JP2002161763A

JP2002161763A - 電磁式可変バルブタイミング装置の制御装置

Info

Publication number: JP2002161763A
Application number: JP2000357453A
Authority: JP
Inventors: Hajime Hosoya; 肇細谷; Satoru Watanabe; 渡邊　　悟
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-06-07
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: JP4011282B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁ブレーキによる摩擦制動力によって、遅角
側に付勢するばね力に抗してクランクシャフトに対する
カムの位相を進角させる電磁式可変バルブタイミング装
置において、ストッパ位置に戻るときのストッパの当た
り音を小さくする。【解決手段】エンジン負荷・回転速度に応じて要求され
る目標の回転位相がストッパで規定される基準位置（回
転位相＝０）に切り換わると、所定値Ｓ/Ｌまでは制御
目標値をステップ的に変化させるが、その後は、制御目
標値を規準位置まで一定速度で徐々に変化させる。これ
により、ストッパが当たるときの運動エネルギーが小さ
くなり、当たり音が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁式可変バルブ
タイミング装置の制御装置に関し、詳しくは、電磁ブレ
ーキを用いてクランクシャフトに対するカムシャフトの
回転位相を変化させる構成の電磁式可変バルブタイミン
グ装置の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両用エンジンにおいて、電
磁ブレーキの摩擦制動によりクランクシャフトに対する
カムシャフトの回転位相を進角変化させる構成のエンジ
ンの電磁式可変バルブタイミング装置が知られている
（特開平１０−１５３１０４号公報参照）。

【０００３】前記電磁式可変バルブタイミング装置にお
いては、回転位相を遅角方向に付勢するコイルばねを有
すると共に、遅角方向への回転位相の変化を規制するス
トッパとを備え、前記コイルばねによる付勢力に抗する
制動力を電磁ブレーキによって発生させることで、前記
ストッパ位置（基準位置）から回転位相を進角変化させ
るようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、回転位相を
前記ストッパ位置に戻す場合には、電磁ブレーキを構成
する電磁コイルに対する通電を遮断すれば良いが、この
ときストッパ位置にまでコイルばねの付勢力で戻るため
運動エネルギーが大きく、ストッパが当たったときに大
きな当たり音が発生し、これが車室内の乗員にまで伝播
し、乗員に不快感を与えてしまう可能性があった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、電磁式可変バルブタイミング装置において、スト
ッパで規制される基準位置にまで回転位相を戻すとき
に、大きな当たり音が発生することを回避できる制御装
置を提供する

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明では、電磁ブレーキの摩擦制動によりクランクシャ
フトに対するカムシャフトの回転位相を進角変化させる
構成であって、前記回転位相を遅角方向に付勢する弾性
体と、前記遅角方向への回転位相の変化を規制するスト
ッパとを備えた電磁式可変バルブタイミング装置におい
て、回転位相が、ストッパで規制される基準位置に向け
て変化するときの速度を制限する構成とした。

【０００７】かかる構成によると、コイルばね等の弾性
体の付勢力によって基準位置まで戻ろうとする回転位相
の遅角方向への変化速度に制限を加えて遅らせること
で、ストッパが当たるときの運動エネルギーを小さくす
る。請求項２記載の発明では、前記ストッパで規制され
る基準位置に向けての目標回転位相の変化速度を制限す
る構成とした。

【０００８】かかる構成によると、運転条件が回転位相
を基準位置することを要求する状態であっても、目標の
回転位相を直ちに基準位置に切り替えるのではなく、徐
々に基準位置にまで変化するように、目標回転位相が基
準位置にまで遅角変化するときの変化速度を遅くし、該
目標回転位相に応じて制御される実際の回転位相の基準
位置への変化速度を遅らせる。

【０００９】請求項３記載の発明では、前記基準位置の
回転位相が要求される運転条件に切り変わったときに、
所定回転位相から基準位置までの間、目標回転位相を予
め設定された速度で変化させる構成とした。かかる構成
によると、例えば所定回転位相よりも進角側を目標とす
る状態から、基準位置を目標とすることが要求される運
転条件に切り換わると、前記所定回転位相までは制限な
く変化させるが、その後、基準位置までは、予め設定さ
れた速度で徐々に目標を変化させる。

【００１０】請求項４記載の発明では、目標回転位相が
ストッパで規制される基準位置に切り換わったときに、
電磁ブレーキの制御信号の変化を制限する構成とした。
かかる構成によると、目標回転位相がストッパで規制さ
れる基準位置に切り換わったときに、制御信号が急激に
基準位置相当まで変化しないように制限を加え、基準位
置相当まで徐々に変化させる。

【００１１】請求項５記載の発明では、目標回転位相が
基準位置に切り換わった後、所定時間が経過してから、
電磁ブレーキの制御信号の変化を制限するよう構成し
た。かかる構成によると、目標回転位相が基準位置に切
り換わってから所定時間が経過するまでは、制御信号の
急激な変化を許容するが、所定時間が経過した後は、制
御信号の変化速度に制限を加え、基準位置相当まで徐々
に変化させる。

【００１２】請求項６記載の発明では、目標回転位相が
基準位置に切り換わった後、実際の回転位相が所定の回
転位相になってから、電磁ブレーキの制御信号の変化を
制限するよう構成した。かかる構成によると、目標回転
位相が基準位置に切り換わってから、実際の回転位相が
所定回転位相になるまでは、制御信号の急激な変化を許
容するが、所定回転位相にまで変化した後は、制御信号
の変化速度に制限を加え、基準位置相当まで徐々に変化
させる。

【００１３】請求項７記載の発明では、目標回転位相が
前記基準位置に切り換わった後、前記電磁ブレーキの制
御信号が基準位置相当値を含む所定領域内であるとき
に、前記電磁ブレーキの制御信号の変化を制限するよう
構成した。かかる構成によると、目標回転位相が基準位
置に切り換わってから、制御信号が基準位置を含む所定
領域内になるまでは、制御信号の急激な変化を許容する
が、所定領域内になると制御信号の変化速度に制限を加
え、基準位置相当まで徐々に変化させる。

【００１４】請求項８記載の発明では、単位時間当たり
の制御信号の変化量を所定値以下に制限する構成とし
た。かかる構成によると、単位時間当たりの制御信号の
変化量が所定値を超える設定がなされた場合、前記変化
量を前記所定値に制限し、設定速度以下の変化速度で制
御信号が基準位置相当まで変化するようにする。

【００１５】請求項９記載の発明では、単位実回転位相
当たりの前記制御信号の変化量を所定値以下に制限する
構成とした。かかる構成によると、実際の回転位相が単
位量だけ変化するときの制御信号の変化量が所定値を超
える場合には、前記変化量を前記所定値に制限し、回転
位相の急変をもたらす制御信号の急変を規制する。

【００１６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、回転位相
がストッパで規制される基準位置に向けて変化するとき
の変化速度が制限されるので、ストッパが当たるときの
速度を遅くでき、以って、ストッパが当たるときの運動
エネルギーを小さくして、当たり音を小さくすることが
できるという効果がある。

【００１７】請求項２記載の発明によると、基準位置に
向かう目標回転位相の変化速度を遅くすることで、目標
回転位相に基づいて制御される実際の回転位相が基準位
置に向かう速度を遅くし、ストッパが当たるときの当た
り音を小さくすることができるという効果がある。請求
項３記載の発明によると、基準位置付近での目標回転位
相の変化を遅くすることで、目標回転位相の変化が過剰
に制限されることを回避しつつ、ストッパが当たるとき
の当たり音を小さくすることができるという効果があ
る。

【００１８】請求項４記載の発明によると、目標回転位
相が基準位置にまで急激に変化したとしても、電磁ブレ
ーキの制御信号の変化を制限することで、実際の回転位
相が基準位置に向かう速度を遅くでき、以って、ストッ
パが当たるときの運動エネルギーを小さくして、当たり
音を小さくすることができるという効果がある。請求項
５〜７記載の発明によると、基準位置付近でのみ制御信
号の変化に制限を加えるので、実際の回転位相の変化が
過剰に制限されることを回避しつつ、ストッパが当たる
ときの当たり音を小さくすることができるという効果が
ある。

【００１９】請求項８記載の発明によると、時間に対す
る制御信号の変化速度を制限することで、ストッパが当
たるときの運動エネルギーを許容値以下に制限して、ス
トッパが当たるときの当たり音を小さくすることができ
るという効果がある。請求項９記載の発明によると、回
転位相の変化に対する制御信号の変化速度を制限するこ
とで、ストッパが当たるときの運動エネルギーを許容値
以下に制限して、ストッパが当たるときの当たり音を小
さくすることができるという効果がある。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は実施の形態におけるエンジンのシステム構
成図である。この図１において、車両に搭載されるエン
ジン１０１の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ１０
２，吸気通路１０３，モータ１０４ａで開閉駆動される
電子制御式スロットル弁１０４を介して空気が吸入され
る。

【００２１】各気筒の燃焼室内に燃料（ガソリン）を直
接噴射する電磁式の燃料噴射弁１０５が設けられてお
り、該燃料噴射弁１０５から噴射される燃料と吸入空気
とによって燃焼室内に混合気が形成される。燃料噴射弁
１０５は、コントロールユニット１３１から出力される
噴射パルス信号によりソレノイドに通電されて開弁し、
所定圧力に調圧された燃料を噴射する。

【００２２】そして、噴射された燃料は、吸気行程噴射
の場合は燃焼室内に拡散して均質な混合気を形成し、ま
た圧縮行程噴射の場合は点火栓１０６回りに集中的に層
状の混合気を形成する。燃焼室内に形成される混合気
は、点火栓１０６により着火燃焼する。但し、エンジン
１０１を上記の直接噴射式ガソリンエンジンに限定する
ものではなく、吸気ポートに燃料を噴射する構成のエン
ジンであっても良い。

【００２３】エンジン１０１からの排気は排気通路１０
７より排出され、該排気通路１０７には排気浄化用の触
媒１０８が介装されている。また、吸気バルブ１０９を
駆動する吸気側カムシャフト１１０には、電磁ブレーキ
の摩擦制動によりクランクシャフト１１２に対するカム
シャフト１１０の回転位相を進角変化させ、作動角一定
のまま吸気バルブ１０９のバルブタイミングを変更する
電磁式可変バルブタイミング装置１１５が備えられてい
る。

【００２４】尚、電磁式可変バルブタイミング装置１１
５は、排気側カムシャフトに備えられる構成であっても
良いし、また、排気側カムシャフトと吸気側カムシャフ
トの双方に備えられる構成であっても良いし、更に、シ
ングルカムに適用される構成であっても良い。コントロ
ールユニット１３１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／
Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成さ
れるマイコンを備え、各種センサからの入力信号を受
け、これらに基づいて演算処理して、燃料噴射弁１０
５，点火栓１０６及び前記電磁式可変バルブタイミング
装置１１５を制御する。

【００２５】前記各種センサとして、エンジン１０１の
クランク角を検出するクランク角センサ１２１、カムシ
ャフト１１０から気筒判別信号を取り出すカムセンサ１
２２が設けられており、前記クランク角センサ１２１か
らの信号に基づきエンジン１０１の回転速度Ｎｅが算出
される。この他、吸気通路１０３のスロットル弁１０４
上流側で吸入空気流量Ｑ（質量流量）を検出するエアフ
ローメータ１２３、アクセルペダルの踏込み量（アクセ
ル開度）ＡＰＳを検出するアクセルセンサ１２４、スロ
ットル弁１０４の開度ＴＶＯを検出するスロットルセン
サ１２５、エンジン１０１の冷却水温Ｔｗを検出する水
温センサ１２６、排気中の酸素濃度に応じて燃焼混合気
の空燃比を検出する空燃比センサ１２７、車速ＶＳＰを
検出する車速センサ１２８などが設けられている。

【００２６】ここで、前記電磁式可変バルブタイミング
装置１１５の構造を、図２，３に基づいて説明する。図
２，３において、シリンダヘッド１２０に対して回転可
能に支持されるカムシャフト１１０の端部１１１の軸周
に回転可能にプーリ（又はスプロケット）２が支承され
る。プーリ２はカムシャフト１１０に対して相対回転可
能に支承され、エンジン１０１のクランクシャフト１１
２の回転に連動して回転する。

【００２７】カムシャフト１１０の端部１１１の延長線
上には、軸周にギヤが形成される伝達部材３がボルト３
１により固定され、プーリ２の回転が、以下に説明する
伝達機構を介して伝達部材３に伝えられる。カムシャフ
ト１１０と同軸に、フランジを有する筒状のドラム４１
が設けられ、このドラム４１とプーリ２との間には、ド
ラム４１の回転位相を遅らせる方向に付勢するコイルば
ね４２（弾性体）が介装されている。

【００２８】即ち、プーリ２にはケース部材４４が固定
され、コイルばね４２の外周側端部は、このケース部材
４４の内周面部分に固定され、コイルばね４２の内周側
端部は、ドラム４１の外周面に固定されている。ここ
で、前記ドラム４１に形成されたストッパ４１ａと、前
記プーリ２に形成されたストッパ２ａとが当接して、コ
イルばね４２による付勢方向（回転位相を遅らせる方
向）への回転位相の変化が規制されるようになってお
り、後述する電磁ブレーキの摩擦制動力によって前記ス
トッパ位置（以下、基準位置という）から回転位相が進
角方向に変化し、電磁ブレーキによる摩擦制動力が無く
なると、前記基準位置にまでコイルばね４２の付勢力に
よって戻るようになっている。

【００２９】また、伝達部材３の軸周に形成されたギア
３２と、筒状のピストン部材４３の内周に形成されたギ
ア４３３とが、はす歯ギヤによるヘリカル機構により噛
み合っている。ピストン部材４３の外周面の対向する２
箇所に、係合部４３１，４３１が突出形成されていて、
プーリ２の回転中心部分からカムシャフト１１０の軸方
向に延出している爪部材２１，２１の間に前記係合部４
３１，４３１が係合している。この係合によりピストン
部材４３とプーリ２とは同位相で回転する。

【００３０】ピストン部材４３の前記係合部４３１，４
３１には、ピストン部材４３の軸を中心とする雄ねじ４
３２が各々形成され、ドラム４１の内周面には雌ねじ４
１１が形成されていて、この両者はねじ作用により噛み
合っている。ドラム軸受部材４５は、伝達部材３の外周
とドラム４１の内周との間に介装され、この両者の相対
回転を軸受する。このドラム軸受部材４５とドラム４１
の内周面との間には、爪受部材７ａが介装されている。

【００３１】この爪受部材７ａはドラム４１の内周面に
支持され、爪部材２１，２１の先端部の外周面側に形成
されている段部２２，２２に当接して、カムシャフト１
１０の径方向に爪部材２１，２１を係止している。被吸
引部材４６は、その回転中心部分に内歯の平ギヤ４６１
が形成され、このギヤ４６１には、伝達部材３の先端部
に形成されている平ギヤ３３に噛み合っている。

【００３２】これにより、被吸引部材４６は伝達部材３
に対し、その軸方向に摺動可能に構成されると共に、被
吸引部材４６と伝達部材３とは同位相で回転する。ドラ
ム４１のフランジ部分４１２の側面にはギア４１３が形
成され、被吸引部材４６の一方の面４６２に形成されて
いるギア４６３と対峙していて、この両ギヤは噛み合う
ことで、ドラム４１と被吸引部材４６とが回転方向に係
合するようにしてある。

【００３３】第１の電磁ソレノイド５ｂと第２の電磁ソ
レノイド５ａは、カムシャフト１１０の軸芯線を囲むよ
うに、カムシャフト１１０の端部１１１に固定されてい
る伝達部材３や、この伝達部材３を固定しているボルト
３１の外周面を囲むように軸受部材６を介して配置され
ている。すなわち、スペーサ部材４７が、ボルト３１の
頭部３１１と伝達部材３の先端部との間に嵌合固定され
ていて、このスペーサ部材４７の外周側には、第２の電
磁ソレノイド５ａがスペーサ部材４７との間に軸受部材
６を介して配置されている。

【００３４】さらに、第２の電磁ソレノイド５ａと被吸
引部材４６の外周側には、電磁ブレーキを構成する第１
の電磁ソレノイド５ｂが配置されている。第２の電磁ソ
レノイド５ａはボルト５１ａにより、ケース８に固定さ
れている。次に作用について説明する。カムシャフト１
１０の回転位相を進角側に変更するためには、第１の電
磁ソレノイド５ｂが発生する磁界によりピストン部材４
３をカムシャフト１１０の軸方向に移動することにより
行う。

【００３５】すなわち、まず、第２の電磁ソレノイド５
ａの発生磁界により、被吸引部材４６が吸引されて、被
吸引部材４６のギア４６３と、ドラム４１のギア４１３
とが離れ、ドラム４１がプーリ２に対して相対的に回転
できるようにする。そして、第１の電磁ソレノイド５ｂ
の発生磁界により、ドラム４１を吸引することで、ドラ
ム４１を第１の電磁ソレノイド５ｂの端面に押し付け
て、摩擦制動を作用させる。

【００３６】これにより、ドラム４１はコイルばね４２
の付勢力に抗してプーリ２に対して回転遅れを生じて相
対回転し、ねじ４１１とねじ４３２とで噛み合っている
ピストン部材４３はカムシャフト１１０の軸方向に移動
する。ピストン部材４３と伝達部材３とは前記のヘリカ
ル機構により噛み合っているので、ピストン部材４３の
移動により、伝達部材３引いてはカムシャフト１１０の
回転位相がプーリ２に対して進角側に変わることにな
る。

【００３７】従って、第１の電磁ソレノイド５ｂへの電
流値を増大させ、コイルばね４２の付勢力に抗する制動
力（滑り摩擦）を増大させるほど、カムシャフト１１０
の回転位相が進角側に変更されることになる。上記のよ
うに、電磁ブレーキによる制動力に応じて決まるドラム
４１の回転遅れ量によってカムシャフト１１０の回転位
相がプーリ２（クランクシャフト１１２）に対して変わ
るものであり、前記電磁ブレーキによる制動力は、第１
の電磁ソレノイド５ｂに供給される電流値をデューティ
制御することで制御されるようになっており、前記電流
値の制御デューティＤｕｔｙを変化させることで、回転
位相の変化量（進角量）を連続的に制御できる。

【００３８】尚、本実施形態では、電磁ブレーキの制御
信号に相当する制御デューティＤｕｔｙ（％）の増大に
応じて、前記第１の電磁ソレノイド５ｂに供給される電
流値が増大し、該電流値の増大に応じてカムシャフト１
１０の回転位相が進角方向に変化するものとする。前記
コントロールユニット１３１は、後述するようにして、
第１の電磁ソレノイド５ｂの通電をフィードバック制御
してカムシャフト１１０の回転位相を変化させ、目標回
転位相に一致すると、第２の電磁ソレノイド５ａへの通
電を遮断することで、被吸引部材４６のギア４６３と、
ドラム４１のギア４１３とを噛み合わせ、ドラム４１を
プーリ２に対してそのときの位相状態で固定し、第１の
電磁ソレノイド５ｂへの通電を遮断する。

【００３９】図４は、コントロールユニット１３１によ
る回転位相制御の第１実施形態を示すフローチャートで
ある。尚、図４のフローチャートに示すルーチンは一定
時間毎に実行されるものとする。ステップＳ１では、エ
ンジン負荷及びエンジン回転速度を読み込む。

【００４０】ステップＳ２では、予めエンジン負荷及び
エンジン回転速度に応じて目標回転位相を記憶したマッ
プを参照し、そのときのエンジン負荷及びエンジン回転
速度に対応する目標回転位相を検索し、これをマップ目
標値とする。尚、前記目標回転位相は、前記コイルばね
４２の付勢力によって戻るストッパ２ａ、４１ａによる
基準位置を０とする進角角度で示されるものとする。

【００４１】ステップＳ３では、前記マップ目標値が
０、即ち、前記コイルばね４２の付勢力によって戻るス
トッパ２ａ、４１ａによる基準位置であるか否かを判別
する。前記マップ目標値が０（基準位置）ではないとき
には、ステップＳ４へ進み、前記マップ目標値を制御目
標値にセットする。そして、次のステップＳ５では、第
１の電磁ソレノイド５ｂの制御デューティ（制御信号）
の基本値（フィードホワード分）を、前記制御目標値に
従って設定する。

【００４２】また、ステップＳ６では、前記クランク角
センサ１２１及びカムセンサ１２２からの検出信号に基
づいて検出される実際の回転位相と、前記制御目標値と
の偏差に基づき、フィードバック分を、例えば比例・積
分・微分動作によって設定する。そして、ステップＳ７
では、前記基本値（フィードホワード分）とフィードバ
ック分との加算値を最終的な制御デューティ（制御信
号）として求め、次のステップＳ８で、前記最終的な制
御デューティを第１の電磁ソレノイド５ｂに出力する。

【００４３】一方、ステップＳ３で、マップ目標値が０
（基準位置）であると判別されると、ステップＳ９へ進
む。ステップＳ９では、前回の制御目標値が０（基準位
置）であったか否かを判別し、前回の制御目標値が０
（基準位置）であったときには、前回の制御目標値＝０
（基準位置）の状態を保持したまま、ステップＳ５以降
へ進む。

【００４４】また、前回の制御目標値が０（基準位置）
でなかったときには、ステップＳ１０へ進み、前回の制
御目標値が閾値Ｓ/Ｌよりも大きかったか否かを判別す
る。ここで、前回の制御目標値が閾値Ｓ/Ｌよりも大き
かった場合には、ステップＳ１１へ進み、制御目標値に
前記閾値Ｓ/Ｌをセットした後、ステップＳ５以降へ進
む。

【００４５】これにより、閾値Ｓ/Ｌよりも大きいマッ
プ目標値が設定される運転条件から、マップ目標値とし
て基準位置が設定される運転条件に切り換わったときに
は、まず、制御目標値を閾値Ｓ/Ｌにまでステップ的に
変化させる設定が行われ、該閾値Ｓ/Ｌを目標とする制
御が行われる。一方、ステップＳ１０で、前回の制御目
標値が閾値Ｓ/Ｌよりも小さかったと判別された場合に
は、ステップＳ１２へ進み、前回の制御目標値から所定
値Δθだけ小さい回転位相を今回の制御目標値とする。

【００４６】ステップＳ１３では、前記ステップＳ１２
における制御目標値の減算処理で、制御目標値が基準位
置である０よりも小さくなったか否かを判別し、制御目
標値が基準位置である０よりも大きいときには、そのま
まステップＳ５以降へ進むが、制御目標値が基準位置で
ある０よりも小さくなっているときには、ステップＳ１
４で制御目標値を基準位置とする設定を行った後、ステ
ップＳ５以降へ進む。

【００４７】上記処理により、閾値Ｓ/Ｌよりも大きい
マップ目標値が設定される運転条件から、マップ目標値
として基準位置が設定される運転条件に切り換わったと
きには、まず、制御目標値を閾値Ｓ/Ｌにまでステップ
的に変化させる設定が行われた後、本ルーチンの実行周
期毎（一定時間毎）に制御目標値が所定値Δθずつ減少
設定され、最終的にはマップ目標値である基準位置まで
変化する（図５参照）。

【００４８】また、閾値Ｓ/Ｌよりも小さいマップ目標
値が設定される運転条件から、マップ目標値として基準
位置が設定される運転条件に切り換わったときには、切
り換わり前のマップ目標値を初期値として、本ルーチン
の実行周期毎（一定時間毎）に制御目標値が所定値Δθ
ずつ減少設定され、最終的にはマップ目標値である基準
位置まで変化する。

【００４９】従って、運転条件の変化によって回転位相
を基準位置とする要求が発生しても、回転位相の制御目
標値が基準位置にまでステップ的に変化することがな
く、制御目標値が単位時間当たり一定角度ずつ減少して
徐々に基準位置に近づくことになる。このように、徐々
に基準位置に近づく制御目標値に従って、第１の電磁ソ
レノイド５ｂに出力する制御デューティ（制御信号）を
演算させれば、実際の回転位相も徐々に基準位置に近づ
くことになり、基準位置を規定するストッパが当たると
きの運動エネルギーが小さくなり、ストッパの当たり音
を小さくできる。

【００５０】また、閾値Ｓ/Ｌよりも大きい領域では、
制御目標値のステップ的変化が許容されるため、回転位
相が基準位置に戻るのが過剰に遅くなることを防止でき
る。尚、上記第１の実施形態では、回転位相の制御目標
が基準位置に到達するのを強制的に遅らせることで、実
際の回転位相が基準位置に到達するときの速度を遅らせ
るようにしたが、第１の電磁ソレノイド５ｂに出力され
る制御デューティ（制御信号）の変化を強制的に鈍らす
ことで、実際の回転位相が基準位置に到達するときの速
度を遅らせることができ、係る構成とした第２の実施形
態を、図６のフローチャートに従って説明する。

【００５１】図６のフローチャートに示すルーチンは一
定時間毎に実行され、ステップＳ２１では、エンジン負
荷・エンジン回転速度を読み込み、ステップＳ２２で
は、前記エンジン負荷・回転に基づいて目標回転位相を
設定する。ステップＳ２３では、第１の電磁ソレノイド
５ｂの制御デューティ（制御信号）の基本値（フィード
ホワード分）を、前記目標回転位相に従って設定する。

【００５２】また、ステップＳ２４では、前記クランク
角センサ１２１及びカムセンサ１２２からの検出信号に
基づいて検出される実際の回転位相と、前記目標回転位
相との偏差に基づき、フィードバック分を設定する。そ
して、ステップＳ２５では、前記基本値とフィードバッ
ク分とを加算して、制御デューティ（制御信号）を求め
る。

【００５３】ステップＳ２６では、そのときの目標回転
位相が０（基準位置）であるか否かを判別する。目標回
転位相が０（基準位置）でない場合には、ステップＳ３
１へ進み、ステップＳ２５で演算された制御デューティ
をそのまま第１の電磁ソレノイド５ｂに出力するが、目
標回転位相が０（基準位置）である場合にはステップＳ
２７へ進む。

【００５４】ステップＳ２７では、そのときの実際の回
転位相が、閾値θｓよりも小さいか否かを判別する。実
際の回転位相が閾値θｓ以上である場合、即ち、目標回
転位相は０（基準位置）であるが、未だ回転位相が所定
以上進角された状態にある場合には、ステップＳ３１へ
進むことで、制御デューティ（制御信号）に制限を加え
ることなく、ステップＳ２５で演算された制御デューテ
ィをそのまま出力させる。

【００５５】一方、実際の回転位相が閾値θｓよりも小
さくなると、ステップＳ２８へ進み、実際の回転位相が
０（基準位置）になっているか否かを判別する。実際の
回転位相が０（基準位置）になるまでは、ステップＳ２
９以降へ進んで、制御デューティに制限を加えるが、実
際の回転位相が０（基準位置）になると、ステップＳ３
１へ進むことで、制御デューティ（制御信号）に制限を
加えることなく、ステップＳ２５で演算された制御デュ
ーティをそのまま出力させる。

【００５６】ステップＳ２９では、前回第１の電磁ソレ
ノイド５ｂに出力された制御デューティと、今回ステッ
プＳ２５で演算された制御デューティとの偏差が、所定
値ΔＤｕｔｙよりも大きいか否かを判別する。前記偏差
が所定値ΔＤｕｔｙ以下であれば、ステップＳ３１へ進
むことで、ステップＳ２５で演算された制御デューティ
をそのまま出力させるが、前記偏差が所定値ΔＤｕｔｙ
よりも大きい場合には、ステップＳ３０へ進み、前回第
１の電磁ソレノイド５ｂに出力された制御デューティか
ら所定値ΔＤｕｔｙを減算した値を今回の出力デューテ
ィとして、ステップＳ３１へ進む。

【００５７】上記構成によると、目標回転位相が０にな
ると、実際の回転位相が閾値θｓよりも大きい状態では
通常の制御で制御デューティ（第１の電磁ソレノイド５
ｂに供給される電流値）が減少変化することになるが、
実際の回転位相が基準位置に近づいて閾値θｓよりも小
さくなると、制御デューティの減少速度が制限して徐々
に減少させるようにするので、実際の回転位相は、閾値
θｓよりも大きい状態では比較的早く減少変化するもの
の、閾値θｓよりも小さくなると基準位置に向かう速度
が緩くなり、基準位置を定めるストッパの当たり音を小
さくできる。

【００５８】上記第２の実施形態においては、ステップ
Ｓ２７で実際の回転位相と閾値θｓとを比較させること
で、制御デューティの減少速度の制限を開始するタイミ
ングを判断させる構成としたが、図７のフローチャート
に示す第３の実施形態に示すように、ステップＳ２７ａ
において、目標回転位相が０（基準位置）に切り換わっ
てからの時間が所定時間になったか否かを判別させ、所
定時間が経過してから制御デューティの減少速度の制限
を開始させる構成としても良い。

【００５９】尚、図７のフローチャートにおいて、ステ
ップＳ２７ａ以外の各ステップは、図６のフローチャー
トと同じ処理を行うので、同じステップ番号を付して説
明を省略した。以下に示す第４〜第７の実施形態におい
ても、図６のフローチャートと同じステップ番号が付さ
れたステップは、同じ処理を行うものとして説明を省略
する。

【００６０】図８のフローチャートに示す第４の実施形
態に示すように、ステップＳ２７ｂにおいて、目標回転
位相が０（基準位置）に切り換わってから制御デューテ
ィが所定値Ｓ/Ｌよりも小さくなったか否かを判別さ
せ、所定値Ｓ/Ｌから規準位置相当値である０までの制
御デューティの領域内で、制御デューティの減少速度を
制限させる構成としても良い（図９参照）。

【００６１】また、上記第２〜４の実施形態において
は、制御デューティの単位時間当たりの減少変化量を所
定値以下に制限する構成としたが、実際の回転位相が単
位量だけ変化するときの（単位実回転位相当たりの）制
御デューティの変化量を制限する構成としても良い。図
１０のフローチャートは、単位実回転位相当たりの制御
デューティの変化量を制限する第５の実施形態を示すも
のであり、ステップＳ２９ａ及びステップＳ３０ａの部
分以外の各ステップは、図６のフローチャートと同じで
ある。

【００６２】この第５の実施形態において、ステップＳ
２９ａでは、前回の制御デューティと今回ステップＳ２
５で演算された制御デューティとの偏差を、前回の実際
の回転位相と今回の実際の回転位相との偏差で除算し
て、単位実回転位相当たりの制御デューティの変化量を
求め、該単位実回転位相当たりの制御デューティの変化
量が所定値Ｄ/θよりも大きいか否かを判別する。

【００６３】そして、単位実回転位相当たりの制御デュ
ーティの変化量が所定値Ｄ/θよりも大きい場合には、
ステップＳ３０ａへ進んで、単位実回転位相当たりの制
御デューティの変化量を所定値Ｄ/θとすべく、前回の
実際の回転位相と今回の実際の回転位相との偏差に前記
所定値Ｄ/θを乗算して許容される制御デューティの変
化量を求め、前回の制御デューティから前記許容変化量
を減算した結果を、今回の出力デューティとする。

【００６４】ここで、図１１のフローチャートの示す第
６の実施形態のように、単位実回転位相当たりの制御デ
ューティの変化量を制限する構成において、制限の開始
タイミングを判定するステップＳ２７ａを、目標回転位
相が０（基準位置）になってからの経過時間が所定時間
以上になっているか否かを判断させる構成としても良
い。

【００６５】更に、単位実回転位相当たりの制御デュー
ティの変化量を制限する構成において、前記図８のフロ
ーチャートと同様に、ステップＳ２７ｂで制御デューテ
ィが所定値Ｓ/Ｌよりも小さくなった否かを判別させ
て、所定値Ｓ/Ｌよりも小さい領域で制限を加える構成
とすることができ、係る構成とした第７の実施形態を図
１２のフローチャートに示してある。

【００６６】尚、上記実施の形態では、一定速度で制御
目標値又は制御デューティを減少変化させるようにした
が、制御目標が基準位置に近づくほど又は制御デューテ
ィが基準位置相当値に近づくほど、より減少速度を遅く
するようにしても良い。また、目標回転位相（マップ目
標値）が基準位置に切り換わった時点から、直ちに、制
御目標の変化或いは制御デューティの変化を制限させる
ようにしても良い。

【００６７】また、電磁式可変バルブタイミング装置１
１５は、電磁ブレーキの摩擦制動によりクランクシャフ
トに対するカムシャフトの回転遅延を制御して、クラン
クシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させ
る構成であれば良く、図２，３に示した構成に限定され
るものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成
図。

【図２】実施の形態における電磁式可変バルブタイミン
グ装置の断面図。

【図３】実施の形態における電磁式可変バルブタイミン
グ装置の分解斜視図。

【図４】電磁式可変バルブタイミング装置の回転位相制
御の第１実施形態を示すフローチャート。

【図５】上記第１実施形態における制御特性を示すタイ
ムチャート。

【図６】電磁式可変バルブタイミング装置の回転位相制
御の第２実施形態を示すフローチャート。

【図７】電磁式可変バルブタイミング装置の回転位相制
御の第３実施形態を示すフローチャート。

【図８】電磁式可変バルブタイミング装置の回転位相制
御の第４実施形態を示すフローチャート。

【図９】上記第４実施形態における制御特性を示すタイ
ムチャート。

【図１０】電磁式可変バルブタイミング装置の回転位相
制御の第５実施形態を示すフローチャート。

【図１１】電磁式可変バルブタイミング装置の回転位相
制御の第６実施形態を示すフローチャート。

【図１２】電磁式可変バルブタイミング装置の回転位相
制御の第７実施形態を示すフローチャート。

【符号の説明】

２…プーリ２ａ…ストッパ３…伝達部材５ａ…第２の電磁ソレノイド５ｂ…第１の電磁ソレノイド４１…ドラム４１ａ…ストッパ４２…コイルバネ４３…ピストン部材４６…被吸引部材１１０…カムシャフト１０１…エンジン１１５…電磁式可変バルブタイミング装置１２１…クランク角センサ１２２…カムセンサ１３１…コントロールユニット

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁ブレーキの摩擦制動によりクランクシ
ャフトに対するカムシャフトの回転位相を進角変化させ
る構成であって、前記回転位相を遅角方向に付勢する弾
性体と、前記遅角方向への回転位相の変化を規制するス
トッパとを備えた電磁式可変バルブタイミング装置にお
いて、前記回転位相が、前記ストッパで規制される基準位置に
向けて変化するときの速度を制限することを特徴とする
電磁式可変バルブタイミング装置の制御装置。
【請求項２】電磁ブレーキの摩擦制動によりクランクシ
ャフトに対するカムシャフトの回転位相を進角変化させ
る構成であって、前記回転位相を遅角方向に付勢する弾
性体と、前記遅角方向への回転位相の変化を規制するス
トッパとを備えた電磁式可変バルブタイミング装置にお
いて、前記ストッパで規制される基準位置に向けての目標回転
位相の変化速度を制限することを特徴とする電磁式可変
バルブタイミング装置の制御装置。
【請求項３】前記基準位置の回転位相が要求される運転
条件に切り変わったときに、所定回転位相から基準位置
までの間、目標回転位相を予め設定された速度で変化さ
せることを特徴とする請求項２記載の電磁式可変バルブ
タイミング装置の制御装置。
【請求項４】電磁ブレーキの摩擦制動によりクランクシ
ャフトに対するカムシャフトの回転位相を進角変化させ
る構成であって、前記回転位相を遅角方向に付勢する弾
性体と、前記遅角方向への回転位相の変化を規制するス
トッパとを備えた電磁式可変バルブタイミング装置にお
いて、目標回転位相が前記ストッパで規制される基準位置に切
り換わったときに、前記電磁ブレーキの制御信号の変化
を制限するよう構成したことを特徴とする電磁式可変バ
ルブタイミング装置の制御装置。
【請求項５】目標回転位相が前記基準位置に切り換わっ
た後、所定時間が経過してから、前記電磁ブレーキの制
御信号の変化を制限するよう構成したことを特徴とする
請求項４記載の電磁式可変バルブタイミング装置の制御
装置。
【請求項６】目標回転位相が前記基準位置に切り換わっ
た後、実際の回転位相が所定の回転位相になってから、
前記電磁ブレーキの制御信号の変化を制限するよう構成
したことを特徴とする請求項４記載の電磁式可変バルブ
タイミング装置の制御装置。
【請求項７】目標回転位相が前記基準位置に切り換わっ
た後、前記電磁ブレーキの制御信号が基準位置相当値を
含む所定領域内であるときに、前記電磁ブレーキの制御
信号の変化を制限するよう構成したことを特徴とする請
求項４記載の電磁式可変バルブタイミング装置の制御装
置。
【請求項８】単位時間当たりの前記制御信号の変化量を
所定値以下に制限することを特徴とする請求項４〜７の
いずれか１つに記載の電磁式可変バルブタイミング装置
の制御装置。
【請求項９】単位実回転位相当たりの前記制御信号の変
化量を所定値以下に制限することを特徴とする請求項４
〜７のいずれか１つに記載の電磁式可変バルブタイミン
グ装置の制御装置。