JP3299473B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジンの吸気バルブ、排気バルブの開閉タイミングを可
変に制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等の運転状態
に応じて吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミング
を可変に制御するようにしたバルブタイミング制御装置
は、例えば特開平７−３３２１１８号公報等によって知
られている。

【０００３】この種のバルブタイミング制御装置は、ク
ランクシャフトとカムシャフトとの回転位相に位相差を
生じさせる回転位相可変手段と、前記バルブタイミング
を内燃機関の運転状態に対応して変化させるように、該
回転位相可変手段を作動させるための目標値を設定する
目標値設定手段と、前記クランクシャフトとカムシャフ
トとの位相差から前記回転位相可変手段の作動状態を検
出する作動検出手段と、前記目標値設定手段による目標
値と該作動検出手段による検出値とを用いて前記回転位
相可変手段をフィードバック制御する制御手段とから構
成されている。

【０００４】そして、従来技術によるバルブタイミング
制御装置では、回転位相可変手段を作動させるための目
標値を目標値設定手段から出力し、回転位相可変手段の
現在の作動状態に応じた検出値を作動検出手段から出力
し、これらの目標値と検出値との偏差を求めている。そ
して、従来技術によるバルブタイミング制御装置では、
この偏差が減少するように制御手段で回転位相可変手段
を駆動させることにより、エンジンの吸気バルブや排気
バルブの開閉タイミングを前記目標値に対応して可変に
制御するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、クランクシャフトが予め決められた所定の
回転位相となったときに、クランク角センサ等によって
クランクシャフトの回転位相を検出すると共に、カムシ
ャフトが予め決められた所定の回転位相となったとき
に、カム角センサ等によってカムシャフトの回転位相を
検出し、作動検出手段では、これらのクランクシャフト
の回転位相とカムシャフトの回転位相とに基づき、回転
位相可変手段の作動状態を演算により求めるようにして
いる。そして、作動検出手段からの検出値は、カムシャ
フトとクランクシャフトとの回転位相が検出された後、
次なるそれぞれの回転位相が検出されるまでの間は、更
新されることなく前回の値に保持されたままとなり、目
標値が変更されない限り目標値と検出値との偏差も一定
の値に保たれる。

【０００６】しかし、作動検出手段の検出値が一定の値
に保持されている間も、回転位相可変手段は偏差を減少
させるべく作動しているから、次なる検出値が演算さ
れ、検出値が更新されるときには、目標値を越えて回転
位相可変手段が駆動してしまうことがある。このよう
に、回転位相可変手段が過大に動作し、目標値を越える
ようなオーバーシュートが発生すると、回転位相可変手
段が目標値付近でほぼ停止状態となるまでに要する時間
が増大し、回転位相可変手段の応答性が低下するという
問題がある。

【０００７】特に、内燃機関の低回転域にあっては、カ
ムシャフトとクランクシャフトとの回転位相が検出され
るまでの時間間隔が長くなり、検出値を更新させる前，
後において検出値の変化量が大きくなる可能性が生じ、
検出値の更新時に偏差が急変することがある。このた
め、内燃機関の回転数が低回転域となったときには、回
転位相可変手段が過大に動作し易くなり、オーバーシュ
ートが発生し易いという問題がある。

【０００８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は内燃機関が低回転域で駆動して
いるときでも、オーバーシュートが発生するのを防止で
きると共に、回転位相可変手段を滑らかに作動させフィ
ードバック制御の信頼性や安定性を向上できるようにし
た内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供すること
を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、内燃機関のバルブタイミングを可変に
制御するため、該内燃機関のクランクシャフトとカムシ
ャフトとの回転位相に位相差を生じさせる回転位相可変
手段と、該回転位相可変手段を作動させ前記バルブタイ
ミングを前記内燃機関の運転状態に対応して変化させる
ための目標値を設定する目標値設定手段と、前記クラン
クシャフトとカムシャフトとの位相差から前記回転位相
可変手段の作動状態を検出する作動検出手段と、前記目
標値設定手段による目標値と該作動検出手段による検出
値とを用いて前記回転位相可変手段をフィードバック制
御する制御手段とからなる内燃機関のバルブタイミング
制御装置に適用される。

【００１０】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記制御手段は、前記目標値設定手段による目
標値と前記作動検出手段による検出値との偏差を演算す
る偏差演算手段と、前記作動検出手段による検出値が更
新されたか否かを判定する検出時点判定手段と、該検出
時点判定手段により前記検出値が更新されたと判定する
までの間、前記偏差演算手段による偏差よりも実偏差に
近い値となる予測偏差を演算する予測偏差演算手段と、
前記検出時点判定手段により前記検出値が更新されたと
判定したときには、前記回転位相可変手段をフィードバ
ック制御する制御信号を前記偏差演算手段による偏差に
従って設定し、前記検出時点判定手段により前記検出値
が更新されたと判定するまでの間は、前記回転位相可変
手段をフィードバック制御する制御信号を前記予測偏差
演算手段による予測偏差に従って設定する制御信号設定
手段とからなる。

【００１１】これにより、検出時点判定手段は検出値が
更新されたか否かを判別し、予測偏差演算手段は、検出
時点判定手段により検出値が更新されたと判定するまで
の間、偏差演算手段による偏差よりも実偏差に近い値と
なる予測偏差を演算し、予測偏差を回転位相可変手段の
作動状態と目標値との実偏差に近い値にすることができ
る。

【００１２】そして、制御信号設定手段は、検出時点判
定回路によって検出値が更新されたと判定したときに
は、偏差演算手段による偏差を用いて回転位相可変手段
をフィードバック制御し、回転位相可変手段の作動状態
を目標値に近付けることができる。また、制御信号設定
手段は、検出時点判定回路によって検出値が更新された
と判定するまでの間は、予測偏差演算手段による予測偏
差を用いて回転位相可変手段をフィードバック制御し、
回転位相可変手段の作動状態と目標値との実偏差を検出
することができない間でも、回転位相可変手段を実偏差
に近い予測偏差を減少させるべく作動させることができ
る。

【００１３】従って、制御信号設定手段は、偏差演算手
段による偏差と予測偏差演算手段による予測偏差とに基
づき回転位相可変手段をフィードバック制御するから、
検出値が更新されたときに、偏差が急激に変化するのを
防止でき、回転位相可変手段を滑らかに作動させること
ができる。また、制御信号設定手段は、検出値が更新さ
れるまでの間でも、実偏差に近い値を用いて制御信号を
設定するから、検出値が更新されるまでの間に、回転位
相可変手段の作動状態が目標値に近付き、実偏差が小さ
い値となるときには、予測偏差も小さい値となり、回転
位相可変手段を徐々に停止させることができる。

【００１４】また、請求項２の発明では、前記予測偏差
演算手段は、前記作動検出手段による検出値が更新され
るまで、前記偏差演算手段による偏差を減少させる方向
に向けて前記目標値から変化した変化量よりも小さい一
定値分だけ順次加減算する構成としている。

【００１５】これにより、予測偏差演算手段は、偏差演
算手段による偏差を減少させる方向に向けて目標値から
変化した変化量よりも小さい一定値分だけ順次加減算
し、偏差よりも零に近い値となる予測偏差を演算するこ
とができる。このため、検出値が更新されるまでの間
に、回転位相可変手段の作動状態が目標値に近付き、実
偏差の絶対値が減少するのに伴い、予測偏差の絶対値を
減少させることができ、予測偏差演算手段は、実偏差に
近い値となる予測偏差を演算することができる。

【００１６】また、請求項３の発明では、前記予測偏差
演算手段は、予測偏差が減少するに従って段階的に減少
する補正値を設定する補正値設定回路が接続され、前記
作動検出手段による検出値が更新されるまで、前記偏差
演算手段による偏差を減少させる方向に向けて予測偏差
を該補正値設定回路による補正値分だけ順次加減算する
構成としている。

【００１７】ここで、実偏差の絶対値が大きく、回転位
相可変手段の作動状態が目標値から離れているときに
は、回転位相可変手段の作動量が大きいから、実偏差の
絶対値は単位時間当りより大きく減少する。このため、
予測偏差演算手段は、回転位相可変手段の作動状態が目
標値から離れているときには、補正値設定回路が設定す
る大きな値の補正値を用い、偏差演算手段による偏差に
対して予測偏差の絶対値をより大きく減少させることが
でき、予測偏差を実偏差に近付けることができる。

【００１８】また、実偏差の絶対値が小さく、回転位相
可変手段の作動状態が目標値に近いときには、回転位相
可変手段の作動量が小さいから、実偏差の絶対値は単位
時間当り僅かに減少する。このため、予測偏差演算手段
は、回転位相可変手段の作動状態が目標値に近いときに
は、補正値設定回路が設定する小さい値の補正値を用
い、偏差演算手段による偏差に対して予測偏差の絶対値
を僅かに減少させることができ、予測偏差を実偏差に近
付けることができる。

【００１９】さらに、請求項４の発明では、前記制御信
号設定手段は、前記検出時点判定手段により前記検出値
が更新されたと判定したときに、前記偏差演算手段によ
って演算した偏差に対する比例演算を行い、前記検出値
が更新されたと判定するまでの間は、前記予測偏差演算
手段によって偏差を減少させる方向に向けて演算した予
測偏差に対する比例演算を行う比例演算手段を備える構
成としている。

【００２０】これにより、制御信号設定手段は、検出時
点判定手段によって検出値が更新されたと判定したとき
には、偏差演算手段による偏差が更新されているから、
比例演算手段によって演算した偏差を用いて比例演算を
行い、偏差に対する比例演算値に対応して回転位相可変
手段を作動させることができる。

【００２１】また、制御信号設定手段は、検出時点判定
手段によって検出値が更新されたと判定するまでの間
は、偏差演算手段による偏差が不確かな値となっている
から、比例演算手段は、予測偏差演算手段によって偏差
を減少させる方向に向けて演算し、より実偏差に近い値
となった予測偏差を用いて比例演算を行い、予測偏差に
対する比例演算値に対応して回転位相可変手段を作動さ
せることができる。

【００２２】このため、制御信号設定手段は、回転位相
可変手段の作動状態が目標値から離れているときには、
回転位相可変手段をより大きく作動させる制御信号を設
定することができ、回転位相変手段を速やかに目標値に
向って作動させることができる。一方、制御信号設定手
段は、回転位相可変手段の作動状態が目標値に近付いた
ときには、回転位相可変手段を僅かに作動させる制御信
号を設定することができ、回転位相変手段を目標値付近
でほぼ停止させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳細に説明する。

【００２４】ここで、図１ないし図１３は本発明の第１
の実施例による内燃機関のバルブタイミング制御装置を
自動車用エンジンに適用した場合を例に挙げて示してい
る。

【００２５】図において、１は内燃機関としてのエンジ
ン本体（図示せず）に回転可能に設けられた出力軸とし
てのクランクシャフトを示し、その一端側には小径プー
リ１Ａが一体に取付けられている。また、クランクシャ
フト１には、その回転位相αを検出するために後述のク
ランク角センサ３９が設けられている。

【００２６】２はクランクシャフト１の回転駆動力を後
述のカムシャフト４側に伝達するドライブシャフトで、
該ドライブシャフト２はエンジン本体側に中心Ｏ1 −Ｏ
1 周囲で回転可能に設けられ、該ドライブシャフト２の
大径プーリ２Ａは、例えばタイミングベルト３を介して
クランクシャフト１の小径プーリ１Ａに連結され、クラ
ンクシャフト１が２回転する間にドライブシャフト２が
１回転する構成となっている。

【００２７】４はエンジンの各気筒に設けられた吸気バ
ルブ（図示せず）を開，閉させるためのカムシャフト
で、該カムシャフト４は後述の偏心ディスク９等を介し
てドライブシャフト２に連結され、ドライブシャフト２
と共に前記エンジン本体側に中心Ｏ1 −Ｏ1 周囲で回転
可能に設けられている。そして、カムシャフト４はドラ
イブシャフト２と共にクランクシャフト１により回転駆
動され、その回転位相βが各気筒の吸気行程に応じて定
まる所定の回転位相となったときに、カム４Ａ，４Ａ，
…によって前記各吸気バルブをそれぞれ開，閉させる。

【００２８】５はドライブシャフト２を偏心ディスク９
に連結する連結アームで、該連結アーム５はドライブシ
ャフト２の他端側に設けられ、ドライブシャフト２と一
体的に回転する。また、連結アーム５には径方向に延び
る係合溝５Ａが形成され、該係合溝５Ａには偏心ディス
ク９の係合ピン９Ａが係合されている。

【００２９】６はカムシャフト４の一端側に設けられた
他の連結アームで、該連結アーム６には径方向に延びる
係合溝６Ａが形成され、該係合溝６Ａには偏心ディスク
９の係合ピン９Ｂが係合されている。

【００３０】７は前記各吸気バルブの開，閉タイミング
を変化させる回転位相可変手段としての偏心機構を示
し、該偏心機構７は後述のディスクホルダ８、偏心ディ
スク９およびコントロールシャフト１０等から構成され
ている。

【００３１】そして、偏心機構７は偏心ディスク９の中
心Ｏ2 −Ｏ2 をカムシャフト４の中心Ｏ1 −Ｏ1 に対し
て偏心量εだけ偏心させることにより、該カムシャフト
４の回転位相βを図７に示す如く、クランクシャフト１
の回転位相αに対して相対変化させ、これらの回転位相
α，βの間に後述の数１による位相差Φを生じさせるも
のである。

【００３２】８は偏心ディスク９が回転可能に収容され
るディスクホルダで、該ディスクホルダ８は図２に示す
如く、一端側がエンジン本体側に固定ピン８Ａを介して
揺動可能に取付けられた環状部８Ｂと、該環状部８Ｂの
他端側に一体形成された一対の係合爪８Ｃ，８Ｃとから
構成されている。

【００３３】９はドライブシャフト２をカムシャフト４
に連結する偏心ディスクを示し、該偏心ディスク９は一
側面に突出形成された係合ピン９Ａと、他側面に突出形
成された係合ピン９Ｂとを有し、該係合ピン９Ａ，９Ｂ
は図１に示す如く偏心ディスク９の中心Ｏ2 −Ｏ2 を挟
んで互いに径方向で対向する位置に配設されている。

【００３４】また、偏心ディスク９はディスクホルダ８
の環状部８Ｂ内に中心Ｏ2 −Ｏ2 の周囲で回転可能とな
るように収容され、係合ピン９Ａ，９Ｂが連結アーム
５，６の係合溝５Ａ，６Ａ内に摺動可能に係合されてい
る。これにより、ドライブシャフト２とカムシャフト４
とは、連結アーム５，６および偏心ディスク９を介して
互いに連結され、この状態で偏心ディスク９は連結アー
ム５，６の間でカムシャフト４（ドライブシャフト２）
の径方向に相対変位可能となっている。

【００３５】１０は偏心ディスク９を偏心させるための
コントロールシャフトで、該コントロールシャフト１０
は、図２に示す如くエンジン本体側に中心Ｏ3 −Ｏ3 の
周囲で回転可能に設けられ、コントロールシャフト１０
の一端側には円形のカム１０Ａが偏心して設けられてい
る。そして、カム１０Ａはディスクホルダ８の各係合爪
８Ｃ間に摺動可能に配設され、コントロールシャフト１
０は連結アーム１１を介して油圧シリンダ１２に連結さ
れている。

【００３６】１１はコントロールシャフト１０を油圧シ
リンダ１２のロッド１２Ｃに連結する連結アームで、該
連結アーム１１はコントロールシャフト１０の他端側に
設けられ、コントロールシャフト１０と一体的に回転す
る。また、連結アーム１１には径方向に延びる係合溝１
１Ａが形成され、該係合溝１１Ａにはロッド１２Ｃの係
合ピン１２Ｆが係合されている。

【００３７】１２はコントロールシャフト１０を回動さ
せるリニア型のアクチュエータとしての油圧シリンダを
示し、該油圧シリンダ１２は、図４に示すようにシリン
ダ１２Ａと、該シリンダ１２Ａ内に摺動可能に設けられ
たピストン１２Ｂと、一端側が該ピストン１２Ｂに固着
され、他端側がシリンダ１２Ａ外に突出したロッド１２
Ｃとから構成されている。そして、油圧シリンダ１２
は、管路１３Ａ，１３Ｂを介してタンク１４と共に液圧
源となる油圧ポンプ１５に接続され、ピストン１２Ｂに
よって画成された２つの油室１２Ｄ，１２Ｅに管路１３
Ａ，１３Ｂを介して圧油が給排されることにより、ロッ
ド１２Ｃを矢示Ａ，Ｂ方向に伸縮させるものである。

【００３８】また、ロッド１２Ｃには係合ピン１２Ｆが
突出して設けられ、該係合ピン１２Ｆは連結アーム１１
の係合溝１１Ａ内に摺動可能に係合されている。そし
て、前記コントロールシャフト１０は、油圧シリンダ１
２のロッド１２Ｃが矢示Ａ，Ｂ方向に摺動変位すること
によって回動されると共に、コントロールシャフト１０
はカム１０Ａを介してディスクホルダ８を偏心ディスク
９と共に固定ピン８Ａを中心にして矢示Ｃ，Ｄ方向に揺
動させる。

【００３９】１６は制御弁機構としての制御弁装置、１
７は該制御弁装置１６の本体部を構成するスプール弁
で、該スプール弁１７は略筒状の弁ケーシング１８を有
し、該弁ケーシング１８の内周側には後述のスプール２
４が摺動可能に挿嵌されるスプール摺動穴１８Ａが形成
されている。また、弁ケーシング１８にはスプール摺動
穴１８Ａの軸方向に離間してポンプポート１９、タンク
ポート２０および一対の流出入ポート２１，２２が設け
られ、弁ケーシング１８の一端側端部には、ドレンポー
ト２３が設けられている。

【００４０】ここで、ポンプポート１９は油圧ポンプ１
５に接続され、タンクポート２０はタンク１４に接続さ
れている。そして、流出入ポート２１は油圧シリンダ１
２の給排口１２Ｇに接続され、流出入ポート２２は油圧
シリンダ１２の給排口１２Ｈに接続されている。また、
流出入ポート２１，２２は、例えば図５に示すように長
方形をなす矩形ポートとして形成され、ドレンポート２
３はタンク１４に接続されている。

【００４１】２４は弁ケーシング１８のスプール摺動穴
１８Ａ内に変位可能に設けられたスプールであり、該ス
プール２４には、２個のランド２４Ａ，２４Ｂが設けら
れ、ランド２４Ａは流出入ポート２１を開，閉すると共
に、ランド２４Ｂは流出入ポート２２を開，閉するもの
である。そして、該スプール２４は後述する電磁アクチ
ュエータ２７によりコントロールユニット２８から出力
されるＰＷＭ信号のデューティ比に比例して矢示Ｅ，Ｆ
方向に摺動変位される。また、スプール２４の一端側と
弁ケーシング１８との間には、ドレンポート２３に連通
するばね室２５が形成され、該ばね室２５内には、スプ
ール２４を矢示Ｆ方向に常時付勢するばね２６が設けら
れている。

【００４２】ここで、スプール２４が中立位置にあると
きは、スプール２４のランド２４Ａは図５に示す如く流
出入ポート２１を完全に閉塞すると共に、ランド２４Ｂ
は流出入ポート２２を完全に閉塞する。そして、スプー
ル２４はランド２４Ａ，２４Ｂの幅寸法が、流出入ポー
ト２１，２２よりも一定寸法δだけ大きく形成され、ポ
ート閉塞時の安定性を確保するようになっている。この
ため、スプール２４のランド２４Ａ，２４Ｂと弁ケーシ
ング１８の流出入ポート２１，２２との間には、スプー
ル２４を中立位置で僅かに摺動変位させても、流出入ポ
ート２１，２２が開口しない一定幅の不感帯（寸法δに
対応）が形成されている。

【００４３】２７はスプール２４を駆動変位させる電磁
アクチュエータを示し、該電磁アクチュエータ２７は電
磁比例ソレノイドからなり、弁ケーシング１８の他端側
に取付けられたケース２７Ａと、該ケース２７Ａ内に設
けられたコイル部２７Ｂと、該コイル部２７Ｂの内周側
に変位可能に設けられた駆動ロッド２７Ｃとから構成さ
れている。

【００４４】そして、制御弁装置１６は弁ケーシング１
８、スプール２４および電磁アクチュエータ２７等から
なり、油圧シリンダ１２に給排すべき圧油の流量と方向
とを可変に制御する。即ち、制御弁装置１６は電磁アク
チュエータ２７によってスプール２４を弁ケーシング１
８のスプール摺動穴１８Ａ内で摺動変位させ、流出入ポ
ート２１，２２を連通、遮断させることにより、ポンプ
ポート１９を介した油圧ポンプ１５からの圧油を油圧シ
リンダ１２に供給すると共に、油圧シリンダ１２内の圧
油をタンクポート２０やドレンポート２３を介してタン
ク１４側に排出させるものである。

【００４５】２８は後述のクランク角センサ３９とカム
位置センサ４０と共に制御手段を構成するコントロール
ユニットを示し、該コントロールユニット２８は例えば
マイクロコンピュータ等により構成され、該コントロー
ルユニット２８にはＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる記憶部２
８Ａが設けられると共に、電磁アクチュエータ２７の駆
動制御を行うものである。

【００４６】そして、該コントロールユニット２８内に
は、図６に示すように後述する偏差演算回路２９、予測
偏差演算回路３０、制御信号設定回路３１、検出時点判
定回路３６、目標値設定回路３７および作動量演算回路
３８が設けられている。また、コントロールユニット２
８の記憶部２８Ａには、図９に示すようなスプール弁制
御処理用のプログラムが格納されると共に、比例演算の
利得となる定数Ｋp 、予測偏差ｅ2 を演算するための一
定値ａ、検出フラグＦ等が予め格納されている。また、
該コントロールユニット２８の入力側には、クランク角
センサ３９およびカム位置センサ４０等が接続され、出
力側はスプール弁１７の電磁アクチュエータ２７等に接
続されている。

【００４７】ここで、検出フラグＦは後述の検出時点判
定回路３６により検出値ｙが更新されたと判定したとき
に１（Ｆ＝１）に設定され、検出値ｙが更新されたと判
定されるまでの間は零（Ｆ＝０）に設定されるものであ
る。

【００４８】２９は偏差演算手段としての偏差演算回路
で、該偏差演算回路２９は目標値設定回路３７からの目
標値ｒと作動量演算回路３８からの検出値ｙとの偏差
（ｒ−ｙ）を演算し、偏差ｅ1 （ｅ1 ＝ｒ−ｙ）を出力
する。

【００４９】３０は予測偏差演算手段としての予測偏差
演算回路で、該予測偏差演算回路３０は、偏差演算回路
２９からの偏差ｅ1 が入力され、偏差ｅ1 に対応する偏
差演算値ｅ0 を用いて後述の予測偏差演算処理を行うこ
とによって予測偏差ｅ2 を演算する。ここで、偏差演算
値ｅ0 は、検出時点判定回路３６により検出値ｙが更新
されたと判定したときには、偏差ｅ1 に等しい値とな
り、検出時点判定回路３６により検出値ｙが更新された
と判定するまでの間は、予測偏差演算回路３０によって
予測偏差ｅ2 が演算される毎に、新たな予測偏差ｅ2 に
等しい値に順次更新されていく。

【００５０】これにより、予測偏差演算回路３０は、検
出時点判定回路３６により検出値ｙが更新されたと判定
するまでの間、偏差演算回路２９からの偏差ｅ1 （偏差
演算値ｅ0 ）に対して予め決められた値だけ変化した予
測偏差ｅ2 を演算する。そして、予測偏差演算回路３０
は、予測偏差ｅ2 を制御信号設定回路３１に出力してい
る。

【００５１】３１は出力信号設定手段としての制御信号
設定回路で、該制御信号設定回路３１は、比例演算回路
３２、中立位置設定回路３３、加算演算回路３４、ＰＷ
Ｍ変換回路３５から構成され、偏差ｅ1 と予測偏差ｅ2
を用いて偏心機構７を制御するための制御信号を出力す
る。

【００５２】３２は比例演算手段としての比例演算回路
で、該比例演算回路３２は、偏差演算値ｅ0 と定数Ｋp
との積（ｅ0 ×Ｋp ）を演算し、偏差演算値ｅ0 に比例
する比例演算値ｕ1 （ｕ1 ＝ｅ0 ×Ｋp ）を出力する。

【００５３】これにより、比例演算回路３２は、検出時
点判定回路３６により検出値ｙが更新されたと判定した
ときに、偏差演算回路２９からの偏差ｅ1 に比例する比
例演算値ｕ1 （ｕ1 ＝ｅ1 ×Ｋp ）を出力し、検出時点
判定回路３６により検出値ｙが更新されたと判定するま
での間は、予測偏差ｅ2 に比例する比例演算値ｕ1 （ｕ
1 ＝ｅ2 ×Ｋp ）を出力する。

【００５４】３３はスプール２４の中立位置を設定する
中立位置設定回路で、該中立位置設定回路３３はスプー
ル２４を中立位置に保持するために、例えば５０％のデ
ューティ比に対応した一定の中立位置設定値ｕ2 を常時
出力する。

【００５５】３４は比例演算値ｕ1 と中立位置設定値ｕ
2 とを加算した加算演算値ｕを出力する加算演算回路、
３５は該加算演算回路３４から出力される加算演算値ｕ
に基づき制御信号としてのパルス幅変調信号（ＰＷＭ信
号）を出力するＰＷＭ変換回路を示し、該ＰＷＭ変換回
路３５は加算演算値ｕに基づいてＰＷＭ信号のデューテ
ィ比を決定し、このデューティ比に対応して変換された
ＰＷＭ信号を制御弁装置１６の電磁アクチュエータ２７
に向けて出力する。

【００５６】３６はクランク角センサ３９とカム位置セ
ンサ４０とに接続された検出時点判定手段としての検出
時点判定回路で、該検出時点判定回路３６は図１０に示
す如く、クランク角センサ３９から出力される基準信号
Ｓ1 とカム位置センサ４０から出力される基準信号Ｓ2
とに基づき後述の作動量演算回路３８による検出値ｙが
更新されたと判定したときに検出フラグＦを１（Ｆ＝
１）に設定し、これ以外のときには検出フラグＦを零
（Ｆ＝０）に設定するものである。

【００５７】３７はエンジンの回転数Ｎ等により最適な
バルブタイミングを算出する目標値設定手段としての目
標値設定回路で、該目標値設定回路３７は最適なバルブ
タイミングに対応したコントロールシャフト１０の目標
回動角を目標値ｒとして出力するものである。

【００５８】３８はクランク角センサ３９とカム位置セ
ンサ４０と共に作動検出手段を構成する作動量演算回路
で、該作動量演算回路３８はクランク角センサ３９から
の第１の基準信号Ｓ1 とカム位置センサ４０からの第２
の基準信号Ｓ2 とに基づきコントロールシャフト１０の
実回動角θ（図３参照）を検出値ｙとして算出する。

【００５９】ここで、クランク角センサ３９は、図７に
示すようにクランクシャフト１に隣接して設けられ、ク
ランクシャフト１の回転位相αが所定の回転位相となっ
たときにこれを検出し、図８に示す如く第１の基準信号
Ｓ1 を出力する。

【００６０】また、カム位置センサ４０はカムシャフト
４側に設けられ、カムシャフト４の回転位相βが所定の
回転位相となったときにこれを検出し、図８に示すよう
に第２の基準信号Ｓ2 を出力するものである。そして、
カム位置センサ４０は、クランク角センサ３９とカム位
置センサ４０とはカムシャフト４が１回転する間に１回
だけ各基準信号Ｓ1 ，Ｓ2 を出力するように構成されて
いる。

【００６１】ここで、偏心機構７によりクランクシャフ
ト１とカムシャフト４との間に位相差Φが生じると、カ
ム位置センサ４０の第２の基準信号Ｓ2 が図８中にＳ2
′として示す如く、クランク角センサ３９の第１の基
準信号Ｓ1 から例えば時間ΔＴ分だけ遅れて出力され
る。これにより、作動量演算回路３８は各基準信号Ｓ1
，Ｓ2 ′の間の時間ΔＴとエンジンの回転数Ｎに基づ
いて位相差Φを下記数１に示す関係から演算する（但
し、ｋは定数）。

【００６２】

【数１】Φ＝ｋ×ΔＴ×Ｎ

【００６３】また、作動量演算回路３８は位相差Φに基
づいて検出値ｙとしてのコントロールシャフト１０の実
回動角θ（図３参照）を算出する。これにより、コント
ロールユニット２８は、目標値設定回路３７から出力さ
れる目標値ｒに検出値ｙが一致するように油圧シリンダ
１２を作動させ、コントロールシャフト１０をフィード
バック制御する。

【００６４】本実施例による内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置は上述の如き構成を有するもので、次に、そ
の作動について説明する。

【００６５】まず、エンジンによりクランクシャフト１
が回転駆動されると、この回転駆動力はタイミングベル
ト３を介してドライブシャフト２に伝達される。これに
より、ドライブシャフト２に連結された偏心ディスク９
は、ディスクホルダ８内で図３中の矢示Ｇ方向に回転
し、この回転駆動力が偏心ディスク９の係合ピン９Ｂと
連結アーム６とを介してカムシャフト４に伝達されると
共に、カムシャフト４はその回転位相βが所定の回転位
相となったときに前記各吸気バルブを開，閉させる。

【００６６】そして、吸気バルブの開閉タイミングを変
えるときには、コントロールユニット２８内の目標値設
定回路３７から最適なバルブタイミングに対応したコン
トロールシャフト１０の目標回動角を目標値ｒとして出
力する。これにより、コントロールユニット２８は、目
標値ｒにコントロールシャフト１０の実回動角θが一致
するように、図２に示す如く油圧シリンダ１２のロッド
１２Ｃを矢示Ａ，Ｂ方向に進退させる。このとき、ロッ
ド１２Ｃに連結アーム１１等を介して係合するコントロ
ールシャフト１０は矢示Ｃ，Ｄ方向に回動し、図３に示
す如く偏心ディスク９が連結アーム５，６間でカムシャ
フト４の径方向に相対変位すると共に、その中心Ｏ2 −
Ｏ2 がカムシャフト４の中心Ｏ1 −Ｏ1 から偏心量εだ
け偏心する。

【００６７】この結果、カムシャフト４の回転位相βと
クランクシャフト１の回転位相αとの間には位相差Φが
生じ、カムシャフト４により開閉される吸気バルブの開
閉タイミングが位相差Φに応じて変化するから、この位
相差Φを所望の値に変えることによって、吸気バルブの
開閉タイミングを適切に制御できる。

【００６８】次に、図９を参照してコントロールユニッ
ト２８によるバルブタイミング制御処理について説明す
る。

【００６９】まず、ステップ１では、中立位置設定回路
３３から出力される中立位置設定値ｕ2 を読込み、ステ
ップ２では、目標値設定回路３７によりエンジンの回転
数Ｎ等に基づいて目標値ｒを演算する。このとき、目標
値ｒは、最適なバルブタイミングに対応したコントロー
ルシャフト１０の目標回動角に対応している。

【００７０】次に、ステップ３では、図１０に示す検出
値ｙ演算処理を行い、検出値ｙを演算する。即ち、作動
量演算回路３８は、前記第１の基準信号Ｓ1 と第２の基
準信号Ｓ2 とに基づき実際のコントロールシャフト１０
の実回動角θを検出値ｙとして演算する。

【００７１】次に、ステップ４では、検出時点判定回路
３６により検出フラグＦが１（Ｆ＝１）か否かを判定
し、ステップ４で「ＹＥＳ」と判定したときには、検出
値ｙが更新されているから、ステップ５に移り、偏差演
算回路２９によって目標値ｒと検出値ｙとを用いて偏差
ｅ1 （ｅ1 ＝ｒ−ｙ）を演算する。そして、次なるステ
ップ６では、検出フラグＦを零（Ｆ＝０）に設定すると
共に、ステップ７に移って、偏差演算値ｅ0 として偏差
演算回路２９からの偏差ｅ1 （ｅ0 ＝ｅ1 ）を設定す
る。

【００７２】一方、ステップ４で「ＮＯ」と判定したと
きには、検出値ｙが更新されるまでの間であるから、ス
テップ８に移り、図１１に示す予測偏差ｅ2 の演算処理
を行い、偏差ｅ1 に対して予め決めれらた値だけ変化し
た予測偏差ｅ2 を演算する。そして、次なるステップ９
では、偏差演算値ｅ0 として予測偏差演算回路３０から
の予測偏差ｅ2 （ｅ0 ＝ｅ2 ）を設定する。

【００７３】次に、ステップ１０では、記憶部２８Ａか
ら定数Ｋp を読出し、定数Ｋp と偏差演算値ｅ0 との積
（Ｋp ×ｅ0 ）を演算することによって、偏差ｅ1 、予
測偏差ｅ2 とに比例する比例演算値ｕ1 （ｕ1 ＝Ｋp ×
ｅ0 ）を演算する。

【００７４】次に、ステップ１１では、比例演算値ｕ1
と中立位置設定値ｕ2 との加算演算を行い、ＰＷＭ信号
のデューティ比に対応した加算演算値ｕ（ｕ＝ｕ1 ＋ｕ
2 ）を演算する。

【００７５】そして、ステップ１２では加算演算値ｕを
これに対応したデューティ比のＰＷＭ信号に変換し、こ
のＰＷＭ信号を電磁アクチュエータ２７に出力して、ス
プール２４を摺動変位させる。これにより、油圧シリン
ダ１２に供給される圧油が制御され、コントロールシャ
フト１０は偏差演算値ｅ0 を減少させる方向に回動する
と共に、最適なバルブタイミングでエンジンを駆動する
ことができる。

【００７６】次に、検出時点判定回路３６および作動量
演算回路３８による検出値ｙの演算処理について図１０
を参照して説明する。

【００７７】まず、ステップ２１では、クランク角セン
サ３９からの第１の基準信号Ｓ1 が検出されたか否かを
判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ２２
に移って第１の基準信号Ｓ1 と第２の基準信号Ｓ2 との
間の時間を計測するためのタイマＴを零（Ｔ＝０）と
し、ステップ２３に移る。

【００７８】一方、ステップ２１で「ＮＯ」と判定した
ときには、ステップ２３に移ってカム位置センサ４０か
らの第２の基準信号Ｓ2 が検出されたか否かを判定し、
ステップ２３で「ＮＯ」と判定したときには非検出時点
であるから、ステップ２７に移って検出フラグＦを零
（Ｆ＝０）に設定すると共に、ステップ２８でリターン
する。

【００７９】また、ステップ２３で「ＹＥＳ」と判定し
たときには、検出値ｙが更新される検出時点であるか
ら、ステップ２４に移って検出フラグＦを１（Ｆ＝１）
に設定すると共に、ステップ２５で第１の基準信号Ｓ1
と第２の基準信号Ｓ2 との間の時間ΔＴをタイマＴの値
に設定する。そして、ステップ２６では、時間ΔＴとエ
ンジンの回転数Ｎとに基づき作動量演算回路３８は数１
の式からクランクシャフト１とカムシャフト４との位相
差Φを算出する共に、位相差Φに対応したコントロール
シャフト１０の実回動角θを算定し、検出値ｙを更新す
る。

【００８０】次に、予測偏差ｅ2 を演算する予測偏差ｅ
2 演算処理について図１１を参照しつつ説明する。

【００８１】まず、ステップ３１では、前回の偏差演算
値ｅ0 が正の値（ｅ0 ＞０）か否かを判定する。そし
て、ステップ３１で「ＹＥＳ」と判定したときには、偏
差演算値ｅ0 が正の値であるから、ステップ３２に移っ
て偏差演算値ｅ0 に対して予め決められた一定値ａを減
算し（ｅ0 −ａ）、偏差演算値の絶対値 |ｅ0|を減少さ
せるべく予測偏差ｅ2 を演算する（ｅ2 ＝ｅ0 −ａ）と
共に、ステップ３５に移ってリターンする。

【００８２】ここで、一定値ａは、例えばエンジンの回
転数Ｎ、目標値ｒが前回の目標値（以下、前回値ｒ0 と
する。）から変化したときの変化量（ｒ−ｒ0 ）等によ
って決定される一定の正の数値である。このため、一定
値ａは、例えば変化量（ｒ−ｒ0 ）よりも小さい値とし
て変化量の１０％程度の値に設定されている。

【００８３】また、ステップ３１で「ＮＯ」と判定した
ときには、ステップ３３に移って前回の偏差演算値ｅ0
が負の値（ｅ0 ＜０）か否かを判定する。そして、ステ
ップ３３で「ＹＥＳ」と判定したときには、偏差演算値
ｅ0 が負の値であるから、ステップ３４に移って偏差演
算値ｅ0 に対して一定値ａを加算し（ｅ0 ＋ａ）、偏差
演算値の絶対値 |ｅ0|を減少させるべく予測偏差ｅ2 を
演算する（ｅ2 ＝ｅ0＋ａ）。そして、次なるステップ
３５に移ってリターンする。

【００８４】一方、ステップ３３で「ＮＯ」と判定した
ときには、前回の偏差演算値ｅ0 は零（ｅ0 ＝０）であ
るから、ステップ３５に移ってリターンする。

【００８５】次に、予測偏差演算回路３０、検出時点判
定回路３６の作用について図１２を参照しつつ詳述す
る。ここで、図１２は検出値ｙ、予測偏差ｅ2 と時間と
の関係を示している。また、目標値ｒは図１２中に一点
鎖線で示す特性線４６のように一定の値に変更されたも
のとし、コントロールユニット２８は例えば１０ｍｓ程
度の時間間隔でＰＷＭ信号を出力するものとする。

【００８６】このとき、常に偏差演算回路２９による偏
差ｅ1 に基づきバルブタイミングを制御する場合を比較
例として図１３に示す。まず、目標値ｒが前回値ｒ0 か
らステップ状に変化すると、油圧シリンダ１２のロッド
１２Ｃが摺動変位し、コントロールシャフト１０の実回
動角θが変化する。これにより、クランクシャフト１の
回転位相αとカムシャフト４の回転位相βとの間の位相
差Φが変化すると共に、実回動角θは実線で示す特性線
４２のように変化する。

【００８７】しかし、検出値ｙは、クランク角センサ３
９からの第１の基準信号Ｓ1 とカム位置センサ４０から
の第２の基準信号Ｓ2 とに基づき演算されるため、検出
値ｙは点線で示す特性線４３に示すように階段状に時間
変化する。また、偏差ｅ1 も目標値ｒと検出値ｙとの差
値として演算されるから、特性線４４に示すように階段
状に時間変化する。このとき、各基準信号Ｓ1 ，Ｓ2 が
出力されるまでの一定時間τ1 はエンジンの回転数Ｎに
依存し、例えば回転数Ｎが１０００ｒｐｍでは６０ｍｓ
程度になる。

【００８８】このように、検出値ｙが算出されてから次
なる検出値ｙに更新されるまでの間、特性線４５に示す
コントロールシャフト１０の実回動角θと目標値ｒとの
実偏差との間にずれが生じる傾向にある。しかし、コン
トロールユニット２８は、不確かな検出値ｙに基づき油
圧シリンダ１２等を制御しなければならず、検出値ｙが
更新されるまでの間にコントロールシャフト１０が過大
に回動し、実回動角θが目標値ｒを越えるオーバーシュ
ートが発生することがある。

【００８９】このため、コントロールシャフト１０が目
標値ｒ付近で実質的に停止するまでにより長い時間が必
要となり、コントロールシャフト１０が目標値ｒに収束
するまでに要する時間が増加する傾向がある。

【００９０】また、検出値ｙが更新されたときには偏差
ｅ1 が大きく変化するから、コントロールシャフト１０
は、急激な回動、停止をし易く、バルブタイミングを滑
らかに変化させることができない傾向にある。

【００９１】これに対し、本実施例では、検出時点判定
回路３６により検出値ｙが更新されたと判定したときに
は、偏差演算回路２９からの偏差ｅ1 を用いてＰＷＭ信
号を設定し、検出時点判定回路３６により検出値ｙが更
新されたと判定するまでの間は、予測偏差演算回路３０
からの予測偏差ｅ2 を用いてＰＷＭ信号を設定する構成
としている。

【００９２】また、予測偏差演算回路３０は、検出時点
判定回路３６により検出値ｙが更新されたと判定するま
での間、実際のコントロールシャフト１０の実回動角θ
と目標値ｒとの実偏差に近い値となる予測偏差ｅ2 を演
算している。即ち、予測偏差演算回路３０は、予測偏差
ｅ2 として前回の偏差演算値ｅ0 に一定値ａを加算ある
いは減算した値（ｅ2 ＝ｅ0 ±ａ）を演算する。

【００９３】このため、予測偏差演算回路３０は、検出
時点判定回路３６により検出値ｙが更新されたと判定す
るまでの間、偏差ｅ1 に対して一定値ａ分だけ順次加減
算することができる。そして、予測偏差演算回路３０
は、検出値ｙが更新されるまでの間でもコントロールシ
ャフト１０の実回動角θの変化を予測し、実際のコント
ロールシャフト１０の実回動角θと目標値ｒとの実偏差
に近い予測偏差ｅ2 を演算することができる。

【００９４】これにより、図１２中の特性線４６の如く
目標値ｒが前回値ｒ0 からステップ状に変化すると、検
出値ｙは点線で示す特性線４７のように階段状に変化す
る。このとき、偏差演算値ｅ0 は、検出値ｙが更新され
たときには、偏差ｅ1 に一致する。

【００９５】一方、検出値ｙが更新されるまでの間は、
偏差演算値ｅ0 は、コントロールユニット２８の演算周
期である例えば１０ｍｓ程度毎に一定値ａ分が減算さ
れ、徐々に零に近付いていく。このようにして、偏差演
算値ｅ0 は、実線で示す特性線４８のように時間の経過
と共に徐々に減少する。また、偏差演算値ｅ0 は、特性
線４９に示す実偏差に近い値となり、コントロールシャ
フト１０の実回動角θは、図１２中の特性線５０に示す
ように徐々に目標値ｒに近付く。

【００９６】従って、本実施例では、コントロールシャ
フト１０が過剰に作動するオーバーシュートが発生する
のを防止することができ、コントロールシャフト１０を
より高い応答性をもって作動させ、速やかに目標値ｒ付
近まで回動し実質的な停止状態にすることができる。ま
た、コントロールシャフト１０を滑らかに回動させるこ
とができ、バルブタイミングが急に変化するのを防止す
ることができる。

【００９７】かくして、本実施例によれば、スプール弁
１７を制御するコントロールユニット２８内に予測偏差
演算回路３０と検出時点判定回路３６とを設け、予測偏
差演算回路３０は、検出時点判定回路３６により検出値
ｙが更新されたと判定するまでの間、偏差ｅ1 に対して
予め決められた値だけ変化した予測偏差ｅ2 を演算する
から、検出値ｙが更新されるまでの間も、コントロール
シャフト１０の実回動角θと目標値ｒとの実偏差に近い
値となる予測偏差ｅ2 を用いてコントロールシャフト１
０を回動させることができる。

【００９８】また、検出値ｙが更新されるまでの間も、
実偏差に近い値の予測偏差ｅ2 に基づきコントロールシ
ャフト１０を回動させるから、コントロールシャフト１
０が目標値ｒを越えて過大に回動するのを防止すること
ができ、オーバーシュートの発生を防止し、コントロー
ルシャフト１０の応答性を高めることができる。そし
て、コントロールシャフト１０を円滑に回動させること
ができると共に、バルブタイミングを滑らかに変化させ
ることができる。

【００９９】また、偏心機構７によってクランクシャフ
ト１とカムシャフト４との位相差Φを高い応答性をもっ
て可変に制御でき、エンジンの運転状態に対応したバル
ブタイミング制御を実現できると共に、適切な吸気や排
気が行われ、エンジンの運転性能が向上できる。

【０１００】一方、予測偏差演算回路３０は、検出値ｙ
が更新されるまで、偏差ｅ1 に対して予測偏差ｅ2 を一
定値ａ分だけ順次加減算する構成としたから、予測偏差
演算回路３０は、検出値ｒが更新されるまでの間でもコ
ントロールシャフト１０の実回動角θの変化を予測し、
予測偏差ｅ2 を徐々に零に近付けることができ、予測偏
差ｅ2 を実偏差に近付けることができる。

【０１０１】さらに、制御信号設定回路３１には、比例
演算回路３２を設けたから、比例演算回路３２は、検出
時点判定回路３６により検出値ｙが更新されたと判定し
たときに、偏差演算回路２９からの偏差ｅ1 に対する比
例演算を行い、検出時点判定回路３６により検出値ｙが
更新されたと判定するまでの間は、予測偏差演算回路３
０からの予測偏差ｅ2 に対する比例演算を行うことがで
きる。

【０１０２】そして、偏差ｅ1 、予測偏差ｅ2 に比例し
た比例演算値ｕ1 の基づきＰＷＭ信号を設定するから、
コントロールシャフト１０の実回動角θと目標値ｒとが
離れているときには、より大きくコントロールシャフト
１０を回動させ、コントロールシャフト１０の実回動角
θが目標値ｒに近付いたときには、コントロールシャフ
ト１０を僅かに回動させることができ、コントロールシ
ャフト１０を速やかに目標値ｒ付近まで回動させて実質
的な停止状態にすることができる。

【０１０３】次に、図１４ないし図１６は本発明の第２
の実施例を示し、本実施例の特徴は、偏差ｅ1 に対して
予測偏差ｅ2 を段階的に減少する補正値ｂ分だけ順次加
減算する構成としたことにある。なお、本実施例では、
前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略する。

【０１０４】６１は図１４に示すように予測偏差演算回
路６２に接続された補正値設定回路を示し、該補正値設
定回路６１は、偏差演算値の絶対値 |ｅ0|に応じて補正
値ｂを可変に設定する。このため、補正値設定回路６１
は、偏差演算値の絶対値 |ｅ0|と補正値ｂとの関係が図
１５に示す特性線６３となるように、偏差演算値の絶対
値 |ｅ0|に応じて補正値ｂの値を、例えば０，ｂ1 ，ｂ
2 ，ｂ3 の４つの異なる値にそれぞれ設定する。

【０１０５】６２は予測偏差演算手段としての予測偏差
演算回路を示し、該予測偏差演算回路６２は、第１の実
施例による予測偏差演算回路３０とほぼ同様に構成され
ている。このため、予測偏差演算回路６２は、検出時点
判定回路３６により検出値ｙが更新されたと判定される
までの間に、偏差ｅ1 に対して予測偏差ｅ2 を補正値ｂ
分だけ順次加減算すべく、偏差演算値ｅ0 に対して補正
値ｂ分だけ順次加減算（ｅ0 ±ａ）する。そして、予測
偏差ｅ2 をコントロールシャフト１０の実回動角θと目
標値ｒとの実偏差に近い値にすべく予測偏差ｅ2 を演算
する（ｅ2 ＝ｅ0 ±ａ）。

【０１０６】しかし、補正値ｂは、補正値設定回路６１
によってその値が０，ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 に段階的に減少
すべく可変に設定されるから、予測偏差演算回路６２
は、偏差演算値の絶対値 |ｅ0|が大きいときには、予測
偏差ｅ2 の値がより大きく減少し、偏差演算値の絶対値
|ｅ0|が小さいときには、予測偏差ｅ2 の値はほとんど
変化しなくなる。

【０１０７】次に、予測偏差演算回路６２および検出時
点判定回路３６の作用について図１６を参照しつつ詳述
する。

【０１０８】まず、目標値ｒが特性線６４に示すように
前回値ｒ0 からステップ状に変化すると、油圧シリンダ
１２のロッド１２Ｃが摺動変位し、コントロールシャフ
ト１０の実回動角θが変化する。これにより、クランク
シャフト１の回転位相αとカムシャフト４の回転位相β
との間の位相差Φが変化すると共に、実回動角θは実線
で示す特性線６５のように変化する。

【０１０９】このとき、検出値ｙは、例えばエンジンの
回転数Ｎが１０００ｒｐｍでは６０ｍｓ程度の時間間隔
毎に更新され、点線で示す特性線６６に示すように階段
状に時間変化する。

【０１１０】そして、予測偏差ｅ2 は、コントロールユ
ニット２８の演算周期である例えば１０ｍｓ程度毎に補
正値ｂが減算され、実線で示す特性線６７のように時間
の経過と共に徐々に減少する。ここで、コントロールシ
ャフト１０を回動させるためのＰＷＭ信号は予測偏差ｅ
2 に比例して設定されるから、コントロールシャフト１
０は、偏差演算値の絶対値 |ｅ0|が大きいときには、よ
り大きく回動し、小さいときには、微小に回動する。

【０１１１】一方、補正値ｂは偏差演算値の絶対値 |ｅ
0|が大きいときには、大きな値に設定され、小さいとき
には、より小さな値に設定されるから、実際のコントロ
ールシャフト１０の実回動角θの変化に対応させること
ができる。このため、検出値ｙが更新されるまでの間で
も予測偏差ｅ2 は、特性線６８に示すコントロールシャ
フト１０の実回動角θと目標値ｒとの実偏差に近い値と
なると共に、コントロールシャフト１０は、予測偏差ｅ
2 が零に近付くのに従って徐々に停止することができ
る。

【０１１２】かくして、このように構成される本実施例
でも、前記第１の実施例とほぼ同様の作用効果が得られ
るが、特に本実施例によれば、補正値ｂを偏差演算値の
絶対値 |ｅ0|に応じて可変に設定する構成としたから、
偏差演算値の絶対値 |ｅ0|が大きくコントロールシャフ
ト１０がより大きく回動するときや、偏差演算値の絶対
値 |ｅ0|が小さくコントロールシャフト１０が微小に回
動するときでも、コントロールシャフト１０の実回動角
θと目標値ｒとの実偏差に近い値となる予測偏差ｅ2 を
演算することできる。

【０１１３】そして、予測偏差ｅ2 が零に近付くに従っ
てコントロールシャフト１０を徐々に停止させることが
できるから、オーバーシュートが発生するのを防止する
ことができると共に、コントロールシャフト１０を速や
かに目標値ｒ付近で実質的な停止状態にすることができ
る。

【０１１４】次に、図１７は本発明の第３の実施例を示
し、本実施例の特徴は、制御信号設定手段として補償演
算回路と積分演算回路とを備える構成としたことにあ
る。なお、本実施例では、前記第１の実施例と同一の構
成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。

【０１１５】７１はスプール弁１７の不感帯を補償する
ための補償演算回路で、該補償演算回路７１は、不感帯
の一定寸法δに対応した補償演算値ｕ3 を出力すること
によって不感帯補償を行っている。このため、補償演算
回路７１は、例えば偏差演算値ｅ0 が正の値（ｅ0 ＞
０）のときには、スプール２４を矢示Ｅ方向に不感帯の
一定寸法δ分だけ変位させるための補償演算値ｕ3 を出
力し偏差演算値ｅ0 が正の値（ｅ0 ＜０）のときには、
スプール２４を矢示Ｆ方向に不感帯の一定寸法δ分だけ
変位させるための補償演算値ｕ3 を出力すると共に、偏
差演算値ｅ0 が零（ｅ0 ＝０）のときには、補償演算値
ｕ3 を零（ｕ3 ＝０）にする。

【０１１６】７２は偏差演算値ｅ0 に対する積分演算を
行う積分演算回路を示し、該積分演算回路７２は、スプ
ール弁１７の中立位置にずれが生じたときに、このずれ
を補償するための積分演算値ｕ4 を出力するものであ
る。

【０１１７】７３は比例演算回路３２からの比例演算値
ｕ1 、中立位置設定回路３３からの中立位置設定値ｕ2
、補償演算回路７１からの補償演算値ｕ3 、積分演算
回路７２からの積分演算値ｕ4 を加算する加算演算回路
で、該加算演算回路７３は、ＰＷＭ信号のデューティ比
に対応した加算演算値ｕ（ｕ＝ｕ1 ＋ｕ2 ＋ｕ3 ＋ｕ
4）を出力する。

【０１１８】かくして、このように構成される本実施例
でも、前記第１の実施例とほぼ同様の作用効果が得られ
るが、特に本実施例によれば、補償演算回路７１と積分
演算回路７２とを設けたから、補償演算回路７１によっ
てスプール弁１７の不感帯を補償しつつ制御弁装置１６
を作動させることができ、バルブタイミングを滑らかに
変化させることができると共に、電磁アクチュエータ２
７のコイル部２７Ｂが加熱されること等によってスプー
ル弁１７の中立位置にずれが生じたときでも、積分演算
回路７２によってこの中立位置のずれを補償することが
でき、コントロールシャフト１０を目標値ｒ付近で確実
に停止状態にすることができる。

【０１１９】なお、前記各実施例では、スプール２４を
比例ソレノイド等の電磁アクチュエータ２７によって摺
動変位させるものとしたが、本発明はこれに限らず、比
例ソレノイドに代わってリニア型のステッピングモータ
を用いてもよい。

【０１２０】また、前記各実施例ではクランク角センサ
３９とカム位置センサ４０とからエンジンの１回転当り
に１回の各基準信号Ｓ1 ，Ｓ2 を出力させるものとして
述べたが、本発明はこれに限らず、例えばエンジンの１
回転当りに２回以上の各基準信号Ｓ1 ，Ｓ2 をクランク
角センサ３９とカム位置センサ４０とからそれぞれ出力
させる構成としてもよい。

【０１２１】また、前記各実施例では、偏差ｅ1 に対応
した偏差演算値ｅ0 を用いて予測偏差演算回路３０（６
２）によって偏差ｅ1 に対して予め決められた値だけ変
化した予測偏差ｅ2 を演算する構成としたが、検出値ｙ
の予測値を算出して、この予測値から予測偏差を求める
構成としてもよい。

【０１２２】また、前記第３の実施例では、制御信号設
定回路３１を比例演算回路３２、中立位置設定回路３
３、補償演算回路７１、積分演算回路７２、加算演算回
路７３およびＰＷＭ変換回路３５から構成するものとし
たが、積分演算回路を除く構成としてもよい。この場
合、中立位置設定回路による中立位置設定値、比例演算
回路による比例演算値、補償演算回路による補償演算値
とを加算し、この加算演算値に基づきＰＷＭ信号を設定
してもよい。

【０１２３】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、予測偏差演算手段は、検出時点判定手段により検
出値が更新されるまでの間に、偏差よりも実偏差に近い
値となる予測偏差を演算するから、検出値が更新される
までの間も、実際の回転位相可変手段の作動状態と目標
値との実偏差に近い値となる予測偏差を演算することが
できる。また、予測偏差に基づき回転位相可変手段を作
動させるから、回転位相可変手段が目標値を越えて過大
に作動するのを防止することができ、オーバーシュート
の発生を防止し、回転位相可変手段の応答性を高めるこ
とができると共に、回転位相可変手段を微小時間毎に細
かく制御でき、その作動を円滑化することができる。

【０１２４】そして、回転位相可変手段によってクラン
クシャフトとカムシャフトとの位相差を高い応答性をも
って可変に制御でき、エンジンの運転状態に対応したバ
ルブタイミング制御を実現することができると共に、適
切な吸気や排気が行われ、エンジンの運転性能が向上で
きる。

【０１２５】また、請求項２の発明によれば、予測偏差
演算回路は、検出値が更新されるまで、偏差演算手段に
よる偏差を減少させる方向に向けて予測偏差を目標値が
前回の目標値から変化した変化量よりも小さい一定値分
だけ順次加減算する構成としたから、予測偏差演算回路
は、検出値が更新されるまでの間でも回転位相可変手段
の作動状態を予測し、予測偏差を徐々に零に近付けると
共に、回転位相可変手段の作動状態と目標値との実偏差
に近い値となる予測偏差を演算することができる。

【０１２６】また、請求項３の発明によれば、補正値設
定回路によって予測偏差が減少するに従って段階的に減
少する補正値を設定すると共に、予測偏差演算手段は、
偏差を減少させる方向に向けて予測偏差を補正値分だけ
順次加減算する構成としたから、回転位相可変手段の作
動量を実偏差に近い値となる予測偏差に応じて変化させ
るときでも、予測偏差が零に近付くに従って補正値を段
階的に減少させることができ、予測偏差をより実偏差に
近付けることができる。

【０１２７】そして、予測偏差が零に近付くに従って回
転位相可変手段を徐々に停止させることができるから、
オーバーシュートが発生するのを防止することができる
と共に、回転位相可変手段を速やかに目標値付近で実質
的な停止状態にすることがでる。

【０１２８】さらに、請求項４の発明によれば、制御信
号設定回路には偏差と予測偏差とに対して選択的に比例
演算を行う比例演算手段を備える構成としたから、検出
値が更新されたときには、偏差を用いて回転位相可変手
段を制御し、検出値が更新されるまでの間は、偏差を減
少させる方向に向けて演算することによって実偏差に近
い値となった予測偏差を用いて回転位相可変手段を制御
することができる。また、実偏差が大きいときには、よ
り大きく回転位相可変手段を作動させ、実偏差が小さい
ときには、回転位相可変手段を僅かに作動させることが
でき、回転位相可変手段を速やかに目標値まで回動させ
て実質的な停止状態にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例によるエンジンのバルブ
タイミング制御装置に設けるクランクシャフトおよびカ
ムシャフト等を示す一部破断の正面図である。

【図２】図１中のクランクシャフトおよびディスクホル
ダ等を油圧シリンダと共に示す斜視図である。

【図３】偏心ディスクをコントロールシャフト等と共に
示す図１中の矢示 III−III 方向からみた断面図であ
る。

【図４】油圧シリンダおよび制御弁装置等を示す断面図
である。

【図５】弁ケーシングのポートとランドとの関係を示す
図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた拡大断面図である。

【図６】図４中に示すコントロールユニット等の制御ブ
ロック図である。

【図７】クランクシャフト、カムシャフト、クランク角
センサおよびカム位置センサ等を示す説明図である。

【図８】クランク角センサおよびカム位置センサから出
力される基準信号を示す特性線図である。

【図９】コントロールユニットによるバルブタイミング
制御処理を示す流れ図である。

【図１０】図９中の検出値演算処理を示す流れ図であ
る。

【図１１】図９中の予測偏差演算処理を示す流れ図であ
る。

【図１２】第１の実施例によるコントロールシャフトを
回動させるときの検出値、偏差演算値の変化特性を示す
特性線図である。

【図１３】偏差に基づきコントロールシャフトを回動さ
せるときの検出値、偏差の変化特性を比較例として示す
特性線図である。

【図１４】第２の実施例によるコントロールユニット等
の制御ブロック図である。

【図１５】第２の実施例による偏差演算値の絶対値と変
化量との関係を示す特性線図である。

【図１６】第２の実施例によるコントロールシャフトを
回動させるときの検出値、偏差演算値の変化特性を示す
特性線図である。

【図１７】第３の実施例によるコントロールユニット等
の制御ブロック図である。

【符号の説明】

１ クランクシャフト ４ カムシャフト ７ 偏心機構（回転位相可変手段） １０ コントロールシャフト １６ 制御弁装置 ２８ コントロールユニット（制御手段） ２９ 偏差演算回路（偏差演算手段） ３０，６２ 予測偏差演算回路（予測偏差演算手段） ３１ 制御信号設定回路（制御信号設定手段） ３２ 比例演算回路 ３６ 検出時点判定回路（検出時点判定手段） ３７ 目標値設定回路（目標値設定手段） ３８ 作動量演算回路 ３９ クランク角センサ ４０ カム位置センサ ６１ 補正値設定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 13/02 F02D 41/04 320 F02D 45/00 335

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のバルブタイミングを可変に制
   御するため、該内燃機関のクランクシャフトとカムシャ
   フトとの回転位相に位相差を生じさせる回転位相可変手
   段と、前記バルブタイミングを前記内燃機関の運転状態
   に対応して変化させるように、該回転位相可変手段を作
   動させるための目標値を設定する目標値設定手段と、前
   記クランクシャフトとカムシャフトとの位相差から前記
   回転位相可変手段の作動状態を検出する作動検出手段
   と、前記目標値設定手段による目標値と該作動検出手段
   による検出値とを用いて前記回転位相可変手段をフィー
   ドバック制御する制御手段とからなる内燃機関のバルブ
   タイミング制御装置において、 前記制御手段は、前記目標値設定手段による目標値と前
   記作動検出手段による検出値との偏差を演算する偏差演
   算手段と、 前記作動検出手段による検出値が更新されたか否かを判
   定する検出時点判定手段と、 該検出時点判定手段により前記検出値が更新されたと判
   定するまでの間、前記偏差演算手段による偏差よりも実
   偏差に近い値となる予測偏差を演算する予測偏差演算手
   段と、 前記検出時点判定手段により前記検出値が更新されたと
   判定したときには、前記回転位相可変手段をフィードバ
   ック制御する制御信号を前記偏差演算手段による偏差に
   従って設定し、前記検出時点判定手段により前記検出値
   が更新されたと判定するまでの間は、前記回転位相可変
   手段をフィードバック制御する制御信号を前記予測偏差
   演算手段による予測偏差に従って設定する制御信号設定
   手段とから構成したことを特徴とする内燃機関のバルブ
   タイミング制御装置。
2. 【請求項２】 前記予測偏差演算手段は、前記作動検出
   手段による検出値が更新されるまで、前記偏差演算手段
   による偏差を減少させる方向に向けて予測偏差を前記目
   標値が前回の目標値から変化した変化量よりも小さい一
   定値分だけ順次加減算する構成としてなる請求項１に記
   載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 【請求項３】 前記予測偏差演算手段は、予測偏差が減
   少するに従って段階 的に減少する補正値を設定する補正
   値設定回路が接続され、前記作動検出手段による検出値
   が更新されるまで、前記偏差演算手段による偏差を減少
   させる方向に向けて予測偏差を該補正値設定回路による
   補正値分だけ順次加減算する構成としてなる請求項１に
   記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 【請求項４】 前記制御信号設定手段は、前記検出時点
   判定手段により前記検出値が更新されたと判定したとき
   に、前記偏差演算手段によって演算した偏差に対する比
   例演算を行い、前記検出値が更新されたと判定するまで
   の間は、前記予測偏差演算手段によって偏差を減少させ
   る方向に向けて演算した予測偏差に対する比例演算を行
   う比例演算手段を備える構成としてなる請求項１，２ま
   たは３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。