JP2007292001A - Control device for apparatus of hydraulic drive vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧駆動される車両用機器の制御装置に関し、特に、機器の動作位置を変更制御する際の応答性と、動作位置での安定保持性を両立させた技術に関する。 The present invention relates to a control device for a vehicular device that is hydraulically driven, and more particularly to a technique that achieves both responsiveness when changing and controlling the operating position of a device, and stable stability at the operating position.
車両搭載内燃機関において、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ことで、吸・排気弁のバルブタイミング(開閉時期)を連続的に可変制御する可変バルブタイミング機構を備えたものがある。油圧駆動式の可変バルブタイミング機構では、切換制御弁(スプール弁)によって、油圧駆動機構へ供給する油圧経路を切り換えることにより油圧駆動機構の動作方向を切り換えると共に、油圧駆動機構への油圧供給状態を制御して回転位相を目標位置に保持するように制御している。 Some vehicle-mounted internal combustion engines include a variable valve timing mechanism that continuously and variably controls the valve timing (opening / closing timing) of intake and exhaust valves by changing the rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft. In the hydraulically driven variable valve timing mechanism, the operation direction of the hydraulic drive mechanism is switched by switching the hydraulic path supplied to the hydraulic drive mechanism by the switching control valve (spool valve), and the hydraulic supply state to the hydraulic drive mechanism is changed. Control is performed to maintain the rotational phase at the target position.
このように、油圧経路を油圧制御弁で切り換えることによって油圧駆動機構の動作方向を切り換えるシステムにおいては、動作位置を目標位置で安定状態に保持するため、切換制御弁は、中立位置付近で不感帯を備えている。
しかし、不感帯を備えることは、動作位置の保持性は向上するが、動作位置を変更するときは、不感帯を通り過ぎるまで油圧の供給開始が遅れるため応答性は低下してしまう。
In this way, in a system that switches the operating direction of the hydraulic drive mechanism by switching the hydraulic path with the hydraulic control valve, the switching control valve has a dead zone near the neutral position in order to keep the operating position in a stable state at the target position. I have.
However, the provision of the dead zone improves the retention of the operating position, but when changing the operating position, the start of the supply of hydraulic pressure is delayed until the dead zone is passed, resulting in a decrease in responsiveness.
特許文献1では、不感帯の幅の半分以上の振幅で弁体を振動させることによって、上記不感帯による応答性の低下を抑制している。
しかし、特許文献1のものでも、不感帯を備えていることには変わりなく、大きな振幅の振動を与える必要があり、応答性向上には限界があった。
応答性向上のためには、不感帯を無くした油圧制御弁を用いることが考えられるが、不感帯の無い油圧制御弁を、所定操作量(デューティ比)で中立位置に制御しようとする場合、不感帯が無い分、中立位置での油流量制御性能が低下するため、油漏れが生じて目標値からずれてしまい、これをフィードバック制御で収束制御することで、目標値周辺で実回転位相が振れてしまい、収束安定性(保持安定性)が低下するという問題を発生した。
However, even the thing of patent document 1 does not change that it has a dead zone, It is necessary to give the vibration of a big amplitude, and there existed a limit in the response improvement.
In order to improve responsiveness, it is conceivable to use a hydraulic control valve that eliminates the dead zone. However, when trying to control a hydraulic control valve that has no dead zone to the neutral position with a predetermined operation amount (duty ratio), the dead zone is As a result, the oil flow rate control performance at the neutral position deteriorates, and oil leakage occurs and deviates from the target value.By controlling the convergence with feedback control, the actual rotation phase will fluctuate around the target value. This causes a problem that the convergence stability (holding stability) is lowered.
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、油圧駆動式の可変バルブタイミング機構などの車両制御機器の応答性と保持安定性とを両立することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object thereof is to achieve both responsiveness and holding stability of vehicle control equipment such as a hydraulically driven variable valve timing mechanism.
このため、請求項1に係る発明は、油圧源からの油圧を、油圧制御弁の操作によって、車両用機器の油圧駆動機構へ供給する油圧経路を切り換えて該車両用機器の動作方向を切り換えると共に、油圧駆動機構への油圧供給状態を制御して該車両用機器の動作位置を保持する油圧駆動車両用機器の制御装置であって、前記油圧制御弁の操作量−油流量特性を略線形とする一方、前記油圧制御弁の操作信号を振動させて、前記油圧駆動機構への油圧供給状態を保持する構成とした。 Therefore, the invention according to claim 1 switches the operation direction of the vehicle equipment by switching the hydraulic path for supplying the hydraulic pressure from the hydraulic source to the hydraulic drive mechanism of the vehicle equipment by operating the hydraulic control valve. A control device for a hydraulically driven vehicle device that controls a hydraulic pressure supply state to the hydraulic drive mechanism and maintains an operating position of the vehicle device, wherein an operation amount-oil flow rate characteristic of the hydraulic control valve is substantially linear. On the other hand, the operation signal of the hydraulic control valve is vibrated to maintain the hydraulic pressure supply state to the hydraulic drive mechanism.
また、請求項2に係る発明は、前記車両用機器の動作位置を目標位置とするように、実際の動作位置を検出してフィードバック制御するフィードバック制御手段を備え、前記目標位置と実際の動作位置との偏差が所定値以下のときに、前記油圧制御弁の操作信号を振動させる構成とした。
また、請求項3に係る発明は、前記操作信号に与えられる振動のレベルが、該振動による前記油圧駆動機構の動作位置変化量が許容される制御偏差以内となるように設定される構成とした。
The invention according to claim 2 further comprises feedback control means for detecting an actual operation position and performing feedback control so that the operation position of the vehicular equipment is the target position, and the target position and the actual operation position are provided. The operation signal of the hydraulic control valve is oscillated when the deviation is less than a predetermined value.
The invention according to
また、請求項4に係る発明は、前記車両用機器は、車両に搭載される内燃機関の可変動弁機構である構成とした。 According to a fourth aspect of the present invention, the vehicle equipment is a variable valve mechanism for an internal combustion engine mounted on the vehicle.
請求項1に係る発明によると、油圧制御弁の操作量−油流量特性を略線形として不感帯をなくしたことにより、車両用機器の動作位置を変更する制御を行うときには、高い応答性を確保することができ、また、操作信号に僅かな振動を持たせるだけで、油漏れによる動作位置ずれを防止しつつ油圧供給状態を安定して保持でき、もって、車両用機器の動作位置を安定状態に維持することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the control of changing the operating position of the vehicle equipment is performed by eliminating the dead zone by making the operation amount-oil flow rate characteristic of the hydraulic control valve substantially linear, high responsiveness is ensured. In addition, it is possible to stably maintain the hydraulic pressure supply state while preventing the displacement of the operation position due to oil leakage by giving a slight vibration to the operation signal, so that the operation position of the vehicle device is stabilized. Can be maintained.
請求項2に係る発明によると、保持安定性が問題となる動作位置の目標位置と実際の位置との偏差が所定値以内のときのみ操作量に振動を付与することで演算負荷を軽減でき、電力消費も節減できると共に、偏差が所定値を超えるときには振動の付与を禁止することにより、応答性への悪影響も回避できる。
請求項3に係る発明によると、車両用機器の動作位置の目標位置からのずれを許容範囲内に留められ、安定状態に維持できる。
According to the invention of claim 2, it is possible to reduce the calculation load by applying vibration to the operation amount only when the deviation between the target position of the operation position where the holding stability is a problem and the actual position is within a predetermined value, Power consumption can be reduced, and when the deviation exceeds a predetermined value, the application of vibration is prohibited, and adverse effects on responsiveness can be avoided.
According to the invention which concerns on
請求項4に係る発明によると、可変バルブタイミング機構等、機関動弁の動作特性を可変とする油圧駆動式の可変動弁機構に適用することで、該可変動弁機構の制御の応答性、保持安定性を共に良好に維持することができる。 According to the invention of claim 4, by applying to a hydraulically driven variable valve mechanism that varies the operating characteristics of the engine valve, such as a variable valve timing mechanism, the control response of the variable valve mechanism, Both holding stability can be maintained well.
以下に本発明を、油圧駆動車両用機器として車両搭載内燃機関に備えられる油圧駆動式の可変バルブタイミング機構に適用した実施形態について説明する。
図1〜図6は、上記可変バルブタイミング機構の構成を示す。
図において、エンジン(内燃機関)のクランクシャフト(図示省略)によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット1(タイミングスプロケット)と、該カムスプロケット1に対して相対回転可能に設けられたカムシャフト2と、該カムシャフト2の端部に固定されてカムスプロケット1内に回転自在に収容された回転部材3と、該回転部材3をカムスプロケット1に対して相対的に回転させる油圧回路4と、カムスプロケット1と回転部材3との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構10とを備えている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a hydraulically driven variable valve timing mechanism provided in a vehicle-mounted internal combustion engine as a hydraulically driven vehicle device will be described.
1 to 6 show the configuration of the variable valve timing mechanism.
In the figure, a cam sprocket 1 (timing sprocket) that is rotationally driven via a timing chain by a crankshaft (not shown) of an engine (internal combustion engine), and a camshaft provided to be rotatable relative to the cam sprocket 1. 2, a rotating
前記カムスプロケット1は、外周にタイミングチェーン(又はタイミングベルト)が噛合する歯部5aを有する回転部5と、該回転部5の前方に配置されて回転部材3を回転自在に収容したハウジング6と、該ハウジング6の前端開口を閉塞する蓋体たる円板状のフロントカバー7と、ハウジング6と回転部5との間に配置されてハウジング6の後端部を閉塞する略円板状のリアカバー8とから構成され、これら回転部5とハウジング6及びフロントカバー7,リアカバー8は、4本の小径ボルト9によって軸方向から一体的に結合されている。
The cam sprocket 1 includes a rotating
前記回転部5は、略円環状を呈し、周方向の約90°の等間隔位置に各小径ボルト9が螺着する4つの雌ねじ孔5bが前後方向へ貫通形成されていると共に、内部中央位置に後述する通路構成用のスリーブ25が嵌合する段差径状の嵌合孔11が貫通形成されている。更に、前端面には、前記リアカバー8が嵌合する円板状の嵌合溝12が形成されている。
The rotating
また、前記ハウジング6は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の90°位置には、4つの隔壁部13が突設されている。この隔壁部13は、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング6の軸方向に沿って設けられて、各両端縁がハウジング6の両端縁と同一面になっていると共に、基端側には、小径ボルト9が挿通する4つのボルト挿通孔14が軸方向へ貫通形成されている。更に、各隔壁部13の内端面中央位置に軸方向に沿って切欠形成された保持溝13a内に、コ字形のシール部材15と該シール部材15を内方へ押圧する板ばね16が嵌合保持されている。
The
更に、前記フロントカバー7は、中央の比較的大径なボルト挿通孔17が穿設されていると共に、前記ハウジング6の各ボルト挿通孔14と対応する位置に4つのボルト孔18が穿設されている。
また、リアカバー8は、後端面に前記回転部材5の嵌合溝12内に嵌合保持される円板部8aを有していると共に、中央にスリーブ25の小径な円環部25aが嵌入する嵌入孔8cが穿設され、更に、前記ボルト挿通孔14に対応する位置に4つのボルト孔19が同じく形成されている。
Further, the front cover 7 has a relatively large-diameter
The
前記カムシャフト2は、シリンダヘッド22の上端部にカム軸受23を介して回転自在に支持され、外周面の所定位置に、バルブリフターを介して吸気弁を開動作させるカム(図示省略)が一体に設けられていると共に、前端部にはフランジ部24が一体に設けられている。
前記回転部材3は、フランジ部24と嵌合穴11にそれぞれ前後部が嵌合した前記スリーブ25を介して軸方向から挿通した固定ボルト26によってカムシャフト2の前端部に固定されており、中央に前記固定ボルト26が挿通するボルト挿通孔27aを有する円環状の基部27と、該基部27の外周面周方向の90°位置に一体に設けられた4つのベーン28a,28b,28c,28dとを備えている。
The camshaft 2 is rotatably supported at the upper end portion of the cylinder head 22 via a cam bearing 23, and a cam (not shown) that opens the intake valve via a valve lifter is integrated at a predetermined position on the outer peripheral surface. In addition, a
The rotating
前記第1〜第4ベーン28a〜28dは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部13間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン28a〜28dの両側と各隔壁部13の両側面との間に、進角側油圧室32と遅角側油圧室33を構成する。また、各ベーン28a〜28dの外周面の中央に軸方向に切欠された保持溝29にハウジング6の内周面6aに摺接するコ字形のシール部材30と該シール部材30を外方に押圧する板ばね31がそれぞれ嵌着保持されている。
Each of the first to
前記ロック機構10は、前記回転部5の嵌合溝12の外周側所定位置に形成された係合溝20と、前記係合溝20に対応した前記リアカバー8の所定位置に貫通形成されて、内周面がテーパ状の係合孔21と、該係合孔21に対応した前記1つのベーン28の略中央位置に内部軸方向に沿って貫通形成された摺動用孔35と、該1つのベーン28の前記摺動用孔35内に摺動自在に設けられたロックピン34と、該ロックピン34の後端側に弾装されたばね部材であるコイルスプリング39と、ロックピン34と摺動用孔35との間に形成された受圧室40とから構成されている。
The
前記ロックピン34は、中央側の中径状の本体34aと、該本体34aの先端側に略先細り円錐状に形成された係合部34bと、本体34aの後端側に形成された段差大径状のストッパ部34cとから構成されており、ストッパ部34cの内部凹溝34dの底面とフロントカバー7の内端面との間に弾装された前記コイルスプリング39のばね力によって係合孔21方向へ付勢されるようになっていると共に、前記本体34aとストッパ部34cとの間の外周面及び摺動用孔35の内周面との間に形成された受圧室40内の油圧によって、係合孔21から抜け出る方向に摺動するようになっている。また、この受圧室40は、前記ベーン28の側部に形成された通孔36によって前記遅角側油圧室33に連通している。また、ロックピン34の係合部34bは、回転部材3の最大遅角側の回動位置において係合部34bが係合孔21内に係入するようになっている。
The
前記油圧回路4は、進角側油圧室32に対して油圧を給排する第1油圧通路41と、遅角側油圧室33に対して油圧を給排する第2油圧通路42との2系統の油圧通路を有し、この両油圧通路41,42には、供給通路43とドレン通路44とがそれぞれ電磁駆動式の油圧制御弁45を介して接続されている。前記供給通路43には、オイルパン46内の油を圧送するオイルポンプ47が設けられている一方、ドレン通路44の下流端がオイルパン46に連通している。
The hydraulic circuit 4 includes two systems, a first
前記第1油圧通路41は、シリンダヘッド22内からカムシャフト2の軸心内部に形成された第1通路部41aと、固定ボルト26内部の軸線方向を通って頭部26a内で分岐形成されて第1通路部41aと連通する第1油路41bと、頭部26aの小径な外周面と回転部材3の基部27内に有するボルト挿通孔27aの内周面との間に形成されて第1油路41bに連通する油室41cと、回転部材3の基部27内に略放射状に形成されて油室41cと各進角側油圧室32に連通する4本の分岐路41dとから構成されている。
The first
一方、第2油圧通路42は、シリンダヘッド22内及びカムシャフト2の内部一側に形成された第2通路部42aと、前記スリーブ25の内部に略L字形状に折曲形成されて第2通路部42aと連通する第2油路42bと、回転部材5の嵌合孔11の外周側孔縁に形成されて第2油路42bと連通する4つの油通路溝42cと、リアカバー8の周方向の約90°の位置に形成されて、各油通路溝42cと遅角側油圧室33とを連通する4つの油孔42dとから構成されている。
On the other hand, the second
前記油圧制御弁45は、内部のスプール弁体が各油圧通路41,42と供給通路43及びドレン通路44a,44bとを相対的に切り換えることによって、VTCの油圧駆動機構における進角側油圧室32,遅角側油圧室33への油圧の給排を切り換えて、VTCの動作方向すなわち進角方向動作と遅角方向動作を切り換えると共に、油圧供給状態を制御してVTCの動作位置(カムシャフトの回転角)を保持する機能を有する。該油圧制御弁45は、エンジンコントロールユニット(ECU)48からの制御信号によって駆動制御されるようになっている。
In the
具体的には、図4〜図6に示すように、シリンダブロック49の保持孔50内に挿通固定された筒状のバルブボディ51と、該バルブボディ51内の弁孔52に摺動自在に設けられて流路を切り換えるスプール弁体53と、該スプール弁体53を作動させる比例ソレノイド型の電磁アクチュエータ54とから構成されている。
前記バルブボディ51は、周壁の略中央位置に前記供給通路43の下流側端と弁孔52とを連通する供給ポート55が貫通形成されていると共に、該供給ポート55の両側に前記第1,第2油圧通路41,42の他端部と弁孔52とを連通する第1ポート56及び第2ポート57がそれぞれ貫通形成されている。また、周壁の両端部には、両ドレン通路44a,44bと弁孔52とを連通する第3,第4ポート58,59が貫通形成されている。
Specifically, as shown in FIGS. 4 to 6, a
The
前記スプール弁体53は、小径軸部の中央に供給ポート55を開閉する略円柱状の第1弁部60を有していると共に、両端部に第3,第4ポート58,59を開閉する略円柱状の第2,第3弁部61,62を有している。また、スプール弁体53は、前端側の支軸53aの一端縁に有する傘部53bと弁孔52の前端側内周壁に有するスプリングシート51aとの間に弾装された円錐状の弁ばね63によって、図中右方向、つまり第1弁部60で供給ポート55と第2油圧通路42とを連通する方向に付勢されている。
The
前記電磁アクチュエータ54は、コア64,移動プランジャ65,コイル66,コネクタ67などを備え、移動プランジャ65の先端に前記スプール弁体53の傘部53bを押圧する駆動ロッド65aが固定されている。
前記ECU48は、機関回転速度を検出する回転センサ101や吸入空気量を検出するエアフローメータ102からの信号によって現在の運転状態(負荷、回転)を検出すると共に、クランク角センサ103及びカムセンサ104からの信号によってカムスプロケット1とカムシャフト2との相対回動位置、即ち、クランクシャフトに対するカムシャフト2の回転位相を検出する。
The
The
前記ECU48は、前記電磁アクチュエータ54に対する通電量をデューティ制御信号に基づいて制御する。
例えば、ECU48から電磁アクチュエータ54にデューティ比0%の制御信号(OFF信号)を出力すると、スプール弁体53が弁ばね63のばね力で図4に示す位置、つまり、最大右方向に移動する。これによって、第1弁部60が供給ポート55の開口端55aを開成して第2ポート57と連通させると同時に、第2弁部61が第3ポート58の開口端を開成すると共に、第4弁部62が第4ポート59を閉止する。このため、オイルポンプ47から圧送された作動油は、供給ポート55,弁孔52,第2ポート57,第2油圧通路42を通って遅角側油圧室33に供給されると共に、進角側油圧室32内の作動油が、第1油圧通路41,第1ポート56,弁孔52,第3ポート58を通って第1ドレン通路44aからオイルパン46内に排出される。
The
For example, when a control signal (OFF signal) with a duty ratio of 0% is output from the
従って、遅角側油圧室33の内圧が高、進角側油圧室32の内圧が低となって、回転部材3は、ベーン28a〜28bを介して最大一方向に回転する。これによって、カムスプロケット1とカムシャフト2とは一方側へ相対回動して位相が変化し、この結果、吸気弁の開時期が遅くなり、排気弁とのオーバーラップが小さくなる。
一方、前記ECU48から電磁アクチュエータ54にデューティ比100%の制御信号(ON信号)を出力すると、スプール弁体53が弁ばね63のばね力に抗して図6に示すように左方向へ最大に摺動して、第3弁部61が第3ポート58を閉止すると同時に、第4弁部62が第4ポート59を開成すると共に、第1弁部60が、供給ポート55と第1ポート56とを連通させる。このため、作動油は、供給ポート55、第1ポート56、第1油圧通路41を通って進角側油圧室32内に供給されると共に、遅角側油圧室33内の作動油が第2油圧通路42、第2ポート57、第4ポート59、第2ドレン通路44bを通ってオイルパン46に排出され、遅角側油圧室33が低圧になる。
Therefore, the internal pressure of the retard side
On the other hand, when a control signal (ON signal) with a duty ratio of 100% is output from the
このため、回転部材3は、ベーン28a〜28dを介して他方向へ最大に回転し、これによって、カムスプロケット1とカムシャフト2とは他方側へ相対回動して位相が変化し、この結果、吸気弁の開時期が早くなり(進角され)、排気弁とのオーバーラップが大きくなる。
前記ECU48は、第1弁部60が供給ポート55を閉止し、かつ、第3弁部61が第3ポート58を閉止し、かつ、第4弁部62が第4ポート59を閉止する位置となるデューティ比をベースデューティ比BASEDTYとする一方、クランク角センサ103及びカムセンサ104からの信号に基づいて検出されるカムスプロケット1とカムシャフト2との相対回動位置(回転位相)と、運転状態に応じて設定した前記相対回動位置(回転位相)の目標値(目標進角値)とを一致させるためのフィードバック補正分UDTYを後述するように設定し、前記ベースデューティ比BASEDTYとフィードバック補正分UDTYとの加算結果を最終的なデューティ比VTCDTYとし、該デューティ比VTCDTYの制御信号を電磁アクチュエータ54に出力するようにしてある。
For this reason, the rotating
The
なお、前記ベースデューティ比BASEDTYは、供給ポート55,第3ポート58,第4ポート59が共に閉止され、いずれの油圧室32,33でも油の給排が行われないデューティ比範囲の略中央値(例えば50%)に設定されている。
つまり、前記相対回動位置(回転位相)を遅角方向へ変化させる必要がある場合には、前記フィードバック補正分UDTYによりデューティ比が減少され、オイルポンプ47から圧送された作動油が遅角側油圧室33に供給されると共に、進角側油圧室32内の作動油がオイルパン46内に排出されるようになり、逆に、前記相対回動位置(回転位相)を進角方向へ変化させる必要がある場合には、前記フィードバック補正分UDTYによりデューティ比が増大され、作動油が進角側油圧室32内に供給されると共に、遅角側油圧室33内の作動油がオイルパン46に排出されるようになる。そして、前記相対回動位置(回転位相)を現状の状態に保持する場合には、前記フィードバック補正分UDTYの絶対値が減ることで、ベースデューティ比付近のデューティ比に戻るよう制御され、供給ポート55,第3ポート58,第4ポート59の閉止(油圧の給排の停止)により各油圧室32,33の内圧を保持するように制御される。
The base duty ratio BASEDTY is a substantially median value of the duty ratio range in which the
That is, when it is necessary to change the relative rotation position (rotation phase) in the retarding direction, the duty ratio is reduced by the feedback correction UDTY, and the hydraulic oil pumped from the
前記フィードバック補正分UDTYは、例えば、通常のPID制御等によって算出される。すなわち、前記検出されるカムスプロケット1とカムシャフト2との相対回動位置(回転位相)を可変バルブタイミング機構(VTC)の実角度VTCNOW、その目標値をVTCの目標角度VTCTRGとしたとき、両者の偏差VTCERR(=VTCNOW−VTCTRG)に対して比例分P、積分分I、微分分Dを算出して制御する。 The feedback correction amount UDTY is calculated by, for example, normal PID control. That is, when the detected relative rotation position (rotation phase) between the cam sprocket 1 and the camshaft 2 is the actual angle VTCNOW of the variable valve timing mechanism (VTC), and the target value is the VTC target angle VTCTRG, The proportional component P, the integral component I, and the differential component D are calculated and controlled with respect to the deviation VTCERR (= VTCNOW−VTCTRG).
ここで、通常の油圧制御弁45の場合は、前記スプール弁体53の第1弁部60の軸方向長さを、供給ポート55の軸方向長さより大きく形成してあり、これにより、スプール弁体53を軸方向に所定量移動しても第1弁部60が供給ポート55を閉じて油の給排が行われない状態が維持される不感帯を設けている。
しかし、本発明では、前記スプール弁体53の第1弁部60の軸方向長さを、供給ポート55の軸方向長さと略等しく(若干大きい程度)形成している。これにより、第1弁部60が供給ポート55を閉じた中立位置にあって油の給排が行われない状態から、スプール弁体53を少しでも移動すると、供給ポート55が開成して第1ポート56または第2ポート57と連通して油の給排が行われて実質的に不感帯を有さず、図7(A)に示すように油圧制御弁45の操作量(デューティ比)−油流量特性が略リニアな特性となる。
Here, in the case of the normal
However, in the present invention, the axial length of the
このように油圧制御弁45を不感帯の無いリニアな特性にすると、可変バルブタイミング機構の目標角度が変更されたとき、操作量の変更によりスプール弁体53の移動によって油圧の給排が速やかに開始されるので制御の応答性が向上する。
しかし、不感帯をなくしたことにより、スプール弁体53を閉止位置に制御しても、供給ポート55と第1弁部60との隙間からの油漏れによって第1ポート56または第2ポート57へ油が供給されてVTCの実角度が目標値とずれてしまい、これを上記フィードバック制御で収束させても、油漏れにより発生するずれ量を検出してからこれを補正するようにフィードバック制御を行っても、遅れにより、図7(B),(C)に示すように、VTCの実角度が目標角度を中心として大きく振れてしまい、保持安定性が低下してしまうこととなる。
When the
However, since the dead zone is eliminated, even if the
そこで、本発明では、VTC(油圧制御弁45)の操作量に振動成分を与えることによって保持安定性を補償する。
図8は、本実施形態の制御ブロック図を示す。フィードバック補償器ブロックでは、上述したように、制御対象である可変バルブタイミング機構(VTC)の実角度VTCNOWと目標角度VTCTRGとの偏差に基づいて比例分P、積分分I、微分分Dを算出し、これらを加算して前記フィードバック補正分UDTYを算出する。
Therefore, in the present invention, the holding stability is compensated by giving a vibration component to the operation amount of the VTC (hydraulic control valve 45).
FIG. 8 shows a control block diagram of the present embodiment. As described above, the feedback compensator block calculates the proportional component P, the integral component I, and the differential component D based on the deviation between the actual angle VTCNOW and the target angle VTCTRG of the variable valve timing mechanism (VTC) to be controlled. These are added to calculate the feedback correction amount UDTY.
振動成分演算ブロックでは、前記操作量であるフィードバック補正分UDTYに加算される振動成分(振幅および周期)を算出する。
そして、上記フィードバック補正分UDTYに、振動成分を加算した操作量(デューティ比)が制御対象であるVTC(油圧制御弁45)に供給される。
図9は、上記本発明の基本的な形態における作用を示し、操作量を中立位置を中心として振らすことにより、VTCの実角度は、目標角度を中心として所定範囲内に収束保持される。
In the vibration component calculation block, a vibration component (amplitude and period) to be added to the feedback correction amount UDTY that is the operation amount is calculated.
Then, an operation amount (duty ratio) obtained by adding a vibration component to the feedback correction amount UDTY is supplied to a VTC (hydraulic control valve 45) that is a control target.
FIG. 9 shows the operation in the basic form of the present invention. By swinging the operation amount around the neutral position, the actual VTC angle is converged and held within a predetermined range around the target angle.
ここで、上記振動成分演算ブロックは、例えば、目標角度VTCTRGと実角度VTCNOWとに基づいて、偏差VTCERRの絶対値が所定値以下の保持安定性が問題となる領域でのみ振動成分を与えるようにすることができる。
このようにすれば、必要時のみ振動を付与することで演算負荷を軽減でき、電力消費も節減できると共に、偏差VTCERRの絶対値が所定値を超えるときには振動成分の付与を禁止することにより、応答性への悪影響も回避できる。
Here, the vibration component calculation block applies the vibration component only in the region where the absolute value of the deviation VTCERR is less than a predetermined value and the holding stability is a problem based on the target angle VTCTRG and the actual angle VTCNOW, for example. can do.
In this way, the calculation load can be reduced by applying vibration only when necessary, power consumption can be reduced, and when the absolute value of the deviation VTCERR exceeds a predetermined value, the application of the vibration component is prohibited, thereby providing a response. The adverse effect on sex can also be avoided.
なお、偏差VTCERRの絶対値の代わりに、フィードバック補正分UDTY(絶対値)が所定範囲内のときだけ、振動成分を付与する構成としても同様の効果が得られる。
また、前記振動成分の振幅および周期を、例えば、図10に示すように該振幅および周期で両者の積に相関する値として求められる油圧制御弁からの最大油流量(図示斜線部参照)が、前記進角側油圧室32または遅角側油圧室33のいずれかに流入しても、可変バルブタイミング機構の許容される制御偏差以内のVTC角度変化量となるように設定する。
Note that the same effect can be obtained even when the vibration component is added only when the feedback correction amount UDTY (absolute value) is within a predetermined range instead of the absolute value of the deviation VTCERR.
Further, the amplitude and period of the vibration component, for example, as shown in FIG. 10, the maximum oil flow rate from the hydraulic control valve (see the hatched portion in the figure) obtained as a value that correlates with the product of the amplitude and period, Even if it flows into either the advance-side
より高精度には、図11に示すように振動成分の振幅および周期を、振幅および周期に加え、油流量の応答時定数に基づいて求められる油圧制御弁からの最大油流量(図示斜線部参照)が、前記進角側油圧室32または遅角側油圧室33のいずれかに流入しても、可変バルブタイミング機構の許容される制御偏差以内のVTC角度変化量となるように設定する。
For higher accuracy, the maximum oil flow rate from the hydraulic control valve obtained based on the response time constant of the oil flow rate is added to the amplitude and cycle of the vibration component as shown in FIG. ) Is set such that even if it flows into either the advance side
さらに、油圧制御弁45の油流量特性は、エンジン回転速度Ne、水温Tw、油温To等のエンジン状態のパラメータによっても変化するので、上記のように設定した振動レベルを、これらエンジン回転速度Ne、水温Tw、油温To等に基づいて補正してもよい。
このように、振動のレベルを適切に設定することで、角度VTCNOWの目標角度VTCTGRからのずれを許容範囲内に留められ、保持安定性を可及的に向上できる。
Further, since the oil flow characteristic of the
Thus, by appropriately setting the vibration level, the deviation of the angle VTCNOW from the target angle VTCTGR can be kept within an allowable range, and the holding stability can be improved as much as possible.
さらに、前記偏差VTCERRまたはフィードバック補正分UDTYの絶対値に応じて、振動レベルを可変に設定する構成としてもよく、例えば、偏差VTCERRまたはフィードバック補正分UDTYの絶対値が小さくなるほど振動レベルを大きくなるように設定して保持安定性を高めるようにしてもよい。
なお、本発明は、上記可変バルブタイミング機構に限らず、油圧制御弁の操作によって油圧駆動機構へ供給する油圧経路を切り換えて動作方向を切り換えると共に、油圧駆動機構への油圧供給状態を制御して動作位置を保持するように構成された油圧駆動車両用機器の制御装置であれば適用でき、同様の効果が得られる。
Furthermore, the vibration level may be variably set according to the absolute value of the deviation VTCERR or the feedback correction amount UDTY. For example, the vibration level increases as the absolute value of the deviation VTCERR or the feedback correction amount UDTY decreases. It may be set to increase the holding stability.
The present invention is not limited to the variable valve timing mechanism described above, and the operation direction is switched by switching the hydraulic path supplied to the hydraulic drive mechanism by operating the hydraulic control valve, and the hydraulic supply state to the hydraulic drive mechanism is controlled. The present invention can be applied to any control device for hydraulically driven vehicle equipment configured to hold the operating position, and the same effect can be obtained.
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1、3、4のいずれか1つに記載の油圧駆動車両機器の制御装置において、
前記車両用機器の動作位置を目標位置とするように、実際の動作位置を検出してフィードバック制御するフィードバック制御手段を備え、
該フィードバック制御で設定される操作量(絶対値)が所定範囲内のときに、前記油圧制御弁の操作信号を振動させることを特徴とする。
Here, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described together with effects.
(A) In the control device for hydraulically driven vehicle equipment according to any one of
Feedback control means for detecting the actual operation position and performing feedback control so that the operation position of the vehicle equipment is the target position;
When the operation amount (absolute value) set in the feedback control is within a predetermined range, the operation signal of the hydraulic control valve is vibrated.
かかる構成によると、保持安定性が問題となるフィードバック操作量(絶対値)が所定値以内のときのみ操作量に振動を付与することで演算負荷を軽減でき、電力消費も節減できると共に、操作量(絶対値)が所定値を超えるときには振動の付与を禁止することにより、応答性への悪影響も回避できる。
(ロ)請求項2〜4、上記(イ)のいずれか1つに記載の油圧駆動車両機器の制御装置において、
前記操作信号に与えられる振動のレベルが、前記目標位置と実際の動作位置との偏差の絶対値または油圧制御弁操作量の絶対値に応じて可変に設定されることを特徴とする。
According to such a configuration, only when the feedback operation amount (absolute value) in which the holding stability is a problem is within a predetermined value, it is possible to reduce the calculation load by applying vibration to the operation amount, to reduce power consumption, and to reduce the operation amount. By inhibiting the application of vibration when the (absolute value) exceeds a predetermined value, adverse effects on responsiveness can be avoided.
(B) In the control device for hydraulically driven vehicle equipment according to any one of claims 2 to 4 and (a) above,
The level of vibration given to the operation signal is variably set according to the absolute value of the deviation between the target position and the actual operation position or the absolute value of the hydraulic control valve operation amount.
かかる構成によると、例えば、車両用機器の目標位置と実際の位置との偏差またはフィードバック操作量の絶対値が小さくなるほど振動レベルを大きくなるように設定して保持安定性を高めることができる。
(ハ)請求項3,4、上記(イ)、(ロ)のいずれか1つに記載の油圧駆動車両機器の制御装置において、
油圧制御弁の操作信号に付与される振動の振幅及び周期に基づいて、またはこれら振幅及び周期に油圧制御弁の油流量の応答時定数も考慮して求められる油圧制御弁の最大油流量が車両用機器の油圧駆動機構へ供給または油圧駆動機構から排出されたときの車両用機器の動作位置変化量が定常偏差許容値以内となるように振動レベルを設定することを特徴とする。
According to such a configuration, for example, it is possible to increase the holding stability by setting the vibration level to increase as the deviation between the target position of the vehicle device and the actual position or the absolute value of the feedback operation amount decreases.
(C) In the control device for hydraulically driven vehicle equipment according to any one of
The maximum oil flow rate of the hydraulic control valve obtained based on the amplitude and cycle of vibration given to the operation signal of the hydraulic control valve or taking into account the response time constant of the oil flow rate of the hydraulic control valve in these amplitude and cycle is the vehicle The vibration level is set so that the amount of change in the operating position of the vehicle equipment when it is supplied to or discharged from the hydraulic drive mechanism of the equipment is within a steady deviation allowable value.
かかる構成によると、振動レベルを必要最小限に設定して、動作位置を高精度に安定状態に維持できる。
(ニ)上記(ハ)に記載の油圧駆動車両機器の制御装置において、
振動レベルを、車両搭載エンジンの回転速度、水温、油温の少なくとも1つに基づいて補正して設定することを特徴とする。
According to this configuration, the vibration level can be set to the minimum necessary, and the operation position can be maintained in a stable state with high accuracy.
(D) In the control device for a hydraulically driven vehicle device described in (c) above,
The vibration level is corrected and set based on at least one of a rotation speed of a vehicle-mounted engine, a water temperature, and an oil temperature.
かかる構成によると、油圧制御弁の油流量特性が上記エンジン状態のパラメータによっても変化するので、振動レベルをこれらエンジン状態パラメータに応じて補正することにより、より高精度に設定することができる。 According to such a configuration, the oil flow rate characteristic of the hydraulic control valve also changes depending on the engine state parameters. Therefore, the vibration level can be set with higher accuracy by correcting the vibration level according to these engine state parameters.
41…第1油圧通路 42…第2油圧通路 48…ECU 53…スプール弁体 56…第1ポート 57…第2ポート 58…第3ポート 59…第4ポート 60…第1弁部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記油圧制御弁の操作量−油流量特性を略線形とする一方、前記油圧制御弁の操作信号を振動させて、前記油圧駆動機構への油圧供給状態を保持することを特徴とする油圧駆動車両用機器の制御装置。 By switching the hydraulic path to supply the hydraulic pressure from the hydraulic source to the hydraulic drive mechanism of the vehicle equipment by operating the hydraulic control valve, the operation direction of the vehicle equipment is switched, and the hydraulic supply state to the hydraulic drive mechanism is controlled. A control device for hydraulically driven vehicle equipment that holds the operating position of the vehicle equipment,
A hydraulic drive vehicle characterized in that an operation amount-oil flow characteristic of the hydraulic control valve is substantially linear, and an operation signal of the hydraulic control valve is vibrated to maintain a hydraulic pressure supply state to the hydraulic drive mechanism. Equipment control equipment.
前記目標位置と実際の動作位置との偏差が所定値以下のときに、前記油圧制御弁の操作信号を振動させることを特徴とする請求項1に記載の油圧駆動車両用機器の制御装置。 Feedback control means for detecting the actual operation position and performing feedback control so that the operation position of the vehicle equipment is the target position;
2. The control device for a hydraulically driven vehicle device according to claim 1, wherein an operation signal of the hydraulic control valve is vibrated when a deviation between the target position and an actual operation position is a predetermined value or less.
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WO2018221225A1 (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-06 | 川崎重工業株式会社 | Position control apparatus |
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