JP2006200402A - Variable valve system for internal combustion engine - Google Patents

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Toshihiro Tsuchida
敏博 土田
Kazutaka Adachi
和孝 安達
Yutaka Kaneko
金子  豊
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately control a variable valve system by building a model of the variable valve system dealing with nonlinear characteristics caused by valve spring reaction force or the like. <P>SOLUTION: Operation characteristics of the variable valve system is modeled by using spring rate calculated as "driving force of an actuator/displacement of lift characteristics" at every displacement of lift characteristics to be varied, control command value of the actuator is calculated with using the model. Change direction of lift characteristics is determined (S12, S13). Different correction values are calculated for determination results (S13, S15, S16) to correct control command value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性(リフト量、作動角)を機関の運転状態に応じて可変する内燃機関の可変動弁装置に関する。   The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that varies the lift characteristics (lift amount, operating angle) of an intake valve or an exhaust valve of the internal combustion engine in accordance with the operating state of the engine.

周知のように、機関低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸気弁・排気弁のリフト特性を機関の運転状態に応じて可変する内燃機関の可変動弁装置が提案されている。
この種の可変動弁装置として、特許文献1に示されるものでは、バルブスプリングの反力によって可変動弁装置の制御軸に作用する非線形特性の反力トルクを外乱として取り扱って制御を行っている。
特開2001−3773号公報
As is well known, the intake valve / exhaust valve lift is used to improve fuel economy at low engine speed and low load, to ensure stable operation, and to ensure sufficient output by improving intake charging efficiency at high speed and high load. There has been proposed a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine in which the characteristics can be varied in accordance with the operating state of the engine.
As this type of variable valve device, the one disclosed in Patent Document 1 performs control by treating a reaction torque of nonlinear characteristics acting on a control shaft of the variable valve device as a disturbance by a reaction force of a valve spring. .
JP 2001-3773 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の可変動弁装置では、フィードバック制御系の安定性と反力トルクとの関係が明らかにできず、また、フィードバック制御系に対するバラツキ、経年変化の影響を容易に扱えない。
また、安定性解析では、制御対象の伝達関数とフィードバック補償器の伝達関数とを掛け合わせた一巡伝達関数が必要であるが、反力トルクを外乱として取り扱って制御対象(可変動弁装置)のモデルに反力トルク作用を組み込んでいないので、モデル化が不十分であり、この不十分な制御対象の伝達関数を用いて一巡伝達関数を求めても、安定性解析を正しく行うことができない。
However, in the variable valve operating device described in Patent Document 1, the relationship between the stability of the feedback control system and the reaction torque cannot be clarified, and variations in the feedback control system and the effects of secular change can be easily handled. Absent.
In stability analysis, a transfer function that is a multiplication of the transfer function of the controlled object and the transfer function of the feedback compensator is required, but the reaction force torque is treated as a disturbance and the controlled object (variable valve gear) is controlled. Since the reaction force torque action is not incorporated in the model, the modeling is insufficient, and even if the round transfer function is obtained using the transfer function of the insufficient control target, the stability analysis cannot be performed correctly.

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、バルブスプリング反力等に起因する非線形特性に対応した可変動弁装置のモデルを構築して精度よく制御することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to build a model of a variable valve apparatus corresponding to non-linear characteristics caused by a valve spring reaction force and the like and control it with high accuracy. .

このため、本発明は、アクチュエータの駆動力を制御することによって機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性を変化させる構成であって、前記アクチュエータの駆動力と前記リフト特性の変位との関係が非線形な特性を有する内燃機関の可変動弁装置において、可変されるリフト特性の変位毎に「アクチュエータの駆動力/リフト特性の変位」として算出したバネ定数を用いて前記可変動弁装置の動作特性をモデル化し、このモデルを用いて前記アクチュエータの制御指令値を算出すると共に、前記リフト特性の変化方向に応じて異なる補正値を算出して前記制御指令値を補正するようにした。   Therefore, the present invention is configured to change the lift characteristic of the intake valve or exhaust valve of the engine by controlling the driving force of the actuator, and the relationship between the driving force of the actuator and the displacement of the lift characteristic is nonlinear. In the variable valve system for an internal combustion engine having various characteristics, the operating characteristic of the variable valve system is calculated by using a spring constant calculated as “actuator driving force / lift characteristic displacement” for each variable displacement of the lift characteristic. The control command value for the actuator is calculated using this model, and the control command value is corrected by calculating a different correction value according to the change direction of the lift characteristic.

本発明によれば、リフト特性毎に算出したバネ定数を用いることにより、バルブ特性の可変範囲の全域に亘って、バルブスプリング反力等に起因する非線形特性に対応した可変動弁装置のモデルを構築できるので、個体バラツキによる特性違いにも容易に対応させて制御性能を向上できる。また、リフト特性の変化方向に応じて異なる補正を行うことにより、リフト特性の応答からヒステリシスの影響を効果的に排除することができ、設計者が希望する応答に対して良好な追従性を実現できる。   According to the present invention, by using a spring constant calculated for each lift characteristic, a variable valve device model corresponding to a non-linear characteristic caused by a valve spring reaction force or the like over the entire variable range of the valve characteristic can be obtained. Since it can be constructed, it is possible to easily cope with characteristic differences due to individual variations and improve control performance. In addition, by performing different corrections according to the direction of change in the lift characteristics, the effect of hysteresis can be effectively eliminated from the response of the lift characteristics, and good follow-up to the response desired by the designer is achieved. it can.

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図1〜図3は、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置を、吸気弁側に適用した実施形態を示している。なお、図1では排気弁側(図1の下側)の構成を図示省略している。
シリンダヘッド10の上部には、全気筒にわたって連続した駆動軸11が設けられている。この駆動軸11は、図外の一端にスプロケットが取り付けられ、タイミングチェーン等を介して機関のクランクシャフトに連動して回転する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show an embodiment in which the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is applied to the intake valve side. In FIG. 1, the configuration on the exhaust valve side (lower side in FIG. 1) is not shown.
A drive shaft 11 that is continuous over all the cylinders is provided on the upper portion of the cylinder head 10. The drive shaft 11 has a sprocket attached to one end (not shown) and rotates in conjunction with the crankshaft of the engine via a timing chain or the like.

この駆動軸11の外周には、吸気弁(又は排気弁)19を駆動する揺動カム18の円筒状の軸受部18aが相対回転可能に外嵌している。この揺動カム18は、先端部(カムノーズ)18bを有する薄板状をなし、その外周に、吸気弁19の上端に設けられた伝達部材としてのバルブリフタ19aの上面19bに摺接するカム面18cが形成されている。
また、駆動軸11の外周にはリング状の偏心カム12が圧入等により固定されている。この偏心カム12の中心(軸心)C2は、駆動軸11の中心(軸心)C1に対して所定量偏心している。この偏心カム12の外周には、リング状リンク13の基部13aがベアリング等を介して相対回転可能に外嵌している。なお、揺動カム18の揺動中心(軸心)は、駆動軸11の中心C1と一致している。
A cylindrical bearing portion 18a of a swing cam 18 that drives an intake valve (or exhaust valve) 19 is fitted on the outer periphery of the drive shaft 11 so as to be relatively rotatable. The swing cam 18 has a thin plate shape having a tip (cam nose) 18b, and a cam surface 18c that slides on an upper surface 19b of a valve lifter 19a as a transmission member provided at the upper end of the intake valve 19 is formed on the outer periphery thereof. Has been.
A ring-shaped eccentric cam 12 is fixed to the outer periphery of the drive shaft 11 by press fitting or the like. The center (axial center) C2 of the eccentric cam 12 is eccentric by a predetermined amount with respect to the center (axial center) C1 of the drive shaft 11. A base portion 13a of a ring-shaped link 13 is fitted on the outer periphery of the eccentric cam 12 so as to be relatively rotatable via a bearing or the like. Note that the swing center (axial center) of the swing cam 18 coincides with the center C1 of the drive shaft 11.

駆動軸11の斜め上方には、制御軸14が駆動軸11と略平行に気筒列方向に延設されている。この制御軸14は、後述する駆動部20により機関の運転状態に応じて所定角度回転され、保持される。
制御軸14の外周には、リング状の制御カム15が圧入等により固定されている。制御カム15の中心(軸心)C4は、制御軸14の中心(軸心)C3に対して所定量偏心している。この制御カム15の外周には、ロッカアーム16の円筒状の中央基部が相対回転可能に外嵌している。このロッカアーム16の一端部16aと、リング状リンク13の小径な先端部13bとは、両者16a、13bを挿通する第1ピン29aを介して相対回転可能に連結されている。
A control shaft 14 extends in the cylinder row direction substantially parallel to the drive shaft 11 obliquely above the drive shaft 11. The control shaft 14 is rotated by a predetermined angle according to the operating state of the engine by a drive unit 20 described later and held.
A ring-shaped control cam 15 is fixed to the outer periphery of the control shaft 14 by press fitting or the like. The center (axial center) C4 of the control cam 15 is eccentric by a predetermined amount with respect to the center (axial center) C3 of the control shaft 14. A cylindrical central base of the rocker arm 16 is fitted on the outer periphery of the control cam 15 so as to be relatively rotatable. One end portion 16a of the rocker arm 16 and the small-diameter tip portion 13b of the ring-shaped link 13 are coupled to each other via a first pin 29a that passes through both the 16a and 13b.

また、ロッカアーム16の他端部16bと揺動カム18とは、ロッド状リンク17によって連携されている。より具体的には、ロッカアーム16の他端部16bと、ロッド状リンク17の一端部17aとは、両者16b、17aを挿通する第2ピン29bを介して相対回転可能に連結されている。また、ロッド状リンク17の他端部17bと揺動カム18とは、両者17b、18を挿通する第3ピン29cを介して相対回転可能に連結されている。   The other end 16 b of the rocker arm 16 and the swing cam 18 are linked by a rod-shaped link 17. More specifically, the other end portion 16b of the rocker arm 16 and the one end portion 17a of the rod-shaped link 17 are coupled to each other via a second pin 29b that passes through both the 16b and 17a so as to be relatively rotatable. Further, the other end 17b of the rod-shaped link 17 and the swing cam 18 are coupled to each other via a third pin 29c through which both the ends 17b and 18 are inserted.

次に、制御軸14を回転、保持する駆動部20の構成を説明する。
図1に示すように、制御軸14は、シリンダヘッド10に固定されるケース22内まで延びており、その一端にウォームホイール21が固定されている。ケース22には、ECU(エンジンコントロールユニット)50からの制御信号により駆動される電動モータ26が取り付けられており、この電動モータ26の出力軸26aは、ローラベアリング25を介してケース22内に回転可能に延在している。この出力軸26aに、ウォームホイール21と噛合するウォームギヤ24が固定されている。なお、ウォームギヤ24とウォームホイール21の間でモータトルクを増大させるために、ギヤ比を適宜に大きく設定してある。また、ケース22には、制御軸14(ウォームホイール21)の回転角度を検出する回転角センサ23が取り付けられており、この回転角センサ23の出力は、上記ECU50に入力され、該回転角センサ23で検出された制御軸14の回転角、すなわち、吸気弁19の作動角(リフト量)検出値に基づいて、電動モータ26がフィードバック制御される。
Next, the configuration of the drive unit 20 that rotates and holds the control shaft 14 will be described.
As shown in FIG. 1, the control shaft 14 extends into a case 22 fixed to the cylinder head 10, and a worm wheel 21 is fixed to one end thereof. An electric motor 26 driven by a control signal from an ECU (Engine Control Unit) 50 is attached to the case 22, and an output shaft 26 a of the electric motor 26 rotates into the case 22 via a roller bearing 25. It extends as possible. A worm gear 24 that meshes with the worm wheel 21 is fixed to the output shaft 26a. In order to increase the motor torque between the worm gear 24 and the worm wheel 21, the gear ratio is set appropriately large. Further, a rotation angle sensor 23 for detecting the rotation angle of the control shaft 14 (worm wheel 21) is attached to the case 22, and the output of the rotation angle sensor 23 is input to the ECU 50, and the rotation angle sensor The electric motor 26 is feedback-controlled based on the rotation angle of the control shaft 14 detected at 23, that is, the detected value of the operating angle (lift amount) of the intake valve 19.

このような構成により、機関の回転に連動して駆動軸11が回転すると、偏心カム12を介してリング状リンク13が並進移動し、これに応じてロッカアーム16が制御カム15の中心C4を揺動中心として揺動し、かつ、ロッド状リンク17を介して揺動カム18が揺動する。このとき、揺動カム18のカム面18cが、吸気弁19の上端に設けられた伝達部材としてのバルブリフタ19aの上面に摺接し、バルブリフタ19aを図外のバルブスプリングの反力に抗して押圧することにより、吸気弁19が機関の回転に連動して開閉作動する。   With such a configuration, when the drive shaft 11 rotates in conjunction with the rotation of the engine, the ring-shaped link 13 moves in translation via the eccentric cam 12, and the rocker arm 16 swings the center C4 of the control cam 15 accordingly. The swing cam 18 swings as a moving center, and the swing cam 18 swings through the rod-shaped link 17. At this time, the cam surface 18c of the swing cam 18 is in sliding contact with the upper surface of the valve lifter 19a as a transmission member provided at the upper end of the intake valve 19, and the valve lifter 19a is pressed against the reaction force of a valve spring (not shown). As a result, the intake valve 19 opens and closes in conjunction with the rotation of the engine.

また、機関の運転状態に応じて電動モータ26の出力軸26aが回転駆動されると、ウォームギヤ24、ウォームホイール21を介して制御軸14が回転して、ロッカアーム16の揺動中心となる制御カム15の中心C4の位置が変化し、吸気弁19のリフト特性が連続的に変化する。より具体的には、制御軸14が大きく回転されて(すなわち、制御軸14の作動角が大きく)、制御カム15の中心C4と駆動軸11の中心C1との距離を近づけるほど、バルブリフト量及びバルブ作動角が大きくなる。   Further, when the output shaft 26a of the electric motor 26 is rotationally driven in accordance with the operating state of the engine, the control shaft 14 rotates through the worm gear 24 and the worm wheel 21, and the control cam that becomes the rocking center of the rocker arm 16 is rotated. The position of the center C4 of 15 changes, and the lift characteristic of the intake valve 19 changes continuously. More specifically, the valve lift amount is increased as the control shaft 14 is largely rotated (that is, the operating angle of the control shaft 14 is increased) and the distance between the center C4 of the control cam 15 and the center C1 of the drive shaft 11 is reduced. In addition, the valve operating angle increases.

次に、上記可変動弁装置(機構)の動作特性を、図4〜6を参照して考察する。
ロッカアーム16の他端部16bには、吸気弁19のバルブスプリング反力等によって生じる反力F1が、揺動カム18、ロッド状リンク17、第2ピン29b等を介して作用する。また、ロッカアーム16の一端部16aには、反作用として発生する反力F2が、偏心カム12、リング状リンク13、第1ピン29a等を介して作用する。従って、ロッカアーム16の揺動中心C4には、実質的に反力F1、F2の合成反力F3が作用する。
Next, the operational characteristics of the variable valve device (mechanism) will be discussed with reference to FIGS.
A reaction force F1 generated by a valve spring reaction force of the intake valve 19 acts on the other end portion 16b of the rocker arm 16 via the swing cam 18, the rod-shaped link 17, the second pin 29b, and the like. A reaction force F2 generated as a reaction acts on the one end 16a of the rocker arm 16 via the eccentric cam 12, the ring-shaped link 13, the first pin 29a, and the like. Therefore, the combined reaction force F3 of the reaction forces F1 and F2 substantially acts on the rocking center C4 of the rocker arm 16.

これにより、制御軸14には、制御軸14の中心C3から合成反力F3の方向線までの腕長さr1と合成反力F3との積であるトルクT1が作用する。従って、駆動部20が制御軸14を所定の角度に保持するためには、少なくとも上記のトルクT1に釣り合う逆向きのトルクを必要とする。
制御軸14が所定の回転角度に保持された状態では、図4に示すように、揺動カム18が最も高リフト側へ押し下げられたとき、すなわち、図4の反時計方向に最も揺動したときに合成反力F3が最大となる。このときの合成反力F3の方向は、駆動軸11の中心C1と制御軸14の中心C3とを結ぶ第1の線L1と略平行となる。
As a result, a torque T1 that is the product of the arm length r1 from the center C3 of the control shaft 14 to the direction line of the combined reaction force F3 and the combined reaction force F3 acts on the control shaft 14. Therefore, in order for the drive unit 20 to hold the control shaft 14 at a predetermined angle, at least a reverse torque that matches the torque T1 is required.
In a state where the control shaft 14 is held at a predetermined rotation angle, as shown in FIG. 4, when the swing cam 18 is pushed down to the highest lift side, that is, swings most counterclockwise in FIG. Sometimes the combined reaction force F3 becomes maximum. The direction of the resultant reaction force F3 at this time is substantially parallel to the first line L1 connecting the center C1 of the drive shaft 11 and the center C3 of the control shaft 14.

ここで、図6に示すように、合成反力F3は、リフト量(及び作動角)の増大に応じて増大する[(A):最小作動角、(B):中間位置、(C):最大作動角]が、腕長さr1は、偏心カム12の回転にしたがって、最小作動角から中間位置までは増大するが、その後は減少する。このため、合成反力F3と腕長さr1との積であるトルクT1は、作動角θに対して非線形な特性を有する。   Here, as shown in FIG. 6, the resultant reaction force F3 increases as the lift amount (and the operating angle) increases [(A): minimum operating angle, (B): intermediate position, (C): The maximum operating angle] increases as the arm length r1 increases from the minimum operating angle to the intermediate position as the eccentric cam 12 rotates, but then decreases. Therefore, the torque T1, which is the product of the combined reaction force F3 and the arm length r1, has a nonlinear characteristic with respect to the operating angle θ.

図7は、制御軸14の作動角θCSと駆動電流iCS(トルクT1に比例する)との関係を示している。ここで、本実施形態においては、図7に示すように、非線形な「作動角θCS−駆動電流iCS特性」に対し、作動角θCS毎のバネ定数K(θCS)を下式のように定義して算出し、該バネ定数K(θCS)を用いて制御対象である可変動弁機構の動作特性をモデル化しつつ作動角θCSの位置決め制御を行う。 FIG. 7 shows the relationship between the operating angle θ CS of the control shaft 14 and the drive current i CS (proportional to the torque T1). In this embodiment, as shown in FIG. 7, the spring constant K (θ CS ) for each operating angle θ CS is expressed by the following equation with respect to the nonlinear “operating angle θ CS −driving current i CS characteristics”. Positioning control of the operating angle θ CS is performed while modeling the operating characteristics of the variable valve mechanism to be controlled using the spring constant K (θ CS ).

A(θCS)=i(θCS)/θCS …(1)
K(θCS)=A(θCS)・KT …(2)
但し、KT:電動モータ26のトルク定数である。
すなわち、図8に示すように、駆動電流i(θCS)を作動角θCSで除算したA(θCS)に、電動モータ26のトルク定数KTを乗算した値を各作動角θCSにおけるバネ定数K(θCS)とし(図8参照)、算出されたバネ定数K(θCS)を作動角θCS毎に割り付けて図9に示す「作動角−バネ定数マップ」を作成する。このようにバネ定数を定義することで、非線形特性を有する作動角と駆動電流とを連続的かつ一義的な関数として設定でき、可変動弁機構を後述するようにモデル化することが可能となる。
A (θ CS ) = i (θ CS ) / θ CS (1)
K (θ CS ) = A (θ CS ) · K T (2)
Where K T is the torque constant of the electric motor 26.
That is, as shown in FIG. 8, a value obtained by multiplying A (θ CS ) obtained by dividing the drive current i (θ CS ) by the operating angle θ CS and the torque constant K T of the electric motor 26 at each operating angle θ CS . The spring constant K (θ CS ) is set (see FIG. 8), and the calculated spring constant K (θ CS ) is assigned to each operating angle θ CS to create an “operating angle-spring constant map” shown in FIG. By defining the spring constant in this way, the operating angle and driving current having non-linear characteristics can be set as a continuous and unambiguous function, and the variable valve mechanism can be modeled as described later. .

図10は、ECU50によって実行される作動角θCSの位置決め制御システムを示すブロック図であり、大きく分けて動特性補償部101、応答性補償部102、オフセット補償器103及び制御対象である可変動弁機構104を含んで構成される。
まず、可変動弁機構104の伝達関数Gp(s)は、動特性と静特性との積として、次式に示すような0次/2次で表すことができる(可変動弁機構のモデル化)。ここで、下式右辺の左側の項が動特性、右側の項が静特性を示している。
FIG. 10 is a block diagram showing a positioning control system for the operating angle θ CS executed by the ECU 50, which is roughly divided into a dynamic characteristic compensator 101, a responsiveness compensator 102, an offset compensator 103, and a variable motion that is a control target. A valve mechanism 104 is included.
First, the transfer function Gp (s) of the variable valve mechanism 104 can be expressed as a product of a dynamic characteristic and a static characteristic in a zero order / second order as shown in the following equation (modeling of the variable valve mechanism) ). Here, the term on the left side of the right side of the formula below represents dynamic characteristics, and the term on the right side represents static characteristics.

Figure 2006200402
Figure 2006200402

ただし、J:可変動弁機構の慣性モーメント、D:可変動弁装置の粘性抵抗、KT:電動モータのトルク定数、K(θCS):バネ定数(上記「作動角−バネ定数マップ」から算出される)、θCS:可変動弁装置の作動角である。
以上のことを踏まえて、図10に示した制御システムの各要素について説明する。
動特性補償部101は、本発明に係るフィードフォワード補償器に相当し、設計者が希望する作動角の応答(減衰比ζ、振動数ω)が次式(4)に示す目標作動角演算器102aの伝達関数GT(s)で与えられると、
However, J: Moment of inertia of the variable valve mechanism, D: Viscosity resistance of the variable valve device, K T : Torque constant of the electric motor, K (θ CS ): Spring constant (from the above “operating angle-spring constant map” Calculated), θ CS : the operating angle of the variable valve gear.
Based on the above, each element of the control system shown in FIG. 10 will be described.
The dynamic characteristic compensator 101 corresponds to a feedforward compensator according to the present invention, and a target operating angle calculator whose response (damping ratio ζ, frequency ω) desired by the designer is expressed by the following equation (4). Given the transfer function G T (s) of 102a,

Figure 2006200402
Figure 2006200402

入力値かつ最終目標値である到達作動角θCSTに対し、作動角θCSが動特性GT(s)で追従するように、GFF(s)=GT(s)/GP(s)の関係より求めた動特性補償部101の伝達関数GFF(s)により、次式(5)に示すように、駆動電流のフィードフォワード分である動特性補償出力iCSFFを算出し、第1加算部111に出力する。つまり、動特性補償部101は、2次/2次フィルタで構成される。 G FF (s) = G T (s) / G P (s) so that the operating angle θ CS follows the input value and the final target value, which is the final operating value θ CST , by the dynamic characteristic G T (s). ), The dynamic characteristic compensation output i CSFF that is the feedforward portion of the drive current is calculated as shown in the following equation (5) using the transfer function GFF (s) of the dynamic characteristic compensator 101 obtained from the relationship of The result is output to the adding unit 111. That is, the dynamic characteristic compensator 101 is composed of a secondary / secondary filter.

Figure 2006200402
Figure 2006200402

応答性補償部102は、目標作動角演算器102a、減算部110及び動特性補償出力補償器102bから構成される。なお、目標作動角演算器102aが本発明に係る目標リフト特性設定手段に相当し、動特性補償出力補償器102bが本発明に係るフィードバック補償器に相当する。
目標作動角演算器102aは、機関の運転状態に応じて設定される到達作動角θCSTを入力とし、設計者が希望する作動角の応答である目標作動角θCSMを(6)式に基づき演算し、減算部110及びオフセット補償器103に出力する。この目標作動角θCSMは、作動角θCSが最終的な到達作動角θCSTに至るまでの過渡的な作動角である。
The responsiveness compensator 102 includes a target operating angle calculator 102a, a subtractor 110, and a dynamic characteristic compensation output compensator 102b. The target operating angle calculator 102a corresponds to the target lift characteristic setting means according to the present invention, and the dynamic characteristic compensation output compensator 102b corresponds to the feedback compensator according to the present invention.
The target operating angle calculator 102a receives the reaching operating angle θ CST set according to the operating state of the engine, and calculates the target operating angle θ CSM that is the response of the operating angle desired by the designer based on the equation (6). Calculate and output to the subtractor 110 and the offset compensator 103. This target operating angle θ CSM is a transient operating angle until the operating angle θ CS reaches the final reached operating angle θ CST .

Figure 2006200402
Figure 2006200402

減算部110は、(7)式に示すように、目標作動角θCSMから実作動角θCSを減算して偏差量θERRを算出し、動特性補償出力補償器102bに出力する。
θERR=θCSM−θCS …(7)
動特性補償出力補償器102bは、積分特性を有し、制御対象のパラメータ変化に対して安定性が補償されているフィルタを用いて、偏差量θERRから動特性補償出力補正値iCSFBを算出し、第1加算部111に出力する。上記積分特性を有するフィルタの例として(8)式があげられる。ここで、PおよびIは安定性が補償されているゲインである。この場合、動特性補償出力補償値iCSFBは(9)式により算出される。
As shown in the equation (7), the subtraction unit 110 subtracts the actual operating angle θ CS from the target operating angle θ CSM to calculate the deviation amount θ ERR and outputs it to the dynamic characteristic compensation output compensator 102b.
θ ERR = θ CSM −θ CS … (7)
The dynamic characteristic compensation output compensator 102b calculates the dynamic characteristic compensation output correction value i CSFB from the deviation amount θ ERR using a filter having an integral characteristic and whose stability is compensated for the change in the parameter to be controlled. And output to the first adder 111. As an example of the filter having the above-mentioned integral characteristic, the equation (8) is given. Here, P and I are gains whose stability is compensated. In this case, the dynamic characteristic compensation output compensation value i CSFB is calculated by the equation (9).

FB(s)=(Ps+I)/s …(8)
CSFB=[(Ps+I)/s]・θERR …(9)
第1加算部111は、(10)式に示すように、動特性補償部101で算出された動特性補償出力iCSFF及び動特性補償出力補償器102bで算出された動特性補償出力補正値iCSFBを加算して基本電流指令値iCMDを算出し、第2加算部112に出力する。なお、かかる基本電流指令値iCMDが本発明に係る制御指令値に相当する。
G FB (s) = (Ps + I) / s (8)
i CSFB = [(Ps + I) / s] · θ ERR (9)
As shown in the equation (10), the first addition unit 111 includes the dynamic characteristic compensation output i CSFF calculated by the dynamic characteristic compensation unit 101 and the dynamic characteristic compensation output correction value i calculated by the dynamic characteristic compensation output compensator 102b. The basic current command value i CMD is calculated by adding CSFB and output to the second addition unit 112. The basic current command value i CMD corresponds to the control command value according to the present invention.

CMD=iCSFB+iCSFF …(10)
オフセット補償器103は、入力された目標作動角(規範応答)θCSMに基づいてオフセット補正量iOFFSETを算出し、第2加算部112に出力する。なお、かかるオフセット補正量iOFFSETが本発明に係る補正値に相当し、また、オフセット補正量iOFFSETの算出処理の詳細は後述する(図11〜14参照)。
i CMD = i CSFB + i CSFF (10)
The offset compensator 103 calculates the offset correction amount i OFFSET based on the input target operating angle (normative response) θ CSM and outputs it to the second adder 112. The offset correction amount i OFFSET corresponds to a correction value according to the present invention, and details of the calculation process of the offset correction amount i OFFSET will be described later (see FIGS. 11 to 14).

そして、第2加算部112は、(11)式に示すように、入力された基本電流指令値iCMDとオフセット補正量iOFFSETとを加算して最終電流指令値iCSCを算出し、可変動弁装置104(の電動モータ26)に出力する。
CSC=iCMD+iOFFSET …(11)
次に、上記オフセット補償器103及び該オフセット補償器103において実行されるオフセット補正量iOFFSETの算出処理について説明する。
Then, the second adder 112 calculates the final current command value i CSC by adding the input basic current command value i CMD and the offset correction amount i OFFSET , as shown in the equation (11). It outputs to the valve device 104 (the electric motor 26 thereof).
i CSC = i CMD + i OFFSET (11)
Next, the offset compensator 103 and the offset correction amount i OFFSET calculation process executed in the offset compensator 103 will be described.

制御システムの基本的な構成としては、上記基本電流指令値iCMDを可変動弁装置に出力することになるのであるが、図11(a)に示すように、実際の可変動弁装置の作動角θCSと駆動電流iCSの関係は、摩擦やバルブスプリング等の影響により、作動角θCSが増大するとき(リフト量が増加する方向にあるとき)は、減少するとき(リフト量が減少する方向にあるとき)よりも同一作動角θCSにおける駆動電流iCSが大きくなるヒステリシスを有し、かつ、作動角θCSが増大するときは上記基本電流指令値iCMD(図中のoffset0_lineに相当する)よりも大きな駆動電流を必要とし、作動角θCSが減少するときは上記基本電流指令値iCMDよりも小さな駆動電流でよいことが確認されている。 The basic configuration of the control system is to output the basic current command value i CMD to the variable valve operating device. As shown in FIG. 11A, the actual operation of the variable valve operating device is performed. The relationship between the angle θ CS and the drive current i CS is that when the operating angle θ CS increases (when the lift amount increases) due to the effects of friction, valve springs, etc., it decreases (the lift amount decreases). has a hysteresis drive current i CS increases at the same operating angle theta CS than one time) in the direction of, and, in offset0_line in the basic current instruction value i CMD (FIG when operating angle theta CS increases It is confirmed that a drive current smaller than the basic current command value i CMD is sufficient when a larger drive current is required and the operating angle θ CS decreases.

従って、単に基本電流指令値iCMDを出力しただけでは、指令値と可変動弁装置の実際の動作とにずれが生じて応答性が悪化してしまったり、必要以上に大きな駆動電流を供給して消費電力を増大させてしまったりするおそれがある。
そこで、本実施形態においては、図11(a)に示す実機データ(作動角−電流値)を基に、図11(b)に示すような表をあらかじめ作成しておき、オフセット補償器103において、この表を参照することにより、同一作動角であっても、リフト量増加(リフト上昇)方向であるかリフト量減少(リフト下降)方向であるかによって異なるオフセット補正量iOFFSETを算出し、算出したオフセット補正量iOFFSETで(基本)電流指令値iCMDを補正して最終的な電流指令値iCSCを算出するようにしている。
Therefore, simply outputting the basic current command value i CMD may cause a difference between the command value and the actual operation of the variable valve operating system, resulting in poor responsiveness or supplying a larger drive current than necessary. May increase power consumption.
Therefore, in the present embodiment, a table as shown in FIG. 11B is created in advance based on the actual machine data (operation angle-current value) shown in FIG. By referring to this table, even when the operating angle is the same, an offset correction amount i OFFSET that differs depending on whether the lift amount is increasing (lifting up) or the lift amount decreasing (lifting down) is calculated. The final current command value i CSC is calculated by correcting the (basic) current command value i CMD with the calculated offset correction amount i OFFSET .

図12は、オフセット補正量iOFFSETの算出のメインルーチンを示している。図11において、S1では、最小値θMIN<(現在の)作動角θCS<最大値θMAXであるか否かを判定する。ここで、最大値θMAXは最大作動角を示し、このときバルブリフト量が最大となる。最小値θMINは最小作動角を示し、このときバルブリフト量が最小となる。θMIN<θCS<θMAXであれば、すなわち、作動角θCSが最大値θMAXでも最小値θMINでもなければS2に進み、第1のオフセット補正量算出制御を行う(図13参照)。一方、θCS=θMAX又はθCS=θMINであれば、すなわち、作動角θCSが最大作動角又は最小作動角となっていればS3に進み、第2のオフセット補正量算出制御を行う(図14参照)。 FIG. 12 shows a main routine for calculating the offset correction amount i OFFSET . In FIG. 11, in S1, it is determined whether or not the minimum value θ MIN <(current) operating angle θ CS <the maximum value θ MAX . Here, the maximum value θ MAX indicates the maximum operating angle, and at this time, the valve lift amount becomes maximum. The minimum value θ MIN indicates the minimum operating angle, and at this time, the valve lift is minimized. If θ MINCSMAX , that is, if the operating angle θ CS is not the maximum value θ MAX or the minimum value θ MIN , the process proceeds to S2 and first offset correction amount calculation control is performed (see FIG. 13). . On the other hand, if θ CS = θ MAX or θ CS = θ MIN , that is, if the operating angle θ CS is the maximum operating angle or the minimum operating angle, the process proceeds to S3, and second offset correction amount calculation control is performed. (See FIG. 14).

図13は、図12のS2で実行される第1のオフセット補正量算出制御の内容を示している。S11では、入力された目標作動角θCSMから前回値θCSM(-1)を減算し、その変化量Grad(=θCSM−θCSM(-1))を算出する。
S12では、算出した変化量Gradが正(Grad>0)であるか否かを判定する。Grad>0、すなわち、リフト量増加方向(リフト上昇方向)であればS13に進み、Grad≦0であればS14に進む。
FIG. 13 shows the contents of the first offset correction amount calculation control executed in S2 of FIG. In S11, the previous value θ CSM (−1) is subtracted from the inputted target operating angle θ CSM to calculate the change amount Grad (= θ CSM −θ CSM (−1) ).
In S12, it is determined whether or not the calculated change amount Grad is positive (Grad> 0). If Grad> 0, that is, if the lift amount increases (lift lift direction), the process proceeds to S13. If Grad ≦ 0, the process proceeds to S14.

S13では、目標作動角θCSMに基づいて、図13(b)の「up_offset_line(実線)」と「offset0_line(一点鎖線)」との差「deg_i_up(>0)」を電流補正値XLPFとして算出する。なお、「up_offset_line」は、リフト量を増加させていくときに可変動弁装置の作動角θCSを変化させるために必要な電流値であり、「offset0_line」は、上述したように基本電流指令値iCMDに相当する。 In S13, the difference “deg_i_up (> 0)” between “up_offset_line (solid line)” and “offset0_line (one-dot chain line)” in FIG. 13B is calculated as the current correction value X LPF based on the target operating angle θ CSM . To do. Note that “up_offset_line” is a current value required to change the operating angle θ CS of the variable valve device when increasing the lift amount, and “offset0_line” is the basic current command value as described above. It corresponds to i CMD .

S14では、算出した変化量Gradが負(Grad<0)であるか否かを判定する。Grad<0であれば、すなわち、バルブリフトを下降(リフト量を減少)させる方向であればS15に進み、Grad<0でなければ、すなわち、Grad=0であればS16に進む。
S15では、目標作動角θCSMに基づいて、図13(b)の「dn_offset_line(破線)」と「offset0_line(一点鎖線)」との差「deg_i_dn(<0)」を電流補正値XLPFとして算出する。なお、「dn_offset_line」は、リフト量を減少させていくときに可変動弁装置の作動角θCSを変化させるために必要な電流値である。
In S14, it is determined whether or not the calculated change amount Grad is negative (Grad <0). If Grad <0, that is, if the valve lift is to be lowered (decrease the lift amount), the process proceeds to S15. If Grad <0, that is, if Grad = 0, the process proceeds to S16.
In S15, the difference “deg_i_dn (<0)” between “dn_offset_line (dashed line)” and “offset0_line (dashed line)” in FIG. 13B is calculated as the current correction value X LPF based on the target operating angle θ CSM . To do. Note that “dn_offset_line” is a current value necessary to change the operating angle θ CS of the variable valve apparatus when the lift amount is decreased.

S16では、電流補正値XLPF=XLPF(-1)とし、前回値を保持する。
S17では、(12)式に示すように、S13、S15又はS16で算出した電流補正値XLPFにローパスフィルタを施して、オフセット補正量iOFFSETを算出する。
OFFSET=[1/(1+Ts)]・XLPF …(12)
図14は、図12のS3で実行される第2のオフセット補正量算出制御の内容を示している。S21では、作動角θCSが最小値θMINであるか否かを判定する。θCS=θMINであればS22に進み、θCS≠θMINであればS23に進む。
In S16, the current correction value X LPF = X LPF (−1) is set and the previous value is held.
In S17, as shown in the equation (12), the current correction value X LPF calculated in S13, S15, or S16 is subjected to a low-pass filter to calculate the offset correction amount i OFFSET .
i OFFSET = [1 / (1 + Ts)]. X LPF (12)
FIG. 14 shows the contents of the second offset correction amount calculation control executed in S3 of FIG. In S21, it is determined whether or not the operating angle θ CS is the minimum value θ MIN . If θ CS = θ MIN , the process proceeds to S22, and if θ CS ≠ θ MIN , the process proceeds to S23.

S22では、最小作動角となっており、必ずリフト量を増加させる方向となるので、入力された目標作動角θCSMに基づいて、図13(b)の「up_offset_line(実線)」と「offset0_line(一点鎖線)」との差「deg_i_up(>0)」をオフセット補正量iOFFSETとする。
S23では、最大作動角となっており、必ずリフト量を減少させる方向となるので、入力された目標作動角θCSMに基づいて、図13(b)の「dn_offset_line(破線)」と「offset0_line(一点鎖線)」との差「deg_i_dn(<0)」をオフセット補正量iOFSSETとする。
In S22, the minimum operating angle is the direction in which the lift amount is necessarily increased. Therefore, based on the input target operating angle θ CSM , “up_offset_line (solid line)” and “offset0_line (in FIG. 13B) The difference “deg_i_up (> 0)” from the “dashed line” is set as the offset correction amount i OFFSET .
In S23, the maximum operating angle is the direction in which the lift amount is necessarily reduced. Therefore, based on the input target operating angle θ CSM , “dn_offset_line (broken line)” and “offset0_line ( The difference “deg_i_dn (<0)” from the “dashed line” is set as the offset correction amount i OFSSET .

以上のように、作動角毎に算出したバネ定数K(θCS)を用いて可変動弁装置をモデル化し、該モデルを用いて電流指令値iCSCを算出して制御することにより、パラメータ変動や外乱の影響を受けにくく、かつ設計者が希望する作動角応答を得ることができる。
特に、リフト量の変化方向を判定し、実機データに基づいて、リフト量増加方向とリフト減少方向とで異なるオフセット補正量iOFFSETを算出し、このオフセット補正量iOFFSETで(基本)電流指令値iCMDを補正して最終電流指令値iCSCを算出するようにしたので、ヒステリシスの影響を取り除き、リフト量(作動角)の変化方向にかかわらず、規範応答に対して作動角の良好な追従性を実現できる。また、(現在の)作動角θCSが最小作動角である場合には、必ずリフト増加方向に変化させることになるので、目標作動角θCSMに対応する「deg_i_up」をオフセット補正量iOFFSETとして直ちに算出するようにし、(現在の)作動角θCSが最大作動角である場合には、必ずリフト量減少方向に変化させることになるので、目標作動角θCSMに対応する「deg_i_dn」をオフセット補正量iOFFSET補正量として直ちに算出することにより、制御の簡略化を図りつつ、最小・最大作動角からの作動角変化に対しても良好な追従性を実現するようにしている。
As described above, the variable valve system is modeled using the spring constant K (θ CS ) calculated for each operating angle, and the current command value i CSC is calculated and controlled using the model, thereby changing the parameter variation. In addition, it is difficult to be affected by disturbances and disturbances, and the working angle response desired by the designer can be obtained.
In particular, the change direction of the lift amount is determined, and based on actual machine data, an offset correction amount i OFFSET that differs between the lift amount increasing direction and the lift decreasing direction is calculated, and the (basic) current command value is calculated based on this offset correction amount i OFFSET Since the final current command value i CSC is calculated by correcting i CMD , the effect of hysteresis is removed, and the operating angle follows the norm response well regardless of the change direction of the lift amount (operating angle). Can be realized. Further, when the (current) operating angle θ CS is the minimum operating angle, it is always changed in the lift increasing direction, so “deg_i_up” corresponding to the target operating angle θ CSM is set as the offset correction amount i OFFSET. If the (current) operating angle θ CS is the maximum operating angle, it will always be changed in the lift amount decreasing direction, so that “deg_i_dn” corresponding to the target operating angle θ CSM is offset. By immediately calculating the correction amount i OFFSET as the correction amount, the control can be simplified, and good follow-up can be realized even when the operating angle changes from the minimum / maximum operating angle.

なお、上記実施形態では、オフセット補償器103が規範応答(θCSM)を入力とし、該規範応答に基づいて(すなわち、前回値との比較により)リフト量増加方向であるかリフト量減少方向であるかを判定しているが、これに代えて、図15に示すように、動特性補償部101からの出力である動特性補償出力iCSFFを入力とし、該動特性補償出力iCSFFに基づいて判定したり(第2実施形態)、図16に示すように、基本電流指令値iCMDを入力とし、該基本電流指令値iCMDに基づいて判定したりするように構成してもよい(第3実施形態)。 In the above-described embodiment, the offset compensator 103 receives the reference response (θ CSM ) as an input, and is based on the reference response (that is, by comparison with the previous value) in the lift amount increasing direction or the lift amount decreasing direction. Although determines whether, instead of this, as shown in FIG. 15, a dynamic characteristic compensation output i CSFF is output from the dynamic characteristic compensating unit 101 as an input, based on animal characteristics compensation output i CSFF or determines Te (second embodiment), as shown in FIG. 16, inputs the basic current instruction value i CMD, it may be configured to or determined based on the basic current instruction value i CMD ( Third embodiment).

また、上述したように、可変動弁装置の作動角θCSと駆動電流iCSの関係は、作動角θCSが増大するときは、減少するときより同一作動角θCSの駆動電流iCSが大きくなるヒステリシスを有しているが、このヒス幅が、図17(a)に示すように、機関回転速度Neが大きいほど増大する特性を有することも確認されている。すなわち、作動角θCSが増大するときは、機関回転速度Neが増大するほど駆動電流iCSが大きくなり、作動角θCSが減少するときは、機関回転速度Neが増大するほど駆動電流iCSが小さくなる傾向がある。 Further, as described above, the relationship between the operating angle θ CS of the variable valve operating device and the driving current i CS is such that when the operating angle θ CS increases, the driving current i CS at the same operating angle θ CS is greater than when the operating angle θ CS decreases. It has been confirmed that the hysteresis width has a characteristic that the hysteresis width increases as the engine rotational speed Ne increases as shown in FIG. That is, when the operating angle θ CS increases, the driving current i CS increases as the engine rotational speed Ne increases. When the operating angle θ CS decreases, the driving current i CS increases as the engine rotational speed Ne increases. Tends to be smaller.

そこで、第4実施形態では、上記第1〜第3実施形態において、図17(a)に示す実機データを基に、図17(b)に示すような機関回転速度Neをも考慮した表をあらかじめ作成しておき、これを図11(b)に示す表に代えて用いて、変位量Grad、機関回転速度Ne及び目標作動角θCSMに基づいてオフセット補正量iOFFSETを算出する。この場合、前記図13、図14のフローチャートにおいて「up_offset_line」が現在の機関回転速度Ne(rpm)に応じた「up_offset_rpm_line」に代わり、「dn_offset_line」が現在の機関回転速度Neに応じた「dn_offset_rpm_line」に代わることになる。なお、図では、1000rpmと3000rpmのみを代表例として示しているが、他の回転速度においても補正量iOFFSETを算出できることは言うまでもない。 Therefore, in the fourth embodiment, in the above first to third embodiments, a table that also considers the engine rotational speed Ne as shown in FIG. 17 (b) based on the actual machine data shown in FIG. 17 (a). An offset correction amount i OFFSET is calculated based on the displacement amount Grad, the engine rotational speed Ne, and the target operating angle θ CSM by using this in advance and using this instead of the table shown in FIG. In this case, in the flowcharts of FIGS. 13 and 14, “up_offset_line” is replaced with “up_offset_rpm_line” corresponding to the current engine speed Ne (rpm), and “dn_offset_line” is “dn_offset_rpm_line” corresponding to the current engine speed Ne. Will be replaced. In the figure, only 1000 rpm and 3000 rpm are shown as representative examples, but it goes without saying that the correction amount i OFFSET can be calculated even at other rotational speeds.

さらに、上記各実施形態では、目標作動角(規範応答)θCSMの変化量Gradが0のときは前回の電流補正値XLPFを保持(すなわち、最終電流指令値ICSCも前回値を保持)することになるが、作動角を保持するだけの場合には、作動角に応じて図11(b)の「up_offset_line」と「dn_offset_line」との間の電流値又は作動角及び機関回転速度Neに応じて図17(b)の「up_offset_rpm_line」と「dn_offset_rpm_line」との間の電流値を出力すればよいので、この範囲で適宜設定することが可能である。 Further, in each of the above embodiments, when the change amount Grad of the target operating angle (normative response) θ CSM is 0, the previous current correction value X LPF is held (that is, the final current command value I CSC also holds the previous value). However, in the case where only the operating angle is maintained, the current value or operating angle between “up_offset_line” and “dn_offset_line” in FIG. 11B or the engine rotational speed Ne is set according to the operating angle. Accordingly, the current value between “up_offset_rpm_line” and “dn_offset_rpm_line” in FIG. 17B may be output, and can be set as appropriate within this range.

従って、上記変化量Gradが0のときには(すなわち、S16において)、電流補正値XLPF=0として「offset0_line」上の電流値を出力するようにしたり(第5実施形態)、電流補正値XLPF=「deg_i_dn」として「dn_offset_line」(又は「dn_offset_rpm_line」)上の電流値を出力するようにしたりしてもよい(第6実施形態)。前者の場合は、リフト量(作動角)の変化方向が切り換わった場合の応答性を良好に確保することができ、後者の場合は、消費電流を抑えることができるという利点がある。 Therefore, when the change amount Grad is 0 (that is, in S16), the current correction value X LPF = 0 and the current value on “offset0_line” is output (fifth embodiment), or the current correction value X LPF The current value on “dn_offset_line” (or “dn_offset_rpm_line”) may be output as “deg_i_dn” (sixth embodiment). In the former case, it is possible to satisfactorily ensure responsiveness when the change direction of the lift amount (operating angle) is switched, and in the latter case, there is an advantage that current consumption can be suppressed.

実施形態に係る可変動弁装置の平面図。The top view of the variable valve apparatus which concerns on embodiment. 上記可変動弁装置の要部断面図。The principal part sectional drawing of the said variable valve apparatus. 上記可変動弁装置の駆動部を示す構成図。The block diagram which shows the drive part of the said variable valve apparatus. 上記可変動弁装置の作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of the said variable valve apparatus. 上記可変動弁装置の制御軸及び制御カムを示す構成図。The block diagram which shows the control shaft and control cam of the said variable valve apparatus. 上記制御軸の各回転角における作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action in each rotation angle of the said control shaft. 上記可変動弁装置の作動角と駆動電流の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the operating angle of the said variable valve apparatus, and a drive current. 上記可変動弁装置のバネ定数の算出を説明するための図。The figure for demonstrating calculation of the spring constant of the said variable valve apparatus. バネ定数の基本的な特性マップ。Basic characteristic map of spring constant. 上記可変動弁装置の制御ブロック図。The control block diagram of the said variable valve apparatus. 上記可変動弁装置の作動角、作動角(リフト量)変化方向と駆動電流の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the operating angle of the said variable valve apparatus, an operating angle (lift amount) change direction, and a drive current. オフセット補正量算出のメインルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the main routine of offset correction amount calculation. 第1のオフセット補正量算出制御の内容を示すフローチャート。The flowchart which shows the content of 1st offset correction amount calculation control. 第2のオフセット補正量算出制御の内容を示すフローチャート。The flowchart which shows the content of 2nd offset correction amount calculation control. 第2実施形態に係る可変動弁装置の制御ブロック図。The control block diagram of the variable valve apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る可変動弁装置の制御ブロック図。The control block diagram of the variable valve apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態で用いる、可変動弁装置の作動角、機関回転速度、作動角(リフト量)変化方向と駆動電流の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the operating angle of the variable valve operating apparatus, engine rotational speed, operating angle (lift amount) change direction, and drive current which are used in 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11…駆動軸、12…偏心カム、13…リング状リンク、14…制御軸、15…制御カム、16…ロッカアーム、17…ロッド状リンク、18…揺動カム、19…吸気弁、20…駆動部、50…ECU、101…動特性補償部、102…応答補正部、102a…目標作動角演算器、102b…動特性補償出力補償器、103…オフセット補償器、104…可変動弁装置       DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Drive shaft, 12 ... Eccentric cam, 13 ... Ring-shaped link, 14 ... Control shaft, 15 ... Control cam, 16 ... Rocker arm, 17 ... Rod-shaped link, 18 ... Swing cam, 19 ... Intake valve, 20 ... Drive , 50 ... ECU, 101 ... dynamic characteristic compensation part, 102 ... response correction part, 102a ... target operating angle calculator, 102b ... dynamic characteristic compensation output compensator, 103 ... offset compensator, 104 ... variable valve operating device

Claims (8)

アクチュエータの駆動力を制御することによって機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性を変化させる構成であって、前記アクチュエータの駆動力と前記リフト特性の変位との関係が非線形な特性を有する内燃機関の可変動弁装置において、
可変されるリフト特性の変位毎に「アクチュエータの駆動力/リフト特性の変位」として算出したバネ定数を用いて前記可変動弁装置の動作特性をモデル化し、このモデルを用いて前記アクチュエータの制御指令値を算出する制御指令値算出手段と、
前記リフト特性の変化方向に応じて異なる補正値を算出し、算出した補正値で前記制御指令値を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
An internal combustion engine having a configuration in which lift characteristics of an intake valve or an exhaust valve of an engine are changed by controlling a driving force of an actuator, and a relationship between a driving force of the actuator and a displacement of the lift characteristic is nonlinear. In variable valve gear,
For each variable displacement of the lift characteristic, the operating characteristic of the variable valve operating device is modeled using a spring constant calculated as “actuator driving force / lift characteristic displacement”, and the control command of the actuator is used using this model. Control command value calculating means for calculating a value;
A correction unit that calculates a different correction value according to the change direction of the lift characteristic, and corrects the control command value with the calculated correction value;
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記補正手段は、リフト量が増加する方向にあるか減少する方向にあるかを判定し、
リフト量が増加する方向にあるときは前記制御指令値を増大補正し、リフト量が減少する方向にあるときは前記制御指令値を減少補正することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の可変動弁装置。
The correction means determines whether the lift amount is in the increasing direction or decreasing direction,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the control command value is corrected to increase when the lift amount is in an increasing direction, and the control command value is corrected to decrease when the lift amount is in a decreasing direction. Variable valve gear.
前記補正手段は、現在のリフト量が最大リフト量であるときは前記判定を行うことなく前記制御指令値を減少補正し、現在のリフト量が最小リフト量であるときは前記判定を行うことなく前記制御指令値を増大補正することを特徴とする請求項2記載の内燃機関の可変動弁装置。   The correction means decreases and corrects the control command value without performing the determination when the current lift amount is the maximum lift amount, and does not perform the determination when the current lift amount is the minimum lift amount. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the control command value is corrected to increase. 前記補正手段は、可変されるリフト特性毎に前記補正値を算出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の可変動弁装置。   The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the correction unit calculates the correction value for each variable lift characteristic. 前記補正手段は、機関回転速度毎に前記補正値を算出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の可変動弁装置。   The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the correction means calculates the correction value for each engine speed. 前記制御指令値算出手段は、
機関の運転状態に応じて設定される最終的な到達リフト特性が入力され、実際のリフト特性が所望の応答で追従するようにフィードフォワード補償出力を算出するフィードフォワード補償器と、
前記到達リフト特性が入力され、前記到達リフト特性に対して前記所望の応答を実現するための目標リフト特性を設定する目標リフト特性設定手段と、
前記目標リフト特性と実際のリフト特性との偏差に基づいて、フィードバック補償出力を算出するフィードバック補償器と、を有し、
前記フィードフォワード補償出力と前記フィードバック補償出力とに基づいて前記制御指令値を算出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の内燃機関の可変動弁装置。
The control command value calculating means includes
A feedforward compensator that calculates the feedforward compensation output so that the final lift characteristic set according to the operating state of the engine is input and the actual lift characteristic follows with a desired response;
A target lift characteristic setting unit configured to set a target lift characteristic for realizing the desired response to the ultimate lift characteristic when the ultimate lift characteristic is input;
A feedback compensator for calculating a feedback compensation output based on a deviation between the target lift characteristic and the actual lift characteristic;
6. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control command value is calculated based on the feedforward compensation output and the feedback compensation output.
前記補正手段は、前記フィードフォワード補償出力、前記目標リフト特性又は前記制御指令値に基づいて、前記リフト特性の変化方向を判定することを特徴とする請求項6記載の内燃機関の可変動弁装置。   7. The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the correction means determines a change direction of the lift characteristic based on the feedforward compensation output, the target lift characteristic or the control command value. . 前記可変動弁装置は、
機関の回転に連動して回転する駆動軸と、
前記駆動軸の外周に相対回転可能に外嵌し、前記吸気弁又は排気弁を開閉駆動する揺動カムと、
前記駆動軸の外周に偏心して固定された偏心カムと、
前記偏心カムの外周に相対回転可能に外嵌するリング状リンクと、
前記駆動軸と略平行に延びる制御軸と、
前記制御軸の外周に偏心して固定された制御カムと、
前記制御カムの外周に相対回転可能に外嵌し、その一端で前記リング状リンクと連携されたロッカアームと、
前記ロッカアームの他端と前記揺動カムとを連携するロッド状リンクと、を有し、
前記アクチュエータが前記制御軸を回転させることにより、前記ロッカアームの揺動中心位置が変化して前記リフト特性が変化することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の内燃機関の可変動弁装置。
The variable valve operating device is:
A drive shaft that rotates in conjunction with the rotation of the engine,
A swing cam that is fitted on the outer periphery of the drive shaft so as to be relatively rotatable, and that drives the intake valve or the exhaust valve to open and close;
An eccentric cam fixed eccentrically on the outer periphery of the drive shaft;
A ring-shaped link that is fitted on the outer periphery of the eccentric cam so as to be relatively rotatable;
A control shaft extending substantially parallel to the drive shaft;
A control cam eccentrically fixed to the outer periphery of the control shaft;
A rocker arm that is fitted on the outer periphery of the control cam so as to be relatively rotatable, and is linked to the ring-shaped link at one end thereof;
A rod-shaped link that links the other end of the rocker arm and the swing cam;
8. The internal combustion engine according to claim 1, wherein when the actuator rotates the control shaft, a rocking center position of the rocker arm is changed to change the lift characteristics. 9. Variable valve gear.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008157084A (en) * 2006-12-22 2008-07-10 Nissan Motor Co Ltd Variable valve train control device
JP2009215955A (en) * 2008-03-10 2009-09-24 Nissan Motor Co Ltd Device and method for controlling hydraulic actuator

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