JP2013068103A - 可変バルブタイミング機構の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】クランク軸の1/2の回転速度で回転するスプロケットと電動モータのステータが一体に回転する電動VTCのモータ軸回転角、クランク軸正回転角、クランク軸逆回転角、最終的なクランク軸回転角、スプロケットの回転角を、制御周期間のモータ軸回転角変化量、同じくスプロケット回転角変化量、モータ軸回転角、吸気カム軸の回転角変化量、吸気カム軸の現在の実回転角(VTC実角度)、を順次算出し、VTC目標角度に、VTC実角度が追従するようなVTC操作量を演算する。
【選択図】図15
Description
クランク軸の回転角を検出するクランク角センサと、機関バルブ開閉用カム軸の回転角を検出するカムセンサと、前記クランク角センサ及び前記カムセンサからの各信号に基づいて、前記クランク軸に対する前記カム軸の回転位相を検出する第1回転位相検出手段と、前記クランク軸に対して前記カム軸を相対回転させて前記回転位相を変更可能なアクチュエータと、を含んで構成され、前記回転位相の検出値に基づいて前記アクチュエータを駆動し、前記回転位相を目標値に近づけるようにフィードバック制御する可変バルブタイミング機構の制御装置であって、以下の各手段を含んで構成した。
B.アクチュエータの回転方向を含む回転動作量を、前記第1回転位相検出手段による回転位相検出頻度より高い頻度で検出するアクチュエータ回転センサ
C.クランク軸回転の正方向回転と逆方向回転の検出結果と、前記アクチュエータの回転方向を含む回転動作量とに基づいて、カム軸の回転位相を第1回転位相検出手段より高頻度で検出する第2回転位相検出手段
図1は、本願発明に係る制御装置を適用した車両用内燃機関101の構成図である。尚、本実施形態において、内燃機関101は、直列4気筒の4サイクル機関であるが、本例に限定されない。
そして、内燃機関101は、電子制御スロットル103及び吸気バルブ105を介して、各気筒の燃焼室106内に空気を吸入する。
吸気バルブ105は、電動モータ(アクチュエータ)を用いて吸気カム軸134をクランク軸120に対して相対回転させる可変バルブタイミング機構(電動VTC)113により、バルブタイミングを可変に制御される。
クランク角センサ117は、クランク軸120に軸支され、周囲に被検出部としての突起部151を備えるシグナルプレート152と、内燃機関101側に固定され、突起部151を検出して回転信号POSを出力する回転検出装置153とで構成される。
上記構造により、クランク角センサ117(回転検出装置153)が出力する回転信号POSは、図3に示すように、クランク角で10deg(単位クランク角)毎に16回連続してハイレベルに変化した後、30deg間ローレベルを保持し、再度16回連続してハイレベルに変化する。
シグナルプレート158の突起部157は、カム角で90deg毎の4箇所それぞれに、1個、3個、4個、2個ずつ設けられ、突起部157を複数連続して設けた部分では、突起部157のピッチを、クランク角で30deg(カム角で15deg)に設定してある。
図15は、第1実施形態のフローを示す。本実施形態では、カム信号PHASEは、気筒判別に使用するが、バルブタイミングは、クランク角センサ117とモータ回転センサ201との検出信号を用いて検出する。
θf_cr=θf_crp−θf_crn
ステップ6では、タイミングスプロケット1の回転角θf_cs[deg.]を、次式により算出する。
ここで、タイミングスプロケット1の回転速度は、クランク軸回転速度θf_crの1/2に減速されるので、減速比1/2を乗じて算出する。
Δθf_m=θf_m−θf_m前回値
ステップ8では、制御周期Ts[s]間のスプロケット回転角変化量Δθf_cs[deg.]を算出する。
ステップ9では、制御周期Ts[s]間のタイミングスプロケット1に対するモータ軸回転角変化量(駆動回転角の変化量)Δθs_m[deg.]を算出する。
ステップ10では、制御周期Ts[s]間のタイミングスプロケット1に対する吸気カム軸の回転角変化量(カム軸回転角変化量)のクランク角換算値Δθs_cm[deg.CA]を算出する。
ここで、減速比は、上述した減速機8によりモータ回転速度に対して減速されるカム軸回転速度の減速比(例えば、1/60)である。また、クランク角[deg.CA]への換算係数2が乗じられる。
ステップS12では、VTC目標角度θtrg[deg.CA]に、VTC実角度θs_cm[deg.CA]が追従するようなVTC操作量を演算する。
ステップ1の後のステップ21では、カムセンサ133からのカム信号PHASEとクランク角センサからの回転信号POSを用いて、VTC実角度θcrcm[deg.CA](吸気カム軸134の回転位相=吸気バルブ105のバルブタイミング)を算出する。具体的には、上述したように、基準クランク角位置から1個単独のカム信号PHASE、又は、複数連続して出力されるカム信号PHASEの先頭の信号までの回転信号POSの発生数をカウントすることにより、VTC実角度θcrcm[deg.CA](吸気バルブ105の実バルブタイミング)を検出する。
ステップ23では、クランク角センサ117からの回転信号POSに基づき、機関回転が逆転したかを判定する。
そして、ステップ12で、VTC目標角度θtrg[deg.CA]に、ステップ24またはステップ11のいずれかの方式で算出されたVTC実角度θs_cm[deg.CA]が追従するようなVTC操作量を演算する。
クランク軸の逆転時、及び制御周期間でVTC実角度θcrcm[deg.CA]を更新できなかったときは、モータ軸回転角を用いてVTC実角度θs_cm[deg.CA]を算出することにより、VTC実角度の誤検出を抑制しつつ、検出精度を高めることができる。
ステップ1の後のステップ31では、クランク角センサ117からの回転信号POSに基づいてクランク軸回転速度(機関回転速度)CRS[deg.CA/s]を算出する。具体的には、単位時間当たりの回転信号POS入力回数のカウント値に比例する値とするなどの方式により算出できる。
Claims (5)
- クランク軸の回転角を検出するクランク角センサと、
機関バルブ開閉用カム軸の回転角を検出するカムセンサと、
前記クランク角センサ及び前記カムセンサからの各信号に基づいて、前記クランク軸に対する前記カム軸の回転位相を検出する第1回転位相検出手段と、
前記クランク軸に対して前記カム軸を相対回転させて前記回転位相を変更可能なアクチュエータと、
を含んで構成され、前記回転位相の検出値に基づいて前記アクチュエータを駆動し、前記回転位相を目標値に近づけるようにフィードバック制御する可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
前記クランク軸回転の正方向回転と逆方向回転を判別して検出する正転/逆転検出手段と、
前記アクチュエータの回転方向を含む回転動作量を、前記第1回転位相検出手段による回転位相検出頻度より高い頻度で検出するアクチュエータ回転センサと、
前記クランク軸回転の正方向回転と逆方向回転の検出結果と、前記アクチュエータの回転方向を含む回転動作量とに基づいて、前記カム軸の回転位相を前記第1回転位相検出手段より高頻度で検出する第2回転位相検出手段と、
を含んで構成した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。 - 前記クランク軸の逆方向回転が検出されたとき、または、前記フィードバック制御の制御タイミングで、前記第1回転位相検出手段による回転位相検出値が前回値から更新されなかったときは、前記第2回転位相検出手段で検出された回転位相の検出値をフィードバック制御に用い、それ以外のときは、前記第1回転位相検出手段による回転位相検出値を優先してフィードバック制御に用いることを特徴とする請求項1に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
- 前記クランク角センサからの信号に基づいて検出されるクランク軸回転速度が、逆方向回転を発生しうる極低回転領域であるかを判定し、極低回転領域であると判定されたときに、前記第2回転位相検出手段による回転位相検出を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
- 前記クランク軸に連動して回転するスプロケットと前記カム軸とが同心に配設され、
前記アクチュエータは、前記スプリング及び前記カム軸とモータ軸が同心に配設されると共に、ステータを含むモータ本体が前記スプロケット一体に回転する電動モータで構成され、前記モータ軸の回転を減速機を介して前記カム軸に伝達することにより、前記カム軸を前記スプロケットに対して相対回転させて、前記回転位相を変更することを特徴とする請求項1〜請求項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。 - 機関の停止挙動中に前記第2回転位相検出手段によって検出された回転位相に基づいて、停止後の回転位相を始動時用の目標回転位相に近づけるようにフィードバック制御することを特徴とする請求項1〜請求項4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。
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