JP2010180845A - 可変動弁機構の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カム軸の変換角の検出精度を向上させる。
【解決手段】本発明は、内燃機関１のクランク軸２４に対するカム軸３７の相対位相角を変化させる可変動弁機構１０の制御装置であって、クランク軸２４の基準回転位置及び角度信号を検出するクランク角センサ５１と、カム軸３７の基準回転位置及び角度信号を検出するカム角センサ５２と、クランク軸３７の角度信号から擬似クランク基準位置を生成する擬似クランク基準位置生成手段（Ｓ２）と、カム軸３７の角度信号から擬似クランク基準位置と同数の擬似カム基準位置を生成する擬似カム基準位置生成手段（Ｓ３）と、クランク軸２４の基準回転位置とカム軸３７の基準回転位置とに基づいて相対位相角を算出するほかに、擬似クランク基準位置と擬似カム基準位置とからも相対位相角を算出する相対位相角算出手段（Ｓ４）と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は可変動弁機構の制御装置に関する。

従来の可変動弁機構の制御装置として、クランク軸が１回転するごとに、クランク軸に対するカム軸の相対位相角（以下「変換角」という）を検出するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−８３３７９号公報

しかしながら、従来の可変動弁機構の制御装置では、分解能を高くすると変換角の検出周期が短くなってしまうため、検出できる変換角の最大値が小さくなってしまうという問題点があった。

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、検出できる変換角の最大値を小さくすることなく分解能を高めて、可変動弁機構の制御精度を向上させることを目的とする。

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。

本発明は、内燃機関（１）のクランク軸（２４）に対するカム軸（３７）の相対位相角を変化させる可変動弁機構の制御装置であって、クランク軸（２４）の基準回転位置及び角度信号を検出するクランク角センサ（５１）と、カム軸（３７）の基準回転位置及び角度信号を検出するカム角センサ（５２）と、クランク軸（３７）の角度信号から擬似クランク基準位置を生成する擬似クランク基準位置生成手段（Ｓ２）と、カム軸（３７）の角度信号から擬似クランク基準位置と同数の擬似カム基準位置を生成する擬似カム基準位置生成手段（Ｓ３）と、クランク軸（２４）の基準回転位置とカム軸（３７）の基準回転位置とに基づいてクランク軸（２４）に対するカム軸（３７）の相対位相角を算出するほかに、擬似クランク基準位置と擬似カム基準位置とからもクランク軸（２４）に対するカム軸（３７）の相対位相角を算出する相対位相角算出手段（Ｓ４）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、クランク軸の基準回転位置とカム軸の基準回転位置とに基づいて相対位相角を算出するほか、擬似クランク基準位置と擬似カム基準位置とからも相対位相角を算出する。これにより、クランク軸とカム軸の基準回転位置は変わらないので検出できる変換角の最大値も小さくならず、また擬似クランク基準位置及び擬似カム基準位置を増やすことで分解能を高めることができる。

可変動弁機構を備えたエンジンの概略構成図である。 可変動弁機構のシステム図である。 本発明の一実施形態による変換角の検出制御について説明するフローチャートである。 運転状態に応じて変換角検出時の分解能の大きさを算出するマップである。 変換角の検出制御の効果について説明する図である。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態による可変動弁機構１０を備えたエンジン１の概略構成図である。

エンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の頂部を覆うシリンダヘッド３とを備える。

シリンダブロック２には、複数のシリンダ２１が形成される。シリンダ２１には、ピストン２２が摺動自在に嵌合する。ピストン２２は、コンロッド２３によってクランク軸２４に連結される。

シリンダヘッド３には、燃焼室３１の頂壁に開口する吸気通路３２と排気通路３３とが形成され、燃焼室３１の頂壁中心に点火栓３４が設けられる。また、シリンダヘッド３には、吸気通路３２の開口を開閉する一対の吸気弁３５と、排気通路３３の開口を開閉する一対の排気弁３６とが設けられる。さらに、シリンダヘッド３には、吸気弁３５を開閉駆動する吸気カム軸３７と、排気弁３６を開閉駆動する排気カム軸３８とが設けられる。吸気カム軸３７の一端部には、吸気弁３５の開閉時期を任意の時期に設定できる可変動弁機構（Variable valve Timing Control；以下「ＶＴＣ」という）が設けられる。

コントローラ５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）、不揮発メモリ及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）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５には、クランク角センサ５１やカム角センサ５２などの運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。

クランク角センサ５１は、クランク軸２４の角度信号ＣｒａｎｋＰＯＳを出力するとともに、クランク軸２４の基準回転位置で基準クランク位置信号Ｒｅｆを出力する。カム角センサ５２は、カム軸の角度信号ＣａｍＰＯＳを出力するとともに、カム軸の基準回転位置で基準カム位置信号ＰＨＡＳＥを出力する。

コントローラ５は、上記センサ５１，５２によって検出されたクランク軸２４と吸気カム軸３７との基準回転位置のずれ角に基づいてＶＴＣ１０の変換角を算出する。

図２は、ＶＴＣ１０のシステム図である。

ＶＴＣ１０は、吸気カム軸３７の一端部に設けられる。

吸気カム軸３７は、一端部に設けられたカム軸駆動用スプロケット１１を介して、図示しないベルトやチェーンで機関のクランク軸２４と連係され、機関のクランク軸２４に連動して軸周りに回転する。吸気カム軸３７には、吸気カム軸３７と一体となって回転する数枚のベーン１２が接続される。

カム軸駆動用スプロケット１１は、内部に油圧室が設けられる。この油圧室は、ベーン１２によって進角油圧室１３と遅角油圧室１４とに区切られる。ベーン１２は、カム軸駆動用スプロケット１１の内部に同軸的に配置され、所定の回転角の範囲で相対的に回転可能となっている。

進角油圧室１３は進角油路４１を介して、遅角油圧室１４は遅角油路４２を介して、それぞれ通路切り換え用のソレノイドバルブ４０に接続される。ソレノイドバルブ４０には、進角油路４１及び遅角油路４２のほかに、オイルパン４３内の作動油を供給するオイル供給路４４と、オイルパン４３に作動油を戻すドレン通路４５と、が接続される。オイル供給路４４の途中にはオイルパン４３内の作動油を圧送するオイルポンプ４６が配設される。

ＶＴＣ１０は、このソレノイドバルブ４０への通電量を制御して通路を切り替えることで、進角油圧室１３及び遅角油圧室１４への油圧を適宜変更、保持し、変換角を変更、保持する。これにより、ＶＴＣ１０は、吸気弁３５又は排気弁３６のバルブタイミング（開閉時期）を変化させる。

具体的には、ソレノイドバルブ４０への通電量を増大させると、通路Ａに切り替わり、オイルパン４３内の作動油が、進角油路４１を通って進角油圧室１３に供給される。一方で、遅角油圧室１４の作動油が、遅角油路４２及びドレン通路４５を通ってオイルパン４３に排出される。これにより、進角油圧室１３の油圧が相対的に高くなり、ベーン１２が遅角油圧室１４の方向に移動する。その結果、吸気カム軸３７とカム軸駆動用スプロケット１１との相対位相角が変化し、バルブタイミングが進角する。

また、ソレノイドバルブ４０への通電量を減少させると、通路Ｂに切り替わり、オイルパン４３内の作動油が、遅角油路４２を通って遅角油圧室１４に供給される。一方で、進角油圧室１３の作動油が、進角油路４１及びドレン通路４５を通ってオイルパン４３に排出される。これにより、遅角油圧室１４の油圧が相対的に高くなり、ベーン１２が進角油圧室１３の方向に移動する。その結果、吸気カム軸３７とカム軸駆動用スプロケット１１との相対位相角が、ソレノイドバルブ４０への通電量を増大させたときと反対方向に変化し、バルブタイミングが遅角する。

さらに、ソレノイドバルブ４０への通電量が上記２つの中間のときは、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、吸気カム軸３７とカム軸駆動用スプロケット１１との相対位置がそのまま保持される。

このソレノイドバルブ４０への通電量の制御は、コントローラ５によって実行される。

図３は、本実施形態による変換角の検出制御について説明するフローチャートである。コントローラ５は、このルーチンを所定の演算周期（例えば１０ミリ秒）で繰り返し実行する。

ステップＳ１において、コントローラ５は、後述する図４のマップを参照し、運転状態に応じて変換角の検出に要求される分解能を検出する。

ステップＳ２において、コントローラ５は、クランク軸２４の角度信号ＣｒａｎｋＰＯＳから疑似基準クランク位置信号をｎ個だけ生成する。擬似基準クランク位置信号の生成数は、検出した分解能に基づいて決定される。擬似基準クランク位置信号の生成数は、分解能が大きいほど多くなる。

ステップＳ３において、コントローラ５は、吸気カム軸３７の角度信号から擬似基準カム位置信号を擬似基準クランク位置信号と同数、つまりｎ個だけ生成する。

ステップＳ４において、基準クランク位置信号Ｒｅｆ、基準カム位置信号ＰＨＡＳＥ、擬似基準クランク位置信号及び擬似基準カム位置信号に基づいて、変換角を算出する。

図４は、運転状態に応じて変換角検出時の分解能の大きさを算出するマップである。

図４に示すように、本実施形態では高回転で運転しているときほど、分解能を小さくする。これは、高回転で運転しているときは演算負荷が高くなるためである。このように、高回転で運転しているときは、低回転で運転していると比較して分解能を小さくすることで、演算負荷の増大を抑制できる。また、低回転で運転しているときには分解能を大きくできるので、回転位相の検出精度を向上させることができる。

図５は、本実施形態による変換角の検出制御の効果について説明する図である。図４は、Ｖ型６気筒エンジンにおいて、擬似基準クランク位置信号及び擬似基準カム位置信号の生成数を１（ｎ＝１）とした場合の図である。

擬似基準クランク位置信号の生成数が１つと決定されたときは、クランク軸２４が１回転するごとに、基準クランク位置信号と１つの擬似基準クランク位置信号とが、両者の間が等間隔となるように検出される。

そして、基準クランク位置信号を検出してから基準カム位置信号を検出するまでの間を変換角として検出する。さらに、１つ目の擬似基準クランク位置信号を検出してから１つ目の擬似基準カム位置信号を検出するまでの間を変換角として検出する。

そして、検出した最新の変換角を現在の変換角であると判定する。

このように、擬似信号を生成することで、変換角の検出を並列して実施することができ、基準クランク位置信号と基準カム位置信号までの間を狭めることなく変換角を検出できる。そのため、検出できる変換角の最大値を狭めることなく分解能を高めることができる。したがって、変換角の最大変換範囲を小さくせずに、変換角の検出精度を向上させることができる。

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。

１０ 可変動弁機構
２４ クランク軸
３７ 吸気カム軸（カム軸）
５１ クランク角センサ
５２ カム角センサ
Ｓ２ 擬似クランク基準位置生成手段
Ｓ３ 擬似カム基準位置生成手段
Ｓ４ 相対位相角算出手段

Claims (2)

1. 内燃機関のクランク軸に対するカム軸の相対位相角を変化させる可変動弁機構の制御装置であって、
   前記クランク軸の基準回転位置及び角度信号を検出するクランク角センサと、
   前記カム軸の基準回転位置及び角度信号を検出するカム角センサと、
   前記クランク軸の角度信号から擬似クランク基準位置を生成する擬似クランク基準位置生成手段と、
   前記カム軸の角度信号から前記擬似クランク基準位置と同数の擬似カム基準位置を生成する擬似カム基準位置生成手段と、
   前記クランク軸の基準回転位置と前記カム軸の基準回転位置とに基づいて前記クランク軸に対する前記カム軸の相対位相角を算出するほかに、前記擬似クランク基準位置と前記擬似カム基準位置とからも前記クランク軸に対する前記カム軸の相対位相角を算出する相対位相角算出手段と、
   を備えることを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
2. 前記擬似クランク基準位置の生成数は、高回転で運転しているときほど少ない
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。

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