実現することができる。

尚、フィードバック補正値の無効については、例えば請求項５に記載の発明のように、目標回転方向を設定する目標設定回路によって目標回転方向の変更時に無効手段へと指令するようにしてもよいし、駆動回路自体によって判断するようにしてもよい。

請求項６に記載の発明によると、目標回転数及び目標回転方向を設定する目標設定回路は、目標回転方向の変更時に、当該変更前からの通電指令値のずれが許容限界以下となるように目標回転数を設定する。これによれば、目標回転数に基づくオープンループ制御を、フィードバック制御の停止による影響が必要最小限となるように実現することができる。

請求項７に記載の発明によると、第一変換マップにより目標回転数を変換して算出される通電目標値と、第二変換マップにより実回転数を変換して算出される通電結果値との偏差は、目標回転数と実回転数との偏差に対応したものとなる。故に、補正値算出手段は、通電目標値と通電結果値との偏差に基づくことにより、目標回転数と実回転数との偏差に対応したフィードバック補正値を正しく算出することができる。

請求項８に記載の発明によると、目標値算出手段は、第一変換マップにより目標回転数を変換して通電目標値を算出し、補正値算出手段は、当該通電目標値をフィードバック補正値の算出に利用する。これによれば、通電目標値の算出処理が目標値算出手段と補正値算出手段とで共通化されるので、電動モータの回転駆動に必要な処理の簡素化を促進することができる。

請求項９に記載の発明によると、第一変換マップは、零値の目標回転数に対して通電目標値を目標回転方向に応じた側へオフセットさせるマップであり、また第二変換マップは、零値の実回転数に対して通電結果値を電動モータの実回転方向に応じた側へオフセットさせるマップである。これによれば、第一及び第二変換マップによって算出される通電目標値及び通電結果値の偏差に基づくフィードバック補正値は、目標回転方向の変更時に、通電目標値及び通電結果値の各オフセット量の和に対応した分、過剰となる。しかし、目標回転方向の変更時には、マップを変えなくても、フィードバック補正値が無効とされて通電指令値に反映されないので、当該通電指令値に従う電動モータへの通電量は増大しない。このような請求項９に記載の発明によれば、電動モータの回転駆動に必要な処理の簡素化と消費エネルギーの低減化とを両立することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態による電動バルブタイミング調整装置１０を示している。電動バルブタイミング調整装置１０は車両に搭載され、電動モータ１２の回転駆動によって内燃機関の吸気弁又は排気弁のバルブタイミングを調整する。

まず、図１に示す電動バルブタイミング調整装置１０の電動モータ１２について説明する。電動モータ１２はブラシレスモータであり、モータケース１３、モータ軸１４及びコイル１５（図９参照）を備えている。モータケース１３は、内燃機関にステーを介して固定される。モータケース１３は、モータ軸１４を正逆回転自在に支持していると共に、各コイル１５を固定している。電動モータ１２では、図２の時計方向となる正転方向の回転磁界が各コイル１５への通電によって形成されるときには、当該正転方向へモータ軸１４が回転駆動される。一方、図２の反時計方向となる逆転方向の回転磁界が各コイル１５への通電によって形成されるときには、当該逆転方向へモータ軸１４が回転駆動される。

図３に示すように電動モータ１２は、回転角センサ１６をさらに備えている。回転角センサ１６はホール素子等からなり、モータ軸１４の回転方向に等間隔に並んで複数設けられている。回転角センサ１６は、モータ軸１４の磁極Ｎ，Ｓが所定角度範囲内に位置するときと位置しないときとで電圧レベルが変化するセンサ信号を出力する。

次に、図１に示す電動バルブタイミング調整装置１０の位相変化ユニット２０について説明する。位相変化ユニット２０は、駆動側回転体２２、従動側回転体２４、差動歯車機構３０及びリンク機構５０を備えている。

駆動側回転体２２は、内燃機関のクランク軸との間にタイミングチェーンが巻き掛けられるタイミングスプロケットである。クランク軸の出力トルクが駆動側回転体２２へ入力されるときには、駆動側回転体２２はクランク軸と連動して、当該クランク軸に対する相対位相を保ちつつ図４の時計方向へ回転する。従動側回転体２４は内燃機関のカム軸２に同軸上に固定されており、カム軸２と一体に図４の時計方向へ回転する。以上より本実施形態では、モータ軸１４の正転方向が内燃機関の回転方向と同一方向に、またモータ軸１４の逆転方向が内燃機関の回転方向と反対方向に設定されている。

図１，２に示すように差動歯車機構３０は、太陽歯車３１、遊星キャリア３２、遊星歯車３３及び伝達回転体３４等から構成されている。内歯車からなる太陽歯車３１は駆動側回転体２２に同軸上に螺子止めされており、クランク軸の出力トルクの伝達によって駆動側回転体２２と一体に回転する。遊星キャリア３２は継手３５を介してモータ軸１４に連結されており、モータ軸１４からの回転トルクの伝達によってモータ軸１４と一体に回転する。遊星キャリア３２は、駆動側回転体２２に対して偏心する円筒面状の外周面部により偏心部３６を形成している。外歯車からなる遊星歯車３３はベアリング３７を介して偏心部３６に嵌合しており、太陽歯車３１に対し偏心して配置されている。遊星歯車３３は太陽歯車３１に内周側から噛合しており、駆動側回転体２２に対するモータ軸１４の相対回転に応じて遊星運動する。伝達回転体３４は、従動側回転体２４の外周側に同心的に嵌合している。伝達回転体３４には、回転方向に等間隔に並ぶ複数の係合孔３８が設けられている。また、遊星歯車３３には、各係合孔３８内に突出する複数の係合突起３９が設けられている。そして、それら各係合突起３９が係合孔３８に係合することにより、遊星歯車３３の自転運動が抽出されて伝達回転体３４の回転運動へ変換されるようになっている。

図４，５に示すようにリンク機構５０は、リンク５２，５３、案内部５４及び可動体５６等から構成されている。尚、図４，５では、断面を表すハッチングを省略している。第一リンク５２は、駆動側回転体２２に回り対偶によって連繋している。第二リンク５３は、従動側回転体２４に回り対偶によって連繋していると共に、可動体５６を介した回り対偶によって第一リンク５２に連繋している。図１，５に示すように案内部５４は、伝達回転体３４において遊星歯車３３とは反対側の端面を含む部分により形成されている。案内部５４には、可動体５６が滑動自在に嵌合する案内溝５８が形成されている。案内溝５８は、案内部５４の回転中心からの距離が長手方向で変化する螺旋溝状に形成されている。

このような構成の位相変化ユニット２０において、モータ軸１４が駆動側回転体２２に対して相対回転しないときには、遊星歯車３３が遊星運動せずに駆動側回転体２２及び伝達回転体３４と一体に回転する。その結果、可動体５６が案内溝５８内を案内されず、リンク５２，５３の相対位置関係が変化しないので、モータ軸１４とカム軸２とが連れ回りするようにして、駆動側回転体２２及び従動側回転体２４の間の相対位相、ひいてはバルブタイミングが保持される。一方、モータ軸１４が駆動側回転体２２に対して正転方向へ相対回転駆動されるときには、遊星歯車３３の遊星運動により伝達回転体３４が駆動側回転体２２に対して図５の反時計方向へ相対回転する。その結果、可動体５６が案内溝５８内を案内されてリンク５２，５３の相対位置関係が変化することにより、従動側回転体２４が駆動側回転体２２に対して図４の時計方向へ相対回転するため、バルブタイミングが進角する。また一方、モータ軸１４が駆動側回転体２２に対して逆転方向へ相対回転駆動されるときには、正転方向への相対回転駆動時とは逆の原理によって、バルブタイミングが遅角する。

次に、図１に示す電動バルブタイミング調整装置１０の電気回路系６０について説明する。電気回路系６０は、制御回路６２及び駆動回路８０を備えている。尚、図１では、模式的に制御回路６２及び駆動回路８０が電動モータ１２の外部に位置するように示されているが、制御回路６２及び駆動回路８０の配置箇所については、仕様等に応じて適宜設定することができる。

図３に示すように制御回路６２は、メモリ６４を有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。制御回路６２は駆動回路８０に接続されており、電動モータ１２の実回転数Ｒｒと実回転方向Ｄｒとを駆動回路８０から与えられる。制御回路６２は、メモリ６４に記憶のプログラムを実行することにより、制御タイミング毎に所定の制御ルーチンを実施する。

具体的に制御回路６２の制御ルーチンでは、駆動回路８０から与えられる実回転数Ｒｒ及び実回転方向Ｄｒ等に基づき実バルブタイミングを割り出すと共に、スロットル開度等のエンジン情報に基づき目標バルブタイミングを設定する。続いて、得られた実バルブタイミングと目標バルブタイミングとの位相差から、電動モータ１２の目標回転数Ｒｔと目標回転方向Ｄｔとをそれぞれ設定する。さらに、今回設定の目標回転方向Ｄｔが、前回の制御タイミングに設定された目標回転方向Ｄｔに対して保持されているか、又は変更されているかを判定する。その結果、図６に示すように、目標回転方向Ｄｔの保持と判定した場合には、メモリ６４に記憶の指令フラグＦをオンに設定する一方、目標回転方向Ｄｔの変更と判定した場合には、当該指令フラグＦをオフに設定する。尚、後述するように本実施形態では、駆動回路８０が目標回転方向Ｄｔを受けてから実回転方向Ｄｒを実現することになるので、目標回転方向Ｄｔの保持時には方向Ｄｔ，Ｄｒが一致する一方、目標回転方向Ｄｔの変更時には方向Ｄｔ，Ｄｒが不一致となる。

以上の後、制御回路６２の制御ルーチンでは、目標回転数Ｒｔと目標回転方向Ｄｔと指令フラグＦの設定状態とを制御信号により表して、駆動回路８０へと入力する。ここで本実施形態の制御信号は、目標回転数Ｒｔを周波数にて表し、また目標回転方向Ｄｔ及び指令フラグＦの設定状態をデューティ比にて表す。したがって、例えば制御信号の周波数は、例えば図７に示す如き線形関係等の所定の関係を目標回転数Ｒｔとの間に有するように、設定される。また、制御信号のデューティ比は、目標回転方向Ｄｔと指令フラグＦの設定状態との組み合わせに応じて比率が変化するように、設定される。即ち図８に示すように、目標回転方向Ｄｔが正転方向且つ指令フラグＦがオンのときと、目標回転方向Ｄｔが逆転方向且つ指令フラグＦがオンのときと、目標回転方向Ｄｔが正転方向且つ指令フラグＦがオフのときと、目標回転方向Ｄｔが逆転方向且つ指令フラグＦがオフのときとで、制御信号のデューティ比が切り換えられるのである。

図３に示すように駆動回路８０には、信号生成ブロック８１、制御ブロック８２及び通電ブロック８３が設けられている。尚、本実施形態の各ブロック８１〜８３は、専用の回路要素によってハード的に実現されている。

信号生成ブロック８１は、電動モータ１２の各回転角センサ１６と制御回路６２と制御ブロック８２とに接続されている。信号生成ブロック８１は、各回転角センサ１６から出力のセンサ信号に基づき電動モータ１２の実回転数Ｒｒ及び実回転方向Ｄｒをそれぞれ割り出し、それらを制御回路６２及び制御ブロック８２へ入力する。

制御ブロック８２は、制御回路６２と信号生成ブロック８１と通電ブロック８３とに接続されている。制御ブロック８２は、制御回路６２から制御信号によって与えられる目標回転数Ｒｔ、目標回転方向Ｄｔ及び指令フラグＦの設定状態と、信号生成ブロック８１から与えられる実回転数Ｒｒ及び実回転方向Ｄｒとに基づき、通電ブロック８３へ入力する通電指令値Ｅｏを決定する。

本実施形態において通電指令値Ｅｏは、電動モータ１２への通電をフィードバック制御するための指令値、又は当該通電をオープンループ制御するための指令値とされる。ここで、フィードバック制御するための通電指令値Ｅｏは、指令フラグＦのオン時、即ち目標回転方向Ｄｔの保持時に、目標回転数Ｒｔ、目標回転方向Ｄｔ、実回転数Ｒｒ及び実回転方向Ｄｒから決定される。一方、オープンループ制御するための通電指令値Ｅｏは、指令フラグＦのオフ時、即ち目標回転方向Ｄｔの変更時に、目標回転数Ｒｔ及び目標回転方向Ｄｔから決定される。

図９に示すように通電ブロック８３は、インバータ部８４と切換駆動部８５とを有している。ブリッジ回路からなるインバータ部８４において複数のスイッチング素子８６には、電動モータ１２の対応するコイル１５が接続されている。また、切換駆動部８５には、制御ブロック８２とインバータ部８４の各スイッチング素子８６とが接続されている。切換駆動部８５は、制御ブロック８２から与えられる通電指令値Ｅｏに従って各スイッチング素子８６の駆動信号をパルス幅変調する。その結果、各スイッチング素子８６のオンオフが駆動信号のオンオフによって切り換えられるので、電動モータ１２が通電されて目標回転方向Ｄｔへ回転することとなる。

尚、このようにして電動モータ１２への通電が実施される本実施形態では、各スイッチング素子８６の駆動信号において実現するデューティ比に対し、目標回転方向Ｄｔの正逆を表す正負の符号を付加した値が、通電指令値Ｅｏとして用いられる。したがって、切換駆動部８５では、通電指令値Ｅｏの絶対値から各スイッチング素子８６の駆動信号のデューティ比を決定し、また通電指令値Ｅｏの符号から各スイッチング素子８６の駆動信号のオンオフタイミングを決定する。

次に、電動バルブタイミング調整装置１０の特徴部分について、さらに詳しく説明する。図１０に示すように制御ブロック８２は、目標値算出部９０、結果値算出部９１、減算部９２、乗算部９３、無効スイッチ部９４及び加算部９５を有している。

目標値算出部９０は、目標回転数Ｒｔを変換して通電目標値Ｅｔを算出するための第一変換マップＭ１を記憶しており、当該第一変換マップＭ１への目標回転数Ｒｔの入力に応じて通電目標値Ｅｔを出力する。ここで本実施形態の第一変換マップＭ１は、目標回転数Ｒｔと通電目標値Ｅｔとの対応関係を、目標回転方向Ｄｔが正転方向のときと逆転方向のときとで異ならせている。

具体的に第一変換マップＭ１は、図１１（ａ）に示すように、目標回転方向Ｄｔが正転方向のときの対応関係として、下記変換式（１）に従う関係を定義している。即ち、目標回転方向Ｄｔが正転方向のときの第一変換マップＭ１は、零値の目標回転数Ｒｔに対して通電目標値Ｅｔを、正転方向に対応する正側へ切片Ｂ分オフセットさせると共に、当該正側において通電目標値Ｅｔを線形変化させるものである。
Ｅｔ＝Ａ・Ｒｔ＋Ｂ ・・・（１）。

また、第一変換マップＭ１は、図１１（ａ）に示すように、目標回転方向Ｄｔが逆転方向のときの対応関係として、下記変換式（２）に従う関係を定義している。即ち、目標回転方向Ｄｔが逆転方向のときの第一変換マップＭ１は、零値の目標回転数Ｒｔに対して通電目標値Ｅｔを、逆転方向に対応する負側へ切片Ｂ分オフセットさせると共に、当該負側において通電目標値Ｅｔを線形変化させるものである。
Ｅｔ＝Ａ・（−Ｒｔ）−Ｂ ・・・（２）。

図１０に示すように結果値算出部９１は、実回転数Ｒｒを変換して通電結果値Ｅｒを算出するための第二変換マップＭ２を記憶しており、当該第二変換マップＭ２への実回転数Ｒｒの入力に応じて通電結果値Ｅｒを出力する。ここで本実施形態の第二変換マップＭ２は、実回転数Ｒｒと通電結果値Ｅｒとの対応関係を、実回転方向Ｄｒが正転方向のときと逆転方向のときとで異ならせている。

具体的に第二変換マップＭ２は、図１１（ｂ）に示すように第一変換マップＭ１に準じて、実回転方向Ｄｒが正転方向のときは下記変換式（３）に従う対応関係、また実回転方向Ｄｒが逆転方向のときは下記変換式（４）に従う対応関係を、それぞれ定義している。したがって、第二変換マップＭ２は、零値の実回転数Ｒｒに対して通電結果値Ｅｒを、実回転方向Ｄｒに対応する側へ切片Ｂ分オフセットさせると共に、当該対応側において通電結果値Ｅｒを線形変化させるものである。
Ｅｒ＝Ａ・Ｒｒ＋Ｂ ・・・（３）
Ｅｒ＝Ａ・（−Ｒｒ）−Ｂ ・・・（４）。

図１０に示すように減算部９２は、目標値算出部９０により算出された通電目標値Ｅｔから、結果値算出部９１により算出された通電結果値Ｅｒを減算することにより、それらの値Ｅｔ，Ｅｒの偏差δＥを算出する。また、乗算部９３は、減算部９２により算出された偏差δＥに制御ゲインＧ／Ａを乗算することにより、フィードバック補正値Ｅｃを算出する。したがって、フィードバック補正値Ｅｃは下記式（５）にて表すことができるので、上述したように値Ｅｔ，Ｅｒの正負が方向Ｄｔ，Ｄｒと対応する本実施形態では、図１２に示すように方向Ｄｔ，Ｄｒの同否に応じたフィードバック補正値Ｅｃが得られることになる。
Ｅｃ＝Ｇ／Ａ・δＥ＝Ｇ／Ａ・（Ｅｔ−Ｅｒ） ・・・（５）。

ここで具体的には、目標回転方向Ｄｔ及び実回転方向Ｄｒが共に正転方向のとき、即ち目標回転方向Ｄｔが正転方向に保持されているときのフィードバック補正値Ｅｃは、上記式（１），（３），（５）より下記式（６）にて表すことができる。また、目標回転方向Ｄｔ及び実回転方向Ｄｒが共に逆転方向のとき、即ち目標回転方向Ｄｔが逆転方向に保持されているときのフィードバック補正値Ｅｃは、上記式（２），（４），（５）より下記式（７）にて表すことができる。
Ｅｃ＝Ｇ・（Ｒｔ−Ｒｒ） ・・・（６）
Ｅｃ＝Ｇ・｛（−Ｒｔ）−（−Ｒｒ）｝ ・・・（７）。

これらに対し、目標回転方向Ｄｔが正転方向且つ実回転方向Ｄｒが逆転方向のとき、即ち目標回転方向Ｄｔが逆転方向から正転方向へ変更されたときのフィードバック補正値Ｅｃは、上記式（１），（４），（５）より下記式（８）にて表すことができる。また、目標回転方向Ｄｔが逆転方向且つ実回転方向Ｄｒが正転+方向のとき、即ち目標回転方向Ｄｔが正転方向から逆転方向へ変更されたときのフィードバック補正値Ｅｃは、上記式（２），（３），（５）より下記式（９）にて表すことができる。
Ｅｃ＝Ｇ・｛Ｒｔ−（−Ｒｒ）｝＋２Ｂ・Ｇ／Ａ ・・・（８）
Ｅｃ＝Ｇ・｛（−Ｒｔ）−Ｒｒ｝−２Ｂ・Ｇ／Ａ ・・・（９）。

ここで各式（６）〜（９）において、Ｇに対する乗算値（Ｒｔ−Ｒｒ）、｛（−Ｒｔ）−（−Ｒｒ）｝、｛Ｒｔ−（−Ｒｒ）｝、｛（−Ｒｔ）−Ｒｒ｝は、方向Ｄｔ，Ｄｒを考慮した上での回転数Ｒｔ，Ｒｒの偏差となる。したがって、方向Ｄｔ，Ｄｒの同否がいずれの場合でも、目標回転数Ｒｔと実回転数Ｒｒとの偏差に対応したフィードバック補正値Ｅｃが得られるといえる。

図１０に示すように無効スイッチ部９４は、電磁リレー等の有接点リレー又は半導体スイッチ等の無接点リレーを主体に構成され、乗算部９３から加算部９５へのフィードバック補正値Ｅｃの伝達経路上に設けられている。無効スイッチ部９４は、制御回路６２から与えられる指令フラグＦの設定状態に従ってオン又はオフすることにより、フィードバック補正値Ｅｃを有効又は無効にする。

ここで具体的には、目標回転方向Ｄｔの保持によって指令フラグＦがオンに設定されているときには、無効スイッチ部９４がオンしてフィードバック補正値Ｅｃを有効とする。これにより、上記（６）又は（７）にて表されるフィードバック補正値Ｅｃが加算部９５へと伝達される。一方、目標回転方向Ｄｔの変更によって指令フラグＦがオフに設定されているときには、無効スイッチ部９４がオフしてフィードバック補正値Ｅｃを無効にする。これにより、上記（８）又は（９）にて表されるフィードバック補正値Ｅｃの加算部９５への伝達が遮断される。尚、本実施形態においてこの伝達遮断は、零値のフィードバック補正値Ｅｃを加算部９５へ伝達することと等価となる。

加算部９５は、伝達されたフィードバック補正値Ｅｃ（上述した等価的伝達による零値を含む）を、目標値算出部９０により算出された通電目標値Ｅｔに加算して当該値Ｅｔを補正することにより、通電指令値Ｅｏを決定する。これにより目標回転方向Ｄｔの保持時には、図１２に示すように、上記（１）又は（２）にて表される通電目標値Ｅｔと、上記（６）又は（７）にて表されるフィードバック補正値Ｅｃとの和が通電指令値Ｅｏとして通電ブロック８３へ与えられる。したがって、目標回転方向Ｄｔの保持時には、電動モータ１２への通電に対しフィードバック制御が実施されることになる。一方、目標回転方向Ｄｔの変更時には、図１２に示すように実質的に、上記（１）又は（２）にて表される通電目標値Ｅｔがそのまま通電指令値Ｅｏとして通電ブロック８３へ与えられる。したがって、目標回転方向Ｄｔの変更時には、電動モータ１２への通電に対して、フィードバック制御が停止されると同時にオープンループ制御が実施されることとなる。

尚、図１２から明らかなように、目標回転方向Ｄｔの変更時における通電指令値Ｅｏは、当該変更前の保持時と比べて通電指令値Ｅｏがずれてしまう。そこで、本実施形態の制御回路６２は、目標回転方向Ｄｔの変更時において、そうした通電指令値Ｅｏのずれが所定の許容限界ε以下となるように目標回転数Ｒｔを設定するのである。

以上、電動バルブタイミング調整装置１０によると、目標回転方向Ｄｔの変更時におけるフィードバック補正値Ｅｃ自体は、図１２に示すように、各変換マップＭ１，Ｍ２での値Ｅｔ，Ｅｒのオフセット量Ｂの和に対応した分、正側又は負側に増える。しかし、目標回転方向Ｄｔの変更時においてフィードバック補正値Ｅｃは、図１２に示すように無効とされて通電指令値Ｅｏには反映されないので、電動モータ１２への通電量を増大させることがない。しかも、この作用は、目標回転方向Ｄｔの保持時と変更時とでマップの使い分けをしなくても、フィードバック補正値Ｅｃの無効化によりフィードバック制御を停止するという簡素な処理だけで、発揮することができる。これらのことから、電動バルブタイミング調整装置１０によれば、電動モータ１２の回転駆動に必要な処理並びにハード構成の簡素化を、消費エネルギーの低減化と両立させて実現することができる。

加えて、電動バルブタイミング調整装置１０において目標回転方向Ｄｔの変更は、目標回転方向Ｄｔの保持に比べて頻度が少なくなる。故に、目標回転方向Ｄｔの変更時にフィードバック補正値Ｅｃを無効化してフィードバック制御からオープンループ制御へ切り換えることによる影響を、小さく抑えることができる。またその上、電動バルブタイミング調整装置１０では、目標回転方向Ｄｔの変更時に、当該変更前からの通電指令値Ｅｏのずれが許容限界ε以下となるように目標回転数Ｒｔが設定されるので、制御形態の切り換えによる影響を必要最小限に食い留めることができるのである。

尚、ここまで説明した実施形態では、制御回路６２が「目標設定回路」に相当し、目標値算出部９０が「目標値算出手段」に相当し、結果値算出部９１と減算部９２と乗算部９３とが「補正値算出手段」に相当し、加算部９５が「補正手段」に相当し、無効スイッチ部９４が「無効手段」に相当し、通電ブロック８３の各部８４，８５が「通電部」に相当する。

（他の実施形態）
さて、本発明は、上述の実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

例えば、制御ブロック８２の機能については、マイクロコンピュータによりプログラムを実行することによって実現するようにしてもよい。

また、目標回転数Ｒｔ及び目標回転方向Ｄｔについては、例えば電動モータ１２の回転数の目標変化量や内燃機関の回転数等、制御回路６２から駆動回路８０へ与えられる他の情報に基づき駆動回路８０自体によって設定するようにしてもよい。

さらに、フィードバック補正値Ｅｃの無効化については、上述の実施形態のようにフラグＦを利用した制御回路６２から駆動回路８０への指令に従って実現する他、目標回転方向Ｄｔ及び実回転方向Ｄｒに基づき駆動回路８０自体によって判断し、その判断結果に従って実現するようにしてもよい。

加えて、目標回転数Ｒｔ、目標回転方向Ｄｔ及び指令フラグＦの設定状態については、それぞれ別々の信号によって又は二種類の信号に振り分けて、制御回路６２から駆動回路８０へ入力するようにしてもよい。また、目標回転方向Ｄｔの変更時における目標回転数Ｒｔについては、予め決められた固定値に設定するようにしてもよい。

また加えて、電動モータ１２としては、ブラシレスモータ以外のモータを採用してもよい。尚、通電ブロック８３の構成については、電動モータ１２の種類に応じて適宜変更することができる。

さらに加えて、電気回路系６０と組み合わせる位相変化ユニットとしては、電動モータ１２の回転を利用して内燃機関のクランク軸及びカム軸２間の相対位相を変化させることによりバルブタイミングを調整可能なものであれば、適宜採用することができる。

本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す構成図であって、図４のI−I線断面図に相当する。 図１のII−II線断面図である。 図１の電気回路系を示すブロック図である。 図１のIV−IV線断面図である。 図１のV−V線断面図である。 目標回転方向の保持・変更の判定結果と指令フラグの設定状態との関係を示す模式図である。 目標回転数と制御信号の周波数との関係を示す模式図である。 目標回転方向及び指令フラグの設定状態の組み合わせと制御信号のデューティ比との関係を示す模式図である。 図３の通電ブロックを詳細に示すブロック図である。 図３の制御ブロックを詳細に示すブロック図である。 第一変換マップ（ａ）及び第二変換マップ（ｂ）を示す模式図である。 図１０の制御ブロックの作動を説明するための模式図である。 本発明が解決しようとする課題を説明するための模式図である。

符号の説明

２ カム軸（内燃機関）、１０ 電動バルブタイミング調整装置、１２ 電動モータ、１４ モータ軸、１５ コイル、１６ 回転角センサ、２０ 位相変化ユニット、２２ 駆動側回転体、２４ 従動側回転体、３０ 差動歯車機構、５０ リンク機構、６０ 電気回路系、６２ 制御回路（目標設定回路）、６４ メモリ、８０ 駆動回路、８１ 信号生成ブロック、８２ 制御ブロック、８３ 通電ブロック、８４ インバータ部（通電部）、８５ 切換駆動部（通電部）、８６ スイッチング素子、９０ 目標値算出部（目標値算出手段）、９１ 結果値算出部（補正値算出手段）、９２ 減算部（補正値算出手段）、９３ 乗算部（補正値算出手段）、９４ 無効スイッチ部（無効手段）、９５ 加算部（補正手段）、Ｄｒ 実回転方向、Ｄｔ 目標回転方向、Ｅｃ フィードバック補正値、Ｅｏ 通電指令値、Ｅｒ 通電結果値、Ｅｔ 通電目標値、Ｆ 指令フラグ、Ｇ 制御ゲイン、Ｍ１ 第一変換マップ、Ｍ２ 第二変換マップ、Ｒｒ 実回転数、Ｒｔ 目標回転数、δＥ 偏差

Claims (9)

1. 内燃機関と同一の正転方向又は反対の逆転方向へ電動モータを回転駆動することにより前記内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置において、
   前記電動モータを目標回転方向へ回転駆動する駆動回路であって、前記目標回転方向を前記電動モータの実回転方向と一致させて保持する時に、前記電動モータへの通電を前記電動モータの目標回転数と実回転数とに基づきフィードバック制御し、前記目標回転方向を変更して前記実回転方向と異ならせる時に、前記フィードバック制御を停止する駆動回路を、
   備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。
2. 前記目標回転数と前記目標回転方向とを設定して前記駆動回路へ与える目標設定回路を、
   備え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調整装置。
3. 前記目標回転方向の変更時に前記駆動回路は、前記フィードバック制御を停止し且つ前記電動モータへの通電を前記目標回転数に基づきオープンループ制御す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調整装置。
4. 前記駆動回路は、
   前記目標回転数に対応した通電目標値を算出する目標値算出手段と、
   前記目標回転数と前記実回転数との偏差に対応したフィードバック補正値を算出する補正値算出手段と、
   前記フィードバック補正値により前記通電目標値を補正して通電指令値を決定する補正手段と、
   前記通電指令値に従って前記電動モータを通電する通電手段と、
   前記目標回転方向の変更時に前記フィードバック補正値を無効にする無効手段と、
   を有することを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。
5. 前記目標回転方向を設定して前記駆動回路へ与える目標設定回路であって、前記目標回転方向の変更時に、前記フィードバック補正値の無効を前記無効手段へ指令する目標設定回路を、
   備えることを特徴とする請求項４に記載のバルブタイミング調整装置。
6. 前記目標回転数と前記目標回転方向とを設定して前記駆動回路へ与える目標設定回路であって、前記目標回転方向の変更時に、当該変更前からの前記通電指令値のずれが許容限界以下となるように前記目標回転数を設定する目標設定回路を、
   備えることを特徴とする請求項４又は５に記載のバルブタイミング調整装置。
7. 前記補正値算出手段は、第一変換マップにより前記目標回転数を変換して算出される前記通電目標値と、第二変換マップにより前記実回転数を変換して算出される通電結果値との偏差に基づくことにより、前記フィードバック補正値を算出することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のバルブタイミング調整装置。
8. 前記目標値算出手段は、前記第一変換マップにより前記目標回転数を変換して前記通電目標値を算出し、
   前記補正値算出手段は、前記目標値算出手段により算出された前記通電目標値を前記フィードバック補正値の算出に利用することを特徴とする請求項７に記載のバルブタイミング調整装置。
9. 前記第一変換マップは、零値の前記目標回転数に対して前記通電目標値を前記目標回転方向に応じた側へオフセットさせるマップであり、
   前記第二変換マップは、零値の前記実回転数に対して前記通電結果値を前記電動モータの実回転方向に応じた側へオフセットさせるマップであることを特徴とする請求項７又は８に記載のバルブタイミング調整装置。

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