JP2018123716A - Valve timing adjustment device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のバルブタイミング調整装置に関する。 The present invention relates to a valve timing adjusting device for an internal combustion engine.
内燃機関のバルブタイミング調整装置として、例えば特許文献1に記載されているように、機関出力軸に対するカム軸の相対回転位相を調整すべく作動する可変機構と、可変機構の動力源である電動モータとが設けられているものが知られている。このような装置の可変機構は、機関出力軸と同期して回転する円筒状の駆動回転体と、駆動回転体の内側に配置されていてカム軸と一体回転する従動回転体とを備えている。駆動回転体の内周側には、カム軸を中心とする径方向の内側に突出する複数のストッパ部が設けられている。 As a valve timing adjusting device for an internal combustion engine, for example, as described in Patent Document 1, a variable mechanism that operates to adjust a relative rotational phase of a cam shaft with respect to an engine output shaft, and an electric motor that is a power source of the variable mechanism And are provided. The variable mechanism of such an apparatus includes a cylindrical driving rotating body that rotates in synchronization with the engine output shaft, and a driven rotating body that is disposed inside the driving rotating body and rotates integrally with the cam shaft. . A plurality of stopper portions projecting inward in the radial direction around the camshaft are provided on the inner peripheral side of the drive rotating body.
従動回転体には、同従動回転体の周方向で互いに隣り合う各ストッパ部の間に位置する突部が設けられている。そして、従動回転体が駆動回転体に対して進角側に相対的に回転すると、上記周方向で隣接する両ストッパ部のうちの一方のストッパ部に突部が当接する。このときの上記相対回転位相を「最進角位相」という。また、従動回転体が駆動回転体に対して遅角側に相対的に回転すると、上記周方向で隣接する両ストッパ部のうちの他方のストッパ部に突部が当接する。このときの上記相対回転位相を「最遅角位相」という。 The driven rotator is provided with protrusions positioned between the stopper portions adjacent to each other in the circumferential direction of the driven rotator. When the driven rotator rotates relative to the drive rotator relative to the advance side, the protrusion comes into contact with one of the stopper portions adjacent in the circumferential direction. The relative rotational phase at this time is referred to as “the most advanced angle phase”. Further, when the driven rotator rotates relatively to the retard side with respect to the drive rotator, the protrusion comes into contact with the other stopper portion of both the stopper portions adjacent in the circumferential direction. The relative rotational phase at this time is referred to as “most retarded phase”.
なお、上記のようなバルブタイミング調整装置では、例えば、フィードバック制御を用いて電動モータを駆動させることで、上記相対回転位相を変更することができる。この場合、上記相対回転位相の目標値と実際の上記相対回転位相とを用いたフィードバック制御によって電動モータに対する指示電流値が算出され、同指示電流値を基に電動モータの駆動が制御される。これにより、当該指示電流値に応じて上記相対回転位相を調整することができる。 In the valve timing adjusting device as described above, for example, the relative rotation phase can be changed by driving the electric motor using feedback control. In this case, the command current value for the electric motor is calculated by feedback control using the target value of the relative rotation phase and the actual relative rotation phase, and the drive of the electric motor is controlled based on the command current value. Thereby, the relative rotational phase can be adjusted according to the indicated current value.
ところで、上記相対回転位相の目標値が最遅角位相に設定されることがある。このように上記相対回転位相の目標値が最遅角位相に設定されている場合、上記フィードバック制御によって算出した指示電流値を基に電動モータを駆動させることにより、実際の上記相対回転位相が目標値に向かうように、従動回転体が駆動回転体に対して遅角側に相対的に回転する。そして、実際の上記相対回転位相が目標値に達すると、従動回転体の突部が駆動回転体のストッパ部に当接する。 By the way, the target value of the relative rotational phase may be set to the most retarded phase. Thus, when the target value of the relative rotational phase is set to the most retarded phase, the actual relative rotational phase is set to the target by driving the electric motor based on the command current value calculated by the feedback control. The driven rotator rotates relatively to the retard side with respect to the drive rotator so as to reach the value. When the actual relative rotational phase reaches the target value, the protrusion of the driven rotator comes into contact with the stopper of the drive rotator.
また、カム軸が回転しているときには、機関バルブの開閉動作に起因するトルクであるカムトルクがカム軸に入力されることとなるが、カムトルクは変動する。こうしたカムトルクの変動が上記相対回転位相の制御に与える影響は、機関運転を停止させる場合や機関運転を始動させる場合などのように機関回転速度が低いほど大きくなる。そして、このように機関回転速度が低い場合、上記フィードバック制御によって実際の上記相対回転位相を最遅角位相で保持しようとしても、カムトルクの変動によって実際の上記相対回転位相が振動してしまうことがある。この場合、従動回転体の突部と駆動回転体のストッパ部との衝突と、ストッパ部からの突部の離間とが交互に繰り返されることに起因する異音が可変機構から発生してしまうおそれがある。 When the camshaft is rotating, cam torque that is torque resulting from the opening / closing operation of the engine valve is input to the camshaft, but the cam torque varies. The influence of such cam torque fluctuations on the control of the relative rotational phase increases as the engine speed decreases, as in the case of stopping the engine operation or starting the engine operation. When the engine rotational speed is low in this way, even if the actual relative rotational phase is held at the most retarded phase by the feedback control, the actual relative rotational phase may vibrate due to cam torque fluctuations. is there. In this case, there is a possibility that anomalous noise may be generated from the variable mechanism due to the repeated collision between the protrusion of the driven rotator and the stopper of the drive rotator and the separation of the protrusion from the stopper. There is.
上記課題を解決するための内燃機関のバルブタイミング調整装置は、機関出力軸と同期して回転する円筒形状の駆動回転体と、前記駆動回転体の内側に配置されており、且つ吸気バルブを開閉するためのカム軸と一体回転する従動回転体と、前記従動回転体の前記駆動回転体に対する相対回転位相を変更すべく駆動する電動モータと、前記相対回転位相の目標値と前記相対回転位相とを用いたフィードバック制御によって前記電動モータに対する指示電流値を算出し、同指示電流値を基に前記電動モータの駆動を制御する駆動制御部と、を備え、前記駆動回転体には、前記カム軸を中心とする径方向の内側に突出する複数のストッパ部が設けられ、前記従動回転体には、前記カム軸を中心とする周方向で互いに隣り合う前記各ストッパ部の間に位置する突部が設けられ、前記周方向で隣り合う前記両ストッパ部のうちの一方のストッパ部には前記相対回転位相が最進角位相と等しいときに前記突部が当接し、他方のストッパ部には前記相対回転位相が最遅角位相と等しいときに前記突部が当接するようになっている。そして、前記駆動制御部は、機関運転を停止させる場合、及び、機関運転を始動させる場合には、前記相対回転位相の目標値を最遅角位相と等しくした上で、前記相対回転位相の目標値に前記相対回転位相が収束していることを条件に、前記突部を前記他方のストッパ部に押し付けるように前記指示電流値を一定値で保持する押し付け処理を実施する。 A valve timing adjusting device for an internal combustion engine for solving the above-mentioned problems is provided with a cylindrical driving rotating body that rotates in synchronization with an engine output shaft, and is disposed inside the driving rotating body, and opens and closes an intake valve. A driven rotating body that rotates integrally with the camshaft, an electric motor that drives the driven rotating body to change a relative rotational phase of the driven rotating body with respect to the drive rotating body, a target value of the relative rotational phase, and the relative rotational phase; A drive control unit that calculates a command current value for the electric motor by feedback control using the motor and controls the drive of the electric motor based on the command current value, and the drive rotor includes the camshaft. A plurality of stopper portions projecting inward in the radial direction centering on the cam shaft are provided, and the driven rotating body is provided between the stopper portions adjacent to each other in the circumferential direction centering on the cam shaft. A protrusion that is positioned, and one of the two stoppers adjacent in the circumferential direction contacts the stopper when the relative rotational phase is equal to the most advanced angle phase, and the other stopper The protrusion comes into contact with the portion when the relative rotational phase is equal to the most retarded phase. When the engine operation is stopped and the engine operation is started, the drive control unit sets the relative rotation phase target value equal to the most retarded angle phase and then sets the relative rotation phase target. On the condition that the relative rotational phase converges to a value, a pressing process for holding the indicated current value at a constant value is performed so as to press the protrusion against the other stopper.
上記相対回転位相が遅角側に変更されると、内燃機関の気筒内への吸入空気の充填量が少なくなるとともに、当該気筒の実圧縮比が低くなる。そこで、上記構成では、機関運転を停止させる場合、及び機関運転を始動させる場合には、相対回転位相の目標値を最遅角位相と等しくし、上記相対回転位相を目標値(=最遅角位相)に収束させるようにしている。これにより、機関運転を停止させる場合や機関運転を始動させる場合に内燃機関で発生するトルクが過剰に大きくなることを抑え、ひいては、内燃機関で生じる振動を低減させることができる。 When the relative rotational phase is changed to the retard side, the amount of intake air charged into the cylinder of the internal combustion engine decreases, and the actual compression ratio of the cylinder decreases. Therefore, in the above configuration, when the engine operation is stopped and when the engine operation is started, the target value of the relative rotation phase is made equal to the most retarded angle phase, and the relative rotation phase is set to the target value (= the most retarded angle). (Phase). As a result, when the engine operation is stopped or when the engine operation is started, it is possible to suppress an excessive increase in the torque generated in the internal combustion engine, and to reduce the vibration generated in the internal combustion engine.
また、上記構成では、機関運転を停止させる場合、及び機関運転を始動させる場合、上記フィードバック制御を用いた電動モータの制御によって上記相対回転位相の目標値(=最遅角位相)に上記相対回転位相が収束しているときに、押し付け処理の実施による電動モータの駆動制御が開始される。すると、電動モータの駆動に基づいた一定のトルクによって、駆動回転体の上記他方のストッパ部に従動回転体の突部が押し付けられる。そのため、外部からカム軸に入力されるトルク(例えば、吸気バルブの開閉動作に起因するカムトルク)が変動したとしても、突部がストッパ部に当接している状態、すなわち上記相対回転位相が最遅角位相と等しい状態を維持しやすくなる。その結果、突部とストッパ部との衝突と、ストッパ部からの突部の離間とが交互に繰り返される事象の発生が抑制され、バルブタイミング調整装置からの異音の発生を抑制することができるようになる。 In the above configuration, when the engine operation is stopped and when the engine operation is started, the relative rotation is set to the target value (= most retarded phase) of the relative rotation phase by controlling the electric motor using the feedback control. When the phase is converged, drive control of the electric motor is started by performing the pressing process. Then, the protrusion of the driven rotating body is pressed against the other stopper portion of the driving rotating body by a constant torque based on the driving of the electric motor. For this reason, even if the torque input from the outside to the camshaft (for example, cam torque resulting from the opening / closing operation of the intake valve) fluctuates, the protrusion is in contact with the stopper, that is, the relative rotation phase is the latest. It becomes easy to maintain a state equal to the angular phase. As a result, the occurrence of an event in which the collision between the protrusion and the stopper and the separation of the protrusion from the stopper are alternately suppressed, and the generation of abnormal noise from the valve timing adjusting device can be suppressed. It becomes like this.
以下、内燃機関のバルブタイミング調整装置の一実施形態を図1〜図7に従って説明する。
図1には、本実施形態のバルブタイミング調整装置50を備える内燃機関10が図示されている。図1に示すように、内燃機関10の燃焼室11には、吸気バルブ12の開弁時に吸気通路13を介して吸入空気が吸入される。また、このとき、燃料噴射弁14から噴射された燃料も燃焼室11に吸入される。燃焼室11では、点火プラグ15による点火がなされることによって、吸入空気及び燃料を含む混合気が燃焼される。そして、この燃焼によって生じた力がピストン16及びコネクティングロッド17を介して機関出力軸としてのクランク軸18に伝達され、クランク軸18が回転する。また、燃焼室11で混合気が燃焼されると、排気バルブ19の開弁時に排気が燃焼室11から排気通路20に排出される。
Hereinafter, an embodiment of a valve timing adjusting device for an internal combustion engine will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 illustrates an
内燃機関10は、吸気バルブ12を開閉動作させるカム軸21と、排気バルブ19を開閉動作させるカム軸22とを備えている。吸気バルブ用のカム軸21には、吸気バルブ12の開閉タイミング、すなわちバルブタイミングを調整する可変機構51が設けられている。この可変機構51は、バルブタイミング調整装置50の構成要素の一つである。そして、クランク軸18の回転力がタイミングチェーンから可変機構51に伝達され、可変機構51を介してカム軸21に伝達される。また、排気バルブ用のカム軸22には、クランク軸18の回転力がタイミングチェーンを介して直接伝達される。そして、クランク軸18の回転力がカム軸21,22に伝達されると、カム軸21,22に一体に設けられているカム23,24の回転によってバルブ12,19が開閉動作するようになっている。
The
次に、図1〜図3を参照し、バルブタイミング調整装置50について説明する。
図1及び図2に示すように、バルブタイミング調整装置50は、上記の可変機構51に加え、可変機構51の動力源である電動モータ52と、電動モータ52の駆動を制御する制御装置53とを備えている。吸気バルブ用のカム軸21の延伸方向(図2における左右方向)を軸方向Fとした場合、電動モータ52は、軸方向Fにおいて可変機構51を挟んだカム軸21の反対側(図2では左側)に配置されている。なお、電動モータ52としては、三相の交流モータが採用されている。
Next, the valve
As shown in FIGS. 1 and 2, the valve
図2及び図3に示すように、可変機構51は、クランク軸18と同期して回転する駆動回転体61と、吸気バルブ用のカム軸21と一体回転する従動回転体62と、電動モータ52から出力されたトルクを従動回転体62に伝達するトルク伝達部63とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
駆動回転体61は、円筒状の本体71と、本体71の軸方向Fにおける電動モータ52側(図2では左側)に配置されている円筒状のハウジング72と、ハウジング72の軸方向Fにおける電動モータ52側に配置されているカバー部材73とを備えている。本体71、ハウジング72及びカバー部材73は、電動モータ52の出力軸と同軸配置されている。また、ハウジング72及びカバー部材73は、ボルトなどの締結部材74によって本体71に固定されている。
The
本体71の外周側には、上記タイミングチェーンが架け渡されているスプロケット部711が設けられている。そのため、クランク軸18が回転している場合には、本体71、すなわち駆動回転体61が図3における時計回り方向である回転方向CRに回転するようになっている。また、図3に示すように、本体71の内周側には、カム軸21を中心とする径方向の内側に突出する複数(本実施形態では、4つ)のストッパ部712が設けられている。これら各ストッパ部712は、カム軸21を中心とする周方向に沿ってそれぞれ配置されている。
On the outer peripheral side of the
図2に示すように、ハウジング72の内周側には、上記周方向に沿って並んでいる複数の駆動側内歯721がそれぞれ突設されている。
図2に示すように、従動回転体62は、本体71の内側に配置されている。この従動回転体62は、軸方向Fにおける電動モータ52側(図2では左側)が開放されるとともに軸方向Fにおけるカム軸21側(図2では右側)が閉塞されるように有底筒状をなしている。そして、従動回転体62の底壁621には、ボルトBによってカム軸21が固定されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of drive-side
As shown in FIG. 2, the driven
また、図3に示すように、従動回転体62の側壁622の外周側には、上記径方向の外側に突出する突部623が設けられている。突部623の数は、ストッパ部712と同数である。これら各突部623は、上記周方向で互いに隣り合う両ストッパ部712の間にそれぞれ配置されている。そして、従動回転体62は、周方向で互いに隣り合う各ストッパ部712のうち、一方のストッパ部712に突部623が当接する回転位相と、他方のストッパ部712に突部623が当接する回転位相との間で、駆動回転体61に対して相対回転可能となっている。
Further, as shown in FIG. 3, a
また、従動回転体62の側壁622の内周側には、上記周方向に沿って並んでいる複数の従動側内歯624がそれぞれ突設されている。
図2及び図3に示すように、トルク伝達部63は、駆動回転体61及び従動回転体62の内側に配置されている円筒状の遊星歯車81と、遊星歯車81の内側に配置されている円筒状の遊星キャリア82とを備えている。遊星歯車81は、カム軸21の中心軸Lに対して偏心している外周面を有している。
In addition, a plurality of driven side
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また、遊星歯車81は、従動回転体62の側壁622と上記径方向で対向する部位と、駆動回転体61のハウジング72と上記径方向で対向する部位とを有している。そして、遊星歯車81のうち、従動回転体62の側壁622と上記径方向で対向する部位の外周には、各従動側内歯624と歯合する複数の従動側外歯811が設けられている。従動側外歯811の数は、従動側内歯624の数よりも少ない。また、遊星歯車81のうち、ハウジング72と上記径方向で対向する部位の外周には、各駆動側内歯721と歯合する複数の駆動側外歯812が設けられている。駆動側外歯812の数は、駆動側内歯721の数よりも少ない。
The
遊星キャリア82は、電動モータ52の出力軸に連結されている。この遊星キャリア82は、カム軸21の中心軸Lを中心とする内周面を有するとともに、中心軸Lに対して偏心している外周面を有している。そして、遊星キャリア82は、第1の軸受64を介して駆動回転体61のカバー部材73に支持されているとともに、第2の軸受65を介して遊星歯車81に支持されている。そのため、遊星キャリア82の回転速度を駆動回転体61の回転速度と異ならせることにより、遊星歯車81に遊星運動を行わせることができる。
The
そして、電動モータ52の駆動によって、図3における時計回り方向に、遊星キャリア82が駆動回転体61と同速で回転している場合、遊星歯車81は、遊星運動をしないで、駆動回転体61及び従動回転体62と連れ回りする。そのため、従動回転体62の駆動回転体61に対する相対回転位相、すなわちカム軸21のクランク軸18に対する相対回転位相は保持される。なお、このような相対回転位相のことを「VVT位相θ」というものとする。
When the
一方、電動モータ52の駆動によって、図3における時計回り方向に遊星キャリア82が駆動回転体61よりも低速で回転している場合、又は、図3における反時計回り方向に遊星キャリア82が回転している場合、遊星歯車81が遊星運動する。その結果、VVT位相θが遅角側に変わる。
On the other hand, when the
また、電動モータ52の駆動によって、図3における時計回り方向に、遊星キャリア82が駆動回転体61よりも高速で回転している場合、遊星歯車81が遊星運動する。その結果、VVT位相θが進角側に変わる。
In addition, when the
なお、図3に示すように、上記周方向で互いに隣り合う各ストッパ部712のうち、突部623よりも駆動回転体61の回転方向CRの反対側(図3では反時計回り方向側)に位置するストッパ部712に当該突部623が当接しているときにおけるVVT位相θのことを「最遅角位相θR」という。また、上記周方向で互いに隣り合う各ストッパ部712のうち、突部623よりも駆動回転体61の回転方向CR側(図3では時計回り方向側)に位置するストッパ部712に当該突部623が当接しているときにおけるVVT位相θのことを「最進角位相θA」という。
As shown in FIG. 3, among the
図1に示すように、制御装置53には、クランク軸18の回転速度である機関回転速度に応じたパルス信号を出力するクランク軸センサ101と、吸気バルブ用のカム軸21の回転速度であるカム回転速度に応じたパルス信号を出力するカム軸センサ102とが電気的に接続されている。そして、制御装置53は、クランク軸センサ101からのパルス信号を基に算出した機関回転速度NEと、カム軸センサ102からのパルス信号を基に算出したカム回転速度NCとを基にVVT位相θを算出し、このVVT位相θに基づいて電動モータ52の駆動を制御するようになっている。
As shown in FIG. 1, the
制御装置53は、VVT位相θを調整するための機能部として、目標設定部111及び駆動制御部112を有している。
目標設定部111は、VVT位相θの目標値である目標VVT位相θTrを、機関運転状態に応じた値に設定する。本実施形態では、機関運転を停止させる場合、及び、機関運転を始動させる場合、目標設定部111は、目標VVT位相θTrを最遅角位相θRと等しくする。
The
Target setting unit 111 sets target VVT phase θTr, which is a target value of VVT phase θ, to a value corresponding to the engine operating state. In the present embodiment, when the engine operation is stopped and when the engine operation is started, the target setting unit 111 makes the target VVT phase θTr equal to the most retarded phase θR.
駆動制御部112は、目標VVT位相θTrとVVT位相θとを用いたフィードバック制御によって電動モータ52に対する指示電流値Ivvtを算出し、指示電流値Ivvtを基に電動モータ52の駆動を制御する。また、機関運転を停止させる場合や機関運転を始動させる場合のように目標VVT位相θTrが最遅角位相θRで保持されている場合、後述する規定の条件が成立しているときに、駆動制御部112は、指示電流値Ivvtを一定値で固定し、電動モータ52から出力される一定のトルクによって突部623をストッパ部712に押し付けることで、VVT位相θを最遅角位相θRで保持する押し付け処理を実施する。
The
なお、本実施形態では、ベクトル制御によって電動モータ52の駆動を制御している。そのため、上記の指示電流値Ivvtは、ベクトル制御のq軸の電流の指令値である。そして、電動モータ52を駆動させる場合、電動モータ52の各相には、指示電流値Ivvtに応じた電流がそれぞれ入力されるようになっている。
In the present embodiment, the drive of the
次に、図4を参照し、機関運転を停止させる際におけるバルブタイミング調整装置50の制御の処理手順について説明する。
図4に示すように、まず始めに、ステップS11において、目標VVT位相θTrが最遅角位相θRと等しい値に設定される。この処理は、目標設定部111によって実施される。続いて、次のステップS12において、VVT位相θが目標VVT位相θTr(=θR)に収束しているか否かが判定される。この判定処理は、駆動制御部112によって実施される。そして、VVT位相θが目標VVT位相θTrに未だ収束していない場合(ステップS12:NO)、処理が次のステップS13に移行される。
Next, with reference to FIG. 4, a processing procedure of control of the valve
As shown in FIG. 4, first, in step S11, the target VVT phase θTr is set to a value equal to the most retarded angle phase θR. This process is performed by the target setting unit 111. Subsequently, in the next step S12, it is determined whether or not the VVT phase θ has converged to the target VVT phase θTr (= θR). This determination process is performed by the
ステップS13において、通常のVVT位相制御処理が駆動制御部112によって実施される。例えば、VVT位相θと目標VVT位相θTrとの差分Δθ(=|θ−θTr|)が基準値以上であるときには、フィードバック制御の比例項Xと微分項Zとを目標VVT位相θTrに加算し、その和(θTr+X+Z)に共有のゲインを掛け合わせることで、指示用目標VVT位相θTrAが算出される。そして、指示電流値Ivvtが、この指示用目標VVT位相θTrAに応じた値となるように導出され、この指示電流値Ivvtを基に電動モータ52の駆動が制御される。一方、上記の差分Δθが基準値未満であるときには、フィードバック制御の比例項Xと積分項Yとを目標VVT位相θTrに加算し、その和(θTr+X+Y)に共有のゲインを掛け合わせることで、指示用目標VVT位相θTrAが算出される。そして、指示電流値Ivvtが、この指示用目標VVT位相θTrAに応じた値となるように導出され、この指示電流値Ivvtを基に電動モータ52の駆動が制御される。そして、処理が前述したステップS12に移行される。
In step S <b> 13, normal VVT phase control processing is performed by the
一方、ステップS12において、VVT位相θが目標VVT位相θTrに収束している場合(YES)、処理が次のステップS14に移行される。そして、ステップS14において、機関回転速度NEが判定回転速度NETh1以下であるか否かが駆動制御部112によって判定される。VVT位相θは、クランク軸センサ101から出力されるパルス信号を基に算出される機関回転速度NEと、カム軸センサ102から出力されるパルス信号を基に算出されるカム回転速度NCとに基づいて算出される値である。そのため、実際の機関回転速度が低くなると、各センサ101,102からのパルス信号におけるパルスの間隔が長くなり、機関回転速度NE及びカム回転速度NCの算出精度が低くなる。また、実際の機関回転速度が低いときには、クランク軸18を一回転させている間での速度変動が大きい。このように機関回転速度NEの変動が大きい場合、VVT位相θの算出に際して基準となるクランク軸18の回転位置の検出バラツキが大きい。故に、カム軸センサ102から出力されるパルス信号を基に算出されるカム23の回転位置のバラツキも大きくなり、結果として、VVT位相θの算出精度もまた低くなる。そこで、VVT位相θの算出精度が低いか否かを判定できるような値に、判定回転速度NETh1が設定されている。したがって、機関回転速度NEが判定回転速度NETh1以下であるときには、VVT位相θの算出精度が低いと判定できる。
On the other hand, when the VVT phase θ has converged to the target VVT phase θTr in step S12 (YES), the process proceeds to the next step S14. In step S14, the
ステップS14において、機関回転速度NEが判定回転速度NETh1よりも大きい場合(NO)、処理が前述したステップS13に移行される。一方、機関回転速度NEが判定回転速度NETh1以下である場合(ステップS14:YES)、処理が次のステップS15に移行される。 In step S14, when the engine rotational speed NE is higher than the determined rotational speed NETh1 (NO), the process proceeds to step S13 described above. On the other hand, when the engine rotational speed NE is equal to or lower than the determined rotational speed NETh1 (step S14: YES), the process proceeds to the next step S15.
次のステップS15において、上述した押し付け処理が駆動制御部112によって実施される。そして、次のステップS16において、機関回転速度NEが「0」と等しくなったか否か、すなわち機関運転が停止したか否かが判定される。そして、機関回転速度NEが「0」よりも大きい場合(ステップS16:NO)、機関運転が未だ停止されていないため、処理が前述したステップS15に移行される。一方、機関回転速度NEが「0」と等しい場合(ステップS16:YES)、機関運転が停止しているため、図4に示す一連の処理が終了される。
In the next step S <b> 15, the pressing process described above is performed by the
次に、図5を参照し、機関運転の停止後において機関運転を再始動させる際におけるバルブタイミング調整装置50の制御の処理手順について説明する。
図5に示すように、まず始めに、ステップS21において、目標VVT位相θTrが最遅角位相θRと等しい値に設定される。この処理は、目標設定部111によって実施される。続いて、次のステップS22において、押し付け処理が駆動制御部112によって実施される。そして、ステップS23において、機関回転速度NEが判定回転速度NETh2以上であるか否かが駆動制御部112によって判定される。上述したように、実際の機関回転速度が低いほど、VVT位相θの算出精度が低くなる。そこで、VVT位相θの算出精度が低いか否かを判定できるような値に、判定回転速度NETh2が設定されている。そのため、機関回転速度NEが判定回転速度NETh2以下であるときには、VVT位相θの算出精度が低いと判定できる。
Next, with reference to FIG. 5, a control processing procedure of the valve
As shown in FIG. 5, first, in step S21, the target VVT phase θTr is set to a value equal to the most retarded angle phase θR. This process is performed by the target setting unit 111. Subsequently, in the next step S <b> 22, the pressing process is performed by the
ステップS23において、機関回転速度NEが判定回転速度NETh2未満である場合(NO)、処理が前述したステップS22に移行される。一方、機関回転速度NEが判定回転速度NETh2以上である場合(ステップS23:YES)、処理が次のステップS24に移行される。 In step S23, when the engine rotational speed NE is less than the determined rotational speed NETh2 (NO), the process proceeds to step S22 described above. On the other hand, when the engine rotational speed NE is equal to or higher than the determination rotational speed NETh2 (step S23: YES), the process proceeds to the next step S24.
そして、ステップS24において、目標VVT位相θTrの設定処理が目標設定部111によって実施される。すなわち、目標VVT位相θTrが、機関運転状態に応じた値に設定される。続いて、次のステップS25において、ステップS13と同様に、通常のVVT位相制御処理が駆動制御部112によって実施される。そして、次のステップS26において、機関始動が完了しているか否かが判定される。例えば、内燃機関10が完爆している場合に、機関運転が完了していると判定することができる。機関始動が未だ完了していない場合(ステップS26:NO)、処理が前述したステップS24に移行される。一方、機関始動が完了している場合(ステップS26:YES)、図5に示す一連の処理が終了される。
In step S24, the target setting unit 111 performs the target VVT phase θTr setting process. That is, the target VVT phase θTr is set to a value according to the engine operating state. Subsequently, in the next step S25, a normal VVT phase control process is performed by the
次に、図6を参照し、機関運転を停止させる際における作用を効果とともに説明する。
図6(a),(b),(c)に示すように、機関運転中の第1のタイミングt11で、機関停止が要求されると、目標VVT位相θTrが最遅角位相θRに設定される。すると、VVT位相θが最遅角位相θRに向けて変化するように、上記フィードバック制御によって指示電流値Ivvtが変更される。そして、VVT位相θが目標VVT位相θTr(=θR)に向けて変化している最中の第2のタイミングt12で、機関回転速度NEが低下し始める。
Next, with reference to FIG. 6, the operation when stopping the engine operation will be described together with effects.
As shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, when engine stop is requested at the first timing t11 during engine operation, the target VVT phase θTr is set to the most retarded phase θR. The Then, the command current value Ivvt is changed by the feedback control so that the VVT phase θ changes toward the most retarded phase θR. Then, at the second timing t12 when the VVT phase θ is changing toward the target VVT phase θTr (= θR), the engine speed NE starts to decrease.
このように機関回転速度NEが低下している最中の第3のタイミングt13で、VVT位相θが目標VVT位相θTr(=θR)に収束する。しかし、この時点では、機関回転速度NEが未だ判定回転速度NETh1よりも大きいため、押し付け処理が未だ実施されない。機関回転速度NEが判定回転速度NETh1よりも大きい状況下では、VVT位相θの算出精度が低くない。すなわち、算出されたVVT位相θと実際のVVT位相との乖離が生じにくい。また、機関回転速度NEがそれほど低くない場合、カムトルクの変動がVVT位相θの制御に与える影響はあまり大きくない。そのため、フィードバック制御によって電動モータ52の駆動を制御することにより、VVT位相θが目標VVT位相θTr(=θR)に収束している状態を維持することができる。したがって、VVT位相θが目標VVT位相θTr(=θR)に収束していても機関回転速度NEが判定回転速度NETh1よりも大きいときには、押し付け処理が実施されない。
In this way, at the third timing t13 when the engine speed NE is decreasing, the VVT phase θ converges to the target VVT phase θTr (= θR). However, at this point in time, the engine speed NE is still higher than the determined speed NETh1, and therefore the pressing process is not yet performed. Under the situation where the engine rotational speed NE is higher than the determined rotational speed NETh1, the calculation accuracy of the VVT phase θ is not low. That is, the difference between the calculated VVT phase θ and the actual VVT phase is unlikely to occur. Further, when the engine speed NE is not so low, the influence of the cam torque variation on the control of the VVT phase θ is not so great. Therefore, by controlling the driving of the
しかし、その後の第4のタイミングt14で機関回転速度NEが判定回転速度NETh1以下となる。すると、第4のタイミングt14以前よりも、VVT位相θの算出精度が低くなるとともに、カムトルクの変動がVVT位相θの制御に与える影響が大きくなり始める。そのため、押し付け処理の実施によって電動モータ52の駆動が制御されるようになる。すなわち、機関運転を停止させる場合には、目標VVT位相θTrを最遅角位相θRと等しくした上で、目標VVT位相θTrにVVT位相θが収束していることと、機関回転速度NEが判定低回転速度NETh1以下であることとの双方が成立していることを条件に、押し付け処理が実施される。すると、電動モータ52の駆動に基づいた一定の大きさのトルクによって、駆動回転体61のストッパ部712に従動回転体62の突部623が押し付けられる。
However, at the subsequent fourth timing t14, the engine rotational speed NE becomes equal to or lower than the determined rotational speed NETh1. Then, the calculation accuracy of the VVT phase θ becomes lower than before the fourth timing t14, and the influence of the fluctuation of the cam torque on the control of the VVT phase θ starts to increase. Therefore, driving of the
ここで、機関回転速度NEが判定回転速度NETh1以下である場合には、VVT位相θの算出精度が低いため、VVT位相θが目標VVT位相θTrよりも遅角側の値になってしまうことがある。このようなときにフィードバック制御を実施していたとすると、VVT位相θを目標VVT位相θTrに近づけるべく、すなわちVVT位相θを進角側に変位させるべく電動モータ52の駆動が制御される。その結果、電動モータ52の駆動によって突部623に伝達されるトルクが振動し、VVT位相θが振動してしまうことがある。また、このように機関回転速度NEが判定回転速度NETh1以下である状況下でフィードバック制御を実施している場合では、カムトルクの変動によって、VVT位相θが振動してしまうことがある。
Here, when the engine rotational speed NE is equal to or lower than the determination rotational speed NETh1, the calculation accuracy of the VVT phase θ is low, so the VVT phase θ may be a value on the retard side with respect to the target VVT phase θTr. is there. If feedback control is performed in such a case, the drive of the
この点、本実施形態では、押し付け処理を実施することで、突部623には、突部623をストッパ部712に押し付けるための一定の大きさのトルクが入力される。そのため、VVT位相θの算出精度が低くても、また、カムトルクが変動していても、突部623がストッパ部712に当接している状態を維持することができる。これにより、突部623とストッパ部712との衝突と、ストッパ部712からの突部623の離間とが交互に繰り返される事象の発生が抑制される。したがって、当該衝突と離間との交互の繰り返しに起因する異音が可変機構51から発生することを抑制できる。
In this respect, in the present embodiment, by performing the pressing process, a certain amount of torque for pressing the
次に、図7を参照し、機関運転の停止後において機関運転を再始動させる際における作用を効果とともに説明する。
図7(a),(b),(c)に示すように、第1のタイミングt21で、機関運転の再始動が要求されると、目標VVT位相θTrが最遅角位相θRに設定される。すなわち、機関運転を始動させる場合には、目標VVT位相θTrを最遅角位相θRと等しくした上で、目標VVT位相θTrにVVT位相θが収束していることと、機関回転速度NEが判定低回転速度NETh2以下であることとの双方が成立していることを条件に、押し付け処理が実施される。
Next, with reference to FIG. 7, the operation when the engine operation is restarted after the engine operation is stopped will be described together with effects.
As shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C, when the restart of the engine operation is requested at the first timing t21, the target VVT phase θTr is set to the most retarded angle phase θR. . That is, when starting the engine operation, the target VVT phase θTr is made equal to the most retarded angle phase θR, the VVT phase θ is converged to the target VVT phase θTr, and the engine rotational speed NE is judged to be low. The pressing process is performed on the condition that both the rotational speed NETh <b> 2 and below are established.
すると、電動モータ52の駆動に基づいた一定の大きさのトルクによって、駆動回転体61のストッパ部712に従動回転体62の突部623が押し付けられる。そのため、カム軸21に入力されるカムトルクが変動したとしても、また、VVT位相θの算出精度が低くても、突部623がストッパ部712に当接している状態、すなわちVVT位相θが最遅角位相θRと等しい状態を維持しやすくなる。その結果、突部623とストッパ部712との衝突と、ストッパ部712からの突部623の離間とが交互に繰り返される事象の発生が抑制される。したがって、当該衝突と離間との交互の繰り返しに起因する異音が可変機構51から発生することを抑制できる。
Then, the
このように押し付け処理の実施中の第2のタイミングt22から、機関回転速度NEが上昇し始める。そして、第3のタイミングt23で機関回転速度NEが判定回転速度NETh2を超えると、押し付け処理の実施が終了され、上記フィードバック制御によって算出された指示電流値Ivvtに基づいて電動モータ52の駆動が制御されるようになる。すなわち、機関始動時にあっては、機関回転速度NEが判定回転速度NETh2を超えると、VVT位相θの算出精度が低くないと判断できるとともに、カムトルクの変動がVVT位相θの制御に与える影響が小さいと判断できるため、フィードバック制御によって電動モータ52の駆動が制御されるようになる。これにより、VVT位相θを目標VVT位相θTrに追従させることができる。
As described above, the engine speed NE starts to increase from the second timing t22 during the pressing process. When the engine rotational speed NE exceeds the determination rotational speed NETh2 at the third timing t23, the pressing process is terminated, and the drive of the
ちなみに、目標VVT位相θTrが最遅角位相θRで保持されている状況下でフィードバック制御によって電動モータ52の駆動を制御しているときに、突部623とストッパ部712との衝突と、ストッパ部712からの突部623の離間とが交互に繰り返される事象は、以下のような特徴を有する可変機構51を採用している場合に生じやすい。
・最遅角位相θRと最進角位相θAとの差分が大きいこと。
・カムトルクなどのように外部から入力されるトルクの変化に対してVVT位相θが変わりやすいこと。
Incidentally, when the drive of the
The difference between the most retarded phase θR and the most advanced phase θA is large.
The VVT phase θ is likely to change with respect to changes in torque input from the outside, such as cam torque.
このような可変機構51を備えるバルブタイミング調整装置50であっても、本実施形態のように、目標VVT位相θTrが最遅角位相θRで保持されている状況下でVVT位相θが目標VVT位相θTrに収束しているときに押し付け処理の実施を開始することで、突部623のストッパ部712からの離間を抑制することができる。したがって、機関始動時や機関停止時における可変機構51からの異音の発生を抑制することができる。
Even in the valve
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・機関運転を停止させる場合では、目標VVT位相θTrにVVT位相θが収束しているのであれば、機関回転速度NEが判定回転速度NETh1よりも大きくても押し付け処理の実施を開始させるようにしてもよい。
The above embodiment may be changed to another embodiment as described below.
In the case of stopping the engine operation, if the VVT phase θ is converged to the target VVT phase θTr, the pressing process is started even if the engine rotational speed NE is larger than the determination rotational speed NETh1. Also good.
・判定回転速度NETh2は、判定回転速度NETh1と等しい値であってもよいし、判定回転速度NETh1とは異なる値であってもよい。 The determination rotational speed NETh2 may be a value equal to the determination rotational speed NETh1 or may be a value different from the determination rotational speed NETh1.
10…内燃機関、12…吸気バルブ、18…クランク軸、21…カム軸、50…バルブタイミング調整装置、52…電動モータ、61…駆動回転体、62…従動回転体、623…突部、712…ストッパ部、112…駆動制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記駆動回転体の内側に配置されており、且つ吸気バルブを開閉するためのカム軸と一体回転する従動回転体と、
前記従動回転体の前記駆動回転体に対する相対回転位相を変更すべく駆動する電動モータと、
前記相対回転位相の目標値と前記相対回転位相とを用いたフィードバック制御によって前記電動モータに対する指示電流値を算出し、同指示電流値を基に前記電動モータの駆動を制御する駆動制御部と、を備え、
前記駆動回転体には、前記カム軸を中心とする径方向の内側に突出する複数のストッパ部が設けられ、前記従動回転体には、前記カム軸を中心とする周方向で互いに隣り合う前記各ストッパ部の間に位置する突部が設けられ、
前記周方向で隣り合う前記両ストッパ部のうちの一方のストッパ部には前記相対回転位相が最進角位相と等しいときに前記突部が当接し、他方のストッパ部には前記相対回転位相が最遅角位相と等しいときに前記突部が当接するようになっており、
前記駆動制御部は、機関運転を停止させる場合、及び、機関運転を始動させる場合には、前記相対回転位相の目標値を最遅角位相と等しくした上で、前記相対回転位相の目標値に前記相対回転位相が収束していることを条件に、前記突部を前記他方のストッパ部に押し付けるように前記指示電流値を一定値で保持する押し付け処理を実施する
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング調整装置。 A cylindrical drive rotor that rotates in synchronization with the engine output shaft;
A driven rotator that is disposed inside the drive rotator and rotates integrally with a camshaft for opening and closing the intake valve;
An electric motor that is driven to change a relative rotational phase of the driven rotor relative to the drive rotor;
A drive control unit that calculates an instruction current value for the electric motor by feedback control using the target value of the relative rotation phase and the relative rotation phase, and controls driving of the electric motor based on the instruction current value; With
The drive rotator is provided with a plurality of stopper portions projecting inward in the radial direction centered on the cam shaft, and the driven rotator is adjacent to each other in the circumferential direction centered on the cam shaft. Protrusions located between each stopper are provided,
The protrusion comes into contact with one of the stopper portions adjacent in the circumferential direction when the relative rotational phase is equal to the most advanced phase, and the other rotational portion has the relative rotational phase. The protrusion comes into contact when the phase is equal to the most retarded phase,
When stopping the engine operation and starting the engine operation, the drive control unit equalizes the target value of the relative rotation phase to the most retarded angle phase and then sets the target value of the relative rotation phase. On the condition that the relative rotational phase has converged, a pressing process for holding the indicated current value at a constant value so as to press the protrusion against the other stopper is performed. Valve timing adjustment device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017014770A JP2018123716A (en) | 2017-01-30 | 2017-01-30 | Valve timing adjustment device of internal combustion engine |
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CN115917129A (en) * | 2020-09-02 | 2023-04-04 | 日立安斯泰莫株式会社 | Control device for variable valve timing device |
-
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- 2017-01-30 JP JP2017014770A patent/JP2018123716A/en active Pending
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CN115917129A (en) * | 2020-09-02 | 2023-04-04 | 日立安斯泰莫株式会社 | Control device for variable valve timing device |
US20230250767A1 (en) * | 2020-09-02 | 2023-08-10 | Hitachi Astemo, Ltd. | Controller Device for Variable Valve Timing Apparatus |
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