JP2005155383A - 油圧アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は油圧アクチュエータ制御装置に関し、目標作動量の変化に遅れることなく高い精度で実作動量を追従させることを可能にする。
【解決手段】 油圧アクチュエータ２への作動油の供給量を調整する流量調整弁４の操作量を、目標作動量の時間変化率と推定ライン油圧とに基づき油圧アクチュエータ２の逆モデルを用いて算出し、算出した操作量に従い流量調整弁４を制御する。なお、ライン油圧は、油圧アクチュエータ２の非作動時のライン油圧であるベース油圧と油圧アクチュエータ２の作動に伴う油圧低下量とから推定することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油圧アクチュエータの作動量を制御する制御装置に関し、特に、内燃機関において吸気弁或いは排気弁の開閉タイミングを可変制御するバルブタイミング可変機構に用いて好適の油圧アクチュエータ制御装置に関する。

従来、内燃機関の出力や燃費或いは排気エミッションを向上させるための手段として、クランク軸に対するカム軸の位相角を変化させることでバルブ（吸気弁或いは排気弁）の開閉タイミングを可変制御するバルブタイミング可変機構が知られている。バルブタイミング可変機構では、クランク軸に対するカム軸の位相角を変化させるためのアクチュエータとして、油圧アクチュエータ（例えば、特許文献１、特許文献２参照）や電磁ブレーキ（例えば、特許文献３参照）が用いられている。

油圧アクチュエータを用いる場合、油圧アクチュエータの作動量は、オイルコントロールバルブ（流量調整弁）によって油圧アクチュエータへの作動油の供給量を調整することで制御することができる。従来の油圧アクチュエータを用いたバルブタイミング可変機構では、特許文献１又は２に開示されるように、クランク軸に対するカム軸の実位相角をセンサで検出し、実位相角と目標位相角との偏差をオイルコントロールバルブの操作量にフィードバックすることで、油圧アクチュエータの作動量を目標位相角に応じた作動量に制御している。

上記のようなフィードバック制御では、目標位相角が変更された場合に、実位相角が目標位相角に収束するまでの応答遅れが生じる。この応答遅れが大きいと、適切な開閉タイミングを実現できない時間が長くなり、排気エミッション等の悪化を招いてしまうことになる。この点に関し、特許文献１に記載の従来技術では、開閉タイミングの変化速度に応じてフィードバック制御の制御ゲインを変更することで、収束応答性の向上を図っている。また、特許文献２に記載の従来技術では、ライン油圧から求まる油圧アクチュエータの駆動力に応じてフィードバック制御の制御ゲインを変更することで、油圧アクチュエータの作動に伴うライン油圧の低下によって収束応答性が低下するのを防止している。
特開２０００−１４５４８５号公報 特開２００１−８２１８８号公報 特開２００１−２４１３３９号公報

しかしながら、上記の従来技術のように適宜フィードバック制御の制御ゲインを変更したとしても、フィードバック制御における応答遅れを完全には無くすことはできない。今日では、排気エミッション等の環境性能の向上が強く要望されており、バルブタイミング可変機構には、より高精度での開閉タイミング制御が求められている。つまり、目標位相角が変更される過渡状態において、応答遅れなく実位相角を変更できるような油圧アクチュエータの制御が求められている。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、目標作動量の変化に遅れることなく高い精度で実作動量を追従させることを可能にした油圧アクチュエータ制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、油圧アクチュエータの作動量を制御する制御装置において、
前記油圧アクチュエータへの作動油の供給量を調整する流量調整弁と、
前記油圧アクチュエータの目標作動量を設定する目標作動量設定手段と、
作動油のライン油圧を推定するライン油圧推定手段と、
前記目標作動量設定手段で設定される目標作動量の時間変化率と前記ライン油圧推定手段で推定されるライン油圧とに基づき、前記油圧アクチュエータの逆モデルを用いて前記流量調整弁の操作量を算出する操作量算出手段と、
前記操作量算出手段で算出された操作量に従い前記流量調整弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、前記ライン油圧推定手段は、
前記油圧アクチュエータの非作動時のライン油圧であるベース油圧を推定するベース油圧推定手段と、
前記油圧アクチュエータの作動に伴う油圧低下量を推定する油圧低下量推定手段とを含み、
前記ベース油圧推定手段で推定されるベース油圧と前記油圧低下量推定手段で推定される油圧低下量とからライン油圧を推定することを特徴としている。

第３の発明は、第１の発明において、前記油圧アクチュエータを含む複数の油圧アクチュエータが共通の作動油供給管に接続されており、
前記ライン油圧推定手段は、
前記複数の油圧アクチュエータの非作動時のライン油圧であるベース油圧を推定するベース油圧推定手段と、
前記各油圧アクチュエータのそれぞれの作動状態に伴う油圧低下量を推定する油圧低下量推定手段とを含み、
前記ベース油圧推定手段で推定されるベース油圧と前記油圧低下量推定手段で推定される油圧低下量とからライン油圧を推定することを特徴としている。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか一つの発明において、前記ライン油圧推定手段で推定されるライン油圧から前記油圧アクチュエータの作動限界を算出する作動限界算出手段をさらに備え、
前記目標作動量設定手段は、前記作動限界算出手段で算出される作動限界内で前記油圧アクチュエータの目標作動量を設定することを特徴としている。

第１の発明によれば、目標作動量が変化するときには、目標作動量の時間変化率とライン油圧の推定値とに基づき、油圧アクチュエータの逆モデルを用いて流量調整弁の操作量を算出され、算出された操作量に従い流量調整弁が制御される。このようなフィードフォワード制御を行うことで、従来のフィードバック制御に比較して目標作動量の変化に遅れることなく高い精度で実作動量を追従させることが可能になる。

また、油圧アクチュエータが作動することでライン油圧は低下し、このライン油圧の低下は油圧アクチュエータの駆動力に影響するが、第２の発明によれば、油圧アクチュエータの作動に伴う油圧低下量が推定され、この油圧低下量を考慮してライン油圧が推定されるので、より高い精度で油圧アクチュエータの作動量を制御することが可能になる。

さらに、複数の油圧アクチュエータが共通の作動油供給管に接続される場合には、一の油圧アクチュエータに供給される作動油のライン油圧は他の油圧アクチュエータの作動によっても低下するが、第３の発明によれば、各油圧アクチュエータの作動に伴う油圧低下量が推定され、この油圧低下量を考慮してライン油圧が推定されるので、より高い精度で油圧アクチュエータの作動量を制御することが可能になる。

また、油圧アクチュエータの作動速度はライン油圧に応じて有限であるので、油圧アクチュエータが追従できる目標作動量の変更量には限界がある。このため、目標作動量がこの作動限界を超える場合には、目標作動量を実現できない事態が生じてしまう。この点に関し、第３の発明によれば、ライン油圧から油圧アクチュエータの作動限界が算出され、この作動限界内で油圧アクチュエータの目標作動量が設定されるので、必ず目標作動量を実現することができ制御の安定性を保つことができる。

実施の形態１．
以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１としての油圧アクチュエータ制御装置が適用されたバルブタイミング可変機構の油圧システムの概略構成を示す図である。

図１に示すように、バルブタイミング可変機構の油圧システムには、クランク軸に対するカム軸の位相角を変化させるための油圧アクチュエータ２が備えられている。油圧アクチュエータ２は、図示しない２つの油室を有しており、一方の油室（進角側油室）への作動油の供給によってクランク軸に対するカム軸の位相角を進角側に変化させるように作動し、他方の油室（遅角側油室）への作動油の供給によってクランク軸に対するカム軸の位相角を遅角側に変化させるように作動する。このとき、作動油が供給されない側の油室からは、作動油が供給される側の油室の拡大に伴い内部の作動油が押し出され、押し出された作動油はオイルタンクに回収されるようになっている。クランク軸に対するカム軸の位相角の進角量は進角側油室への作動油の供給量によって制御することができ、同様に、遅角量は遅角側油室への作動油の供給量によって制御することができる。

油圧アクチュエータ２に供給される作動油は、エンジンにより駆動されるオイルポンプ６から圧送される。オイルポンプ６と油圧アクチュエータ２とは作動油供給管８によって接続されており、その途中にはオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）４が設けられている。オイルコントロールバルブ４は、作動油の供給先及び作動油の回収先を進角側油室と遅角側油室とで切り換える方向切換弁であると同時に、その開度の制御によって作動油の供給量を調整できる流量調整弁でもある。オイルコントロールバルブ４はソレノイドによって電磁的に駆動されるようになっており、ソレノイドのデューティ制御によって開度を制御できるようになっている。

オイルコントロールバルブ４の操作量であるデューティ比は、制御装置１０によって算出される。制御装置１０は、算出した操作量に従いオイルコントロールバルブ４を制御する制御手段であると同時に、結果として、油圧アクチュエータ２の作動量を制御する制御装置になっている。制御装置１０では、オイルコントロールバルブ４のデューティ比をフィードフォワード制御によって算出し、算出したデューティ比に基づいてオイルコントロールバルブ４のソレノイドをデューティ制御する。以下、制御装置１０の構成と制御装置１０によるフィードフォワード制御の内容について説明する。

制御装置１０は、その機能により、目標位相角設定部１２、デューティ比算出部１４、そしてライン油圧推定部１６に分けられる。このうち、目標位相角設定部１２は、クランク軸に対するカム軸の目標位相角を設定する機能を有している。目標位相角はエンジンの運転状態に応じた最適なバルブタイミングを得るための位相角であり、エンジンの運転状態をパラメータとするマップから決定される。

デューティ比算出部１４は、油圧アクチュエータ２の逆モデルからデューティ比を算出する機能を有している。上記の油圧システムでは、オイルコントロールバルブ４に与えたデューティ比に応じて油圧アクチュエータ２が作動し、位相角が変化する。したがって、油圧アクチュエータ２の逆モデルを用いれば、目標位相角の時間変化率を逆モデルに与えることで、それを実現するためのデューティ比を得ることができる。目標位相角の時間変化率は、目標位相角設定部１２で設定される目標位相角から算出することができる。ただし、位相角の時間変化率とデューティ比との関係は作動油のライン油圧によって変化し、例えば、ライン油圧が高けれは同じデューティ比であっても位相角の時間変化率は大きくなる。つまり、油圧アクチュエータ２の逆モデルからデューティ比を算出する上では、パラメータとして目標位相角の時間変化率とともにライン油圧の値も必要となる。

制御装置１０では、ライン油圧推定部１６によってライン油圧が推定される。ライン油圧推定部１６では、以下に説明するように計算によってライン油圧を推定する。油圧センサ等による検出値を用いず、計算によってライン油圧を推定するのは、デューティ比算出部１４での計算に必要とされるライン油圧は、油圧センサ等で検出できる現時点でのライン油圧ではなく、算出されたデューティ比がオイルコントロールバルブ４に与えられ油圧アクチュエータ２が作動する時点でのライン油圧、すなわちライン油圧の将来値だからである。ライン油圧推定部１６は、さらに、その機能に応じてベース油圧推定部２０、油圧低下量推定部２２及び推定ライン油圧算出部２４に分けられる。

ベース油圧推定部２０は、油圧アクチュエータ２が作動していない静止時のライン油圧（以下、ベース油圧という）を推定する機能を有している。ベース油圧は、図２に示すように、エンジン回転数と油温から静的に決定される。図２において油温１と油温２は異なる温度であり、各線中の折れ点はオイルポンプ６とオイルコントロールバルブ４との間に設けられる図示しないチェック弁の作用によるものである。ベース油圧推定部２０は、図２に示すような二次元マップを有しており、この二次元マップからエンジ回転数及び油温に応じたベース油圧を出力する。なお、エンジン回転数はクランク角センサからのクランク角信号から算出し、油温は水温センサで検出される冷却水温から間接的に推定するか、或いは油温センサを設けて直接検出する。

油圧低下量推定部２２は、油圧アクチュエータ２の作動に伴う油圧低下量を推定する機能を有している。静止状態では、ライン油圧は油温とエンジン回転数によって決まるベース油圧に保たれているが、油圧アクチュエータ２が作動した場合、作動油が流路を流れることで圧力損失が生じ、ライン油圧は一時的に低下する。このときの油圧低下量は作動油の流量に比例し、作動油の流量は油圧アクチュエータ２の作動速度、すなわち、目標位相角の時間変化率に比例する。油圧低下量推定部２２は、目標位相角の時間変化率に所定の比例係数を掛けた値を油圧低下量の推定値として出力する。なお、比例係数は油温によって変化するので、油圧低下量推定部２２には、油温と比例係数との関係を示すマップが設けられている。

推定ライン油圧算出部２４は、ベース油圧推定部２０で推定されたベース油圧と油圧低下量推定部２２で推定された油圧低下量から推定ライン油圧を算出する機能を有している。推定ライン油圧は、以下の［１］式によって表される。

上記の［１］式において、Ｐｖはライン油圧、Ｐ₀はベース油圧、ｑは作動油の流量、ｋは通路抵抗に相当する比例係数であり、ｋｑが推定ライン油圧算出部１６で算出される油圧低下量を示している。

また、上記の［１］式における作動油の流量ｑは、目標位相角をθとしたときに以下の［２］式によって表される。

上記の［２］式において、Ｖは位相１ＣＡ当たりの流量を示している。推定ライン油圧算出部２４で算出された推定ライン油圧Ｐｖは、目標位相角θの時間変化率とともにデューティ比算出部１４に入力される。

次に、デューティ比算出部１４でのデューティ比の算出方法について詳細に説明する。まず、デューティ比の算出に用いられる油圧アクチュエータ２の逆モデルは、以下の［３］式乃至［６］式の物理式によって表すことができる。なお、ここで表す逆モデルは位相角を進角させる場合の逆モデルである。また、以下の［３］式乃至［６］式においては、θは目標位相角ではなく実位相角を示すものとし、Ｐｖは推定ライン油圧ではなく実ライン油圧を示すものとする。

上記の［３］式は位相角の時間変化率と作動油の流量との関係を示す式である。上記の［３］式においてｑ_iは油圧アクチュエータ２の進角側油室へ流入する作動油の流量を示し、ｑ_oは遅角側油室から流出する作動油の流量を示している。

上記の［４］式は進角側油室へ流入する作動油の流量と圧力との関係を示す式である。上記の［４］式においてｕはオイルコントロールバルブ４のデューティ比を示し、Ｄ_i(ｕ)は進角側油室とオイルコントロールバルブ４との間の流量係数を示している。流量係数Ｄ_i(ｕ)はデューティ比ｕの関数として表される。また、Ｐ_iは進角側油室内の作動油の油圧を示している。

上記の［５］式は遅角側油室から流出する作動油の流量と圧力との関係を示す式である。上記の［５］式においてＤ_o(ｕ)は遅角側油室とオイルコントロールバルブ４との間の流量係数を示している。流量係数Ｄ_o(ｕ)はデューティ比ｕの関数として表される。また、Ｐ_oは遅角側油室内の作動油の油圧を示し、Ｐ_ａは大気圧、すなわち作動油の放出先であるオイルタンクの圧力を示している。

上記の［６］式は位相角の時間変化率と作動油から受ける駆動力との関係を示す図である。上記の［６］式においてＦは摩擦力、Ｆ_cは速度比例摩擦係数、Ａは進角側油室及び遅角側油室の受圧部の面積、そしてＩは油圧アクチュエータ２の慣性モーメントを示している。ここで、Ｐ_i−Ｐ_oは進角側油室と遅角側油室との圧力差を示し、Ａ（Ｐ_i−Ｐ_o）は油圧アクチュエータ２に作用する駆動力を示している。

上記の［３］式乃至［６］式を慣性モーメントＩを無視してまとめたものが以下の［７］式である。

上記の［７］式が油圧アクチュエータ２の逆モデルを表す最終的な式となる。なお、上記の［７］式においてＲはデューティ比ｕから決まる定数、Ｃは速度比例抵抗に相当する定数、Ｂは摩擦力に相当する定数である。

デューティ比算出部１４は、上記の［７］式で表される油圧アクチュエータ２の逆モデルを用い、デューティ比ｕを算出する。具体的には、上記の［７］式におけるθに目標位相角設定部１２で設定される目標位相角θを代入し、上記の［７］式におけるＰｖに推定ライン油圧算出部２４で算出された推定ライン油圧Ｐｖを代入することで、目標位相角θと推定ライン油圧Ｐｖとデューティ比ｕとの関係式を得る。ここでは、上記の［１］式、［２］式、及び［７］式をまとめることで、デューティ比ｕを目標位相角θの時間変化率と推定ライン油圧Ｐｖをパラメータとする関数で表すものとする。

まず、上記の［１］式及び［２］式を上記の［７］式にまとめると、以下の［８］式が得られる。

上記の［８］式においてＣ’＝Ｃ＋ｋＶであり、Ｂ’＝Ｂ−Ｐ₀である。

さらに、Ｄｕ^N＝Ｒ^-1とすると、目標位相角θの時間変化率は次の［９］式で表される。

Ｂ’はＰ₀の関数であることからエンンジン回転数と油温に依存する。ここで、ある基準回転数を定め、その基準回転数におけるＢ’をＢ₀とすると、基準回転数時の目標位相角θの時間変化率は次の［１０］式で表される。

さらに、α^N＝β^-1＝Ｂ₀／Ｂ’とすると、上記の［１０］式は次の［１１］式のように表すことができる。

したがって、デューティ比ｕは目標位相角θの時間変化率をパラメータとして次の［１２］式で表すことができる。

上記の［１２］式においてα^-1は推定ライン油圧Ｐｖと油温の二次元マップから定まる係数であり、Ｘ₀ ^-1は油温と目標位相角θの時間変化率の二次元マップから定まる関数であり、β^-1は推定ライン油圧Ｐｖと油温の二次元マップから定まる係数である。

上記の［１２］式によれば、目標位相角θの時間変化率、推定ライン油圧Ｐｖ、及び油温を与えることで、デューティ比ｕを一義的に算出することができる。デューティ比算出部１４は、上記の［１２］式で表される関係をマップ（デューティ比算出マップ）に記憶している。デューティ比算出マップは複数の回転数について用意されており、回転数を軸とする線形補間によって全域の回転数でデューティ比ｕを算出することが可能になっている。制御装置１０は、このようにして算出されたデューティ比ｕに基づいてオイルコントロールバルブ４のソレノイドをデューティ制御する。

以上のように、本実施形態の装置によれば、フィードフォワード制御により目標位相角の時間変化率に連動してデューティ比が算出されるので、目標位相角の変化に遅れることなく高い精度で実位相角を追従させることが可能になる。また、油圧アクチュエータ２が作動することでライン油圧は低下し、このライン油圧の低下は油圧アクチュエータの駆動力に影響するが、本実施形態の装置によれば、油圧アクチュエータ２の作動に伴う油圧低下量を考慮してライン油圧が推定され、この推定ライン油圧をパラメータとしてデューティ比ｕが算出されるので、ライン油圧の変動の影響を受けることなく高い精度で位相角制御を行うことができる。

実施の形態２．
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図３は、本発明の実施の形態２としての油圧アクチュエータ制御装置が適用されたバルブタイミング可変機構の油圧システムの概略構成を示す図である。図中、実施の形態１と同一の要素については同一の符号を付している。

図３に示す油圧システムは、複数（ここでは２つ）の油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂを備えている。このように複数の油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂを備えるケースとしては、例えば、吸気弁と排気弁の双方にバルブタイミング可変機構を設ける場合や、Ｖ型エンジンのようにバンク毎にバルブタイミング可変機構を設ける必要がある場合等である。２つの油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂは一つのオイルポンプ６を共有している。すなわち、各油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂには作動油の供給量を調整するオイルコントロールバルブ４Ａ，４Ｂが設けられているが、２つのオイルコントロールバルブ４Ａ，４Ｂはオイルポンプ６から延びる共通の作動油供給管８に接続されている。

各オイルコントロールバルブ４Ａ，４Ｂは制御装置３０によって制御される。制御装置３０は、その機能により図示略の目標位相角設定部、デューティ比算出部１４Ａ，１４Ｂ、そしてライン油圧推定部１６に分けられる。目標位相角設定部は、油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂ毎にエンジンの運転状態に応じて目標位相角を設定する。

ライン油圧推定部１６は、実施の形態１と同様、その機能に応じてベース油圧推定部２０、油圧低下量推定部２２及び推定ライン油圧算出部２４に分けられる。本実施形態では、油圧低下量推定部２２における油圧低下量の算出処理に実施の形態１との相違がある。油圧低下量推定部２２は、油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂの作動に伴う油圧低下量を推定するが、本実施形態では、２つの油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂのそれぞれの作動によってライン油圧の低下が起きる。したがって、油圧低下量は油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂ毎に算出する必要がある。各油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂの作動に伴う油圧低下量を考慮すると、油圧アクチュエータ２Ａの作動による作動油の流量をｑ_A、油圧アクチュエータ２Ｂの作動による作動油の流量をｑ_Bとするならば、推定ライン油圧Ｐｖは以下の［１３］式によって表される。

また、油圧アクチュエータ２Ａの作動による作動油の流量ｑ_Aは、油圧アクチュエータ２Ａの目標位相角θ_Aを用いて以下の［１４］式によって表される。

同様に、油圧アクチュエータ２Ｂの作動による作動油の流量ｑ_Bは、油圧アクチュエータ２Ｂの目標位相角θ_Bを用いて以下の［１５］式によって表される。

本実施形態の装置では、各オイルコントロールバルブ４Ａ，４Ｂに対応してデューティ比算出部１４Ａ，１４Ｂが設けられている。デューティ比算出部１４Ａは、油圧アクチュエータ２Ａの逆モデルを用いて、目標位相角θ_Aの時間変化率と、上記の［１３］式乃至［１５］式から定まる推定ライン油圧Ｐｖとに基づき、オイルコントロールバルブ４Ａのデューティ制御のためのデューティ比ｕ_Aを算出する。同様に、デューティ比算出部１４Ｂは、油圧アクチュエータ２Ｂの逆モデルを用いて、目標位相角θ_Bの時間変化率と、上記の［１３］式乃至［１５］式から定まる推定ライン油圧Ｐｖとに基づき、オイルコントロールバルブ４Ｂのデューティ制御のためのデューティ比ｕ_Bを算出する。各油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂの逆モデルは、実施の形態１と同様に上記の［７］式で表される（ただし、各定数Ｒ，Ｃ，Ｂの値は油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂ毎に異なる）。

以上のように、本実施形態の装置では、各油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂの作動に伴う油圧低下量を考慮してライン油圧が推定され、この推定ライン油圧をパラメータとして各オイルコントロールバルブ４Ａ，４Ｂに与えるデューティ比が算出される。このため、例えば油圧アクチュエータ２Ａの作動量を制御する場合、実施の形態１と同様に油圧アクチュエータ２Ａ自身の作動に伴うライン油圧の変動の影響を受けることがない上、さらに、他の油圧アクチュエータ２Ｂの作動に伴うライン油圧の変動の影響も受けることがない。したがって、本実施形態の装置によれば、複数の油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂが作動している状況ででも高い精度で位相角制御を行うことができる。

実施の形態３．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態の装置は、図１の制御装置１０に図４のブロック図で示す機能を組み込むことで実現される。図４は、本発明の実施の形態３にかかる目標位相角制限制御のブロック図である。

油圧アクチュエータ２の逆モデルを示す上記の［７］式からも分かるように、位相角の時間変化率、すなわち、油圧アクチュエータ２の作動速度はライン油圧に応じて有限である。オイルコントロールバルブ４のデューティ比を１００％にしたときの作動速度が、油圧アクチュエータ２の最大作動速度となる。このため、目標位相角の時間変化率が油圧アクチュエータ２の最大作動速度から決まる位相角の最大時間変化率を超えてしまうと、フィードフォワード制御によっても目標位相角の変化に実位相角を追従させることができない。

そこで、本実施形態では、図４に示すように、制御装置１０の一機能要素として新たに作動限界算出部１８を設けている。作動限界算出部１８は、ライン油圧推定部１６で算出された推定ライン油圧から油圧アクチュエータ２の作動限界を算出する機能を有している。上記の［７］式に推定ライン油圧とデューティ比１００％を入力することで、推定ライン油圧に応じたデューティ比１００％時の位相角速度、すなわち、最大位相角速度を算出することができる。そして、この最大位相角速度で実現できる位相角の範囲が作動限界となる。算出された作動限界は目標位相角設定部１２に入力され、目標位相角設定部１２は、作動限界内で目標位相角が設定される。

以上のように、本実施形態の装置によれば、推定ライン油圧から油圧アクチュエータ２の作動限界が算出され、この作動限界内で油圧アクチュエータ２の目標位相角が設定されるので、目標位相角を実現できない事態が生じることはない。つまり、本実施形態の装置によれば、実位相角を目標位相角に確実に追従させることができ、制御の安定性を保つことができる。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。

上述の実施の形態２では、２つの油圧アクチュエータ２Ａ，２Ｂを備える場合について説明したが、より多くの油圧アクチュエータを備える油圧システムにも本発明を適用することができる。その場合、上記の［１３］式と同様な手法で油圧アクチュエータ毎に油圧低下量を算出してベース油圧から減算すればよい。また、オイルの漏れがある場合には、その漏れ量から油圧低下量を算出してベース油圧から減算すればよい。

また、上述の実施の形態３では、目標位相角の設定を油圧アクチュエータ２の作動限界内に制限する機能を図１の制御装置１０に組み込んでいるが、図３の制御装置３０に組み込むことも勿論可能である。

また、上述の実施の形態では、フィードフォワード制御によるデューティ比の算出のみについて説明したが、従来のフィードバック制御を組み合わせてデューティ比を算出するようにしてもよい。すなわち、上記のようにフィードフォワード制御により算出されたデューティ比を目標位相角と実位相角との偏差に応じて補正する。これによれば、より高い精度で実位相角を目標位相角に追従させることが可能になる。

さらに、上述の実施の形態では、本発明をバルブタイミング可変機構の油圧システムに適用しているが、本発明は油圧アクチュエータを用いるシステムであれば広く適用することができる。また、油圧アクチュエータへの作動油の供給量を調整する流量調整弁は、上述の実施形態のようなソレノイドにより駆動される電磁式の流量調整弁に限らず、パイロット圧によって駆動されるパイロット式の流量調整弁でもよい。

本発明の実施の形態１としての油圧アクチュエータ制御装置が適用されたバルブタイミング可変機構の油圧システムの概略構成を示す図である。 静止時のライン油圧とエンジン回転数及び油温との関係を示す図である。 本発明の実施の形態２としての油圧アクチュエータ制御装置が適用されたバルブタイミング可変機構の油圧システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態３にかかる目標位相角制限制御のブロック図である。

符号の説明

２，２Ａ，２Ｂ 油圧アクチュエータ
４，４Ａ，４Ｂ オイルコントロールバルブ
６ オイルポンプ
８ 作動油供給管
１０，３０ 制御装置
１２ 目標位相角設定部
１４，１４Ａ，１４Ｂ デューティ比算出部
１６ ライン油圧推定部
１８ 作動限界算出部
２０ ベース油圧推定部
２２ 油圧低下量推定部
２４ 推定ライン圧算出部

Claims (4)

1. 油圧アクチュエータの作動量を制御する制御装置において、
   前記油圧アクチュエータへの作動油の供給量を調整する流量調整弁と、
   前記油圧アクチュエータの目標作動量を設定する目標作動量設定手段と、
   作動油のライン油圧を推定するライン油圧推定手段と、
   前記目標作動量設定手段で設定される目標作動量の時間変化率と前記ライン油圧推定手段で推定されるライン油圧とに基づき、前記油圧アクチュエータの逆モデルを用いて前記流量調整弁の操作量を算出する操作量算出手段と、
   前記操作量算出手段で算出された操作量に従い前記流量調整弁を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする油圧アクチュエータの制御装置。
2. 前記ライン油圧推定手段は、
   前記油圧アクチュエータの非作動時のライン油圧であるベース油圧を推定するベース油圧推定手段と、
   前記油圧アクチュエータの作動に伴う油圧低下量を推定する油圧低下量推定手段とを含み、
   前記ベース油圧推定手段で推定されるベース油圧と前記油圧低下量推定手段で推定される油圧低下量とからライン油圧を推定することを特徴とする請求項１記載の油圧アクチュエータ制御装置。
3. 前記油圧アクチュエータを含む複数の油圧アクチュエータが共通の作動油供給管に接続されており、
   前記ライン油圧推定手段は、
   前記複数の油圧アクチュエータの非作動時のライン油圧であるベース油圧を推定するベース油圧推定手段と、
   前記各油圧アクチュエータのそれぞれの作動に伴う油圧低下量を推定する油圧低下量推定手段とを含み、
   前記ベース油圧推定手段で推定されるベース油圧と前記油圧低下量推定手段で推定される油圧低下量とからライン油圧を推定することを特徴とする請求項１記載の油圧アクチュエータ制御装置。
4. 前記ライン油圧推定手段で推定されるライン油圧から前記油圧アクチュエータの作動限界を算出する作動限界算出手段をさらに備え、
   前記目標作動量設定手段は、前記作動限界算出手段で算出される作動限界内で前記油圧アクチュエータの目標作動量を設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の油圧アクチュエータ制御装置。
   
   

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