JP4267638B2 - 可変バルブタイミング装置 - Google Patents

Description

この発明は、可変バルブタイミング装置に関し、より特定的には、アクチュエータの作動量に応じた変化量でバルブの開閉タイミングを変更する機構を有する可変バルブタイミング装置に関する。

従来より、インテークバルブやエキゾーストバルブが開閉するタイミング、すなわち開閉位相（クランク角）を運転状態に応じて変更する可変バルブタイミング（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）が知られている。一般的に、可変バルブタイミング装置では、インテークバルブやエキゾーストバルブを開閉駆動するカムシャフトをスプロケット等に対して相対的に回転させることにより位相を変更する。カムシャフトは、油圧や電動モータ等のアクチュエータにより回転される。

このような可変バルブタイミング装置によりバルブ開閉位相（バルブタイミング）を正確に制御するためには、実際のバルブ開閉位相の検出誤差を抑制する必要がある。この検出誤差を低減するために、機械的に制約される所定基準位置にバルブ開閉位相を設定し、このときのバルブ開閉位相検出値の誤差をオフセットとして学習することが行なわれている（たとえば、特許文献１および２）。

たとえば、特許文献１（特開２００４−３４００１３号公報）に開示された吸気弁駆動装置によれば、学習補正値を加算して作動角および位相の目標値を設定することで、可変動弁制御のばらつきを補正する。特に、特許文献１では、学習補正値の更新を行なう学習動作を、低速低負荷の領域で行なうことにより、ばらつきの抑制効果が高められる。

また、特許文献２（特開２００４−１５６４６１号公報）に開示された可変バルブタイミング装置では、所定の学習条件（たとえばエンジン始動毎）にバルブタイミングの基準位置学習を実行して実際のバルブタイミングの検出精度を確保する。さらに、学習が完了していないときには、検出精度が低下していると判断してバルブタイミングの変化速度に制限を設けることにより、可動部が高速でストッパ等に衝突することによる機器損傷の発生を防止することが開示されている。
特開２００４−３４００１３号公報 特開２００４−１５６４６１号公報

可変バルブタイミング装置の一形態として、バルブタイミングを変更するための可動部を作動させるアクチュエータを停止すると、スプリング等で上記可動部が付勢されることにより、あるいは、ロックピン等で可動部の作動が制約されることによって、バルブタイミングが基準位置まで自動的に復帰する機構のものが用いられる。このような機構では、当該復帰時に上記基準位置学習を自然に行なうことができる。

しかしながら、アクチュエータの作動量に応じた変化量によりバルブタイミングが変更され、アクチュエータの停止時にはバルブタイミングが固定されるような機構の可変バルブタイミング装置では、実バルブタイミングの検出精度を確保するための基準位置学習の実行時を、アクチュエータの消費エネルギ（消費電力）や機器保護を考慮して実行する必要がある。すなわち、基準位置学習は、その学習精度を確保した上で、可能な限り短時間で終了させることが好ましい。しかしながら、上記特許文献１および２では、このような観点からの基準位置学習の具体的内容について言及がない。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、可変バルブタイミング装置におけるバルブタイミングの検出精度を確保するための基準位置学習を、学習精度を確保した上でより短時間にて終了させることである。

この発明による可変バルブタイミング装置は、エンジンに設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置であって、アクチュエータと、変更機構と、位相検出手段と、アクチュエータ作動量設定部と、基準位置学習手段とを備える。アクチュエータは、可変バルブタイミング装置を作動させる。変更機構は、アクチュエータの作動量に応じた変化量で開閉タイミングを変更するように構成され、かつ、少なくとも基準位置学習時において基準タイミングで開閉タイミングの変化が機械的に制約されるように構成される。位相検出手段は、センサ出力に基づいて算出された開閉タイミングを時間軸方向に平滑化して、開閉タイミングの制御に用いる開閉タイミング検出値を求める。アクチュエータ作動量設定部は、通常制御時に、位相検出手段による開閉タイミング検出値と、開閉タイミングの目標値に対する偏差に基づき、アクチュエータの作動量を設定する。基準位置学習手段は、基準位置学習時に、基準タイミングへ向けて開閉タイミングを変更するようにアクチュエータの作動指示を生成するとともに、開閉タイミングが基準タイミングへ到達したことに応答して開閉タイミング検出値の基準値を学習するように構成される。さらに、基準位置学習手段は、位相検出手段による開閉タイミング検出値の変化量が略零となったときに、開閉タイミングが所定タイミングへ到達したことを検知する検知手段を含み、位相検出手段は、開閉タイミングを時間軸方向に平滑化する際のなまし度合いを、基準位置学習時に通常制御時よりも小さく設定する切換手段を含む。

上記可変バルブタイミング装置によれば、開閉タイミング検出値を安定化させるための時間軸方向の平滑化処理におけるなまし度合いを、基準位置学習時には通常制御時よりも小さく設定するので、共通のなまし度合いとした場合と比較して、基準位置学習時に開閉タイミングが基準タイミングへ到達したことをより速やかに検知できる。また、基準位置学習時には、位相検出手段による開閉タイミング検出値そのものではなく、その変化量に基づく判定を行なうので、開閉タイミング検出値の平滑化処理におけるなまし度合いを小さくしても、開閉タイミングが基準タイミングへ到達したことを精度良く検出できる。したがって、学習精度を確保した上で基準位置学習をより短時間で終了させて、消費エネルギ（消費電力）を削減することができる。

好ましくは、この発明による可変バルブタイミング装置では、基準位置学習手段は、基準位置学習時にアクチュエータの作動量を略一定とするように作動指示を生成する。

上記可変バルブタイミング装置によれば、基準値学習時におけるアクチュエータ作動量を略一定とすることにより、開閉タイミング（バルブタイミング）の変化量についても略一定とできる。したがって、基準値学習時に上記平滑化処理におけるなまし度合いを小さく設定しても、開閉タイミングの検出に与える影響を小さくできる。

また好ましくは、この発明による可変バルブタイミング装置では、変更機構は、開閉タイミングが第１の領域にある場合において、アクチュエータの作動量に対して第１の変化量で開閉タイミングを変更し、開閉タイミングが第１の領域とは異なる第２の領域にある場合において、アクチュエータの作動量に対して第１の変化量よりも大きい第２の変化量で開閉タイミングを変更するように構成され、所定タイミングは、第１の領域内に設けられる。また、可変バルブタイミング装置は、通電停止手段をさらに備える。通電停止手段は、検知手段による検知に応答して基準位置学習手段による学習が完了したときに、アクチュエータへの通電を停止する様に構成される。

上記可変バルブタイミング装置によれば、基準位置学習完了時における開閉タイミング（バルブタイミング）が、アクチュエータ作動量に対する開閉タイミングの変化量が小さい領域（第１の領域）内となるので、基準位置学習の終了時にアクチュエータへの給電を停止しても、この時点での開閉タイミングを維持できる。したがって、基準位置学習の終了に伴ってアクチュエータへの給電を併せて停止することにより、それ以降での無用な電力消費の発生および機器発熱をより確実に防止できる。

あるいは好ましくは、この発明による可変バルブタイミング装置では、基準タイミングは、変更機構による開閉タイミングの可変範囲の限界位置に対応して設けられる。

上記可変バルブタイミング装置によれば、開閉タイミング（バルブタイミング）の可変範囲の限界位置（たとえば、最遅角の位相）を用いて、特別な機構を追加することなく基準位置学習を実行できる。

好ましくは、この発明による可変バルブタイミング装置では、アクチュエータは電動機で構成され、かつ、アクチュエータの作動量は、開閉タイミングが変更されるバルブを駆動するカムシャフトに対する電動機の相対的な回転速度差である。

上記可変バルブタイミング装置によれば、電動機がアクチュエータであり、かつ、アクチュエータの作動量が、エンジン停止とともに回転停止されるカムシャフトに対する電動機の相対的な回転速度差である構成において、学習精度を確保した上で基準位置学習をより短時間で終了させて、消費電力を削減することができる。

この発明による可変バルブタイミング装置によれば、バルブタイミングの検出精度を確保するための基準位置学習を、学習精度を確保した上でより短時間にて終了させることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置を搭載した車両のエンジンについて説明する。

エンジン１０００は、第１バンク１０１０および第２バンク１０１２に、それぞれ４つの気筒（シリンダ）からなる気筒群が設けられたＶ型８気筒エンジンである。なお、本発明の適用はエンジン形式を限定するものではなく、Ｖ型８気筒以外の形式のエンジンについても、以下に説明する可変バルブタイミング装置を適用可能である。

エンジン１０００には、エアクリーナ１０２０から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０３０により調整される。スロットルバルブ１０３０はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。

空気は、吸気通路１０３２を通ってシリンダ１０４０に導入される。空気は、シリンダ１０４０の内部（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０４０には、インジェクタ１０５０から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０５０の噴射孔はシリンダ１０４０内に設けられている。

燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０５０の噴射孔がシリンダ１０４０内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１０００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０５０に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。

シリンダ１０４０内の混合気は、点火プラグ１０６０により着火されて燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１０７０により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１０８０が押し下げられることにより、クランクシャフト１０９０が回転する。

シリンダ１０４０の頭頂部には、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０が設けられる。インテークバルブ１１００はインテークカムシャフト１１２０により駆動される。エキゾーストバルブ１１１０はエキゾーストカムシャフト１１３０により駆動される。インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０は、チェーンやギヤ等により連結されて、同じ回転速度（クランクシャフト１０９０の回転速度の２分の１）で回転する。なお、シャフト等の回転体の回転速度については、単位時間当たりの回転数（代表的には、毎分当たりの回転数：ｒｐｍ）で表わすことが一般的であるため、以下では、回転体の回転速度の意味で単に「回転数」とも表記する。

インテークバルブ１１００は、インテークカムシャフト１１２０に設けられたインテーク用ＶＶＴ機構２０００により、その位相（開閉タイミング）が制御される。エキゾーストバルブ１１１０は、エキゾーストカムシャフト１１３０に設けられたエキゾースト用ＶＶＴ機構３０００により、その位相（開閉タイミング）が制御される。

本実施の形態においては、インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０がＶＶＴ機構により回転されることにより、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０の位相が制御される。なお、位相を制御する方法はこれに限らない。

インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、電動モータ２０６０（図３において図示）により作動する。電動モータ２０６０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０００により制御される。電動モータ２０６０の電流や電圧は電流計（図示せず）および電圧計（図示せず）により検知され、ＥＣＵ４０００に入力される。

エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００は、油圧により作動する。なお、インテーク用ＶＶＴ機構２０００を油圧により作動するようにしてもよく、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００を電動モータにより作動するようにしてもよい。

ＥＣＵ４０００には、クランク角センサ５０００からクランクシャフト１０９０の回転数およびクランク角を表す信号が入力される。また、ＥＣＵ４０００には、カムポジションセンサ５０１０からインテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０の位相（回転方向におけるカムシャフトの位置）を表す信号が入力される。

さらに、ＥＣＵ４０００には、水温センサ５０２０からエンジン１０００の水温（冷却水の温度）を表す信号が、エアフローメータ５０３０からエンジン１０００の吸入空気量（エンジン１０００に吸入される空気量）を表す信号が入力される。

ＥＣＵ４０００は、これらのセンサから入力された信号、メモリ（図示せず）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１０００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、インテークバルブ１１００の位相、エキゾーストバルブ１１１０の位相などを制御する。

本実施の形態において、ＥＣＵ４０００は、図２に示すように、エンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＫＬとをパラメータとしたマップに基づいて、インテークバルブ１１００の位相を決定する。インテークバルブ１１００の位相を決定するためのマップは、水温別に複数記憶される。

以下、インテーク用ＶＶＴ機構２０００についてさらに説明する。なお、エキゾースト用ＶＶＴ機構３０００を、以下に説明するインテーク用ＶＶＴ機構２０００と同じ構成としてもよく、インテーク用ＶＶＴ機構２０００およびエキゾースト用ＶＶＴ機構３０００の各々を、以下に説明するインテーク用ＶＶＴ機構２０００と同じ構成にしてもよい。

図３に示すように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００は、スプロケット２０１０、カムプレート２０２０、リンク機構２０３０、ガイドプレート２０４０、減速機２０５０、および電動モータ２０６０から構成される。

スプロケット２０１０は、チェーン等を介してクランクシャフト１０９０に連結される。スプロケット２０１０の回転数は、インテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０と同様に、クランクシャフト１０９０の２分の１の回転数である。スプロケット２０１０の回転軸と同心軸で、スプロケット２０１０に対して相対的に回転可能であるように、インテークカムシャフト１１２０が設けられる。

カムプレート２０２０は、ピン（１）２０７０によりインテークカムシャフト１１２０に連結される。カムプレート２０２０は、スプロケット２０１０の内部において、インテークカムシャフト１１２０と一体的に回転する。なお、カムプレート２０２０とインテークカムシャフト１１２０とを一体的に形成するようにしてもよい。

リンク機構２０３０は、アーム（１）２０３１とアーム（２）２０３２とから構成される。図３におけるＡ−Ａ断面である図４に示すように、インテークカムシャフト１１２０の回転軸に対して点対称になるように、一対のアーム（１）２０３１がスプロケット２０１０内に設けられる。各アーム（１）２０３１は、ピン（２）２０７２を中心として搖動可能であるようにスプロケット２０１０に連結される。

図３におけるＢ−Ｂ断面である図５、および図５の状態からインテークバルブ１１００の位相を進角させた状態である図６に示すように、アーム（１）２０３１とカムプレート２０２０とが、アーム（２）２０３２により連結される。

アーム（２）２０３２は、ピン（３）２０７４を中心として、アーム（１）２０３１に対して搖動可能であるように支持される。また、アーム（２）２０３２は、ピン（４）２０７６を中心として、カムプレート２０２０に対して搖動可能であるように支持される。

一対のリンク機構２０３０により、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転し、インテークバルブ１１００の位相が変更される。そのため、一対のリンク機構２０３０のうちのいずれか一方が破損等して折れた場合であっても、他方のリンク機構によりインテークバルブ１１００の位相を変更することが可能である。

図３に戻って、各リンク機構２０３０（アーム（２）２０３２）のガイドプレート２０４０側の面には、制御ピン２０３４が設けられる。制御ピン２０３４は、ピン（３）２０７４と同心軸に設けられる。各制御ピン２０３４は、ガイドプレート２０４０に設けられたガイド溝２０４２内を摺動する。

各制御ピン２０３４は、ガイドプレート２０４０のガイド溝２０４２内を摺動することにより、半径方向に移動される。各制御ピン２０３４が半径方向に移動されることにより、インテークカムシャフト１１２０がスプロケット２０１０に対して相対回転せしめられる。

図３におけるＣ−Ｃ断面である図７に示すように、ガイド溝２０４２は、ガイドプレート２０４０が回転することにより各制御ピン２０３４を半径方向に移動させるように、渦巻形状に形成される。なお、ガイド溝２０４２の形状はこれに限らない。

制御ピン２０３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相はより遅角される。すなわち、位相の変化量は、制御ピン２０３４が半径方向に変化することによるリンク機構２０３０の作動量に対応した値になる。なお、制御ピン２０３４がガイドプレート２０４０の軸心から半径方向に離れるほど、インテークバルブ１１００の位相がより進角されるようにしてもよい。

図７に示すように、制御ピン２０３４がガイド溝２０４２の端部に当接すると、リンク機構２０３０の作動が制限される。そのため、制御ピン２０３４がガイド溝２０４２の端部に当接する位相が、最遅角もしくは最進角の位相になる。

図３に戻って、ガイドプレート２０４０には、ガイドプレート２０４０と減速機２０５０とを連結するための凹部２０４４が、減速機２０５０側の面において複数設けられる。

減速機２０５０は、外歯ギヤ２０５２および内歯ギヤ２０５４から構成される。外歯ギヤ２０５２は、スプロケット２０１０と一体的に回転するように、スプロケット２０１０に対して固定される。

内歯ギヤ２０５４には、ガイドプレート２０４０の凹部２０４４に収容される凸部２０５６が複数形成される。内歯ギヤ２０５４は、電動モータ２０６０の出力軸の軸心２０６４に対して偏心して形成されたカップリング２０６２の偏心軸２０６６を中心に回転可能に支持される。

図３におけるＤ−Ｄ断面を、図８に示す。内歯ギヤ２０５４は、複数の歯のうちの一部の歯が外歯ギヤ２０５２と噛合うように設けられる。電動モータ２０６０の出力軸回転数がスプロケット２０１０の回転数と同じである場合は、カップリング２０６２および内歯ギヤ２０５４は外歯ギヤ２０５２（スプロケット２０１０）と同じ回転数で回転する。この場合、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０と同じ回転数で回転し、インテークバルブ１１００の位相が維持される。

電動モータ２０６０により、カップリング２０６２が、軸心２０６４を中心に外歯ギヤ２０５２に対して相対的に回転されると、内歯ギヤ２０５４全体が軸心２０６４を中心に回転（公転）するとともに、内歯ギヤ２０５４が偏心軸２０６６を中心に自転する。内歯ギヤ２０５４の回転運動により、ガイドプレート２０４０がスプロケット２０１０に対して相対的に回転せしめられ、インテークバルブ１１００の位相が変更される。

インテークバルブ１１００の位相は、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数（電動モータ２０６０の作動量）が、減速機２０５０、ガイドプレート２０４０およびリンク機構２０３０において減速されることにより変化する。なお、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数を増速してインテークバルブ１１００の位相を変更するようにしてもよい。なお、電動モータ２０６０の出力軸には、この出力軸の回転角（回転方向における出力軸の位置）を表す信号を出力するモータ回転角センサ５０５０が設けられる。モータ回転角センサ５０５０は、一般的には、電動モータ２０６０の出力軸が所定角度回転する度にパルス信号を発生するように構成される。このモータ回転角センサ５０５０の出力に基づいて、電動モータ２０６０の出力軸の回転数（以下、単に電動モータ２０６０の回転数とも称する）を検知可能である。

図９に示すように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比Ｒ（θ）、すなわち、位相の変化量に対する電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数の比は、インテークバルブ１１００の位相に応じた値をとり得る。なお、本実施の形態においては、減速比Ｒ（θ）が大きいほど、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数に対する位相の変化量が相対的に小さくなる。

インテークバルブ１１００の位相が最遅角からＣＡ（１）までの第１の領域にある場合では、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比はＲ（１）となる。インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（２）（ＣＡ（２）はＣＡ（１）よりも進角側）から最進角までの第２の領域にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、Ｒ（２）（Ｒ（１）＞Ｒ（２））となる。

インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（１）からＣＡ（２）までの第３の領域にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、予め定められた変化率（（Ｒ（２）−Ｒ（１））／（ＣＡ（２）−ＣＡ（１）））で変化する。

以上のような構造に基づき発現する、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のインテーク用ＶＶＴ機構２０００の作用について説明する。

インテークバルブ１１００の位相（インテークカムシャフト１１２０）を進角させる場合、電動モータ２０６０を作動させ、ガイドプレート２０４０をスプロケット２０１０に対して相対的に回転させると、図１０に示すように、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

インテークバルブ１１００の位相が最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域にある場合、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（１）で減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域にある場合、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（２）で減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角される。

インテークバルブ１１００の位相を遅角する場合は、位相を進角する場合とは逆方向に電動モータ２０６０の出力軸がスプロケット２０１０に対して相対回転される。位相を遅角する場合も、進角する場合と同様に、最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（１）で減速されて、位相が遅角される。また、ＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速比Ｒ（２）で減速され、位相が遅角される。

これにより、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対的な回転方向が同じである限り、最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域およびＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域の両方の領域においてインテークバルブ１１００の位相を進角させたり、遅角させたりすることができる。このとき、ＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域において、位相をより大きく進角させたり、遅角させたりすることができる。そのため、大きな範囲で位相を変化させることができる。

また、最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域においては、減速比が大きいため、エンジン１０００の運転に伴なってインテークカムシャフト１１２０に作用するトルクにより電動モータ２０６０の出力軸を回転させるためには大きなトルクが必要になる。そのため、電動モータ２０６０の停止時等において、電動モータ２０６０がトルクを発生しない状態であっても、インテークカムシャフト１１２０に作用するトルクにより電動モータ２０６０の出力軸が回転されることを抑制することができる。そのため、制御上の位相から実際の位相が変化することを抑制することができる。

このように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００では、減速比Ｒ（θ）の存在により、アクチュエータである電動モータ２０６０の通電停止時に、意図しない位相変化が発生する可能性が低い。特に、最遅角の位相を含む第１の領域において、この効果が顕著となる。

ところで、インテークバルブ１１００の位相がＣＡ（１）とＣＡ（２）との間の第３の領域にある場合、予め定められた変化率で変化する減速比で、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数が減速されて、インテークバルブ１１００の位相が進角されたり、遅角されたりする。

これにより、位相が第１の領域から第２の領域に、もしくは第２の領域から第１の領域に変化する場合において、電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０との相対回転数に対する位相の変化量を漸増もしくは漸減させることができる。そのため、位相の変化量がステップ状に急変することを抑制して、位相が急変することを抑制することができる。その結果、位相の制御性を向上することができる。

以上のように、本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のインテーク用ＶＶＴ機構によれば、インテークバルブの位相が最遅角からＣＡ（１）までの領域にある場合では、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比はＲ（１）となる。インテークバルブの位相がＣＡ（２）から最進角までの領域にある場合には、インテーク用ＶＶＴ機構２０００全体の減速比は、Ｒ（１）よりも小さいＲ（２）となる。これにより、電動モータの出力軸の回転方向が同じである限り、最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域およびＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域の両方の領域においてインテークバルブの位相を進角させたり、遅角させたりすることができる。このとき、ＣＡ（２）と最進角との間の第２の領域において、位相をより大きく進角させたり、遅角させたりすることができる。そのため、大きな範囲で位相を変化させることができる。また、最遅角とＣＡ（１）との間の第１の領域においては、減速比が大きいため、エンジンの運転に伴なってインテークカムシャフトに作用するトルクにより電動モータの出力軸が回転されることを抑制することができる。そのため、制御上の位相から実際の位相が変化することを抑制することができる。その結果、大きな範囲で位相を変化させ、かつ、位相を精度よく制御することができる。

次に、インテークバルブ１１００の位相（以下、単にインテークバルブ位相とも称する）の制御構成について詳細に説明する。

図１１を参照して、図１でも説明したように、エンジン１０００は、クランクシャフト１０９０からの動力がタイミングチェーン１２００（またはタイミングベルト）により各スプロケット２０１０，２０１２を介してインテークカムシャフト１１２０およびエキゾーストカムシャフト１１３０に伝達されるように構成されている。また、インテークカムシャフト１１２０の外周側には、所定のカム角毎にカム角信号Ｐｉｖを出力するカムポジションセンサ５０１０が取付けられている。一方、クランクシャフト１０９０の外周側には、所定のクランク角毎にクランク角信号Ｐｃａを出力するクランク角センサ５０００が取付けられている。また、電動モータ２０６０の回転子（図示せず）には、所定の回転角度毎にモータ回転角信号Ｐｍｔを出力するモータ回転角センサ５０５０が取付けられている。これらのカム角信号Ｐｉｖ、クランク角信号Ｐｃａおよびモータ回転角信号Ｐｍｔは、ＥＣＵ４０００へ入力される。

ＥＣＵ４０００は、さらに、エンジン１０００の状態を検出するためのセンサ群の出力および運転条件（運転者ペダル操作、現車速等）に基づき、エンジン１０００に対して要求される出力が得られるように、エンジン１０００の動作を制御する。そのエンジン制御の一環として、ＥＣＵ４０００は、図２に示したマップに基づき、インテークバルブ１１００およびエキゾーストバルブ１１１０の位相目標値を設定する。

さらに、ＥＣＵ４０００は、インテークバルブ１１００の位相をこの位相目標値に合致させるように、インテーク用ＶＶＴ機構２０００へのアクチュエータである電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを生成する。この回転数指令値Ｎｍｒｅｆは、以下に説明するように、アクチュエータ作動量に相当する電動モータ２０６０の出力軸とスプロケット２０１０（インテークカムシャフト１１２０）との相対回転数に対応させて決定される。電動機ＥＤＵ（Electronic Drive Unit）４１００は、ＥＣＵ４０００からの回転数指令値Ｎｍｒｅｆに従い、電動モータ２０６０の回転数制御を行なう。

図１２は、本発明の実施の形態によるインテーク用ＶＶＴ機構２０００のアクチュエータである電動モータ２０６０の回転数制御を説明するブロック図である。

図１２を参照して、バルブ位相検出部６００５は、センサ出力に基づき、現在のインテークバルブ位相の検出値ＩＶ（θ）（以下、位相検出値ＩＶ（θ）と称する）を算出する。アクチュエータ作動量設定部６０００は、バルブ位相検出部６００５による位相検出値ＩＶ（θ）に基づき、電動モータ２０６０をアクチュエータとしてインテークバルブ位相を制御する。アクチュエータ作動量設定部６０００は、カムシャフト位相変化量算出部６０２０と、相対回転数設定部６０３０と、切換部６０３５と、カムシャフト回転数検出部６０４０と、回転数指令値生成部６０５０とを含む。

さらに、インテークバルブ位相の基準位置学習を行なうための学習制御部６１００が設けられる。アクチュエータ作動量設定部６０００、バルブ位相検出部６００５および学習制御部６１００の動作は、ＥＣＵ４０００に予め格納された所定プログラムに従う制御処理を所定の制御周期毎に実行することによって実現される。

まず、バルブ位相検出部６００５の動作について図１３のフローチャートを用いて説明する。

図１３を参照して、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１０により、センサ出力（たとえば、クランク角センサ５０００からのクランク角信号Ｐｃａ、カムポジションセンサ５０１０からのカム角信号Ｐｉｖおよび、電動モータ２０６０の回転角センサ５０５０からのモータ回転角信号Ｐｍｔ）に基づいてインテークバルブ位相現在値ＩＶθを算出する。

ステップＳ１０のインテークバルブ位相現在値ＩＶθは、たとえば、カム角信号Ｐｉｖの発生時に、クランク角信号Ｐｃａの発生に対するカム角信号Ｐｉｖの時間差を、クランクシャフト１０９０およびインテークカムシャフト１１２０の間の回転位相差に換算することによって算出できる（第１の位相算出方式）。

なお、インテーク用ＶＶＴ機構２０００では、アクチュエータである電動モータ２０６０の作動量（相対回転数ΔＮｍ）に基づいて、インテークバルブの位相変化量を正確にトレースすることができる。具体的には、各センサからの出力に基づいて実際の相対回転数ΔＮｍを算出し、算出された実際の相対回転数ΔＮｍに基づく演算処理（たとえば、後述の（２）式による演算）により、単位時間（制御周期）毎でのインテークバルブ位相の変化量を算出することができる。したがって、Ｓ１０におけるインテークバルブ位相現在値ＩＶθは、この位相変化量を積算することによっても逐次算出できる（第２の位相算出方式）。ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１０では、エンジン回転数の安定性や演算負荷等と考慮して、上記第１および第２の位相算出方式を適宜に用いることによって、インテークバルブ位相現在値ＩＶθを算出できる。

ＥＣＵ４０００は、ステップＳ２０では、基準位置学習時であるかどうかを判断する。そして、通常制御時（ステップＳ２０でのＮＯ判定時）には、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ３０により、平滑化係数ｋｓを通常値ｋ１に設定する。一方、基準位置学習時（ステップＳ２０でのＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ４０により、平滑化係数ｋｓを通常値ｋ１よりも大きい所定値ｋ２に設定する。

ＥＣＵ４０００は、ステップＳ５０により、ステップＳ３０またはＳ４０で設定された平滑化係数ｋｓによる時間軸方向の平滑化処理により、下記（１）式に従って位相検出値ＩＶ（θ）を算出する。

ＩＶ（θ）＝ＩＶ（θ）♯＋ｋｓ・（ＩＶθ−ＩＶ（θ）♯） …（１）
（１）式において、ＩＶ（θ）♯は、前回の制御周期における位相検出値ＩＶ（θ）である。また、平滑化係数ｋｓ（ｋ１，ｋ２）は、０≦ｋｓ≦１．０の範囲内で設定される。

上記（１）式の演算処理により、インテークバルブ位相現在値ＩＶθをそのまま制御に用いるのではなく、前回の位相検出値ＩＶ（θ）♯およびインテークバルブ位相現在値ＩＶθの差分のうちの平滑化係数ｋｓに応じた一部のみを反映するように、位相検出値ＩＶ（θ）が更新される。これにより、測定時のノイズ等の影響により位相検出値ＩＶ（θ）が急変して制御動作が不安定化しないような、時間軸方向の平滑化処理が実現される。なお、平滑化係数ｋｓが小さいほど上記差分が位相検出値ＩＶ（θ）の更新に反映される度合いが小さくなり、時間軸方向のなまし度合いが大きくなる。したがって、平滑化係数ｋｓが相対的に大きく設定される基準位置学習時には、平滑化処理におけるなまし度合いが小さくなる。

カムシャフト位相変化量算出部６０２０は、演算部６０２２と、必要位相変化量算出部６０２５とを有する。演算部６０２２は、バルブ位相検出部６００５により求められた位相検出値ＩＶ（θ）と、インテークバルブ１１００の位相目標値ＩＶ（θ）ｒとの位相偏差ΔＩＶ（θ）（ΔＩＶ（θ）＝ＩＶ（θ）−ＩＶ（θ）ｒ）を求める。

必要位相変化量算出部６０２５は、演算部６０２２により求められた位相偏差ΔＩＶに応じて、この制御周期でのインテークカムシャフト１１２０の必要位相変化量Δθを算出する。

たとえば、単一の制御周期での位相変化量Δθの最大値Δθｍａｘが予め設定され、必要位相変化量算出部６０２５は、この最大値Δθｍａｘの範囲内で、位相偏差ΔＩＶ（θ）に応じた位相変化量Δθを決定する。なお、最大値Δθｍａｘについては所定の固定値としてもよく、あるいは、必要位相変化量算出部６０２５が、エンジン１０００の運転状態（回転数、吸入空気量等）や位相偏差ΔＩＶ（θ）の大きさに応じて可変に設定する構成としてもよい。

相対回転数設定部６０３０は、必要位相変化量算出部６０２５によって求められた必要位相変化量Δθを生じさせるのに必要な、スプロケット２０１０（インテークカムシャフト１１２０）の回転数に対する電動モータ２０６０の出力軸の相対的な回転数ΔＮｍを算出する。たとえば、この相対回転数ΔＮｍは、インテークバルブ位相を進角させるときには正値（ΔＮｍ＞０）に設定され、反対にインテークバルブ位相を遅角させるときには負値（ΔＮｍ＜０）に設定され、現在のインテークバルブ位相を維持するときには略零（ΔＮｍ＝０）に設定される。

ここで、制御周期に相当する単位時間ΔＴ当たりでの位相変化量Δθと相対回転数ΔＮｍとの関係は、下記（２）式で示される。なお、（２）式中において、Ｒ（θ）は、図９に示された、インテークバルブ位相に応じて変化する減速比である。

Δθ∝ΔＮｍ・３６０°・（１／Ｒ（θ））・ΔＴ …（２）
したがって、相対回転数設定部６０３０は、制御周期ΔＴにて要求されるカムシャフト位相変化量Δθを生じさせるための電動モータ２０６０の相対回転数ΔＮｍを、（１）式に従った演算処理によって求めることができる。

カムシャフト回転数検出部６０４０は、スプロケット２０１０の回転数、すなわちインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮを、クランクシャフト１０９０の回転数の２分の１として求める。なお、カムシャフト回転数検出部６０４０は、カムポジションセンサ５０１０からのカム角信号Ｐｉｖに基づいてインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮを算出する構成としてもよい。ただし、一般的に、インテークカムシャフト１１２０の１回転当たりのカム角信号出力数は、クランクシャフト１０９０の１回転当たりのクランク角信号出力数よりも少ないので、クランクシャフト１０９０の回転数に基づいてカムシャフト回転数ＩＶＮを検出することにより、検出精度を向上することができる。

切換部６０３５は、相対回転数設定部６０３０および学習制御部６１００と、回転数指令値生成部６０５０との間に配置される。切換部６０３５は、学習制御部６１００による基準位置学習の実行時以外には、相対回転数設定部６０３０が設定した相対回転数ΔＮｍを回転数指令値生成部６０５０へ入力する。なお、本発明の実施の形態による基準位置学習については、後程詳細に説明する。

回転数指令値生成部６０５０は、カムシャフト回転数検出部６０４０によって求められたインテークカムシャフト１１２０の実回転数ＩＶＮと、切換部６０３５により入力された相対回転数ΔＮｍとを加算して、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆを生成する。したがって、通常動作時を始め基準位置学習時以外では、相対回転数設定部６０３０により設定された相対回転数ΔＮｍに基づき、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆが生成される。一方、基準位置学習時には、学習制御部６１００により設定された相対回転数ΔＮｍに基づき、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆが生成される。回転数指令値生成部６０５０によって生成された回転数指令値Ｎｍｒｅｆは、電動機ＥＤＵ４１００へ送出される。

電動機ＥＤＵ４１００は、リレー回路４２５０を介して電源４２００と接続される。リレー回路４２５０のオン・オフは、制御信号ＳＲＬによって制御される。電源４２００は、一般的には、エンジン作動時に充電可能な二次電池で構成される。したがって、リレー回路４２５０をオフすることによって、電動モータ２０６０の通電を停止できる。

電動機ＥＤＵ４１００は、電動モータ２０６０の回転数を回転数指令値Ｎｍｒｅｆに合致させるような回転数制御を行なう。たとえば、電動機ＥＤＵ４１００は、回転数指令値Ｎｍｒｅｆに対する電動モータ２０６０の実回転数Ｎｍの回転数偏差（Ｎｒｅｆ−Ｎｍ）に応じて、電源４２００から電動モータ２０６０への供給電力（代表的にはモータ電流Ｉｍｔ）を制御するように、電力用半導体素子（トランジスタ等）のスイッチングを制御する。たとえば、このような電力用半導体素子のスイッチング動作におけるデューティ比が制御される。

特に、電動機ＥＤＵ４１００は、モータ制御性を向上させるために、回転数制御における調整量となるデューティ比ＤＴＹを下記（２）式に従って制御する。

ＤＴＹ＝ＤＴＹ（ＳＴ）＋ＤＴＹ（ＦＢ） …（２）
（２）式において、ＤＴＹ（ＦＢ）は、上記回転数偏差および所定の制御ゲインによる制御演算（代表的には、一般的なＰ制御、ＰＩ制御等）基づくフィードバック項である。

（２）式中のＤＴＹ（ＳＴ）は、図１４に示すように、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆおよび設定された相対回転数ΔＮｍに基づいて設定されるプリセット項である。

図１４を参照して、相対回転数ΔＮｍ＝０のとき、すなわち、回転数指令値Ｎｍｒｅｆに対して、電動モータ２０６０をスプロケット２０１０と同一回転数で回転するとき（ΔＮｍ＝０のとき）に必要なモータ電流値に対応させたデューティ比特性６０６０が予めテーブル化される。そして、（２）式中のＤＴＹ（ＳＴ）は、デューティ比特性６０６０に従う基準値から、相対回転数ΔＮｍに応じた電流値を相対的に増減させることにより設定される。このように、プリセット項およびフィードバック項を組み合わせて電動モータ２０６０への供給電力を制御する回転数制御とすることにより、電動機ＥＤＵ４１００は、単純なフィードバック制御、すなわち（２）式のＤＴＹ（ＦＢ）項のみによる回転数制御と比較して、回転数指令値Ｎｍｒｅｆの変化に対して電動モータ２０６０の回転数を高速に追従させることができる。

（本発明の実施の形態による基準位置学習）
インテークカムシャフト１１２０の位相検出精度を向上するために、インテーク用ＶＶＴ機構２０００では、所定の学習指示条件成立時に、学習制御部６１００により、インテークバルブ位相の基準位置学習を行なう。本発明の実施の形態では、減速比Ｒ（θ）が大きい領域で基準位置学習を行なう。具体的には、インテークバルブ位相を最遅角に到達させることにより基準位置学習が行なわれる。

図１２を参照して、学習制御部６１００は、所定の学習指示条件成立時に「オン」される学習指示信号に応答して、基準位置学習を行なうためのアクチュエータ作動量として、電動モータ２０６０の相対回転数ΔＮｍ０を設定する。基準位置学習時には、切換部６０３５が学習制御部６１００の出力を回転数指令値生成部６０５０へ入力するので、学習制御部６１００により設定された相対回転数ΔＮｍ０に基づき、電動モータ２０６０の回転数指令値Ｎｍｒｅｆが生成される。

学習制御部６１００は、相対回転数ΔＮｍ０に従って電動モータ２０６０が作動する基準位置学習時には、バルブ位相検出部６００５により検出される位相検出値ＩＶ（θ）に基づき、インテークバルブ位相が基準位相となる最遅角（たとえば０°）に到達したかどうかを判定する。

そして、学習制御部６１００は、インテークバルブ位相が基準位相に到達したことを検出すると、基準位置学習を完了して、そのときの位相検出値ＩＶ（θ）を位相学習値θｌｎとする。

このように求められた位相学習値θｌｎは、以降でのバルブ位相検出部６００５による位相検出値ＩＶ（θ）の算出に反映される。たとえば、バルブ位相検出部６００５による位相検出値ＩＶ（θ）と上記位相学習値θｌｎとの相対的な差を、実際のインテークバルブ位相と基準位置学習時の基準位相（すなわち０°）との差とみなして、バルブタイミング制御が行なわれる。たとえば、演算部６０２２における位相偏差ΔＩＶ（θ）の算出に位相学習値θｌｎが反映される。

図１５には、本発明の実施の形態による基準位置学習を説明するフローチャートが示され、図１６には、基準位置学習時における動作波形が示される。図１５のフローチャートに従う基準位置学習ルーチンは、インテーク用ＶＶＴ機構２０００によるバルブタイミング制御の一部として、ＥＣＵ４０００により所定周期で実行される。

図１５を参照して、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１００により、所定の学習実行条件が成立しているか否かを判定する。なお、図９で説明したように、本実施の形態によるインテーク用ＶＶＴ機構２０００では、減速比Ｒ（θ）の存在により、アクチュエータである電動モータ２０６０の通電停止時に、意図しない位相変化が発生する可能性が低い。このため、ＥＣＵ４０００内において、逐次検出される位相検出値ＩＶ（θ）を、イグニッションスイッチのオフ時（運転停止時）にも記憶内容が保持されるメモリ領域（たとえば、ＳＲＡＭ：Static Random Access Memory）に記憶することにより、エンジン始動毎に基準位置学習を行なう必要がなくなる。このような構成では、バッテリ交換等によって上記メモリ領域の記憶内容がクリアされたときに、ステップＳ１００における学習実行条件を成立させればよい。あるいは、インテークバルブ位相の検出精度を向上させるために、エンジン始動毎に、ステップＳ１００での基準位置学習の実行条件を成立させることも可能である。

ＥＣＵ４０００は、学習実行条件の不成立時（ステップＳ１００のＮＯ判定時）には、
基準位置学習が指示されていないため処理を終了する。

一方、ＥＣＵ４０００は、学習実行条件の成立時（ステップＳ１００のＹＥＳ判定時）には、学習制御部６１００（図１２）へ入力される学習指示信号を「オン」するとともに、ステップＳ１１０以降の処理により、基準位置学習を実行する。

ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１１０では、基準位置学習を行なうためのアクチュエータ作動量として、電動モータ２０６０の相対回転数ΔＮｍ０を設定する。相対回転数ΔＮｍ０は、インテークバルブ位相を基準位相である最遅角（０°）へ向けて変更するための値に設定される。すなわち、本実施の形態では、相対回転数ΔＮｍ０は、所定の負の値に設定される。これは、図１２での、学習指示信号の「オン」に応答した学習制御部６１００の動作に対応する。

ここで図１６を参照して、時刻ｔ０に学習実行条件が成立して学習指示信号が「オン」されると、電動モータ２０６０が相回転数指令値ΔＮｍ０（＜０）に従って作動することにより、位相検出値ＩＶ（θ）は、一定レートで遅角されていく。

そして、時刻ｔ１において、実際のインテークバルブ位相が最遅角（０°）になると、リンク機構２０３０での動作がロックされて、インテークバルブ位相の変化量がほぼ零となる。このとき、電動モータ２０６０の相対回転数もほぼ零となる。

位相検出値ＩＶ（θ）にオフセット誤差が存在する場合には、ＩＶ（θ）＝０となる前に、実際のインテークバルブ位相が最遅角に到達して、電動モータ２０６０の相対回転数が零になるとともに、位相検出値ＩＶ（θ）が変化しなくなる。したがって、位相検出値ＩＶ（θ）の変化量に基づいて、位相変化量≒０となることに応じて、実際のインテークバルブ位相が基準位相である最遅角に到達したことを検出できる。

これに応答して基準位置学習は完了し、学習完了フラグが「オン」される。そして、この際の位相検出値ＩＶ（θ）は、位相学習値θｌｎとして記憶されて、以降での位相検出値ＩＶ（θ）の算出に反映される。

さらに、基準位置学習の完了に応答して、制御信号ＳＲＬが「オフ」されてリレー回路４２５０がオフされる。これにより、電動モータ２０６０の通電が停止される。

再び、図１５を参照して、ＥＣＵ４０００は、図１５での時刻ｔ０以降の動作を実現するために、以降のステップＳ１２０〜Ｓ１６０を実行する。

ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１２０では、相対回転数ΔＮｍ０に従う電動モータ２０６０の動作によるインテークバルブ位相の変化を検出する。これは、バルブ位相検出部６００５による位相検出値ＩＶ（θ）の算出に相当する。上述のように、基準位置学習時には、位相検出値ＩＶ（θ）の算出での平滑化処理でのなまし度合いは、通常制御時よりも小さく設定されている。

さらに、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０でのインテークバルブ位相検出に基づき、位相変化量を算出する。ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で算出した位相変化量を判定値θ０と比較する。判定値θ０は、位相変化量がほぼ零となったことを検出できるように、零近傍の所定値に設定される。

ＥＣＵ４０００は、位相変化量≧θ０のとき（ステップＳ１４０のＮＯ判定時）には、実際のインテークバルブ位相が基準位相（最遅角）に未到達であると判断して、ステップＳ１５０により、電動モータ２０６０の通電を継続して基準位置学習を継続する。すなわち、図１６の時刻ｔ０〜ｔ１の間では、ステップＳ１５０が実行される。

一方、位相変化量＜θ０のとき（ステップＳ１４０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１６０により、実際のインテークバルブ位相が基準位相（最遅角）に到達したと判断して、基準位置学習を終了する。そして、この際の位相検出値ＩＶ（θ）に基づき位相学習値θｌｎが求められる。さらに、ＥＣＵ４０００は、ステップＳ１７０により、リレー回路４２５０をオフして、電動モータ２０６０の通電を停止する。すなわち、図１６の時刻ｔ１において、ステップＳ１６０，Ｓ１７０が実行される。

なお、基準位置学習の完了に応答して、電動モータ２０６０の通電が停止された後には、所定時間の経過、あるいは、可変バルブタイミング装置への動作要求等に応答して、リレー回路４２５０を再びオンすることにより、電動モータ２０６０の通電を再開する。これにより、基準位置学習結果を反映した高精度のインテークバルブ位相検出に基づき、バルブタイミング制御を行なうことができる。

以上説明したように、本実施の形態による可変バルブタイミング装置では、基準位置学習時には、バルブ位相検出部６００５による位相検出値ＩＶ（θ）の平滑化処理における時間軸方向のなまし度合いを通常制御時よりも小さく設定する。これにより、インテークバルブ位相が基準位相（最遅角）に到達したことを、位相検出値ＩＶ（θ）に基づいて早期に検出できる。すなわち、通常制御時および基準位置学習時の間で共通の平滑化係数ｋｓを設定する場合と比較して、基準位置学習をより早期に終了させることができる。

さらに、基準位置学習の完了時には、位相検出値ＩＶ（θ）そのものを制御に用いることはなく、インテークバルブ位相の変化量が一定値（図１６の時刻ｔ１〜ｔ２間）からほぼ零（図１６の時刻ｔ２）に変化することを検知すればよいので、基準位置学習時において、平滑化処理におけるなまし度合いを小さくしても、基準位置学習の完了を精度良く検知することができる。したがって、学習精度を確保した上で、基準位置学習をより短時間で終了させて、アクチュエータである電動モータ２０６０の消費電力を削減できる。

また、本実施の形態では、基準位置学習の完了時におけるインテークバルブ位相は、減速比大の領域に含まれる最遅角へ設定される。したがって、学習完了後においてアクチュエータである電動モータ２０６０を精密に制御しなくても、学習完了時におけるバルブタイミング位相が変化する可能性が低いので、基準位置学習完了に応答して電動モータ２０６０の通電を停止することができる。これにより、基準位置学習実行時の消費電力削減および機器保護を図ることができる。特に、インテークバルブ位相の変化量がほぼ零となる学習完了時には、ロック状態となることによりモータ電流の増大が予想されるので、通電停止により、消費電力削減の効果を高めることができる。

なお、基準位置学習時にインテークバルブ位相の変化を当該基準位相で機械的に制約するためのロックピン等の機構を設ければ、基準位相を最遅角以外とすることも可能である。ただし、本実施の形態のように、基準位置学習における基準位相を、インテークバルブ位相の可変範囲の限界位置に対応する位相（最遅角位相／最進角位相）とすることにより、上記ロックピン等の特別の機構を設けることなく、基準位置学習を実行できる。

また、以上説明した実施の形態において、図１２の学習制御部または図１５のステップＳ１１０〜Ｓ１６０は、本発明における「基準位置学習手段」に対応し、図１２のバルブ位相検出部６００５または図１３のステップＳ１０〜Ｓ５０が、本発明での「位相検出手段」に対応する。特に、ステップＳ１４０（図１５）は本発明での「検知手段」に対応し、ステップＳ４０（図１３）は、本発明での「平滑切換手段」に対応し、ステップＳ１７０（図１５）は、本発明の「通電停止手段」に対応する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る可変バルブタイミング装置が搭載された車両のエンジンを示す概略構成図である。 インテークカムシャフトの位相を定めたマップを示す図である。 インテーク用ＶＶＴ機構を示す断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図（その１）である。 図３のＢ−Ｂ断面図（その２）である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 図３のＤ−Ｄ断面図である。 インテーク用ＶＶＴ機構全体として減速比を示す図である。 スプロケットに対するガイドプレートの位相とインテークカムシャフトの位相との関係を示す図である。 本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置によるインテークバルブ位相の制御構成を説明する概略ブロック図である。 本実施の形態に係る可変バルブタイミング装置のアクチュエータである電動モータの回転数制御を説明するブロック図である。 バルブ位相検出部の動作を説明するフローチャートである。 電動モータの速度制御を説明する概念図である。 本発明の実施の形態による可変バルブタイミング装置における基準位置学習を説明するフローチャートである。 図１４に示す基準位置学習時における動作波形である。

符号の説明

１０００ エンジン、１０１０，１０１２ バンク、１０２０ エアクリーナ、１０３０ スロットルバルブ、１０３２ 吸気通路、１０４０ シリンダ、１０５０ インジェクタ、１０６０ 点火プラグ、１０７０ 三元触媒、１０８０ ピストン、１０９０ クランクシャフト、１１００ インテークバルブ、１１１０ エキゾーストバルブ、１１２０ インテークカムシャフト、１１３０ エキゾーストカムシャフト、１２００ タイミングチェーン、１２１０，１２１２ スプロケット、２０２０ カムプレート、２０３０ リンク機構、２０３４ 制御ピン、２０４０ ガイドプレート、２０４２ ガイド溝、２０４４ 凹部、２０５０ 減速機、２０５２ 外歯ギヤ、２０５４ 内歯ギヤ、２０５６ 凸部、２０６０ 電動モータ、２０６２ カップリング、２０６４ 軸心、２０６６ 偏心軸、２０００ エキゾースト用ＶＶＴ機構、３０００ エキゾースト用ＶＶＴ機構、４０００ ＥＣＵ、４１００ 電動機ＥＤＵ、４２００ 電源、４２５０ リレー回路、５０００ クランク角センサ、５０１０ カムポジションセンサ、５０２０ 水温センサ、５０３０ エアフローメータ、５０５０ モータ回転角センサ、６０００ アクチュエータ作動量設定部、６００５ バルブ位相検出部、６０２０ カムシャフト位相変化量算出部、６０２２ 演算部、６０２５ 必要位相変化量算出部、６０３０ 相対回転数設定部、６０３５ 切換部、６０４０ カムシャフト回転数検出部、６０５０ 回転数指令値生成部、６０６０ デューティ比特性、６１００ 学習制御部、ｄＩＶ（θ） 実位相変化量、Ｉｍｔ モータ電流、ＩＶ（θ） 位相検出値（インテークバルブ）、ＩＶ（θ）ｒ 位相値、ＩＶＮ カムシャフト回転数、ＩＶＮ 実回転数（カムシャフト）、ｋｓ，ｋ１，ｋ２ 平滑化係数、Ｎｍ 実回転数（電動モータ）、Ｎｍｒｅｆ 回転数指令値（電動モータ）、Ｐｃａ クランク角信号、Ｐｃａ♯ クランク角分周信号、Ｐｉｖ カム角信号、Ｐｍｔ モータ回転角信号、Ｒ（θ） 減速比、ＳＲＬ 制御信号（リレー回路）、Ｔｌｍｔ 制限時間（基準位置学習）、θ０ 判定値（基準位置学習完了判定）、θｌｎ 位相学習値、ΔＮｍ 相対回転数（電動モータ）、ΔＮｍ０ 電動モータ相対回転数（基準位置学習時）、ΔＩＶ（θ） 位相偏差（インテークバルブ位相）、Δθ カムシャフト位相変化量。

Claims (5)

1. エンジンに設けられたインテークバルブおよびエキゾーストバルブの少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置であって、
   前記可変バルブタイミング装置を作動させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータの作動量に応じた変化量で前記開閉タイミングを変更するように構成され、かつ、少なくとも基準位置学習時において基準タイミングで前記開閉タイミングの変化が機械的に制約されるように構成された変更機構と、
   前記センサ出力に基づいて算出された前記開閉タイミングを時間軸方向に平滑化して、前記開閉タイミングの制御に用いる開閉タイミング検出値を求める位相検出手段と、
   通常制御時に、前記位相検出手段による前記開閉タイミング検出値と、前記開閉タイミングの目標値に対する偏差に基づき、前記アクチュエータの作動量を設定するアクチュエータ作動量設定部と、
   前記基準位置学習時に、前記基準タイミングへ向けて前記開閉タイミングを変更するように前記アクチュエータの作動指示を生成するとともに、前記開閉タイミングが前記基準タイミングへ到達したことに応答して前記開閉タイミング検出値の基準値を学習するように構成された基準位置学習手段とを備え、
   前記基準位置学習手段は、
   前記位相検出手段による前記開閉タイミング検出値の変化量が略零となったときに、前記開閉タイミングが前記所定タイミングへ到達したことを検知する検知手段を含み、
   前記位相検出手段は、
   前記開閉タイミングを時間軸方向に平滑化する際のなまし度合いを、前記基準位置学習時に前記通常制御時よりも小さく設定する切換手段を含む、可変バルブタイミング装置。
2. 前記基準位置学習手段は、前記基準位置学習時に前記アクチュエータの作動量を略一定とするように前記作動指示を生成する、請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
3. 前記変更機構は、前記開閉タイミングが第１の領域にある場合において、前記アクチュエータの作動量に対して第１の変化量で前記開閉タイミングを変更し、前記開閉タイミングが前記第１の領域とは異なる第２の領域にある場合において、前記アクチュエータの作動量に対して前記第１の変化量よりも大きい第２の変化量で前記開閉タイミングを変更するように構成され、
   前記所定タイミングは、前記第１の領域内に設けられ、
   前記可変バルブタイミング装置は、
   前記検知手段による検知に応答して前記基準位置学習手段による学習が完了したときに、前記アクチュエータへの通電を停止するための通電停止手段をさらに備える、請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
4. 前記基準タイミングは、前記変更機構による前記開閉タイミングの可変範囲の限界位置に対応して設けられる、請求項１記載の可変バルブタイミング装置。
5. 前記アクチュエータは電動機で構成され、かつ、前記アクチュエータの作動量は、前記開閉タイミングが変更されるバルブを駆動するカムシャフトに対する前記電動機の相対的な回転速度差である、請求項１から４のいずれか１項に記載の可変バルブタイミング装置。

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