JPH08114131A - 内燃機関のバルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルブタイミング調整装置において、制御弁
の製品バラツキとはかかわりなく、制御弁のソレノイド
への制御信号に対するガード値を制御弁の開度を最大に
する値に設定し、バルブタイミング調整の応答速度を高
める。 【構成】 マイクロコンピュータ４８が、学習保持電流
に基づき、電流制御回路４９に出力する制御信号のガー
ド値をスプール弁３０の開度を最大にし得るように設定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の運転条件に
応じて吸気弁や排気弁の開閉タイミング（バルブタイミ
ング）を調整するためのバルブタイミング調整装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、特開平６−１５９１０５
公報にて開示されているバルブタイミング調整装置にお
いては、駆動手段としてソレノイドを有する油圧制御弁
を採用し、この油圧制御弁の作動状態が所定の作動状態
のとき駆動信号を学習し、この学習駆動信号に基づき制
御装置で算出される駆動信号に応じて油圧制御弁のソレ
ノイドに電流を通電させる。そして、このようなソレノ
イドへの通電電流（以下、ソレノイド電流という）に応
じて、油圧制御弁の開度を変え或いは油路を切り替えて
油圧制御を行い、クランク軸とカム軸との相対回転角を
目標回転角に一致させてバルブタイミングを調整するよ
うになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
バルブタイミング調整装置では、ソレノイド電流が異常
に大きすぎると、ソレノイドに対し異常発熱による焼損
等の悪影響が生ずる。このため、ソレノイド電流に対し
ガードがかけられている。この場合、このガードの幅
（以下、ガード幅という）は、ソレノイドに異常電流が
流れない程度でよい。また、ソレノイド電流に対する油
圧制御弁の開度特性には製品バラツキがある。従って、
これらのことを考慮してガード幅はかなり広くなってい
る。

【０００４】この際、バルブタイミングを一定の状態か
ら進角側或いは遅角側へ大きく変化させるような制御で
は、制御弁が全開となるようなガードであるため、制御
応答速度を最大まで引き出せ、応答遅れの問題はない。
しかし、ガード幅が広いと、バルブタイミングを遅角側
制御中から進角側制御へ或いは進角側制御中から遅角側
制御へ急反転する場合には、これに対応するソレノイド
電流の変化に時間がかかり、このため、油圧制御弁の開
度変化や油路切り替えに応答遅れが生じ、更には、バル
ブタイミング調整の応答遅れが生ずるという不具合があ
る。

【０００５】なぜならば、ソレノイド電流は、ソレノイ
ドへの印加電圧に対して応答遅れをもち、ガード幅が広
いと、油圧制御弁が全開から閉じるとき、或いは、油圧
制御弁が全開から油路の切り替えを介し逆側の油路を全
開とするとき、ソレノイド電流の変化幅が大きくなり、
ソレノイド電流の変化に時間がかかるためである。その
結果、油圧制御弁の開度変化や油路切り替えに応答遅れ
が生じ、更には、バルブタイミング調整の応答遅れが生
ずるという不具合になる。

【０００６】このような不具合に対し、単にガード幅を
狭めるだけでは、製品により油圧制御弁が全開まで動か
ないものが発生し、その結果、応答速度低下により応答
遅れが生じることになる。そこで、本発明は、以上のよ
うなことに対処すべく、内燃機関のバルブタイミング調
整装置において、制御弁の製品としてのバラツキを考慮
して、同制御弁のソレノイドへの制御信号に対するガー
ド値を、制御弁の開度を最大にできるような値に設定
し、バルブタイミング調整の応答速度を高め、かつソレ
ノイド電流変化幅を必要最小限に留め、電流変化遅れに
よるバルブタイミング調整装置の応答遅れを防ぐもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明においては、内燃機関（１）
のクランク軸（２）とカム軸（４、５）との間の位相差
を油圧に応じて調整する位相差調整装置（４０）と、ソ
レノイド（６４）を有し、このソレノイドへの電流に応
じた開度により位相差調整装置（４０）への油圧を制御
する制御弁（３０）と、ソレノイド（６４）への電流を
調整する電流調整手段（４９）と、クランク軸（２）と
カム軸（４、５）との相対回転角に基づき吸気弁及び排
気弁の少なくとも一方の実バルブタイミングを検出する
実バルブタイミング検出手段（４２、４４、４８、１０
１）と、内燃機関（１）の運転状態に応じて吸気弁及び
排気弁の少なくとも一方の目標バルブタイミングを設定
する目標バルブタイミング設定手段（４８、１００）
と、前記実バルブタイミングを前記バルブ目標タイミン
グに一致させるようにフィードバック制御するための制
御信号を電流調整手段（４９）に出力する制御信号出力
手段（４８、１０２）と、前記実バルブタイミングに基
づき位相差調整装置（４０）を所定の位相差調整状態に
する電流調整手段（４９）への制御信号又はソレノイド
（６４）への電流を学習し、その学習値に基づき制御信
号出力手段（４８、１０２）から出力される制御信号に
補正を加える学習手段（（４８、１０３）と、この学習
手段の学習値を基準として、制御弁（３０）の開度を最
大とする幅のガードを設定し、制御信号出力手段（４
８、１０２）から出力される制御信号を前記ガード内に
制限するガード手段（４８、１０４）とを備えることを
特徴とする内燃機関のバルブタイミング調整装置が提供
される。

【０００８】なお、上記各手段及び各構成要素のカッコ
内の符号は、後述する実施例記載の具体的手段及び構成
要素との対応関係を示すものである。

【０００９】

【発明の作用効果】上述のように請求項１に記載の発明
を構成したことにより、ガード手段（４８、１０４）
が、前記ガードの幅を、学習手段（４８、１０３）の学
習制御信号を基準とし制御弁（３０）の開度を最大にす
る幅に設定する。これにより、制御弁（３０）の製品と
してのバラツキを考慮して、制御弁（３０）のソレノイ
ドへの制御信号に対するガード幅を過不足の適正な幅に
し、制御弁（３０）の開度を最大にできる。更に、電流
変化幅を必要最低限に留め、電流変化遅れのよるバルブ
タイミング調整装置の応答遅れを防ぐことができる。従
って、バルブタイミングを大きく変化させる場合、制御
弁（３０）を全開まで駆動させることにより、応答性よ
くバルブタイミング調整を行える。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、車両用ダブルオーバーヘッドカム式内燃
機関１に適用した本発明の一実施例を示す。内燃機関１
においては、クランク軸２からの動力が、タイミングチ
ェーン３により、各スプロケット１３ａ、１３ｂを介し
排気側カム軸４及び吸気側カム軸５に伝達されるように
なっている。

【００１１】吸気側カム軸５には、位相差調整装置４０
（図１にて図示斜線領域参照）が設けられている。ま
た、このカム軸５には、カム軸位置センサ４４が取り付
けられており、クランク軸２には、クランク位置センサ
４２が取り付けられている。ここで、クランク位置セン
サ４２がクランク軸２の１回転に伴いＮ個の検出パルス
信号を生ずるとき、カム軸位置センサ４４がカム軸５の
１回転に伴い２Ｎ個の検出パルス信号を生ずるようにな
っている。また、カム軸５のタイミング変換角最大値を
θｍａｘクランク角とした場合、Ｎ＜３６０度／θｍａ
ｘとなるように検出パルス信号数Ｎが設定されている。

【００１２】これによって、クランク位置センサ４２か
らの検出パルス信号とこの検出パルス信号に続いて発生
するカム軸位置センサ４４からの検出パルス信号との間
の相対回転角θにより吸気弁の実バルブタイミングが算
出される。具体的には、クランク位置センサ４２及びカ
ム軸位置センサ４４からの各検出パルス信号が、内燃機
関制御装置４６のマイクロコンピュータ４８に入力さ
れ、これに基づき実バルブタイミングが演算される。ま
た、吸気量センサ、水温センサ、スロットルセンサ等か
ら生ずる各種検出信号もマイクロコンピュータ４８に入
力され、これに基づき吸気弁の目標バルブタイミングが
演算される。

【００１３】また、マイクロコンピュータ４８において
は、吸気弁の実バルブタイミングが目標バルブタイミン
グに一致するようにフィードバック制御演算が行われ
る。これにより、リニアソレノイド６４（スプール弁３
０の駆動用電磁アクチュエータ）に通電すべき目標電流
を表す制御信号が内燃機関制御装置４６の電流制御回路
４９に出力される。電流制御回路４９は、リニアソレノ
イド６４に流れる電流を検出する回路（図示しない）を
有する。そして、電流制御回路４９は、マイクロコンピ
ュータ４８からの制御信号に基づき、検出電流を目標電
流に一致させるようにフィードバック制御する。なお、
電流フィードバック制御部分をソフトウェア化してマイ
クロコンピュータ４８内に取り入れてもよい。

【００１４】上述のようなフィードバック制御のもとに
スプール弁３０が制御される。そして、このように制御
されるスプール弁３０を介して、オイルパン２８からの
作動油が、オイルポンプ２９により圧送され、位相差調
整装置４０への作動油量が制御される。以下、上述した
位相差調整装置４０の構成を、図２を参照して、さらに
詳細に説明する。

【００１５】位相差調整装置４０は、図２にて示すごと
く、内燃機関１のシリンダヘッド２５に取り付けられて
いる。この位相差調整装置４０は略円筒形状のカム軸ス
リーブ１１を備えており、このカム軸スリーブ１１は、
その大径円筒部にて、カム軸５の図２にて図示左端部と
同軸的に嵌め合わされている。そして、このカム軸スリ
ーブ１１の中空部隔壁１１ｃはピン１２の圧入及びボル
ト１０の締着によりカム軸５の端部に連結されている。
これにより、カム軸スリーブ１１はカム軸５と一体的に
回転する。また、このカム軸スリーブ１１の大径円筒部
外周面には、外歯ヘリカルスプライン１１ａが形成され
ている。

【００１６】さらに、カム軸スリーブ１１は、小径円筒
部１１ｂを備えており、この小径円筒部１１ｂは、ハウ
ジング２３の略円筒形状中空部内に同軸的に延出してい
る。なお、ハウジング２３は、そのフランジ部２３ａに
て、ボルト２４の締着によりシリンダヘッド２５に取付
けられている。スプロケット１３ａは、カム軸５の環状
リブ５ａとカム軸スリーブ１１の大径円筒部の開口端部
との間で軸方向へ移動不能に挟まれた状態にて、カム軸
５に相対回転可能に同軸的に軸支されている。スプロケ
ット１３ａの図２にて図示左側面には、略円筒形状のス
プロケットスリーブ１５が、その各フランジ部を介する
ピン１４の圧入及びボルト１６の締着により、同軸的に
取付けられている。これにより、スプロケットスリーブ
１５はスプロケット１３ａと一体的に回転するようにな
っている。このスプロケットスリーブ１５は、円筒部１
５ｂを備えており、この円筒部１５ｂは、カム軸スリー
ブ１１を包囲するように、ハウジング２３の中空部内に
同軸的に延出している。

【００１７】この円筒部１５ｂの内周面中間部位には、
内歯ヘリカルスプライン１５ａが形成されており、この
内歯ヘリカルスプライン１５ａは、カム軸スリーブ１１
の外歯ヘリカルスプライン１１ａとは逆方向のねじれを
有するように形成されている。なお、外歯ヘリカルスプ
ライン１１ａ及び内歯ヘリカルスプライン１５ａのいず
れか一方は、ねじれ角を零とする軸方向に平行な直線歯
を有するスプラインにより構成してもよい。

【００１８】上述したカム軸スリーブ１１の小径円筒部
１１ｂとスプロケットスリーブ１５の円筒部１５ｂとの
間には、軸方向に略一様な断面を有する環状空間９０が
形成されており、この環状空間９０内においては、略円
筒形の油圧ピストン１７が、軸方向にかつ液密的に摺動
可能に、カム軸スリーブ１１に同軸的に軸支されてい
る。

【００１９】この油圧ピストン１７の内周面右側部に
は、カム軸スリーブ１１の外歯ヘリカルスプライン１１
ａと噛合する内歯ヘリカルスプライン１７ａが形成され
ており、一方、同油圧ピストン１７の外周面右側部に
は、スプロケットスリーブ１５の内歯ヘリカルスプライ
ン１５ａと噛合する外歯ヘリカルスプライン１７ｂが形
成されている。これにより、これら各両スプライン同士
の噛合のもとに、タイミングチェーン３（図１参照）を
介しスプロケット１３ａに伝達されるクランク軸２の回
転が、スプロケットスリーブ１５、油圧ピストン１７及
びカム軸スリーブ１１を経てカム軸５に伝達される。

【００２０】また、油圧ピストン１７の左端部に形成し
た環状つば部の外周縁には、オイルシール７０が、環状
空間９０内にて、スプロケットスリーブ１５の円筒部１
５ｂの内周面と液密的に接触するように装着されてい
る。なお、油圧ピストン１７の内周面左側部内に断面Ｌ
字状に延出する環状脚部１７ｃはカム軸スリーブ１１の
中央段部（以下、右側ストッパという）に係合して油圧
ピストン１７の右動を停止する。

【００２１】上述のようにして、環状空間９０内に油圧
ピストン１７が設けられることによって、環状空間９０
が二つの室に分割される。これにより、進角側油圧室２
２が油圧ピストン１７の左側に形成され、一方、遅角側
油圧室３２が油圧ピストン１７のつば部の右側に形成さ
れる。また、これら油圧室２２と３２との間のシール性
は、上述したオイルシール７０によって確保される。

【００２２】スプロケットスリーブ１５の左端開口部に
は、エンドプレート５０が同軸的に取り付けられてい
る。このエンドプレート５０は、円筒部と環状つば部に
より断面逆Ｌ字状に形成されており、このエンドプレー
ト５０の環状つば部は、スプロケットスリーブ１５の左
端開口部に同軸的に固着されている。エンドプレート５
０の円筒部の外周面には環状溝が形成されており、この
環状溝内にはオイルシール７１が装着されている。な
お、エンドプレート５０の環状つば部は、油圧ピストン
１７の環状つば部との係合により同油圧ピストン１７の
左動を停止させるストッパ（以下、左側ストッパとい
う）としての役割をも果たす。

【００２３】エンドプレート５０及びカム軸スリーブ１
１の左側においては、断面コ字状にて環状に形成したリ
ングプレート５１が、ノックピン５３の圧入により、ハ
ウジング２３の環状左側壁内面にカム軸スリーブ１１と
同軸的に装着されており、このリングプレート５１のコ
字状右側面内には、エンドプレート５０の円筒部及びカ
ム軸スリーブ１１の小径円筒部１１ｂが回転可能に支持
されている。また、リングプレート５１の小径側円筒部
の外周面に形成した環状溝内には、オイルシール７２が
装着されており、このオイルシール７２はリングプレー
ト５１とカム軸スリーブ１１との間のシール性を確保す
る。一方、上述したオイルシール７１は、エンドプレー
ト５０とリングプレート５１との間のシール性を確保す
る。これによって、進角側油圧室２２内のシール性が確
保される。

【００２４】リングプレート５１の小径円筒部及びハウ
ジング２３の環状左側壁中空部内には、ボルト５２が同
軸的に嵌装されており、このボルト５２は、その右端面
にて、カム軸スリーブ１１の小径円筒部内周面及び中空
部隔壁１１ｃとの間に円筒状空間９１を形成する。ま
た、ボルト５２の内部には、油圧通路６１ｂが、図２に
て示すごとく、断面Ｔ字状に形成されており、この油圧
通路６１ｂは、その軸方向通路部にて、円筒状空間９１
内に連通している。また、油圧通路６１ｂは、その半径
方向通路部の両端にて、ボルト５２の外周面に形成した
環状溝内に連通している。

【００２５】また、ハウジング２３の左壁部内には、油
圧通路６１ａが図２にて示すごとく形成されており、こ
の油圧通路６１ａは、ボルト５２の環状溝及び油圧通路
６１ｂを介し円筒状空間９１内に連通し、さらに、この
円筒状空間９１内に開口するようにカム軸スリーブ１１
に形成した油圧通路６１ｃを通り遅角側油圧室３２内に
連通している。ハウジング２３の左壁部内には、進角側
油圧室２２に連通する油圧通路６０がさらに形成されて
いる。これら油圧通路６１ａ及び６０は、ハウジング２
３の左壁部内に形成されて後述するスプール弁３０を収
容してなる円筒状中空部９５内に開口している。また、
この円筒状中空部９５内には、油圧供給路６５がその先
端部にて開口しており、この油圧供給路６５は、内燃機
関１のオイルパン２８からオイルポンプ２９によって圧
送される作動油を円筒状中空部９５内に供給する。な
お、油圧解放路６６は、オイルパン２８内に開口され
て、オイルパン２８内に作動油を戻す。

【００２６】次に、図３を参照してスプール弁３０の構
成について説明する。スプール弁３０は、円筒状中空部
９５の内壁により構成されるシリンダ３０ａと、このシ
リンダ３０ａ内に軸方向へ摺動可能に嵌め合わされた左
右一対のランドを有するスプール３１とにより構成され
ている。シリンダ３０ａには、油圧通路６１ａに連通す
る油圧ポート３０ｂと、油圧ポート６０に連通する油圧
ポート３０ｃとが形成されている。シリンダ３０ａに
は、さらに、油圧供給路６５に連通する吸入ポート３０
ｄと、油圧解放路６６に連通する両吐出ポート３０ｅ、
３０ｆとが形成されている。そして、これら各油圧ポー
ト３０ｂ、３０ｃ、吸入ポート３０ｄ及び両吐出ポート
３０ｅ、３０ｆの連通の切り替え及び連通度（スプール
弁３０の開度）の制御は、スプール３１のシリンダ３０
ａ内における摺動によりなされる。

【００２７】また、シリンダ３０ａの図３にて図示右端
部内には、コイルスプリング３１ａが、スプール３１の
右端側にて介装されており、このコイルスプリング３１
ａは、常時、スプール３１を図示左方へ付勢している。
一方、シリンダ３０ａの図示左端部内には、リニアソレ
ノイド６４がスプール３１の図示左端側に設けられてい
る。このリニアソレノイド６４に流れる通電電流値に応
じて同リニアソレノイド６４に電磁力が誘導されると、
スプール３１はこの電磁力によりコイルスプリング３１
ａの付勢力に抗して右方へ摺動するようになっている。

【００２８】以下、このように構成したスプール弁３０
のスプール３１の摺動による各油圧通路の連通の切り替
え及び開度制御について説明する。図３（ａ）にて示す
ように、スプール３１が、リニアソレノイド６４から電
磁力を受け、コイルスプリング３１ａの付勢力に抗して
右方へ摺動すると、吸入ポート３０ｄ及び油圧ポート３
０ｃがスプール３１の右側ランドの右動により互いに連
通して油圧供給路６５と油圧通路６０とを連通させる。
このため、オイルポンプ２９からの油圧は進角側油圧室
２２内に圧送される。同時に、吐出ポート３０ｅ及び油
圧ポート３０ｂが、スプール３１の左側ランドの右動に
より連通されて、油圧通路６１ａ及び油圧開放路６６を
連通させる。このため、遅角側油圧室３２の油圧が解放
される。これによって、油圧ピストン１７が、環状空間
９０（図２参照）内にて右方へ押動されるため、カム軸
５が回転してスプロケット１３ａ即ちクランク軸２に対
し相対的に進角する。

【００２９】図３（ｂ）に示すように、スプール３１が
中央にあるときは、油圧ポート３０ｂの吐出ポート３０
ｅとの連通及び油圧ポート３０ｃの吸入ポート３０ｄと
の連通がスプール３１の左右両側のランドによりそれぞ
れ遮断される。このため、進角側及び遅角側の各油圧室
２２、３２からの作動油の漏れがない場合、油圧ピスト
ン１７の位置がそのまま保持される。従って、スプロケ
ット１３ａとカム軸５との回転位相差、即ち実バルブタ
イミングは変化しない。

【００３０】図３（ｃ）に示すように、スプール３１が
リニアソレノイド６４からの電磁力の発生停止のもとに
コイルスプリング３１ａにより付勢されて左方へ摺動す
ると、吸入ポート３０ｂ及び油圧ポート３０ｄが、スプ
ール３１の左側ランドの左動により連通して、油圧供給
路６５と油圧通路６１ａとを連通させる。このため、オ
イルポンプ２９からの油圧は遅角側油圧室３２に圧送さ
れる。一方、吐出ポート３０ｆと油圧ポート３０ｃと
が、スプール３１の右側ランド左動により連通して、油
圧通路６０と油圧解放路６６とを連通させる。このた
め、進角側油圧室２２の油圧が解放される。これによっ
て、油圧ピストン１７が、環状空間９０内にて左方へ押
動されるため、カム軸５が上述とは逆方向へ回転しスプ
ロケット１３ａ、即ちクランク軸２に対し相対的に遅角
する。

【００３１】また、図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）にお
いて、ポート３０ｂとポート３０ｅ（又はポート３０
ｄ）との間の連通度及びポート３０ｃとポート３０ｄ
（又はポート３０ｆ）との間の連通度は、スプール３１
の右動（又は左動）に伴う左右両側の各ランドの各ポー
ト３０ｂ及び３０ｃに対する開度により制御される。図
４は、内燃機関１のある運転条件でのスプール弁３０内
におけるスプール３１の位置（以下、スプール位置とい
う）と、実バルブタイミング変化速度との関係を表す特
性図である。この特性図において、実バルブタイミング
変化速度が正の領域が進角側領域に相当し、一方、実バ
ルブタイミング変化速度が負の領域が遅角側領域相当す
る。なお、この特性図における横軸のスプール位置はソ
レノイド電流と比例関係にある。

【００３２】この特性図において、各符号（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のスプ
ール３１の各位置に対応するスプール位置をそれぞれ示
す。符号（ｂ）により示すような実バルブタイミングが
変化しないスプール位置は、油圧室、油圧配管、スプー
ル弁３１の各部から洩れる作動油量とオイルポンプ２９
から圧送される作動油量との釣り合う一点しかない。さ
らに、この点は、内燃機関回転数や温度による作動油吐
出圧の変動によって特性が図５に示すように変化するた
め、常に変動する。また、リニアソレノイド６４の巻線
抵抗や、スプール３１の寸法等の製品のバラツキによっ
て、この点及び特性の変化の仕方は製品毎に異なる。こ
の実進角量が変化しない点のソレノイド電流を、以後、
保持電流と呼ぶ。

【００３３】この保持電流を基準にバルブタイミングを
進角させたいときはソレノイド電流を大きくし、逆に遅
角させたいときはソレノイド電流を小さくすることで、
位相差調整装置４０を制御することができる。かかる場
合、上述のように実バルブタイミングが変化しないスプ
ール位置が変化するので、バルブタイミングを精度よく
かつ安定に制御するためには、保持電流を逐次学習する
必要があることがわかる。

【００３４】また、全ての製品において、バルブタイミ
ング変化の最高速度までの使用を保証するには、ソレノ
イド電流を図５中のＩｍｉｎからＩｍａｘまで流せるよ
うにする必要がある。ここで、Ｉｍｉｎ及びＩｍａｘ
は、バルブタイミング変化速度が図５にて示すごとく飽
和するときの値にそれぞれ相当する。図６は、図１に示
すマイクロコンピュータ４８、電流制御回路４９、位相
差調整装置４０その他各種素子に対応する構成を機能的
に分割して示すブロック図である。

【００３５】目標バルブタイミング算出部１００は、吸
気量センサ、水温センサ、スロットル開度センサ等の各
種信号より検出した内燃機関運転条件に基づき、目標バ
ルブタイミングを算出する。実バルブタイミング算出部
１０１は、クランク位置センサ４２及びカム軸位置セン
サ４４からの信号に基づき実バルブタイミングを算出す
る。

【００３６】電流算出部１０２は、目標バルブタイミン
グ、実バルブタイミング、及び学習部１０３からの保持
電流学習値に基づき、リニアソレノイド６４に通電する
ための目標電流値を算出する。学習部１０３は、実バル
ブタイミング及び目標電流値に基づき保持電流を学習す
る。

【００３７】ガード設定部１０４は、電流算出部１０２
で算出された目標電流値が所定の範囲に収まっているか
判定し、収まっていない場合は、目標電流値を所定範囲
の上下限値に抑える。上記所定範囲は、学習部１０３か
らの保持電流に基づき設定される。フィードバック制御
部１０５は、目標電流値に基づきリニアソレノイド６４
への電流をフィードバック制御し、位相差調整装置４０
を作動させる。

【００３８】図７は、電流算出部１０２による目標電流
値算出のためのフローチャートである。ステップＳ１１
０において、目標バルブタイミングｒと実バルブタイミ
ングｙより制御偏差ｅ＝ｒ−ｙが算出される。次のステ
ップＳ１１１では、制御偏差ｅに基づきＰＤ制御演算を
行なうことにより、フィードバック電流Ｉｆが次式によ
り求められる。

【００３９】

【数１】Ｉｆ＝Ｋｐ×ｅ＋Ｋｄ×ｄｅ／ｄｔ この数１の式において、各符号Ｋｐ、Ｋｄは、それぞれ
定数を表す。ステップＳ１１２では、目標電流Ｉｄがフ
ィードバック電流Ｉｆと保持電流Ｉｈより次式により算
出される。

【００４０】

【数２】Ｉｄ＝Ｉｆ＋Ｉｈ 次に、学習部１０３における保持電流学習について説明
する。図８は、学習部１０３における保持電流学習のた
めのフローチャートである。ステップＳ１２１におい
て、実バルブタイミングが一定か否かが判定される。実
バルブタイミングが一定でない場合には、ステップＳ１
２１にてＮＯと判定され、ステップＳ１２４にて、学習
カウンタがＴ＝０とリセットされ、演算処理が終了され
る。

【００４１】実バルブタイミングが一定の場合には、ス
テップＳ１２１にてＹＥＳと判定され、ステップＳ１２
２において、学習カウンタの値ＴがＸｓｅｃ以上経過し
たか否かが判定される。学習カウンタの値ＴがＸｓｅｃ
以上経過していない場合には、ステップＳ１２２にてＮ
Ｏと判定され、このまま演算処理が終了される。学習カ
ウンタの値ＴがＸｓｅｃ以上経過している場合には、ス
テップＳ１２２にてＹＥＳと判定され、ステップＳ１２
３において、保持電流の学習がＩｈ＝Ｉｄとして行われ
た後、ステップＳ１２４において学習カウンタがＴ＝０
とリセットされ、演算処理が終了される。

【００４２】図９は、保持電流が正しく学習できていな
い状態で制御を始めて、図中Ａ点で保持電流を正しく学
習したときの実験結果を示す。保持電流が正しく学習で
きていない期間は、学習保持電流Ｉｈｇと真の保持電流
Ｉｈｒが一致していない期間である。このとき、目標バ
ルブタイミングｒに対し実バルブタイミングｙは、定常
状態で、制御偏差ｅを有する。このときのフィードバッ
ク電流は、定常状態故、ｄｅ／ｄｔ＝０となるため、Ｉ
ｆ＝Ｋｐ×ｅである。目標電流は、Ｉｄ＝Ｉｆ＋Ｉｈｇ
＝Ｋｐ×ｅ＋Ｉｈｇであるが、実バルブタイミングが変
化しないことから、Ｉｄ＝Ｉｈｒとなっていることが分
かる。また、Ｉｄはマイクロコンピュータ４８内で算出
した値なので検知することができる。このため、定常状
態で、保持電流Ｉｈｇ＝Ｉｄとすることにより、正しい
保持電流を学習することができる。図では、Ａ点で保持
電流を正しく学習することで、その後の制御偏差ｅが零
へと収束している。

【００４３】次に、ガード設定部１０４におけるガード
の設定方法について説明する。図１０は、保持電流Ｉｈ
と、設定するガードの幅の上下限値Ｉｍａｘ1 、Ｉｍｉ
ｎ1 との関係を表す特性図である。保持電流Ｉｈのスプ
ールの位置からスプール弁３０を全開にするためのソレ
ノイド電流の変化幅は、スプール弁３０の製品としての
バラツキをも考慮して、進角側でΔＩｍａｘを必要と
し、また、遅角側でΔＩｍｉｎを必要とする。

【００４４】従って、ガード幅の上限値をＩｍａｘ1 ＝
Ｉｈ＋ΔＩｍａｘとし、また、ガード幅の下限値をＩｍ
ｉｎ1 ＝Ｉｈ−ΔＩｍｉｎとすれば、スプール弁３０を
進角側及び遅角側において全開まで駆動することができ
る。但し、各ΔＩｍａｘ及びΔＩｍｉｎは上述のように
保持電流Ｉｈを基準にして定めてある。このため、保持
電流Ｉｈを基準とせずに全製品のバラツキを考慮して定
めるのに比べてΔＩｍａｘ及びΔＩｍｉｎが共に狭くな
る。

【００４５】図１１は、ガード設定部１０４での処理を
表すフローチャートである。ステップＳ１３０では、目
標電流Ｉｄがガード上限値Ｉｈ＋ΔＩｍａｘより大きい
か否かが判定される。目標電流Ｉｄがガード上限値Ｉｈ
＋ΔＩｍａｘより大きい場合には、ステップＳ１３０に
てＹＥＳと判定され、次のステップＳ１３３において、
目標電流Ｉｄ＝Ｉｈ＋ΔＩｍａｘと設定されて、演算処
理が終了される。

【００４６】目標電流Ｉｄがガード上限値Ｉｈ＋ΔＩｍ
ａｘより大きくない場合には、ステップＳ１３０にてＮ
Ｏと判定され、次のステップＳ１３１で、目標電流Ｉｄ
がガード下限値Ｉｈ−ΔＩｍｉｎより小さいか否かが判
定される。目標電流Ｉｄがガード下限値Ｉｈ−ΔＩｍｉ
ｎより小さい場合には、ステップＳ１３１でＹＥＳと判
定され、次のステップＳ１３２にて、目標電流Ｉｄ＝Ｉ
ｈ−ΔＩｍｉｎと設定され、演算処理が終了される。目
標電流Ｉｄがガード下限値Ｉｈ−ΔＩｍｉｎより小さく
ない場合は、ステップＳ１３１でＮＯと判定され、演算
処理が終了される。

【００４７】以上説明したように、保持電流Ｉｈのスプ
ールの位置からスプール弁３０を最大の開度である全開
にするためには、ソレノイド電流の変化幅が、製品のバ
ラツキをも考慮して、保持電流Ｉｈを基準とし、進角側
でΔＩｍａｘを必要とする一方、遅角側でΔＩｍｉｎを
必要とする。これに基づき、ガード幅の上限値をＩｍａ
ｘ1 ＝Ｉｈ＋ΔＩｍａｘとし、また、ガード幅の下限値
をＩｍｉｎ1 ＝Ｉｈ−ΔＩｍｉｎとした。

【００４８】これにより、スプール弁３０の製品バラツ
キとはかかわりなく、スプール弁のソレノイドへの制御
信号に対するガード幅を過不足なき幅にしてスプール弁
の開度を最大にできる。従って、バルブタイミングを大
きく変化させる場合、スプール弁３０を進角側及び遅角
側において全開まで駆動させることにより、ソレノイド
電流の印加電圧に対する応答遅れとはかかわりなく、応
答性よくバルブタイミング調整を行える。

【００４９】換言すれば、スプール弁の製品毎の特性に
合ったソレノイド電流、即ちソレノイド６４への制御信
号の値のガード幅に、上述のように上下限値をもたせる
ことで、その幅を狭くすることができ、その結果、スプ
ール弁３０のソレノイド電流の応答遅れの影響を極力抑
えることができる。また、ソレノイド電流のガード幅の
上下限値は、上述のように、スプール弁を全開にし得る
値であるので、バルブタイミング調整の応答速度を損な
うこともない。

【００５０】次に、本実施例のガード設定部１０４を用
いたときのバルブタイミング調整装置と、同ガード設定
部１０４を用いないときとのバルブタイミング調整装置
との各試験結果を比較することによって、本発明の効果
について説明する。両試験において、スプール弁３０と
しては、図５の上限品を採用した。各試験結果は、目標
バルブタイミングｒをＡ点で急遅角させるとともにＢ点
で急進角させ、そして、このときの実バルブタイミング
ｙのフィードバック制御による変化を観察したものであ
る。

【００５１】図１２はガード設定部１０４を用いていな
いときの試験結果を示す。このときの目標電流値のガー
ド幅の上限値及び下限値は、図５の全ての製品に対して
スプール弁の全開を保証するもので、上限値Ｉｍａｘ及
び下限値Ｉｍｉｎに相当する。Ａ点での急遅角時、目標
電流Ｉｄは下限ガード値Ｉｍｉｎまで達する。かかる場
合、ソレノイド６４へのソレノイド電流（以下、ソレノ
イド電流Ｉｓという）は、目標電流Ｉｄに一致するよう
に制御される。このとき、スプール弁は、遅角側の油圧
通路にて全開となる。従って、バルブタイミング調整装
置は最速で遅角する。

【００５２】Ｂ点で急進角に転じたとき、目標電流Ｉｄ
は上限ガード値Ｉｍａｘとなり、ソレノイド電流Ｉｓ
は、その目標電流Ｉｄを目指して制御される。しかし、
ソレノイド電流Ｉｓの変化幅が大きいため、Ｃ点で保持
電流Ｉｈに到達するまでにも、かなりの時間がかかる。
従って、その間、実バルブタイミングｙは遅角し続けて
しまう。この結果、実バルブタイミングｙが目標バルブ
タイミングｒに到達するのが遅れることになる。

【００５３】なお、目標電流Ｉｄの変化幅が小さくなる
よう電流算出部１０２での定数Ｋｐ、Ｋｄを小さな値に
設定する方法もあるが、制御偏差が小さくなったとき、
フィードバック電流Ｉｆが小さくなりすぎ、バルブタイ
ミング変化速度が急激に落ちてしまい実バルブタイミン
グの目標バルブタイミングへの収束が遅くなるので、こ
の方法は避けるべきである。

【００５４】図１３は、ガード設定部１０４を用いたと
きの試験結果である。このときの目標電流値のガード幅
の上限値及び下限値は、図１０のように保持電流を基準
に設定したもので、上限値Ｉｍａｘ1 及び下限値Ｉｍｉ
ｎ1 に相当する。Ａ点での急遅角時、目標電流Ｉｄは下
限ガード値Ｉｍｉｎ1 までしか達しないため、ソレノイ
ド電流Ｉｓの変化は、図１２のものに比べやや遅い。し
かし、Ｂ点で急進角に転じたとき、ソレノイド電流Ｉｓ
が保持電流Ｉｈに到達するＣ1 点までの時間は、図１２
に比べ短縮される。このため、実バルブタイミングｙの
遅角する量が制御偏差の拡大を防ぐことができ、かつ、
目標バルブタイミングｒに速く到達することができる。

【００５５】なお、保持電流Ｉｈに対しＩｍｉｎに代え
てＩｍａｘが大きく離れている場合、或いは保持電流Ｉ
ｈに対しＩｍｉｎ及びＩｍａｘの双方が大きく離れてい
る場合でも、上述と実質的に同様の作用効果を確保でき
る。また、上記実施例においては、内燃機関１の吸気弁
の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置
に本発明を適用した例について説明したが、これに代え
て、内燃機関１の排気弁或いは吸気弁及び排気弁の双方
の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置
に本発明を適用して実施してもよい。

【００５６】また、本発明の実施にあたり、上記実施例
においては、図８にて示すごとく、実バルブタイミング
が一定となりかつ学習カウンタの値ＴがＸｓｅｃ以上と
なったときに保持電流をＩｈ＝Ｉｄとして学習する例に
ついて説明したが、これに代えて、次のような学習方法
を採用して実施してもよい。即ち、 油圧ピストン１７
が進角側へ動き始める作動状態に対応するリニアソレノ
イド６４への目標電流に相当する制御信号、油圧ピスト
ン１７が遅角側へ動き始める作動状態に対応するリニア
ソレノイド６４への目標電流に相当する制御信号、或い
は油圧ピストン１７がその現実の位置で保持される作動
状態に対応する制御信号を学習するようにしてもよい。

【００５７】なお、以上に述べた実施例では、位相差
調整装置として、進角側油圧室と遅角側油圧室とを有
し、両室への油圧供給を調節することでバルブタイミン
グを進角或いは遅角させる構成のものを用い、制御弁
として、進角側油圧室への油圧を供給、保持、排出の３
モードに切り換え可能であって、しかも上記モードに対
して同時に遅角側油圧室への油圧を排出、保持、供給の
３モードに切り換え、さらに保持モードがほぼ一点の電
流値で与えられる構成のスプール弁３０を用いているこ
とから、バルブタイミングを一定値に保持する制御信号
値を学習し、その学習値を中心として定められたガード
幅から進角側最大開度となるガード幅と遅角側最大開度
となるガード値との両方を設定して、制御信号値をこの
ガード幅内に制限している。しかしながら、上記構成に
代えて、保持モードが所定電流値範囲で得られる構成の
制御弁を採用した場合には、例えば、バルブタイミング
が進角側、或いは遅角側に変化し始める制御信号値を学
習し、その学習値を基準として、進角、遅角のいずれか
には上記保持モードが得られる電流値範囲を考慮して、
進角側最大開度となるガード値と遅角側最大開度となる
ガード値とを設定してもよい。また、進角側油圧室への
油圧を供給、保持、排出の３モードに切り換える進角側
制御弁と、遅角側油圧室への油圧を排出、保持、供給の
３モードに切り換える遅角側制御弁とを２基用いて構成
してもよく、この場合には進角側制御弁と遅角側制御弁
との各々について独立して学習値を求め、独立してガー
ド値を設定するようにしてもよい。

【００５８】また、上記実施例では、演算処理装置内で
容易に知ることのできる制御信号値を学習し、その制御
信号値をガードに基づき制限したが、ソレノイドの電流
値を検出しソレノイド電流値をフィードバック制御して
いる電流制御回路４９からマイクロコンピュータ４８へ
電流値を入力する構成とし、この電流値を学習して、学
習電流値に基づきガードを設定して制御信号を制限し、
実質的に電流値を制限する構成としてもよい。さらに、
上記実施例では、バルブタイミングをフィードバック制
御するバルブタイミングフィードバックループをマイク
ロコンピュータで構成し、電流値をフィードバック制御
する電流値フィードバックグループを例えば演算増幅器
等を用いたアナログ回路で構成したが、電流値フィード
バックループもマイクロコンピュータによるデジタル処
理としてもよい。

【００５９】また、本発明は、自動車用内燃機関に限ら
ず、二輪車用、或いは船舶用内燃機関にも適用でき、ク
ランク軸とカム軸との間の回転伝達経路に位相差調整装
置を介装することで、オーバーヘッドカム式内燃機関に
限らず、オーバーヘッドバルブ式内燃機関等にも適用で
きる。また、上記実施例の各フローチャートにおける各
ステップは、それぞれ、機能実行手段としてハードロジ
ック構成により実現するようにしもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダブルオーバーヘッドカム式内燃機関に適用さ
れた本発明の一実施例を示す概略全体構成図である。

【図２】図１にて示す位相差調整装置の拡大断面図であ
る。

【図３】図２に示すスプール弁の作動説明図である。

【図４】スプール位置とバルブタイミング変化速度との
関係を示す特性図である。

【図５】製品バラツキの上限品と下限品との関係にてソ
レノイド電流とバルブタイミング変化速度（ｄｙ／ｄ
ｔ）との関係を示す特性図である。

【図６】図１に示す実施例の構成を機能的にブロック化
して示す構成図である。

【図７】図６にて示す電流算出部における演算内容を表
すフローチャートである。

【図８】図６に示す学習部における保持電流学習内容を
表すフローチャートである。

【図９】同保持電流学習過程に関する実験結果を表す特
性図である。

【図１０】ソレノイド電流とバルブタイミング変化速度
との関係においてスプール弁の最大開度に対応する電流
ガード値を示す特性図である。

【図１１】ガード設定のためのフローチャートである。

【図１２】ソレノイド電流のガードのない場合のバルブ
タイミングの変化を表す試験結果のタイムチャートであ
る。

【図１３】ソレノイド電流のガードがある場合のバルブ
タイミングの変化を表す試験結果のタイムチャートであ
る。

【符号の説明】 １・・・内燃機関、２・・・クランク軸、３・・・タイ
ミングチェーン、４・・・排気側カム軸、５・・・吸気
側カム軸、１３ａ、１３ｂ・・・スプロケット、２９・
・・油圧ポンプ、３０・・・スプール弁、４０・・・位
相差調整装置、４８・・・マイクロコンピュータ、４９
・・・電流制御回路、６４・・・ソレノイド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のクランク軸とカム軸との間の位
   相差を油圧に応じて調整する位相差調整装置と、 ソレノイドを有し、このソレノイドへの電流に応じた開
   度により前記位相差調整装置への油圧を制御する制御弁
   と、 前記ソレノイドへの電流を調整する電流調整手段と、 前記クランク軸と前記カム軸との相対回転角に基づき吸
   気弁及び排気弁の少なくとも一方の実バルブタイミング
   を検出する実バルブタイミング検出手段と、 内燃機関の運転状態に応じて吸気弁及び排気弁の少なく
   とも一方の目標バルブタイミングを設定する目標バルブ
   タイミング設定手段と、 前記実バルブタイミングを前記バルブ目標タイミングに
   一致させるようにフィードバック制御するための制御信
   号を前記電流調整手段に出力する制御信号出力手段と、 前記実バルブタイミングに基づき前記位相差調整装置を
   所定の位相差調整状態にする前記電流調整手段への制御
   信号又は前記ソレノイドへの電流を学習し、その学習値
   に基づき前記制御信号出力手段から出力される制御信号
   に補正を加える学習手段と、 前記学習手段の学習値を基準として、前記制御弁の開度
   を最大とする幅のガードを設定し、前記制御信号出力手
   段から出力される制御信号を前記ガード内に制限するガ
   ード手段とを備えることを特徴とする内燃機関のバルブ
   タイミング調整装置。