JP2009209844A

JP2009209844A - Valve timing control device

Info

Publication number: JP2009209844A
Application number: JP2008055113A
Authority: JP
Inventors: Masashi Morikawa; 雅司森川; Masayasu Kimura; 容康木村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2009-09-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve timing control device capable of improving response speed of a variable valve train. <P>SOLUTION: This valve timing control device 100 for engine comprising a variable valve train 30, which changes a relative phase angle of a camshaft 10 relative to a crankshaft 15, includes a driving motor 40 provided in one end 13 of the camshaft 10 so as to control the cam torque acting to the camshaft 10 and motor control means S103-S105 for driving the driving motor 40 in response to operating condition of the variable valve train 30. In control of the camshaft by the variable valve train 30, since the driving motor 40 adjusts rotation of the camshaft 10 so as to control the cam torque, response speed of the variable valve train 30 in the advance angle control or in the delay angle control of the camshaft 10 can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンのバルブタイミング制御装置に関する。 The present invention relates to an engine valve timing control device.

従来から、動弁（吸気弁や排気弁）のバルブタイミング（開閉時期など）を制御するバルブタイミング制御装置が広く知られている（例えば、特許文献１）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a valve timing control device that controls valve timing (open / close timing, etc.) of a valve (an intake valve or an exhaust valve) is widely known (for example, Patent Document 1).

特許文献１には、クランクシャフトと吸気カムシャフトとの間に可変動弁機構を設け、この可変動弁機構に設けられた油圧室に対する油圧制御に基づいてクランクシャフトに対する吸気カムシャフトの位相角（以下、「相対位相角」という）を変更することで、吸気弁のバルブタイミングを制御するバルブタイミング制御装置が開示されている。
特開２００７−３０９２６５号公報 In Patent Document 1, a variable valve mechanism is provided between a crankshaft and an intake camshaft, and a phase angle of the intake camshaft with respect to the crankshaft (based on hydraulic control on a hydraulic chamber provided in the variable valve mechanism ( Hereinafter, a valve timing control device that controls the valve timing of the intake valve by changing the “relative phase angle”) is disclosed.
JP 2007-309265 A

ところで、吸気カムシャフトが回転すると、吸気カムシャフトには吸気弁を閉弁方向に押し上げるバルブスプリングからの反力などに起因したトルク（以下「カムトルク」という）が作用する。つまり、吸気弁開弁時に、カムトルクは吸気カムシャフト回転方向とは反対方向（吸気カムシャフトの回転を抑制する方向）に作用する。これに対して、吸気弁閉弁時には、カムトルクは吸気カムシャフト回転方向と同方向（吸気カムシャフトの回転を促進する方向）に作用する。このようにカムトルクは、吸気カムシャフトの回転とともに周期的に増減する。 By the way, when the intake camshaft rotates, torque (hereinafter referred to as “cam torque”) due to a reaction force from a valve spring that pushes up the intake valve in the valve closing direction acts on the intake camshaft. That is, when the intake valve is opened, the cam torque acts in a direction opposite to the intake camshaft rotation direction (a direction in which the rotation of the intake camshaft is suppressed). On the other hand, when the intake valve is closed, the cam torque acts in the same direction as the intake camshaft rotation direction (the direction in which the rotation of the intake camshaft is promoted). Thus, the cam torque periodically increases and decreases with the rotation of the intake camshaft.

したがって、吸気弁開弁時に吸気カムシャフト回転方向と反対方向に作用するカムトルクが大きい場合などに、特許文献１のバルブタイミング制御装置の可変動弁機構によって相対位相角が遅角するように吸気カムシャフトを回転させると、吸気カムシャフトの回転制御方向とカムトルクとの向きが一致するため、可変動弁機構の応答速度は速くなる。しかしながら、相対位相角が進角するように吸気カムシャフトを回転させると、吸気カムシャフトの回転制御方向とは反対方向にカムトルクが作用するため、可変動弁機構の応答速度が悪化する。このように特許文献１に記載のバルブタイミング制御装置では、カムシャフトに作用するカムトルクに起因して可変動弁機構の応答速度が悪化するという問題がある。 Therefore, when the cam torque acting in the direction opposite to the intake camshaft rotation direction is large when the intake valve is opened, the intake cam is set so that the relative phase angle is retarded by the variable valve mechanism of the valve timing control device of Patent Document 1. When the shaft is rotated, the direction of the rotation control direction of the intake camshaft and the direction of the cam torque coincide, so that the response speed of the variable valve mechanism increases. However, when the intake camshaft is rotated so that the relative phase angle is advanced, the cam torque acts in a direction opposite to the rotation control direction of the intake camshaft, and the response speed of the variable valve mechanism is deteriorated. As described above, the valve timing control device described in Patent Document 1 has a problem that the response speed of the variable valve mechanism deteriorates due to the cam torque acting on the camshaft.

そこで、本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、可変動弁機構の応答速度を向上させることができるバルブタイミング制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and an object thereof is to provide a valve timing control device capable of improving the response speed of a variable valve mechanism.

本発明は以下のような解決手段によって、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、クランクシャフト（１５）に対するカムシャフト（１０）の相対位相角を変化させる可変動弁機構（３０）を備えたエンジンのバルブタイミング制御装置（１００）において、カムシャフト（１０）の一端（１３）に設けられ、カムシャフト（１０）に作用するカムトルクを制御する駆動モータ（４０）と、可変動弁機構（３０）の作動状態に応じて、駆動モータ（４０）を駆動させるモータ制御手段（Ｓ１０３〜Ｓ１０５）と、を備えることを特徴とする。 The present invention provides an engine valve timing control device (100) having a variable valve mechanism (30) for changing a relative phase angle of a camshaft (10) with respect to a crankshaft (15). (13), a drive motor (40) for controlling the cam torque acting on the camshaft (10), and a motor control for driving the drive motor (40) according to the operating state of the variable valve mechanism (30). Means (S103 to S105).

本発明によれば、可変動弁機構によるカムシャフト制御時に、駆動モータによってカムシャフトの回転を調整してカムトルクを制御するので、カムシャフトの進角制御時又は遅角制御時における可変動弁機構の応答速度を高めることが可能となる。 According to the present invention, when controlling the camshaft by the variable valve mechanism, the cam torque is controlled by adjusting the rotation of the camshaft by the drive motor. Therefore, the variable valve mechanism at the time of camshaft advance control or retard control. It becomes possible to increase the response speed.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、直列４気筒エンジンのバルブタイミング制御装置１００の概略構成図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a valve timing control device 100 for an in-line four-cylinder engine.

バルブタイミング制御装置１００は、吸気弁１７のバルブタイミング（開閉時期など）を制御する。バルブタイミング制御装置１００は、吸気カムシャフト１０と、スプロケット２０と、可変動弁機構（ＶａｒｉａｂｌｅｖａｌｖｅＴｉｍｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌ；以下「ＶＴＣ」という）３０と、駆動モータ４０とを備える。 The valve timing control device 100 controls the valve timing (opening / closing timing, etc.) of the intake valve 17. The valve timing control apparatus 100 includes an intake camshaft 10, a sprocket 20, a variable valve timing mechanism (hereinafter referred to as “VTC”) 30, and a drive motor 40.

吸気カムシャフト１０は、一端部１１に設けられたカムシャフト駆動用のスプロケット２０を介して、図示しないベルトやチェーンでエンジンのクランクシャフト１５と連係される。この吸気カムシャフト１０は、クランクシャフト１５に連動して軸周りに回転する。吸気カムシャフト１０には、エンジンの気筒毎にそれぞれ２つの吸気カム１２が形成される。図１では２気筒分の吸気カム１２のみを示したが、直列４気筒エンジンの場合には吸気カム１２は吸気カムシャフト上に８個形成される。そして、この吸気カム１２は、吸気カムシャフト１０とともに回転し、バルブリフタ１６を介して吸気弁１７を押圧して、吸気弁１７を開閉駆動する。 The intake camshaft 10 is linked to an engine crankshaft 15 by a belt or chain (not shown) via a camshaft driving sprocket 20 provided at one end 11. The intake camshaft 10 rotates around the axis in conjunction with the crankshaft 15. The intake camshaft 10 is formed with two intake cams 12 for each cylinder of the engine. Although only the intake cams 12 for two cylinders are shown in FIG. 1, in the case of an in-line four-cylinder engine, eight intake cams 12 are formed on the intake camshaft. The intake cam 12 rotates together with the intake camshaft 10, presses the intake valve 17 via the valve lifter 16, and drives the intake valve 17 to open and close.

スプロケット２０は、スプロケット２０に対する吸気カムシャフト１０の回転角度を相対的に変化させることで吸気カムシャフト１０の相対位相角を制御するＶＴＣ３０を有する。ＶＴＣ３０は、作動油の油圧に基づいて吸気カムシャフト１０の相対位相角を制御するもので、詳細については後述する。このＶＴＣ３０への作動油の油圧は、エンジン運転状態に基づいてソレノイドバルブ５０によって調整される。 The sprocket 20 has a VTC 30 that controls the relative phase angle of the intake camshaft 10 by changing the rotation angle of the intake camshaft 10 relative to the sprocket 20. The VTC 30 controls the relative phase angle of the intake camshaft 10 based on the hydraulic pressure of the hydraulic oil, and details will be described later. The hydraulic oil pressure to the VTC 30 is adjusted by the solenoid valve 50 based on the engine operating state.

一方、吸気カムシャフト１０の他端部１３には、駆動モータ４０の駆動軸４１が接続する。吸気カムシャフト１０の軸心と駆動軸４１の軸心とは一致するように構成される。この駆動モータ４０は、ＶＴＣ３０による吸気カムシャフト１０の相対位相角変更時などに吸気カムシャフト１０に作用するカムトルクを制御する。 On the other hand, the drive shaft 41 of the drive motor 40 is connected to the other end portion 13 of the intake camshaft 10. The axial center of the intake camshaft 10 and the axial center of the drive shaft 41 are configured to coincide with each other. The drive motor 40 controls the cam torque that acts on the intake camshaft 10 when the relative phase angle of the intake camshaft 10 is changed by the VTC 30.

また、吸気カムシャフト１０の他端部１３には、カム角センサ６１が設けられる。このカム角センサ６１は、吸気カムシャフト１０の外周に設けられた凸部１４を検出し、パルス状のカム角信号をコントローラ６０に出力する。 A cam angle sensor 61 is provided at the other end 13 of the intake camshaft 10. The cam angle sensor 61 detects the convex portion 14 provided on the outer periphery of the intake camshaft 10 and outputs a pulsed cam angle signal to the controller 60.

バルブタイミング制御装置１００は、ソレノイドバルブ５０や駆動モータ４０を制御するためにコントローラ６０を備える。コントローラ６０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）等を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ６０には、カム角センサ６１や、クランクシャフト１５の基準回転位置で基準クランク位置信号を出力するクランク角度センサ６２、エンジン油の温度を検出する油温センサ６３などのエンジン運転状態を検出するセンサからの出力信号が入力する。そして、このコントローラ６０は、上記した各種センサからの検出信号に基づいてソレノイドバルブ５０への通電量を調整したり、駆動モータ４０への印加電圧を調整したりする。 The valve timing control device 100 includes a controller 60 for controlling the solenoid valve 50 and the drive motor 40. The controller 60 is configured by a microcomputer including a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), an input / output interface (I / O interface), and the like. The controller 60 detects engine operating conditions such as a cam angle sensor 61, a crank angle sensor 62 that outputs a reference crank position signal at the reference rotational position of the crankshaft 15, and an oil temperature sensor 63 that detects engine oil temperature. An output signal from the sensor is input. The controller 60 adjusts the energization amount to the solenoid valve 50 based on the detection signals from the various sensors described above, and adjusts the voltage applied to the drive motor 40.

次に、図２を参照して、吸気カムシャフト１０の相対位相角を変更するＶＴＣ３０について説明する。図２は、ＶＴＣ３０の断面構造及び油圧制御系の概略構成を示す図である。 Next, the VTC 30 for changing the relative phase angle of the intake camshaft 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of the VTC 30 and a schematic configuration of the hydraulic control system.

ＶＴＣ３０は、内部ロータ３１と、ハウジング３２とを備える。 The VTC 30 includes an internal rotor 31 and a housing 32.

内部ロータ３１は、吸気カムシャフト１０の一端部１１に固定されており、吸気カムシャフト１０と一体回転可能となっている。内部ロータ３１の外周面には、複数（本実施形態では３つ）のベーン３３が径方向に突出して形成される。 The internal rotor 31 is fixed to one end portion 11 of the intake camshaft 10 and can rotate integrally with the intake camshaft 10. A plurality (three in this embodiment) of vanes 33 are formed on the outer peripheral surface of the inner rotor 31 so as to protrude in the radial direction.

内部ロータ３１及びベーン３３の外周には、これらを覆うようにハウジング３２が配設される。ハウジング３２は、スプロケット２０と一体に形成されており、スプロケット２０とともに回転可能となっている。 A housing 32 is disposed on the outer periphery of the inner rotor 31 and the vane 33 so as to cover them. The housing 32 is formed integrally with the sprocket 20 and can rotate together with the sprocket 20.

ハウジング３２の内周面には、内部ロータ３１のベーン３３と同数の突部３４が突出して形成されており、隣り合う突部３４の間には同数の凹部３５がそれぞれ形成される。そして、これら凹部３５には、内部ロータ３１のベーン３３が収容される。ベーン３３の先端面は凹部３５の内周面と摺接しており、突部３４の先端面は内部ロータ３１の外周面と摺接している。 The same number of protrusions 34 as the vanes 33 of the internal rotor 31 protrude from the inner peripheral surface of the housing 32, and the same number of recesses 35 are formed between adjacent protrusions 34. The recesses 35 accommodate the vanes 33 of the internal rotor 31. The tip surface of the vane 33 is in sliding contact with the inner peripheral surface of the recess 35, and the tip surface of the protrusion 34 is in sliding contact with the outer peripheral surface of the internal rotor 31.

ハウジング３２の凹部３５は、ベーン３３と突部３４とにより２つの油圧室３６、３７に隔てられる。２つの油圧室３６、３７のうち、ベーン３３に対して吸気カムシャフト１０の回転方向Ａ側を遅角油圧室３６、その反対側を進角油圧室３７とする。ＶＴＣ３０は、これら各油圧室３６、３７内に供給される作動油の圧力制御（油圧制御）に基づいて作動される。 The recess 35 of the housing 32 is separated into two hydraulic chambers 36 and 37 by the vane 33 and the protrusion 34. Of the two hydraulic chambers 36, 37, the rotation angle A side of the intake camshaft 10 with respect to the vane 33 is a retard hydraulic chamber 36, and the opposite side is an advance hydraulic chamber 37. The VTC 30 is operated based on pressure control (hydraulic control) of hydraulic oil supplied into the hydraulic chambers 36 and 37.

進角油圧室３７は進角油路５１を介して、遅角油圧室３６は遅角油路５２を介してソレノイドバルブ５０に接続される。このソレノイドバルブ５０には、進角油路５１及び遅角油路５２のほかに、オイルパン５３内の作動油を供給するオイル供給路５４と、オイルパン５３に作動油を戻すドレン通路５５とが接続される。オイル供給路５４の途中には、オイルパン５３内の作動油を圧送するオイルポンプ５６が設けられる。 The advance hydraulic chamber 37 is connected to the solenoid valve 50 via an advance oil passage 51, and the retard hydraulic chamber 36 is connected to a solenoid valve 50 via a retard oil passage 52. In addition to the advance oil passage 51 and the retard oil passage 52, the solenoid valve 50 includes an oil supply passage 54 that supplies hydraulic oil in the oil pan 53, and a drain passage 55 that returns the hydraulic oil to the oil pan 53. Is connected. An oil pump 56 that pumps hydraulic oil in the oil pan 53 is provided in the middle of the oil supply path 54.

ソレノイドバルブ５０は、作動油が流れる通路を変更する３つの切替通路Ａ、Ｂ、Ｃを有している。バルブタイミング制御装置１００では、ソレノイドバルブ５０への通電量を制御して切替通路Ａ、Ｂ、Ｃを切り替えることで、進角油圧室３７及び遅角油圧室３６への油圧を適宜変更・保持し、吸気カムシャフト１０の相対位相角を変更・保持する。これにより、ＶＴＣ３０は、吸気弁１７のバルブタイミングを変化させることができる。 The solenoid valve 50 has three switching passages A, B, and C that change passages through which hydraulic oil flows. In the valve timing control apparatus 100, the hydraulic pressure to the advance hydraulic chamber 37 and the retard hydraulic chamber 36 is appropriately changed and maintained by controlling the energization amount to the solenoid valve 50 and switching the switching passages A, B, and C. Then, the relative phase angle of the intake camshaft 10 is changed and held. Thereby, the VTC 30 can change the valve timing of the intake valve 17.

具体的には、ソレノイドバルブ５０への通電量を増大させると、切替通路Ａに切り替わり、オイルパン５３内の作動油が進角油路５１を通って進角油圧室３７に供給される。一方で、遅角油圧室３６の作動油が遅角油路５２及びドレン通路５５を通ってオイルパン５３に排出される。これにより、進角油圧室３７の作動油の油圧が遅角油圧室３６よりも相対的に高くなり、内部ロータ３１のベーン３３が吸気カムシャフト回転方向Ａ側と同方向に回転する。その結果、吸気カムシャフト１０の相対位相角が変化し、吸気弁１７のバルブタイミングが進角する。 Specifically, when the energization amount to the solenoid valve 50 is increased, the switching passage A is switched and the hydraulic oil in the oil pan 53 is supplied to the advance hydraulic chamber 37 through the advance oil passage 51. On the other hand, the hydraulic oil in the retarded hydraulic chamber 36 is discharged to the oil pan 53 through the retarded oil passage 52 and the drain passage 55. As a result, the hydraulic pressure of the hydraulic oil in the advance hydraulic chamber 37 becomes relatively higher than that in the retard hydraulic chamber 36, and the vane 33 of the internal rotor 31 rotates in the same direction as the intake camshaft rotation direction A side. As a result, the relative phase angle of the intake camshaft 10 changes, and the valve timing of the intake valve 17 advances.

これに対して、ソレノイドバルブ５０への通電量を減少させると、切替通路Ｂに切り替わり、オイルパン５３内の作動油が遅角油路５２を通って遅角油圧室３６に供給される。一方で、進角油圧室３７の作動油が進角油路５１及びドレン通路５５を通ってオイルパン５３に排出される。これにより、遅角油圧室３６の油圧が進角油圧室３７よりも相対的に高くなり、内部ロータ３１のベーン３３が吸気カムシャフト回転方向Ａ側とは反対方向に回転する。その結果、吸気カムシャフト１０の相対位相角が変化し、吸気弁１７のバルブタイミングが遅角する。 On the other hand, when the energization amount to the solenoid valve 50 is decreased, the switching passage B is switched, and the hydraulic oil in the oil pan 53 is supplied to the retard hydraulic chamber 36 through the retard oil passage 52. On the other hand, the hydraulic oil in the advance hydraulic chamber 37 is discharged to the oil pan 53 through the advance oil passage 51 and the drain passage 55. As a result, the hydraulic pressure in the retarded hydraulic chamber 36 is relatively higher than that in the advanced hydraulic chamber 37, and the vane 33 of the internal rotor 31 rotates in the direction opposite to the intake camshaft rotational direction A side. As a result, the relative phase angle of the intake camshaft 10 changes, and the valve timing of the intake valve 17 is retarded.

さらに、ソレノイドバルブ５０への通電量が上記２つの中間のときは、切替通路Ｃに切り替わり、作動油の供給が遮断される。これにより、吸気カムシャフト１０とスプロケット２０との相対位置がそのまま保持され、吸気カムシャフト１０の相対位相角が保持される。 Further, when the energization amount to the solenoid valve 50 is between the above two, it is switched to the switching passage C and the supply of hydraulic oil is shut off. As a result, the relative position between the intake camshaft 10 and the sprocket 20 is maintained as it is, and the relative phase angle of the intake camshaft 10 is maintained.

上記のように構成されるバルブタイミング制御装置１００では、吸気カムシャフト１０に作用するカムトルクに起因してＶＴＣ３０の応答速度が悪化するのを抑制するため、吸気カムシャフト１０の相対位相角変化時に駆動モータ４０を駆動してカムトルクを調整する。なお、カムトルクは、吸気カムシャフト回転方向と反対方向に作用するトルクを正値とし、吸気カムシャフト回転方向と同方向に作用するトルクを負値とする。 The valve timing control device 100 configured as described above is driven when the relative phase angle of the intake camshaft 10 changes in order to prevent the response speed of the VTC 30 from deteriorating due to the cam torque acting on the intake camshaft 10. The motor 40 is driven to adjust the cam torque. The cam torque has a positive value that acts in the direction opposite to the intake camshaft rotation direction, and a negative value that acts in the same direction as the intake camshaft rotation direction.

図３は、カムトルク制御のためにコントローラ６０が実行する制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、エンジン運転開始ともに実施され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期でエンジン運転終了まで実施される。 FIG. 3 is a flowchart showing a control routine of control executed by the controller 60 for cam torque control. This control is performed together with the start of engine operation, and is performed at a constant cycle, for example, a cycle of 10 milliseconds until the end of engine operation.

ステップＳ１０１では、コントローラ６０は吸気カムシャフト１０の相対位相角を変更する必要があるか否かを判定する。この判定は、エンジン運転状態に応じて決定される目標相対位相角θ₀と、カム角センサ６１の検出値θ_Aとに基づいて実行される。つまり、目標相対位相角θ₀と、検出値θ_Aから算出される現在の相対位相角との差の絶対値が所定値よりも大きい場合に、吸気カムシャフト１０の相対位相角を変更する必要があると判定する。 In step S101, the controller 60 determines whether or not the relative phase angle of the intake camshaft 10 needs to be changed. This determination is executed based on the target relative phase angle θ ₀ determined according to the engine operating state and the detected value θ _A of the cam angle sensor 61. That is, when the absolute value of the difference between the target relative phase angle θ ₀ and the current relative phase angle calculated from the detected value θ _A is larger than a predetermined value, it is necessary to change the relative phase angle of the intake camshaft 10. Judge that there is.

そして、吸気カムシャフト１０の相対位相角を変更する必要がないと判定された場合には、ステップＳ１０２に移る。これに対して、吸気カムシャフト１０の相対位相角を変更する必要があると判定された場合には、ステップＳ１０３に移る。 If it is determined that there is no need to change the relative phase angle of the intake camshaft 10, the process proceeds to step S102. On the other hand, if it is determined that the relative phase angle of the intake camshaft 10 needs to be changed, the process proceeds to step S103.

ステップＳ１０２では、コントローラ６０は、駆動モータ４０への印加電圧をオフ（ＯＦＦ）にする。つまり、ＶＴＣ３０によって吸気カムシャフト１０の相対位相角を変更しないときはカムトルク制御を実行しない。 In step S102, the controller 60 turns off the voltage applied to the drive motor 40. That is, when the relative phase angle of the intake camshaft 10 is not changed by the VTC 30, the cam torque control is not executed.

なお、上記のように駆動モータ４０を駆動しない場合には、駆動モータ自体が吸気カムシャフト１０の回転を阻害する抵抗となるため、駆動モータ４０は印加電圧ＯＦＦ時における回転抵抗ができるだけ小さいものが望ましい。 When the drive motor 40 is not driven as described above, the drive motor itself becomes a resistance that hinders the rotation of the intake camshaft 10, so that the drive motor 40 has as little rotational resistance as possible when the applied voltage is OFF. desirable.

ステップＳ１０３では、コントローラ６０は、ＶＴＣ３０によって吸気カムシャフト１０の相対位相角が進角するか否かを判定する。この判定はエンジン運転状態に応じて決定される目標相対位相角θ₀と、カム角センサ６１の検出値θ_Aとを比較することで実行される。 In step S103, the controller 60 determines whether or not the relative phase angle of the intake camshaft 10 is advanced by the VTC 30. This determination is performed by comparing the target relative phase angle θ ₀ determined according to the engine operating state and the detection value θ _A of the cam angle sensor 61.

そして、相対位相角が進角されると判定された場合にはステップＳ１０４に移り、相対位相角が遅角されると判定された場合にはステップＳ１０５に移る。 When it is determined that the relative phase angle is advanced, the process proceeds to step S104, and when it is determined that the relative phase angle is delayed, the process proceeds to step S105.

ステップＳ１０４では、コントローラ６０は、吸気カムシャフト１０に作用するカムトルクが低下するように、駆動モータ４０の駆動軸４１を吸気カムシャフト回転方向と同方向に回転（正回転）させる。 In step S104, the controller 60 rotates (forward rotation) the drive shaft 41 of the drive motor 40 in the same direction as the intake camshaft rotation direction so that the cam torque acting on the intake camshaft 10 decreases.

駆動モータ４０が正回転すると、駆動モータ４０からのトルクは吸気カムシャフト１０の回転を促進する方向（進角方向）に作用するので、吸気カムシャフト回転に起因するカムトルクの振幅は変化しないものの、カムトルクの振幅中心値を低下させることができる。このようにカムトルクが低下すると、進角油圧室３７の作動油圧が従来手法と同じ場合には、進角制御時のＶＴＣ３０においてハウジング３２に対する内部ロータ３１及びベーン３３の回転速度が高まるため、吸気カムシャフト１０の相対位相角を進角制御するときの応答速度が改善する。 When the drive motor 40 rotates forward, the torque from the drive motor 40 acts in a direction (advance direction) that promotes the rotation of the intake camshaft 10, so the cam torque amplitude caused by the intake camshaft rotation does not change. The center value of cam torque amplitude can be reduced. When the cam torque is reduced in this way, when the working hydraulic pressure of the advance hydraulic chamber 37 is the same as that of the conventional method, the rotational speed of the internal rotor 31 and the vane 33 with respect to the housing 32 is increased in the VTC 30 during the advance control. The response speed when the relative phase angle of the shaft 10 is advanced is improved.

なお、カムトルクを低減させるときの駆動モータ４０への印加電圧は、駆動モータ４０が吸気カムシャフト１０に連結されていない場合（無負荷時）において、駆動軸４１の回転速度が吸気カムシャフト１０の回転速度よりも速くなるような電圧値に設定される。このような電圧値は、エンジン回転速度Ｎと油温Ｔとの関係から求められたマップに基づいて決定することができる。ここで、エンジン回転速度はクランク角度センサ６２によって検出され、エンジン油の油温は油温センサ６３によって検出される。 Note that the voltage applied to the drive motor 40 when reducing the cam torque is such that the rotational speed of the drive shaft 41 is that of the intake camshaft 10 when the drive motor 40 is not connected to the intake camshaft 10 (no load). The voltage value is set to be faster than the rotation speed. Such a voltage value can be determined based on a map obtained from the relationship between the engine speed N and the oil temperature T. Here, the engine rotation speed is detected by the crank angle sensor 62, and the oil temperature of the engine oil is detected by the oil temperature sensor 63.

ステップＳ１０５では、コントローラ６０は、吸気カムシャフト１０に作用するカムトルクが増加するように、駆動モータ４０の駆動軸４１を吸気カムシャフト回転方向と反対方向に回転（逆回転）させる。 In step S105, the controller 60 rotates (reversely rotates) the drive shaft 41 of the drive motor 40 in the direction opposite to the intake camshaft rotation direction so that the cam torque acting on the intake camshaft 10 increases.

駆動モータ４０が逆回転すると、駆動モータ４０からのトルクは吸気カムシャフト１０の回転を抑制する方向（遅角方向）に作用するので、吸気カムシャフト回転に起因するカムトルクの振幅は変化しないものの、カムトルクの振幅中心値を増加させることができる。このようにカムトルクが増加すると、遅角油圧室３６の作動油圧が従来手法と同じ場合には、遅角制御時のＶＴＣ３０においてハウジング３２に対する内部ロータ３１及びベーン３３の回転速度が高まり、吸気カムシャフト１０の相対位相角を遅角制御するときの応答速度が改善する。 When the drive motor 40 rotates in the reverse direction, the torque from the drive motor 40 acts in a direction (retarding direction) to suppress the rotation of the intake camshaft 10, so the cam torque amplitude caused by the intake camshaft rotation does not change. The center value of the cam torque amplitude can be increased. When the cam torque increases in this manner, when the operating hydraulic pressure in the retard hydraulic chamber 36 is the same as that in the conventional method, the rotational speed of the internal rotor 31 and the vane 33 with respect to the housing 32 increases in the VTC 30 during the retard control, and the intake camshaft The response speed when the relative phase angle of 10 is controlled to be retarded is improved.

なお、カムトルクを増加させるときの駆動モータ４０への印加電圧は、エンジン回転速度Ｎと油温Ｔとの関係から求められたマップに基づいて決定される。 Note that the voltage applied to the drive motor 40 when increasing the cam torque is determined based on a map obtained from the relationship between the engine speed N and the oil temperature T.

以上により、本実施形態のバルブタイミング制御装置１００では下記の効果を得ることができる。 As described above, the valve timing control device 100 of the present embodiment can obtain the following effects.

バルブタイミング制御装置１００は、吸気カムシャフト１０の他端部１３に、吸気カムシャフト１０の軸心と駆動軸４１の軸心とが一致するように駆動モータ４０を備える。そして、ＶＴＣ３０によって吸気カムシャフト１０を進角制御する場合には、カムトルクが低下するように駆動モータ４０を正回転させるので、吸気カムシャフト進角制御時のＶＴＣ３０の応答速度を改善することができる。 The valve timing control device 100 includes a drive motor 40 at the other end 13 of the intake camshaft 10 so that the axis of the intake camshaft 10 and the axis of the drive shaft 41 coincide. When the advance angle control of the intake camshaft 10 is performed by the VTC 30, the drive motor 40 is normally rotated so that the cam torque is reduced, so that the response speed of the VTC 30 during the intake camshaft advance angle control can be improved. .

これに対して、ＶＴＣ３０によって吸気カムシャフト１０を遅角制御する場合には、カムトルクが増加するように駆動モータ４０を逆回転させるので、吸気カムシャフト遅角制御時のＶＴＣ３０の応答速度を改善することができる。 On the other hand, when the intake camshaft 10 is retarded by the VTC 30, the drive motor 40 is reversely rotated so as to increase the cam torque, so that the response speed of the VTC 30 during the intake camshaft retard control is improved. be able to.

上記の通り、相対位相角制御時のＶＴＣ３０の応答速度向上を図ることができるので、エンジンの燃費性能を向上させることができる。 As described above, the response speed of the VTC 30 during the relative phase angle control can be improved, so that the fuel efficiency of the engine can be improved.

（第２実施形態）
第２実施形態のバルブタイミング制御装置１００は、第１実施形態とほぼ同様であるが、ＶＴＣ３０による吸気カムシャフト遅角制御時の駆動モータ４０の制御の仕方において一部相違する。つまり、吸気カムシャフト遅角制御時には、カムトルクが増加するように駆動モータ４０を正回転させるようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。 (Second Embodiment)
The valve timing control device 100 of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but is partly different in the way of controlling the drive motor 40 during intake camshaft retardation control by the VTC 30. That is, at the time of intake camshaft retardation control, the drive motor 40 is rotated forward so that the cam torque increases, and the difference will be mainly described below.

図４は、カムトルク制御のためにコントローラ６０が実行する制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、エンジン運転開始ともに実施され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期でエンジン運転終了まで実施される。 FIG. 4 is a flowchart showing a control routine of control executed by the controller 60 for cam torque control. This control is performed together with the start of engine operation, and is performed at a constant cycle, for example, a cycle of 10 milliseconds until the end of engine operation.

なお、ステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０４の制御は第１実施形態と同様であるので、便宜上説明を省略する。 In addition, since control of step S101, S103, S104 is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted for convenience.

ステップＳ１０１で吸気カムシャフト１０の相対位相角を変更する必要がないと判定された場合には（Ｓ１０１でＮｏ）、ステップＳ１０６に移る。 If it is determined in step S101 that it is not necessary to change the relative phase angle of the intake camshaft 10 (No in S101), the process proceeds to step S106.

ステップＳ１０６では、コントローラ６０は、吸気カムシャフト１０に作用するカムトルクが低下するように、駆動モータ４０の駆動軸４１を吸気カムシャフト回転方向と同方向に回転（正回転）させる。この制御は、ステップＳ１０４で同様の制御である。このように第２実施形態では、吸気カムシャフト１０の相対位相角を変更しない場合であっても、カムトルクの振幅中心値を低下させることができるので、エンジンの燃費性能を向上させることができる。 In step S106, the controller 60 rotates (forward rotation) the drive shaft 41 of the drive motor 40 in the same direction as the intake camshaft rotation direction so that the cam torque acting on the intake camshaft 10 decreases. This control is the same control in step S104. As described above, in the second embodiment, even when the relative phase angle of the intake camshaft 10 is not changed, the center value of the cam torque amplitude can be reduced, so that the fuel efficiency of the engine can be improved.

また、ステップＳ１０３で吸気カムシャフト１０の相対位相角が遅角されると判定された場合には（Ｓ１０３でＮｏ）、ステップＳ１０７に移る。 When it is determined in step S103 that the relative phase angle of the intake camshaft 10 is retarded (No in S103), the process proceeds to step S107.

ステップＳ１０７では、コントローラ６０は、吸気カムシャフト１０に作用するカムトルクが増加するように、駆動モータ４０の駆動軸４１を吸気カムシャフト回転方向と同方向に回転（正回転）させる。 In step S107, the controller 60 rotates (forward rotation) the drive shaft 41 of the drive motor 40 in the same direction as the intake camshaft rotation direction so that the cam torque acting on the intake camshaft 10 increases.

カムトルクを増加させるときの駆動モータ４０への印加電圧は、駆動モータ４０が吸気カムシャフト１０に連結されていない場合（無負荷時）において、駆動軸４１の回転速度が吸気カムシャフト１０の回転速度よりも遅くなるような電圧値に設定される。このような電圧値は、エンジン回転速度Ｎと油温Ｔとの関係から求められたマップに基づいて決定することができる。 The voltage applied to the drive motor 40 when increasing the cam torque is such that the rotational speed of the drive shaft 41 is the rotational speed of the intake camshaft 10 when the drive motor 40 is not coupled to the intake camshaft 10 (no load). The voltage value is set so as to be slower than that. Such a voltage value can be determined based on a map obtained from the relationship between the engine speed N and the oil temperature T.

第２実施形態では、吸気カムシャフト遅角制御時にカムトルクが増加するように駆動モータ４０を正回転させるので、第１実施形態と同様にカムトルクの振幅中心値を増加させることができる。 In the second embodiment, the drive motor 40 is rotated forward so that the cam torque increases during intake camshaft retardation control, so that the center value of the amplitude of the cam torque can be increased as in the first embodiment.

以上により、第２実施形態のバルブタイミング制御装置１００では、下記の効果を得ることができる。 As described above, in the valve timing control device 100 of the second embodiment, the following effects can be obtained.

第２実施形態では、駆動モータ４０への印加電圧を、駆動モータ無負荷時において駆動軸４１の回転速度が吸気カムシャフト１０の回転速度よりも遅くなるような電圧値に設定するので、吸気カムシャフト遅角制御において駆動モータ４０を正回転させた場合でもカムトルクの振幅中心値を増加させることができ、吸気カムシャフト遅角制御時のＶＴＣ３０の応答速度を改善することが可能となる。これにより、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。 In the second embodiment, the applied voltage to the drive motor 40 is set to a voltage value such that the rotational speed of the drive shaft 41 is slower than the rotational speed of the intake camshaft 10 when the drive motor is not loaded. Even when the drive motor 40 is rotated forward in the shaft retardation control, the cam torque amplitude center value can be increased, and the response speed of the VTC 30 during the intake camshaft retardation control can be improved. Thereby, also in 2nd Embodiment, it becomes possible to acquire the effect similar to 1st Embodiment.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

第１実施形態及び第２実施形態では、本発明を吸気弁１７のバルブタイミングを制御するバルブタイミング制御装置に適用した例について説明したが、本発明を排気弁のバルブタイミングを制御するバルブタイミング制御装置に適用するようにしてもよい。 In the first embodiment and the second embodiment, the example in which the present invention is applied to the valve timing control device that controls the valve timing of the intake valve 17 has been described. However, the present invention is applied to the valve timing control that controls the valve timing of the exhaust valve. You may make it apply to an apparatus.

直列４気筒エンジンのバルブタイミング制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the valve timing control apparatus of an inline 4 cylinder engine. 可変動弁機構の断面構造及び油圧制御系の概略構成を示した図である。It is the figure which showed the schematic structure of the cross-section of a variable valve mechanism and a hydraulic control system. カムトルク制御のためにコントローラが実行する制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of the control which a controller performs for cam torque control. カムトルク制御のためにコントローラが実行する制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of the control which a controller performs for cam torque control.

Explanation of symbols

１００バルブタイミング制御装置
１０吸気カムシャフト
１１一端部
１２吸気カム
１３他端部
１５クランクシャフト
１７吸気弁
２０スプロケット
３０可変動弁機構
４０駆動モータ
４１駆動軸
５０ソレノイドバルブ
６０コントローラ
６１カム角センサ
６２クランク角度センサ
６３油温センサ
Ｓ１０１相対位相角制御判定手段
Ｓ１０２、Ｓ１０４〜Ｓ１０７モータ制御手段
Ｓ１０３進角制御判定手段 100 valve timing control device 10 intake camshaft 11 one end 12 intake cam 13 other end 15 crankshaft 17 intake valve 20 sprocket 30 variable valve mechanism 40 drive motor 41 drive shaft 50 solenoid valve 60 controller 61 cam angle sensor 62 crank angle Sensor 63 Oil temperature sensor S101 Relative phase angle control determination means S102, S104 to S107 Motor control means S103 Advance angle control determination means

Claims

In an engine valve timing control device including a variable valve mechanism that changes a relative phase angle of a camshaft with respect to a crankshaft,
A drive motor that is provided at one end of the camshaft and controls cam torque acting on the camshaft;
Motor control means for driving the drive motor in accordance with the operating state of the variable valve mechanism;
A valve timing control device comprising:

An advance angle control determining means for determining whether to advance the relative phase angle of the camshaft by the variable valve mechanism;
The motor control means drives the drive motor to reduce the cam torque so that the drive shaft of the drive motor rotates (forward rotation) in the same direction as the camshaft rotation direction during camshaft advance control.
The valve timing control apparatus according to claim 1.

Relative phase angle control determining means for determining whether it is necessary to change the relative phase angle of the camshaft by the variable valve mechanism,
The motor control means is configured such that the drive motor rotates so that the drive shaft of the drive motor rotates in the same direction as the camshaft rotation direction when there is no need to change the relative phase angle by the variable valve mechanism. To reduce the cam torque,
The valve timing control device according to claim 1 or 2, characterized by the above.

The motor control means sets the voltage applied to the drive motor to a voltage value such that the rotational speed of the drive shaft when no drive motor is loaded is faster than the rotational speed of the camshaft.
The valve timing control device according to claim 2 or claim 3, wherein

An advance angle control determining means for determining whether or not to advance the relative phase angle of the camshaft by the variable valve device;
The motor control means increases the cam torque by driving the drive motor so that the drive shaft of the drive motor rotates (reversely rotates) in a direction opposite to the camshaft rotation direction during camshaft retard control.
The valve timing control device according to any one of claims 1 to 4, wherein

An advance angle control determining means for determining whether to advance the relative phase angle of the camshaft by the variable valve mechanism;
The motor control means increases the cam torque by driving the drive motor so that the drive shaft of the drive motor rotates (forward rotation) in the same direction as the camshaft rotation direction during camshaft retardation control.
The valve timing control device according to any one of claims 1 to 4, wherein

The motor control means sets the voltage applied to the drive motor to a voltage value such that the rotational speed of the drive shaft when no drive motor is loaded is slower than the rotational speed of the camshaft.
The valve timing control device according to claim 6.

The motor control means sets an applied voltage to the drive motor based on an engine speed and an engine oil temperature;
The valve timing control device according to any one of claims 2 to 7, wherein

The drive motor is arranged so that the camshaft axis and the axis of the drive axis coincide.
The valve timing control device according to any one of claims 1 to 8, wherein