(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動軸から吸気バルブまたは排気バルブの少なくともいずれか一方を開閉する従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記駆動軸または前記従動軸のいずれか一方を所定角度範囲内で相対回転自在なバルブタイミング制御機構と、
前記駆動軸の回転角を検出する駆動軸回転角検出手段と、
前記従動軸の回転角を検出する従動軸回転角検出手段と、前記駆動軸回転角検出手段で検出された前記駆動軸の回転角と前記従動軸回転角検出手段で検出された前記従動軸の回転角との位相差である相対回転角を算出する相対回転角演算手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記駆動軸の回転角と前記従動軸の回転角との目標とする位相差である目標相対回転角を算出する目標相対回転角演算手段と、
前記相対回転角演算手段で算出された前記相対回転角と前記目標相対回転角演算手段で算出された前記目標相対回転角との偏差に応じて制御回転角を算出し、前記バルブタイミング制御機構により前記駆動軸または前記従動軸を相対回転する相対回転角制御手段と、
前記目標相対回転角演算手段で算出された前記目標相対回転角と前記目標相対回転角を平滑化したなまし値との偏差に応じて前記バルブタイミング制御機構の制御過渡時における過渡補正回転角を算出する過渡補正回転角演算手段と、
前記過渡補正回転角演算手段で算出された前記過渡補正回転角に基づき前記相対回転角制御手段で算出された前記制御回転角を補正する制御回転角補正手段と
を具備することを特徴とする内燃機関用バルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの少なくともいずれか一方の開閉タイミングを運転状態に応じて変更自在な内燃機関用バルブタイミング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の運転状態に応じて吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを可変制御する機構として、クランクシャフトに同期して回転するカムプーリに対するカムシャフトの回転位相を変更するようにした内燃機関用バルブタイミング制御装置に関連する先行技術文献としては、特開平７−２４７８６９号公報にて開示されたものが知られている。
【０００３】
このものには、アクセルペダルの踏込みによるスロットル開度の変化に応じて急加速または緩加速を検出し、制御マップを切替えてバルブタイミングを変更することにより加速感を得るようにした技術が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、急加速または緩加速を検出し制御マップを切替えるため、複数の制御マップを予め格納しておく必要がある。また、急加速または緩加速を検出し切替えられる制御マップのパラメータが異なっており、バルブタイミングを変更する制御量を実際の内燃機関の運転状態に適合させ難いという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関の運転状態に応じた適切な制御量により所望の加速感を得ることができる内燃機関用バルブタイミング制御装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関用バルブタイミング制御装置によれば、目標相対回転角演算手段で、内燃機関の運転状態に応じて算出された駆動軸の回転角と従動軸の回転角との目標相対回転角に対応して過渡補正回転角演算手段で過渡時における過渡補正回転角が算出される。この過渡補正回転角に基づき、制御回転角補正手段により相対回転角制御手段で算出された制御回転角が補正される。このように、目標相対回転角の大小に応じて算出された過渡補正回転角を用い、バルブタイミング制御機構の制御過渡時における制御回転角が適切に補正されるためバルブタイミング制御機構の制御応答性を向上することができる。
【０００７】
しかも、前記目標相対回転角演算手段は、内燃機関の運転状態に応じて算出された目標相対回転角とそれが平滑化されたなまし目標相対回転角とを用いて目標相対回転角偏差に基づく過渡補正回転角を算出するものであるから、バルブタイミング制御機構の制御過渡の開始時と収束時とで小さく、その途中で大きくされるから、過渡時におけるバルブタイミング制御機構の制御応答性が向上され、かつ定常時の制御安定性も確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置を適用したダブルオーバヘッドカム式内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１１】
図１において、１０は内燃機関であり、内燃機関１０の駆動軸としてのクランクシャフト１１からチェーン１２を介して一対のチェーンスプロケット１３，１４に駆動力が伝達される。このクランクシャフト１１と同期して回転される一対のチェーンスプロケット１３，１４には従動軸としての一対のカムシャフト１５，１６が配設され、これらのカムシャフト１５，１６によって図示しない吸気バルブ及び排気バルブが開閉駆動される。
【００１２】
クランクシャフト１１にはクランクポジションセンサ２１、カムシャフト１５にはカムポジションセンサ２２がそれぞれ配設されている。このクランクポジションセンサ２１から出力されるパルス信号θ1 及びカムポジションセンサ２２から出力されるパルス信号θ2 はＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御装置）３０に入力される。
【００１３】
なお、ＥＣＵ３０は、周知の中央処理装置としてのＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭ、各種データを格納するＲＡＭ、入出力回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演算回路として構成されている。
【００１４】
ＥＣＵ３０には、これらの信号の他に内燃機関１０の運転状態を表す機関回転数Ｎe 、単位機関回転数当たりの吸気量（吸入空気量）ＧＮ、冷却水温、スロットル開度等の各種信号が入力されており、後述のクランクシャフト１１に対するカムシャフト１５の相対回転角ＡＣ及び目標相対回転角ＴＡＣが算出される。そして、ＥＣＵ３０からの駆動信号によりスプールバルブ４０のリニアソレノイド４１がＤuty(デューティ比）制御され、油タンク４５内の油がポンプ４６により供給油通路４７を通って一方のカムシャフト１５に設けられたバルブタイミング制御機構５０（図１の斜線部）に圧送される。このバルブタイミング制御機構５０に供給される油の油量が調整されることで、カムシャフト１５がチェーンスプロケット１３、即ち、クランクシャフト１１に対し所定の位相差を有して回転自在であり、カムシャフト１５が目標相対回転角ＴＡＣに設定可能である。なお、バルブタイミング制御機構５０からの油は排出油通路４８を通って油タンク４５内に戻される。
【００１５】
ここで、クランクシャフト１１が１回転してクランクポジションセンサ２１からのパルス数がＮ個発生するとき、カムシャフト１５の１回転でカムポジションセンサ２２からのパルス数がＮ個発生するようにする。また、カムシャフト１５のタイミング変換角最大値をθmax °ＣＡ（クランク角）とすると、Ｎ＜（３６０／θmax ）となるようにパルス数Ｎを設定する。これによって、相対回転角ＡＣの算出時、クランクポジションセンサ２１のパルス信号θ1 と、このパルス信号θ1 の次に続いて発生するカムポジションセンサ２２のパルス信号θ2 とを使用することができる。
【００１６】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置で使用されているＥＣＵ３０の処理手順を示す図２のフローチャートに基づき、図３及び図４を参照して説明する。なお、図２のフローチャートは所定時間毎に繰返し実行される。また、図３は機関回転数Ｎe と吸気量ＧＮとから目標相対回転角ＴＡＣを求めるマップであり、図４は目標相対回転角ＴＡＣとその目標相対回転角ＴＡＣを平滑化したなまし値としてのなまし目標相対回転角ＴＡＣＳＭとの遷移状態を示すタイムチャートである。
【００１７】
図２において、まず、ステップＳ１０１で、各種センサ信号としてクランクポジションセンサ２１の出力信号θ1 及びカムポジションセンサ２２の出力信号θ2 、内燃機関１０の運転状態を表す機関回転数Ｎe 及び吸気量ＧＮ等が読込まれる。次にステップＳ１０２に移行して、ステップＳ１０１で読込まれたクランクポジションセンサ２１の出力信号θ1 及びカムポジションセンサ２２の出力信号θ2 からクランクシャフト１１に対するカムシャフト１５の現在の位相差である相対回転角ＡＣ（＝θ1 −θ2 ）が算出される。
【００１８】
次にステップＳ１０３に移行して、ステップＳ１０１で読込まれた機関回転数Ｎe 及び吸気量ＧＮに基づき、図３に示すマップから現在の目標位相差である目標相対回転角ＴＡＣが算出される。次にステップＳ１０４に移行して、ステップＳ１０２で算出された相対回転角ＡＣとステップＳ１０３で算出された目標相対回転角ＴＡＣとに基づきフィードバック補正される制御回転角としてのフィードバック補正デューティＤＶＦＢが次式（１）により算出される。ここで、Ｋ1 は補正ゲインである。
【００１９】
【数１】
ＤＶＦＢ＝（ＴＡＣ−ＡＣ）＊Ｋ1                         ・・・（１）
次にステップＳ１０５に移行して、目標相対回転角ＴＡＣを平滑化した現在のなまし目標相対回転角ＴＡＣＳＭi が次式（２）により算出される。ここで、ＴＡＣＳＭi-1 は前回のなまし目標相対回転角、Ｋ2 はなましゲインである。
【００２０】
【数２】
ＴＡＣＳＭi ＝ＴＡＣＳＭi-1 ＊（１−Ｋ2 ）＋ＴＡＣ＊Ｋ2 ・・・（２）
次にステップＳ１０６に移行して、ステップＳ１０３で算出された目標相対回転角ＴＡＣとステップＳ１０５で算出されたなまし目標相対回転角ＴＡＣＳＭi とに基づき目標相対回転角偏差ＤＥＬＴＡＣが次式（３）により算出される（図４参照）。
【００２１】
【数３】
ＤＥＬＴＡＣ＝ＴＡＣ−ＴＡＣＳＭi                       ・・・（３）
次にステップＳ１０７に移行して、ステップＳ１０６で算出された目標相対回転角偏差ＤＥＬＴＡＣに基づき過渡補正回転角としての過渡補正デューティＤＶＴＣが次式（４）により算出される。ここで、Ｋ3 は補正ゲインである。
【００２２】
【数４】
ＤＶＴＣ＝ＤＥＬＴＡＣ＊Ｋ3                             ・・・（４）
次にステップＳ１０８に移行して、ステップＳ１０４で算出されたフィードバック補正デューティＤＶＦＢがステップＳ１０７で算出された過渡補正デューティＤＶＴＣに基づき補正され、リニアソレノイド４１に出力する制御Ｄuty （デューティ比）ＤＶが次式（５）により算出され、本ルーチンを終了する。
【００２３】
【数５】
ＤＶ＝ＤＶＦＢ＋ＤＶＴＣ                                ・・・（５）
このように、本実施例の内燃機関用バルブタイミング制御装置は、内燃機関１０の駆動軸としてのクランクシャフト１１から吸気バルブを開閉する従動軸としてのカムシャフト１５に駆動力を伝達するチェーン１２等からなる駆動力伝達系に設けられ、カムシャフト１５を所定角度範囲内で相対回転自在なバルブタイミング制御機構５０と、クランクシャフト１１の回転角θ1 を検出する駆動軸回転角検出手段としてのクランクポジションセンサ２１と、カムシャフト１５の回転角θ2 を検出する従動軸回転角検出手段としてのカムポジションセンサ２２と、クランクポジションセンサ２１で検出されたクランクシャフト１１の回転角θ1 とカムポジションセンサ２２で検出されたカムシャフト１５の回転角θ2 との位相差である相対回転角ＡＣを算出するＥＣＵ３０にて達成される相対回転角演算手段と、内燃機関１０の運転状態に応じてクランクシャフト１１の回転角θ1 とカムシャフト１５の回転角θ2 との目標とする位相差である目標相対回転角ＴＡＣを算出するＥＣＵ３０にて達成される目標相対回転角演算手段と、前記相対回転角演算手段で算出された相対回転角ＡＣと前記目標相対回転角演算手段で算出された目標相対回転角ＴＡＣとの偏差に応じてフィードバック補正されるフィードバック補正デューティＤＶＦＢを算出し、バルブタイミング制御機構５０によりカムシャフト１５を相対回転するＥＣＵ３０にて達成される相対回転角制御手段と、前記目標相対回転角演算手段で算出された目標相対回転角ＴＡＣに対応して過渡時における過渡補正デューティＤＶＴＣを算出するＥＣＵ３０にて達成される過渡補正回転角演算手段と、前記過渡補正回転角演算手段で算出された過渡補正デューティＤＶＴＣに基づき前記相対回転角制御手段で算出されたフィードバック補正デューティＤＶＦＢを補正するＥＣＵ３０にて達成される制御回転角補正手段とを具備するものである。
【００２４】
したがって、目標相対回転角演算手段を達成するＥＣＵ３０で、内燃機関１０の運転状態に応じて算出されたクランクシャフト１１の回転角θ1 とカムシャフト１５の回転角θ2 との目標相対回転角ＴＡＣに対応して過渡補正回転角演算手段を達成するＥＣＵ３０で過渡時における過渡補正デューティＤＶＴＣが算出される。この過渡補正デューティＤＶＴＣに基づき、制御回転角補正手段を達成するＥＣＵ３０により相対回転角制御手段を達成するＥＣＵ３０で算出されたフィードバック補正デューティＤＶＦＢが補正される。このように、目標相対回転角ＴＡＣの大小に応じて算出された過渡補正デューティＤＶＴＣを用い、過渡時におけるフィードバック補正デューティＤＶＦＢが適切に補正されるためバルブタイミング制御機構５０の制御応答性が向上される。
【００２５】
また、本実施例の内燃機関用バルブタイミング制御装置は、ＥＣＵ３０にて達成される過渡補正回転角演算手段が目標相対回転角ＴＡＣと目標相対回転角ＴＡＣを平滑化したなまし目標相対回転角ＴＡＣＳＭとの偏差である目標相対回転角偏差ＤＥＬＴＡＣに応じて過渡補正デューティＤＶＴＣを算出するものである。つまり、過渡補正回転角演算手段を達成するＥＣＵ３０で、目標相対回転角ＴＡＣから所定のなましゲインによって目標相対回転角ＴＡＣを平滑化したなまし目標相対回転角ＴＡＣＳＭを減算して求められる目標相対回転角偏差ＤＥＬＴＡＣの大きさに対応して過渡時における過渡補正デューティＤＶＴＣが算出される。したがって、内燃機関の運転状態に応じて算出された目標相対回転角ＴＡＣとそれが平滑化されたなまし目標相対回転角ＴＡＣＳＭとを用いて算出された目標相対回転角偏差ＤＥＬＴＡＣに基づく過渡補正デューティＤＶＴＣは、過渡の開始時と収束時とで小さく、その途中で大きくされる。このため、過渡時におけるバルブタイミング制御機構５０の制御応答性が向上され、かつ定常時の制御安定性も確保することができる。
【００２６】
ところで、上記実施例では、過渡補正回転角演算手段を達成するＥＣＵ３０で、目標相対回転角ＴＡＣを所定のなましゲインにて平滑化したなまし目標相対回転角ＴＡＣＳＭを用い、目標相対回転角ＴＡＣとの偏差である目標相対回転角偏差ＤＥＬＴＡＣに応じて過渡補正デューティＤＶＴＣを算出しているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、この他、内燃機関１０の運転状態に応じて図３に示すマップにて算出される目標相対回転角ＴＡＣの変化量に基づき過渡補正デューティＤＶＴＣを算出してもよい。
【００２７】
また、目標相対回転角ＴＡＣの所定周期（例えば、３６０°ＣＡ）毎の変化量に応じた補正回転角と目標相対回転角偏差ＤＥＬＴＡＣ（＝目標相対回転角ＴＡＣ−なまし目標相対回転角ＴＡＣＳＭ）に応じた補正回転角との総和によりフィードバック補正デューティＤＶＦＢを補正してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置を適用したダブルオーバヘッドカム式内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】  図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置で使用されているＥＣＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】  図３は図２における目標相対回転角を求めるマップである。
【図４】  図４は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置における目標相対回転角となまし目標相対回転角との遷移状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０  内燃機関
１１  クランクシャフト（駆動軸）
１２  チェーン
１３  チェーンスプロケット
１５  カムシャフト（従動軸）
２１  クランクポジションセンサ
２２  カムポジションセンサ
３０  ＥＣＵ（電子制御装置）
４０  スプールバルブ
４１  リニアソレノイド
５０  バルブタイミング制御機構
【図１】
0003918219.tif 000002
【図２】
0003918219.tif 000003
【図３】
0003918219.tif 000004
【図４】
0003918219.tif 000005