JP2007270708A - 可変バルブタイミング機構の制御装置 - Google Patents

可変バルブタイミング機構の制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】カムトルク状態によってカムシャフトの回転位相が変化し難くなる場合があっても、操作量が過剰設定されてしまうことを防止できる可変バルブタイミング機構の制御装置を提供する。
【解決手段】カムシャフトに連結されるベーンで仕切られる進角側油圧室と遅角側油圧室との間で、カムトルクを利用して油を移送させることで、クランクシャフトに対するカムシャフトに回転位相を変化させてバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構において、カムトルクの変動の1周期毎に、回転位相の実際値と目標値との偏差に基づいて操作量を演算・出力させる。
【選択図】図4

Description

本発明は、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ことで、機関バルブのバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構の制御装置に関する。
特許文献1には、バルブタイミングを進角側に変化させる進角側油圧室と遅角側に変化させる遅角側油圧室とを、カムシャフトに連結されるベーンによって隔成し、カムトルクの逆転現象(機関バルブの駆動に伴ってカムトルクが正負に反転する現象)を用いて前記進角側油圧室と遅角側油圧室との間で作動油を移動させることで、前記カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を変化させる可変バルブタイミング機構が開示されている。
特開2004−019658号公報
ところで、上記のように、カムトルクの逆転現象を用いて作動油を移動させる場合には、作動油の移動方向にカムトルクの方向(正負)が対応しない状態では、たとえ油の移動経路を開けても油の移動が行われないため回転位相が変化せず、作動油の移動方向にカムトルクの方向が対応するときに作動油が移動して回転位相が変化する。
ここで、従来一般的に行われているように、微小時間(例えば10ms)毎に可変バルブタイミング機構の操作量の演算・出力処理を行わせると、カムトルクの方向が位相の変化方向と対応しないために回転位相が変化しない状態においても、演算・出力処理が繰り返される結果、回転位相を目標値に近づけるフィードバック制御を行う場合には、操作量の変化が過剰になってオーバーシュートが発生したりハンチングが発生したりして、制御が不安定になってしまう可能性があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、カムトルク状態によってカムシャフトの回転位相が変化し難くなる場合があっても、可変バルブタイミング機構の操作量が過剰設定されてしまうことを防止できる制御装置を提供することを目的とする。
そのため請求項1記載の発明は、カムトルクの変動周期に同期させて可変バルブタイミング機構の操作量を演算して出力することを特徴とする。
かかる構成によると、カムトルクの変動周期に同期させて操作量を演算・出力するから、カムトルクの方向が位相の変化方向と対応して回転位相が変化する状態を経てから、次の操作量の演算・出力を行わせることが可能となる。
例えば、増減を繰り返すカムトルクの1周期毎に操作量を演算・出力させれば、たとえカムトルクの方向が位相の変化方向と対応しないために回転位相が変化しない状態に、操作量の演算・出力タイミングが重なったとしても、カムトルクの変化方向が反転することで、回転位相が変化する状態に移行する。
従って、操作量が演算・出力される毎に、実際の回転位相に反映させることができ、操作量の変化に回転位相が追従変化しないまま次の操作量が演算・出力されることがなく、操作量が過剰設定されてオーバーシュートやハンチングが発生することを防止できる。
請求項2記載の発明では、可変バルブタイミング機構が、バルブタイミングを進角側に変化させる進角側油圧室と遅角側に変化させる遅角側油圧室とを、カムシャフトに連結されるベーンによって隔成し、前記進角側油圧室と遅角側油圧室との間でカムトルクを用いて作動油を移動させることで、カムシャフトの回転位相を変化させる機構であることを特徴とする。
かかる構成によると、例えば、カムトルクが進角側油圧室を加圧し、遅角側油圧室を減圧する方向に作用することで、進角側油圧室から遅角側油圧室へ向けた作動油の移動がなされ、逆に、カムトルクが遅角側油圧室を加圧し、進角側油圧室を減圧する方向に作用することで、遅角側油圧室から進角側油圧室へ向けた作動油の移動がなされ、更に、作動油の移動を停止さえることにより回転位相が固定される。
ここで、例えば、カムシャフトの回転位相を進角変化させる場合には、遅角側油圧室から進角側油圧室へ向けた作動油の移動を行わせる必要があり、そのためには、遅角側油圧室を加圧するカムトルク(負のトルク)が要求されることになるが、たとえ進角側油圧室を加圧するカムトルク状態で進角変化を指令する操作量が出力されても、カムトルクが逆転して遅角側油圧室を加圧するカムトルクが発生するようになれば、実際の進角変化が得られることになる。
従って、カムトルクの変動周期に同期させて操作量の演算・出力を行わせることで、操作量の変化に見合う作動油の移動をその都度行わせることが可能となる。
請求項3記載の発明では、前記カムトルクの変動の1周期の整数倍を演算周期として、該演算周期毎に前記操作量を演算して出力することを特徴とする。
かかる構成によると、カムトルクの変動の1周期の整数倍を演算周期とすれば、演算の1周期内に、カムトルクが正方向に作用する状態とカムトルクが負の方向に作用する状態とが必ず含まれることになり、演算周期毎に出力される操作量に応じた回転位相の変化をその都度生じさせることができる。
従って、操作量に回転位相が追従変化しないまま次の操作量が演算・出力されることがなく、操作量が過剰設定されてオーバーシュートやハンチングが発生することを防止できる。
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図1において、内燃機関101の吸気管102には、スロットルモータ103aでスロットルバルブ103bを開閉駆動する電子制御スロットル104が介装され、該電子制御スロットル104及び吸気バルブ105を介して、燃焼室106内に空気が吸入される。
各気筒の吸気バルブ105上流側の吸気ポート130には、燃料噴射弁131が設けられる。
前記燃料噴射弁131は、エンジンコントロールユニット114からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ105に向けて噴射する。
燃焼室106内の燃料は、図示省略した点火プラグによる火花点火によって着火燃焼する。
燃焼排気は、燃焼室106から排気バルブ107を介して排出され、フロント触媒108及びリア触媒109で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ105及び排気バルブ107は、それぞれ排気側カムシャフト110,吸気側カムシャフト134に設けられたカムによって開閉駆動されるが、吸気側カムシャフト134には、クランクシャフト120に対する吸気側カムシャフト134の回転位相を変化させることで、吸気バルブ105の作動角の中心位相を連続的に変化させる可変バルブタイミング機構113が設けられている。
前記エンジンコントロールユニット114は、マイクロコンピュータを含んで構成され、予め記憶されたプログラムに従って各種センサからの検出信号を演算処理することによって、前記電子制御スロットル104,可変バルブタイミング機構113及び燃料噴射弁131などの制御信号を出力する。
前記各種センサとしては、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ116、機関101の吸入空気量Qを検出するエアフローメータ115、クランクシャフト120から基準クランク角位置毎の基準クランク角信号REF及び単位クランク角毎の単位角度信号POSを取り出すクランク角センサ117、前記スロットルバルブ103bの開度TVOを検出するスロットルセンサ118、機関101の冷却水温度を検出する水温センサ119、吸気側カムシャフト134から基準カム角毎のカム信号CAMを取り出すカムセンサ132などが設けられている。
尚、前記吸気側カムシャフト134は、クランクシャフト120の1回転当たり1/2回転し、前記内燃機関101が直列4気筒機関であるとすると、前記基準クランク角信号REFは、クランクシャフト120が180deg回転する毎に出力され、前記カムセンサ132は、吸気側カムシャフト134が90deg回転(クランク角で180deg)毎に前記カム信号CAMを出力する。
ここで、前記クランクシャフト120の基準クランク角位置から吸気側カムシャフト134の基準カム位置までの位相差を計測することで、前記可変バルブタイミング機構113によるバルブタイミングの進角量を、クランク角で180deg毎に検出できるようになっている。
次に、前記可変バルブタイミング機構113の構成を、図2に基づいて説明する。
本実施形態における前記可変バルブタイミング機構113は、カムプーリが設けられるハウジング200に、吸気側カムシャフト134に連結されるベーン201を内設させることで、ベーン201を挟んで回転方向前後に2つの油圧室を形成する。
前記ベーン201で隔成される2つの油圧室のうち、一方は、カムシャフト134の回転位相を進角側に変化させるための進角側油圧室202であり、他方は、カムシャフト134の回転位相を遅角側に変化させるための遅角側油圧室203である。
そして、進角側油圧室202に満たされる作動油の量と、遅角側油圧室203に満たされる作動油の量との相関で、ハウジング内でベーン201が相対回転し、クランクシャフト120に対する吸気側カムシャフト134の回転位相が変化することで、吸気バルブ105のバルブタイミングが変更されるようになっている。
即ち、進角側油圧室202に満たされる作動油の量を増やし、相対的に、遅角側油圧室203に満たされる作動油の量を減らすことで、遅角側油圧室203の容積を減らし進角側油圧室202の容積を増やすように、ハウジング200に対してベーン201が相対回転して、吸気バルブ105のバルブタイミングが進角変化する。
逆に、進角側油圧室202に満たされる作動油の量を減らし、相対的に、遅角側油圧室203に満たされる作動油の量を増やすことで、遅角側油圧室203の容積を増やし進角側油圧室202の容積を減らすように、ハウジング200に対してベーン201が相対回転して、吸気バルブ105のバルブタイミングが遅角変化する。
前記進角側油圧室202及び遅角側油圧室203に満たされる作動油の量は、進角側油圧室202と遅角側油圧室203との間における作動油の移動によって調整され、前記作動油の移動は、吸気バルブ105を開閉する力によって生じるカムトルクを利用し、移動方向及び移動量は、スプールバルブ210によって制御されるようになっている。
前記進角側油圧室202は、進角側油路204を介してスプールバルブ210に連通され、前記遅角側油圧室203は、遅角側油路205を介してスプールバルブ210に連通される。
前記進角側油路204の途中と遅角側油路205の途中とは、連結油路206で相互に連通され、前記連結油路206の途中からは、バイパス油路207が分岐延設され、該バイパス油路207はスプールバルブ205に連通される。
前記連結油路206のバイパス油路207の接続部よりも進角側油路204に近い側には、進角側油路204に向けての油の流れを許容するチェックバルブ208が介装され、前記連結油路206のバイパス油路207の接続部よりも遅角側油路205に近い側には、遅角側油路205に向けての油の流れを許容するチェックバルブ209が介装される。
前記スプールバルブ210には、軸方向に、進角側油路204、バイパス油路207、遅角側油路205の並びで各油路が接続される。
前記スプールバルブ210は、コイルバネ210aによって図で左方向に向けて付勢されており、ソレノイド211(アクチュエータ)に通電すると、ロッド211aが図で右方向に変位し、前記コイルバネ210aの付勢力に抗して前記スプールバルブ210を図で右方向に移動させる。
前記ソレノイド211への通電を停止した状態では、前記コイルバネ210aの付勢力によってスプールバルブ210は左端の初期位置に位置し、この状態では、前記遅角側油路205がスプールバルブ210で閉塞される一方、バイパス油路207及び進角側油路204は開放される。
上記初期位置では、遅角側油圧室203からの油の流出が、スプールバルブ210及びチェックバルブ209で阻止される一方、進角側油圧室202内の油は、進角側油路204→スプールバルブ210→バイパス油路207→チェックバルブ209→遅角側油路205を経路で、遅角側油圧室203内に移動され得る状態となる。
ここで、吸気側カムシャフト134には、吸気バルブ105を最大リフト量にまで開くときには、回転を妨げる方向のトルク(正のトルク)が加わり、最大リフトに達した後吸気バルブ105が閉弁されるまでは、回転を助長する方向のトルク(負のトルク)が加わるため、このカムトルクの逆転現象によって遅角側油圧室203がベーン201を介して加圧される状態と、進角側油圧室202がベーン201を介して加圧される状態とを交互に繰り返すことになる。
そして、前記初期位置では、進角側油圧室202が加圧され遅角側油圧室203が減圧される状態になると、進角側油圧室202内から遅角側油圧室203内への油の移動が行われ、進角側油圧室202内に満たされる油の量が減少するのに対して、相対的に、遅角側油圧室203内に満たされる油の量が増大し、回転位相としては、遅角側に変更される。
一方、前記ソレノイド211へ通電し、スプールバルブ210が図で右方向に変位し、前記進角側油路204がスプールバルブ210で閉塞される一方、バイパス油路207及び遅角側油路205が開放される状態では、遅角側油圧室203内の油は、遅角側油路205→スプールバルブ210→バイパス油路207→チェックバルブ208→進角側油路204を経路で、進角側油圧室202内に移動され得る状態となる。
そして、上記状態で遅角側油圧室203が加圧され進角側油圧室202が減圧される状態になると、遅角側油圧室203内から進角側油圧室202内への油の移動が行われ、遅角側油圧室203内に満たされる油の量が減少するのに対して、相対的に、進角側油圧室202内に満たされる油の量が増大し、回転位相としては、進角側に変更される。
更に、スプールバルブ209が図に示す中立位置に制御される状態では、遅角側油路205及び進角側油路204が共にスプールバルブ210で閉塞されるため、進角側油圧室202内から遅角側油圧室203内への油の移動、及び、遅角側油圧室203内から進角側油圧室202内への油の移動が共に遮断されて、回転位相はその位置を保持することになる。
即ち、スプールバルブ210の位置を図に示す中立位置から左方向に変位させると、回転位相としては遅角側に変化し、逆に、スプールバルブ210の位置を図に示す中立位置から右方向に変位させると、回転位相としては進角側に変化するものであり、前記ソレノイド211への通電を制御するデューティ信号のデューティ比を、回転位相の検出値と目標の回転位相との偏差に応じてフィードバック制御することで、目標の回転位相(目標のバルブタイミング)が得られるようになっている。
尚、前記フィードバック制御は、例えば前記偏差に基づく比例・積分・微分動作によって行われる。
但し、フィードバック制御を、比例・積分・微分動作に限定するものではなく、例えば、比例・積分動作のみでフィードバック制御を行わせてもよく、また、スライディングモード制御を適用することも可能である。
上記のように、本実施形態の可変バルブタイミング機構113は、遅角側油圧室203と進角側油圧室202との間の油の移動によって回転位相(バルブタイミング)を変化させる機構であり、理想的には、油圧源220から流入する油を用いることなく、閉じた経路内での油の移動のみで回転位相を変化させることができるものである。
しかし、通常の運転中に油の漏れが発生するため、この漏れによる油の損失を補填するために、チェックバルブ221が介装されるオイル補填路222を介して油圧源220からの油が補充されるようになっている。
ところで、本実施形態の可変バルブタイミング機構113では、カムトルクを利用して遅角側油圧室203と進角側油圧室202との間の油の移動を行わせており、油を移動させたい方向に対応するカムトルクが加わる状態でなければ油の移動は行われず、回転位相(バルブタイミング)は変化しない(図3参照)。
従って、カムトルクの方向が油の移動を行わせたい方向と一致しないために回転位相が変化しない状態で、前記ソレノイド211への通電を制御するデューティ信号のデューティ比を制御偏差に基づいて繰り返し演算すると、積分分が大きくなり、カムトルクの方向が油の移動方向に対応するようになったときに過剰でステップ的な移動が行われることになって、安定した回転位相制御が行えなくなってしまう。
そこで、本実施形態では、前記デューティ比の演算を、カムトルクの変動の1周期毎に実行させるようにしてある(図3参照)。
具体的には、図4のフローチャートに従って前記デューティ比の演算処理を説明する。
図4のフローチャートに示すルーチンは、前記カムセンサ132からカム信号CAMが出力される毎に実行される。
本実施形態の4気筒機関において、前記カム信号CAMは、クランクシャフト120が180deg回転する毎に出力され、前記クランクシャフト120が180deg回転する間は、カムトルクの変動の1周期に相当し、吸気バルブ105のリフトを増大させる区間とリフトを減少させる区間との双方が含まれる(図3参照)。
吸気バルブ105のリフト量を増大させる区間は、吸気側カムシャフト134の回転を妨げる方向の正のカムトルク(カム反力)が発生し、吸気バルブ105のリフト量を減少させる区間は、吸気側カムシャフト134の回転を助長する方向の負のカムトルク(カム反力)が発生し、本実施形態の可変バルブタイミング機構113では、前記負のカムトルクを利用して回転位相を進角変化させ、前記正のカムトルクを利用して回転位相を遅角変化させる。
従って、カム信号CAMが出力される毎にデューティ比を演算し、このデューティ比のデューティ信号をソレノイド211に出力すれば、新たに与えたデューティ比に見合う油の移動(回転位相の変化)を発生させてから次にデューティ比が更新演算されることになり、積分動作を含むフィードバック制御において積分分が過剰設定されることを防止できる。
前記カム信号CAMが出力される周期よりも短い周期でデューティ比を更新演算させると、回転位相を変化させたい方向に対応しないカムトルクの発生状態、即ち、回転位相が変化しない状態で、デューティ比の更新演算が繰り返され、積分分が過剰に増大設定されてしまう可能性がある。
しかし、上記のように、カムトルクの変動の周期に同期させてデューティ比の演算を行わせれば、デューティ比の更新結果を実際の油の移動に反映されてから、次にデューティ比の更新演算を行わせることが、たとえ低回転状態であっても確実に行われることになるから、積分分が過剰に増大設定されてしまうことを防止でき、オーバーシュートやハンチングの発生を回避して回転位相を安定的に制御できる。
尚、カムセンサ132からのカム信号に代えて、同じクランク角周期で検出される基準クランク角信号を用いることができる。
前記カムセンサ132からカム信号CAMが出力されると、まず、ステップS1では、前記可変バルブタイミング機構113によるバルブタイミングの進角量を検出する。
前記進角量の検出は、クランクシャフト120から基準クランク角信号REFが出力された時点からカム信号CAMが出力されるまでの回転角度を計測することが行われ、前記進角量は、カム信号CAMが出力される毎に更新される。
次のステップS2では、そのときの運転条件(機関負荷・機関回転速度など)から、前記進角量の目標値を決定する。
ステップS3では、前記ステップS1で検出した実際の進角量と、ステップS2で設定した目標進角量との偏差を演算する。
ステップS4では、前記偏差に基づく比例・積分・微分動作によってフィードバック補正量を演算する。
ステップS5では、遅角側油路205及び進角側油路204が共にスプールバルブ210で閉塞される状態に対応する基本値(例えばデューティ比50%)に前記フィードバック補正量を加算して最終的なデューティ比を決定する。
ステップS6では、前記ステップS5で決定したデューティ比のデューティ信号を前記ソレノイドバルブ211に出力する。
上記実施形態では、カム信号CAMが出力される毎(カムトルクの変動の1周期毎)にデューティ比(操作量)を演算・出力させる構成としたが、デューティ比(操作量)を演算・出力させる周期の間に、カムトルクが増大変化する区間と減少変化する区間との双方が含まれれば良いので、デューティ比(操作量)の演算・出力周期は、カム信号CAMの出力周期に限定されるものではない。
例えば、カム信号CAMが複数(2〜4回)出力される毎(換言すれば、カムトルクの変動の1周期の整数倍の演算周期毎)にデューティ比の演算・出力を行わせてもよく、また、機関回転速度が低いときには、カム信号CAMが出力される毎に行わせ、機関回転速度が高くなると、カム信号CAMが2回出力される毎、カム信号CAMが3回出力される毎、と段階的に演算周期の角度を増大させるようにしても良い。
但し、最小周期をカムトルクの変動の1周期とすれば良く、最小周期以上であれば、変動1周期の整数倍である必要はなく、演算・出力のタイミングも、カムトルクが平均値となるタイミングである必要はなく、演算・出力のタイミングとカムトルクの変動との位相は問われない。
また、本実施形態では、可変バルブタイミング機構を、進角側油圧室と遅角側油圧室との間でカムトルクを用いて作動油を移動させることでカムシャフトの回転位相を変化させるベーン式の機構としたが、可変バルブタイミング機構を上記のベーン式に限定するものではなく、カムトルクの方向に影響されて回転位相が変化し難くなったり、変化し易くなったりする可変バルブタイミング機構であれば、同様の周期で制御することで、同様の効果を得ることができる。
従って、可変バルブタイミング機構としては、油圧式の他、電磁ブレーキを用いた機構などであっても良い。
また、上記実施形態では、吸気バルブ105のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構を示したが、排気バルブ107のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構であってもよいことは明らかである。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
(イ)請求項3記載の可変バルブタイミング機構の制御装置において、
気筒間の行程位相差に相当するクランク角度の整数倍を演算周期として、該演算周期毎に前記操作量を演算して出力することを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御装置。
かかる構成によると、内燃機関の燃料噴射時期や点火時期の制御においては、気筒間の行程位相差毎の基準クランク角位置を検出させることが多く、しかも、前記行程位相差は、機関バルブが開駆動される期間に対応し、カムトルクの変動の1周期に相当する期間でもあるので、気筒間の行程位相差に相当するクランク角度の整数倍を演算周期とすれば、操作量の演算・出力タイミングを容易に検出させることができる。
(ロ)請求項3記載の可変バルブタイミング機構の制御装置において、
機関回転速度が高くなるほど、前記カムトルクの変動の1周期を整数倍するときの整数を大きくすることを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御装置。
かかる構成によると、機関回転速度が高くなってカムトルクの変動周期が短くなったときには、演算角度周期を延ばし、過剰に短い時間周期で操作量の演算・出力がなされ、油の移動時間が確保できずに、位相変化が生じないまま次のデューティ比演算タイミングになってしまうことを防止する。
(ハ)請求項2記載の可変バルブタイミング機構の制御装置において、
前記進角側油圧室と遅角側油圧室との間における油の移動方向及び移動量を調整するスプールバルブが設けられ、該スプールバルブを駆動するソレノイドへの通電を制御するデューティ信号のデューティ比を、カムトルクの変動周期に同期させて演算・出力することを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御装置。
かかる構成によると、スプールバルブをソレノイドで駆動することで、進角側油圧室と遅角側油圧室との間における油の移動方向及び移動量が調整され、前記油の移動によりカムシャフトの回転位相が変化して、バルブタイミングが変更されるが、前記ソレノイドへの通電を制御するデューティ信号のデューティ比を、カムトルクの変動周期に同期させて演算・出力させることで、デューティ比の変化による油の移動を発生させてから新たにデューティ比を演算させることができる。
(ニ)請求項1〜3のいずれか1つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置において、
前記回転位相の実際値と前記回転位相の目標値との偏差に基づいて、少なくとも積分動作によって可変バルブタイミング機構の操作量をフィードバック制御することを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御装置。
かかる構成によると、操作量の変化に対して回転位相が応答変化しない状態で、繰り返し操作量がフィードバック制御されることがなく、積分分が過剰に溜まることがないので、オーバーシュートやハンチングの発生を防止することができる。
実施形態における車両用内燃機関のシステム図。 実施形態における可変バルブタイミング機構の油圧回路図。 実施形態におけるカムトルクとバルブタイミング進角量との相関を示すタイムチャート。 実施形態における可変バルブタイミング機構の制御を示すフローチャート。
符号の説明
101…内燃機関、105…吸気バルブ、113…可変バルブタイミング機構、114…エンジンコントロールユニット、117…クランク角センサ、118…スロットルセンサ、119…水温センサ、120…クランクシャフト、132…カムセンサ、134…カムシャフト、200…ハウジング、201…ベーン、202…進角側油圧室、203…遅角側油圧室、204…進角側油路、205…遅角側油路、206…連結油路、207…バイパス油路、208,209,221…チェックバルブ、210…スプールバルブ、211…ソレノイド

Claims (3)

  1. 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ことで、機関バルブのバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
    カムトルクの変動周期に同期させて前記可変バルブタイミング機構の操作量を演算して出力することを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御装置。
  2. 前記可変バルブタイミング機構が、バルブタイミングを進角側に変化させる進角側油圧室と遅角側に変化させる遅角側油圧室とを、前記カムシャフトに連結されるベーンによって隔成し、前記進角側油圧室と遅角側油圧室との間でカムトルクを用いて作動油を移動させることで、前記カムシャフトの回転位相を変化させる機構であることを特徴とする請求項1記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
  3. 前記カムトルクの変動の1周期の整数倍を演算周期として、該演算周期毎に前記操作量を演算して出力することを特徴とする請求項1又は2記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009209894A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Aisin Seiki Co Ltd 弁開閉時期制御装置
JP2010196481A (ja) * 2009-02-23 2010-09-09 Hitachi Automotive Systems Ltd 可変バルブタイミング機構の制御装置
JP2014062468A (ja) * 2012-09-19 2014-04-10 Hitachi Automotive Systems Ltd 可変バルブタイミング機構の制御装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4434245B2 (ja) * 2007-07-19 2010-03-17 株式会社デンソー バルブタイミング調整装置
KR100980865B1 (ko) * 2007-12-14 2010-09-10 기아자동차주식회사 가변 밸브 타이밍 기구 제어 방법
CN101936225A (zh) * 2009-09-29 2011-01-05 上汽通用五菱汽车股份有限公司 高性能的小排量汽油发动机
JP2012036864A (ja) * 2010-08-10 2012-02-23 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関の可変動弁装置と、内燃機関の始動システム及び内燃機関の始動制御装置
CN102252847A (zh) * 2011-06-08 2011-11-23 重庆长安汽车股份有限公司 发动机台架对标试验的vvt机构作动相位的测试方法
JP5817784B2 (ja) * 2013-05-24 2015-11-18 株式会社デンソー 液圧式バルブタイミング調整装置
KR101567225B1 (ko) * 2014-06-25 2015-11-06 현대자동차주식회사 이원적 중간위상 제어방법을 적용한 중간위상 연속 가변 밸브 제어 시스템
US9598985B2 (en) * 2014-10-21 2017-03-21 Ford Global Technologies, Llc Method and system for variable cam timing device
CN108106853B (zh) * 2017-12-19 2019-09-10 杰锋汽车动力系统股份有限公司 一种电子式可变气门正时系统功能测试装置及其测试方法
JP6933154B2 (ja) * 2018-01-30 2021-09-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN116025445B (zh) * 2023-01-13 2024-05-14 一汽解放汽车有限公司 一种发动机的气门油路系统以及发动机的控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012262A (ja) * 1999-06-23 2001-01-16 Unisia Jecs Corp 内燃機関の可変動弁装置
JP2001065373A (ja) * 2000-07-27 2001-03-13 Toyota Motor Corp 可変バルブタイミング機構の油圧制御装置
JP2004019658A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Borgwarner Inc 可変カムシャフトタイミング(vct)システム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3136779B2 (ja) * 1992-07-06 2001-02-19 トヨタ自動車株式会社 可変バルブタイミング機構の油圧制御装置
JP3351090B2 (ja) * 1994-03-31 2002-11-25 株式会社デンソー 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JP3546651B2 (ja) 1997-07-30 2004-07-28 トヨタ自動車株式会社 バルブタイミング制御装置の異常検出装置
JP3536692B2 (ja) * 1998-12-07 2004-06-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JP3059162B1 (ja) * 1999-06-02 2000-07-04 三菱電機株式会社 内燃機関のバルブタイミング制御装置
KR100397975B1 (ko) 2000-12-28 2003-09-19 현대자동차주식회사 가변 밸브 타이밍 엔진의 밸브 타이밍 제어방법
JP4125999B2 (ja) * 2003-08-29 2008-07-30 株式会社日立製作所 可変バルブタイミング機構の制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012262A (ja) * 1999-06-23 2001-01-16 Unisia Jecs Corp 内燃機関の可変動弁装置
JP2001065373A (ja) * 2000-07-27 2001-03-13 Toyota Motor Corp 可変バルブタイミング機構の油圧制御装置
JP2004019658A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Borgwarner Inc 可変カムシャフトタイミング(vct)システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009209894A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Aisin Seiki Co Ltd 弁開閉時期制御装置
JP2010196481A (ja) * 2009-02-23 2010-09-09 Hitachi Automotive Systems Ltd 可変バルブタイミング機構の制御装置
JP2014062468A (ja) * 2012-09-19 2014-04-10 Hitachi Automotive Systems Ltd 可変バルブタイミング機構の制御装置

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