JP2018123806A - Controller of internal combustion engine and control method of variable mechanism of internal combustion engine - Google Patents

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謙太郎 三河
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a variable mechanism from returning to a default position uselessly and also suppress excessive control quantity variation, in a case where sensor abnormality occurs.SOLUTION: In control of an actuator configured to drive a variable mechanism of an internal combustion engine, a controller is configured to, in addition to controlling the actuator on the basis of a control amount of the variable mechanism detected by a sensor, determine presence/absence of abnormality of the sensor, decide a determination result on the basis of continuation of the determination result on presence/absence of abnormality, and when abnormality of the sensor is determined and the determination result on abnormality is undecided, change an operation amount of the actuator so as to suppress change of the control amount of the variable mechanism.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、内燃機関の制御装置及び内燃機関の可変機構の制御方法に関し、詳しくは、可変機構の制御量を検出するセンサに異常が発生したときの制御技術に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine and a control method for a variable mechanism of the internal combustion engine, and more particularly to a control technique when an abnormality occurs in a sensor that detects a control amount of the variable mechanism.

特許文献1には、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相角を、電動モータによって最遅角ストッパと最進角ストッパとの間で調整する、電動式の可変バルブタイミング機構が開示されている。   Patent Document 1 discloses an electric variable valve timing mechanism that adjusts the relative rotational phase angle of the camshaft with respect to the crankshaft between the most retarded angle stopper and the most advanced angle stopper by an electric motor.

特開2013−036391号公報JP 2013-033691 A

前記電動式の可変バルブタイミング機構のような可変機構の制御においては、可変機構で可変とされる制御量をセンサで検出し、検出した制御量と目標値とに基づき電動モータ等のアクチュエータの操作量を決定するフィードバック制御が行われる場合がある。
係るフィードバック制御において、センサに異常が生じて制御量の検出が不能になったときに、制御量をデフォルトに戻す処理を実施する場合があった。しかし、例えばセンサの出力信号に一時的にノイズが重畳したときに、これをセンサ異常として検出してデフォルトに戻す処理を実施してしまうと、内燃機関の性能が損なわれ、また、可変機構の制御安定性が低下することになる。
In the control of a variable mechanism such as the electric variable valve timing mechanism, a control amount that is variable by the variable mechanism is detected by a sensor, and an actuator such as an electric motor is operated based on the detected control amount and a target value. In some cases, feedback control for determining the amount is performed.
In such feedback control, when an abnormality occurs in the sensor and the detection of the control amount becomes impossible, there is a case where processing for returning the control amount to the default is performed. However, for example, when noise is temporarily superimposed on the output signal of the sensor, if this is detected as a sensor abnormality and the process is returned to the default, the performance of the internal combustion engine is impaired, and the variable mechanism Control stability will fall.

ここで、センサの異常を継続して検出したときに異常判定が確定され、異常判定の確定を待ってデフォルトに戻す処理を実施する構成とすれば、内燃機関の性能低下を抑止し、また、制御の安定性を向上させることができる。
しかし、制御量を変化させている過渡状態でセンサ異常が判定された場合、センサの異常を判定してから異常が確定されるまでの期間内で制御量が不定のままアクチュエータに操作量を出力し続けると、制御量をストッパで規定される機械的限界値にまで変化させてしまう可能性がある。
そして、センサ異常が確定されるまでの間で制御量をストッパによる機械的限界値まで変化させてしまうと、ストッパの衝突によって可変機構が損傷したり、センサ異常が確定してからの制御量のデフォルトまでの戻りが遅れたりするなどの問題が発生する。
Here, if the abnormality determination is confirmed when the abnormality of the sensor is continuously detected and the process of returning to the default after waiting for the confirmation of the abnormality determination is performed, the deterioration of the performance of the internal combustion engine is suppressed, Control stability can be improved.
However, if a sensor abnormality is determined in a transient state where the controlled variable is changed, the manipulated variable is output to the actuator while the controlled variable remains indefinite within the period from when the abnormal sensor is determined until the abnormal condition is determined. If it continues, there is a possibility that the control amount is changed to the mechanical limit value defined by the stopper.
If the control amount is changed to the mechanical limit value by the stopper until the sensor abnormality is confirmed, the variable mechanism is damaged by the collision of the stopper, or the control amount after the sensor abnormality is confirmed Problems such as delaying the return to default occur.

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、センサ異常が発生したときに、無用にデフォルトに戻ることを抑止しつつ過度の制御量変化を抑制できる、内燃機関の制御装置及び内燃機関の可変機構の制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can control an excessive control amount change while suppressing an unnecessary return to default when a sensor abnormality occurs, and an internal combustion engine control device. It is an object to provide a control method of a variable mechanism.

そのため、本願発明に係る内燃機関の制御装置は、その一態様として、内燃機関の可変機構を駆動するアクチュエータを、センサが検出する前記可変機構の制御量に基づき制御する制御装置であって、前記センサについて異常の有無を判定するとともに異常の有無の判定結果の継続に基づき前記判定結果を確定させる診断手段と、前記診断手段が前記センサの異常を判定していて異常の判定結果が未確定であるときに、前記可変機構の制御量の変化を抑制する方向に前記アクチュエータの操作量を変化させる異常時制御手段と、を含む。   Therefore, the control device for an internal combustion engine according to the present invention is, as one aspect thereof, a control device that controls an actuator that drives a variable mechanism of the internal combustion engine based on a control amount of the variable mechanism detected by a sensor, Diagnostic means for determining the presence / absence of abnormality of the sensor and confirming the determination result based on the continuation of the determination result of the presence / absence of abnormality, and the diagnosis means determines the abnormality of the sensor and the determination result of the abnormality is not determined And an abnormal time control means for changing an operation amount of the actuator in a direction to suppress a change in the control amount of the variable mechanism.

また、本願発明に係る内燃機関の可変機構の制御方法は、その一態様として、内燃機関の可変機構を駆動するアクチュエータの制御方法であって、センサが検出する前記可変機構の制御量に基づき前記アクチュエータを制御するステップと、前記センサの異常の有無を判定するステップと、前記異常の有無の判定結果の継続に基づき前記判定結果を確定させるステップと、前記センサの異常が判定されていて異常の判定結果が未確定であるときに、前記可変機構の制御量の変化を抑制する方向に前記アクチュエータの操作量を変化させるステップと、を含む。   A control method for a variable mechanism of an internal combustion engine according to the present invention is, as one aspect thereof, a control method for an actuator that drives the variable mechanism of the internal combustion engine, based on a control amount of the variable mechanism detected by a sensor. A step of controlling the actuator, a step of determining whether or not the sensor is abnormal, a step of determining the determination result based on a continuation of the determination result of the presence or absence of the abnormality, an abnormality of the sensor being determined Changing the operation amount of the actuator in a direction to suppress the change of the control amount of the variable mechanism when the determination result is uncertain.

上記発明によると、センサの異常の判定結果が未確定であるときに可変機構が無用にデフォルトに戻されることを抑制でき、また、センサの異常が判定されていて可変機構の制御量が不定であるときに過度の制御量変化が抑制されるので、可変機構の制御安定性を維持しつつストッパ衝突による損傷の発生を抑制できる。   According to the above invention, the variable mechanism can be prevented from being unnecessarily returned to the default when the determination result of the sensor abnormality is uncertain, and the control amount of the variable mechanism is indefinite because the sensor abnormality is determined. Since an excessive change in the control amount is suppressed at a certain time, it is possible to suppress the occurrence of damage due to the stopper collision while maintaining the control stability of the variable mechanism.

本発明の実施形態における内燃機関のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における可変バルブタイミング機構を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the variable valve timing mechanism in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における可変バルブタイミング機構を示す断面図であって、図2のA−A線断面図である。It is sectional drawing which shows the variable valve timing mechanism in embodiment of this invention, Comprising: It is the sectional view on the AA line of FIG. 本発明の実施形態における可変バルブタイミング機構を示す断面図であって、図2のB−B線断面図である。It is sectional drawing which shows the variable valve timing mechanism in embodiment of this invention, Comprising: It is the BB sectional drawing of FIG. 本発明の実施形態におけるセンサの異常診断処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the abnormality diagnosis process of the sensor in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における電動モータ(アクチュエータ)の制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing of the electric motor (actuator) in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるバルブタイミング(相対回転位相角RA)、異常判定結果、モータ操作量の相関を例示するタイムチャートである。It is a time chart which illustrates the correlation of the valve timing (relative rotation phase angle RA), abnormality determination result, and motor operation amount in the embodiment of the present invention.

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明に係る制御装置及び制御方法を適用する内燃機関の一態様を示す図である。
内燃機関101は、図示を省略した車両に搭載され、車両の動力源として用いられる。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a diagram showing an aspect of an internal combustion engine to which a control device and a control method according to the present invention are applied.
The internal combustion engine 101 is mounted on a vehicle not shown and used as a power source for the vehicle.

内燃機関101の吸気ダクト102に配設される吸入空気量センサ103は、内燃機関101の吸入空気流量QAを検出する。
吸気バルブ105は、各気筒の燃焼室104の吸気口を開閉する。
燃料噴射弁106は、各気筒の吸気ポート102aに配置される。
尚、燃料噴射弁106を、燃焼室104内に直接燃料を噴射するように配置することができる。
An intake air amount sensor 103 disposed in the intake duct 102 of the internal combustion engine 101 detects an intake air flow rate QA of the internal combustion engine 101.
The intake valve 105 opens and closes the intake port of the combustion chamber 104 of each cylinder.
The fuel injection valve 106 is disposed in the intake port 102a of each cylinder.
The fuel injection valve 106 can be arranged so as to inject fuel directly into the combustion chamber 104.

燃料噴射弁106から噴射された燃料は、吸気バルブ105を介して燃焼室104内に空気と共に吸引され、点火プラグ107による火花点火によって着火燃焼する。そして、燃焼圧力がピストン108をクランクシャフト109に向けて押し下げ、クランクシャフト109を回転駆動する。
また、排気バルブ110は、燃焼室104の排気口を開閉し、排気バルブ110が開くことで燃焼室104内の排ガスが排気管111に排出される。
The fuel injected from the fuel injection valve 106 is sucked together with air into the combustion chamber 104 via the intake valve 105 and ignited and burned by spark ignition by the spark plug 107. Then, the combustion pressure pushes down the piston 108 toward the crankshaft 109 to drive the crankshaft 109 to rotate.
Further, the exhaust valve 110 opens and closes the exhaust port of the combustion chamber 104, and the exhaust valve 110 is opened so that the exhaust gas in the combustion chamber 104 is discharged to the exhaust pipe 111.

三元触媒等を備えた触媒コンバータ112は排気管111に設置される。
吸気バルブ105は、クランクシャフト109によって回転駆動される吸気カムシャフト115aの回転に伴って開動作する。また、排気バルブ110は、クランクシャフト109によって回転駆動される排気カムシャフト115bの回転に伴って開動作する。
A catalytic converter 112 including a three-way catalyst is installed in the exhaust pipe 111.
The intake valve 105 opens with the rotation of the intake camshaft 115a that is rotationally driven by the crankshaft 109. Further, the exhaust valve 110 opens with the rotation of the exhaust camshaft 115 b that is driven to rotate by the crankshaft 109.

可変バルブタイミング機構114は、吸気バルブ105のバルブタイミング(開閉タイミング)を連続的に変化させる機構である。
例えば、可変バルブタイミング機構114は、アクチュエータとしての電動モータによってクランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角を変化させる、電動式の可変バルブタイミング機構である。
The variable valve timing mechanism 114 is a mechanism that continuously changes the valve timing (opening / closing timing) of the intake valve 105.
For example, the variable valve timing mechanism 114 is an electric variable valve timing mechanism that changes the relative rotational phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109 by an electric motor as an actuator.

また、気筒毎に設けた点火プラグ107には、点火プラグ107に点火エネルギーを供給する点火モジュール116がそれぞれ直付けされている。点火モジュール116は、点火コイル及び点火コイルへの通電を制御するパワートランジスタを備えている。
マイクロコンピュータ(プロセッサ)を備えた制御装置(ECU)201は、各種のセンサやスイッチの出力信号を入力し、予めメモリに格納されたプログラムに従って演算処理を行うことで、燃料噴射弁106、可変バルブタイミング機構114、点火モジュール116などの各種デバイスの操作量を演算して出力する。
An ignition module 116 that supplies ignition energy to the ignition plug 107 is directly attached to the ignition plug 107 provided for each cylinder. The ignition module 116 includes an ignition coil and a power transistor that controls energization of the ignition coil.
A control unit (ECU) 201 including a microcomputer (processor) inputs output signals of various sensors and switches, and performs arithmetic processing according to a program stored in advance in a memory, thereby allowing the fuel injection valve 106, variable valve The operation amounts of various devices such as the timing mechanism 114 and the ignition module 116 are calculated and output.

制御装置201は、吸入空気量センサ103の出力信号を入力する他、クランクシャフト109の回転角信号POSを出力するクランク角センサ203、アクセルペダル207の踏込み量(換言すればアクセル開度ACC)を検出するアクセル開度センサ206、吸気カムシャフト115aの回転角信号CAMを出力するカム角センサ204、内燃機関101の冷却水の温度TWを検出する水温センサ208、触媒コンバータ112の上流側の排気管111に設置され、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比AFを検出する空燃比センサ209、可変バルブタイミング機構114のアクチュエータである電動モータの回転角θを検出するモータ回転角センサ210などからの出力信号を入力し、更に、内燃機関101の運転及び停止のメインスイッチであるイグニッションスイッチ(エンジンスイッチ)205の信号などを入力する。   In addition to inputting the output signal of the intake air amount sensor 103, the control device 201 determines the depression amount of the accelerator pedal 207 (in other words, the accelerator opening degree ACC) that outputs the crank angle sensor 203 that outputs the rotation angle signal POS of the crankshaft 109. An accelerator opening sensor 206 for detecting, a cam angle sensor 204 for outputting a rotation angle signal CAM of the intake camshaft 115a, a water temperature sensor 208 for detecting the temperature TW of the cooling water of the internal combustion engine 101, and an exhaust pipe upstream of the catalytic converter 112 111, an air-fuel ratio sensor 209 that detects the air-fuel ratio AF based on the oxygen concentration in the exhaust, a motor rotation angle sensor 210 that detects the rotation angle θ of the electric motor that is an actuator of the variable valve timing mechanism 114, and the like. An output signal is input, and main operations for stopping and operating the internal combustion engine 101 are also performed. Ignition switch is pitch inputting a signal (engine switch) 205.

クランク角センサ203が出力する回転角信号POSは、単位クランク角毎のパルス信号であって、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎に、1個若しくは連続する複数個のパルスが欠落するように構成される。
なお、上記の単位クランク角は例えば10degCAであり、また、気筒間の行程位相差は点火間隔に相当し、4気筒内燃機関ではクランク角180degになる。
The rotation angle signal POS output from the crank angle sensor 203 is a pulse signal for each unit crank angle, and one or a plurality of continuous pulses are missing for each crank angle corresponding to the stroke phase difference between the cylinders. Configured as follows.
The unit crank angle is, for example, 10 deg CA, and the stroke phase difference between the cylinders corresponds to the ignition interval, and in a four-cylinder internal combustion engine, the crank angle is 180 deg.

また、クランク角センサ203が、単位クランク角毎の回転角信号POSと、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎の基準クランク角信号とをそれぞれ出力するよう構成することができる。
単位クランク角毎の回転角信号POSの欠落箇所若しくは基準クランク角信号の出力位置は、各気筒のピストンが基準ピストン位置に位置していることを表す。
Further, the crank angle sensor 203 can be configured to output a rotation angle signal POS for each unit crank angle and a reference crank angle signal for each crank angle corresponding to the stroke phase difference between the cylinders.
The missing portion of the rotation angle signal POS for each unit crank angle or the output position of the reference crank angle signal indicates that the piston of each cylinder is located at the reference piston position.

カム角センサ204は、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎に回転角信号CAMを出力する。
吸気カムシャフト115aは、クランクシャフト109の回転速度の半分の速度で回転する。このため、内燃機関101が4気筒機関で、気筒間の行程位相差に相当するクランク角が180degCAであれば、クランク角180degCAは吸気カムシャフト115aの回転角90degに相当することになる。つまり、カム角センサ204は、吸気カムシャフト115aが90deg回転する毎に回転角信号CAMを出力する。
The cam angle sensor 204 outputs a rotation angle signal CAM for each crank angle corresponding to the stroke phase difference between the cylinders.
The intake camshaft 115a rotates at a speed that is half the rotational speed of the crankshaft 109. Therefore, if the internal combustion engine 101 is a four-cylinder engine and the crank angle corresponding to the stroke phase difference between the cylinders is 180 degCA, the crank angle 180 degCA corresponds to the rotation angle 90 deg of the intake camshaft 115a. That is, the cam angle sensor 204 outputs the rotation angle signal CAM every time the intake camshaft 115a rotates 90 degrees.

カム角センサ204が出力する回転角信号CAMは、基準ピストン位置に位置している気筒の検出に用いられる信号であり、一例として、気筒間の行程位相差に相当するクランク角毎に気筒番号を表す特性のパルスとして出力される。
例えば、内燃機関101が4気筒であって点火順を第1気筒、第3気筒、第4気筒、第2気筒とする場合、カム角センサ204は、クランク角180deg毎(吸気カムシャフト115aが90deg回転する毎)に、1個のパルス信号、連続する3個のパルス信号、連続する4個のパルス信号、連続する2個のパルス信号をこの順で出力する。
The rotation angle signal CAM output from the cam angle sensor 204 is a signal used to detect the cylinder located at the reference piston position. As an example, the cylinder number is set for each crank angle corresponding to the stroke phase difference between the cylinders. It is output as a pulse with the characteristic to represent.
For example, when the internal combustion engine 101 has four cylinders and the ignition order is the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder, the cam angle sensor 204 has a crank angle of 180 degrees (the intake camshaft 115a is 90 degrees). For each rotation), one pulse signal, three consecutive pulse signals, four consecutive pulse signals, and two consecutive pulse signals are output in this order.

そして、制御装置201は、クランク角180deg毎に出力される回転角信号CAMのパルス数を計数することで、基準ピストン位置に位置している気筒が4気筒のうちのいずれの気筒であるかを検出する。
なお、回転角信号CAMは、パルス数で気筒番号を表す代わりに、パルス幅や振幅が気筒番号を表すように、カム角センサ204の出力特性を設定することができる。
Then, the control device 201 counts the number of pulses of the rotation angle signal CAM output at every crank angle of 180 deg, thereby determining which of the four cylinders the cylinder located at the reference piston position is. To detect.
The rotation angle signal CAM can set the output characteristics of the cam angle sensor 204 so that the pulse width and amplitude represent the cylinder number instead of representing the cylinder number by the number of pulses.

図2−図4は、可変バルブタイミング機構114の構造の一例を示す。
なお、可変バルブタイミング機構114の構造は、図2−図4に例示したものに限定されるものではなく、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を可変とする機構である公知の可変バルブタイミング機構を適宜採用できる。
2 to 4 show an example of the structure of the variable valve timing mechanism 114. FIG.
The structure of the variable valve timing mechanism 114 is not limited to that illustrated in FIG. 2 to FIG. 4, and a known variable valve timing mechanism that is a mechanism that varies the rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft. It can be adopted as appropriate.

図2−図4に示した可変バルブタイミング機構114は、内燃機関101のクランクシャフト109によって回転駆動される駆動回転体であるタイミングスプロケット1と、シリンダヘッド上に軸受44を介して回転自在に支持され、タイミングスプロケット1から伝達された回転力によって回転する吸気カムシャフト115aと、タイミングスプロケット1の前方位置に配置されて、チェーンカバー40にボルトによって固定されたカバー部材3と、タイミングスプロケット1と吸気カムシャフト115aの間に配置されて、タイミングスプロケット1に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角を変更する位相変更機構4と、を備える。   The variable valve timing mechanism 114 shown in FIGS. 2 to 4 is rotatably supported by a timing sprocket 1 that is a driving rotating body that is rotationally driven by a crankshaft 109 of the internal combustion engine 101 and a bearing 44 on a cylinder head. The intake camshaft 115a that is rotated by the rotational force transmitted from the timing sprocket 1, the cover member 3 that is disposed in front of the timing sprocket 1 and fixed to the chain cover 40 with bolts, the timing sprocket 1 and the intake air A phase change mechanism 4 disposed between the camshafts 115a to change the relative rotational phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the timing sprocket 1;

タイミングスプロケット1は、スプロケット本体1aと、スプロケット本体1aの外周に一体に設けられて、巻回されたタイミングチェーン42を介してクランクシャフト109からの回転力を受けるギア部1bと、で構成される。
また、タイミングスプロケット1は、スプロケット本体1aの内周側に形成された円形溝1cと吸気カムシャフト115aの前端部に一体に設けられたフランジ部2aの外周との間に介装された第3ボールベアリング43によって、吸気カムシャフト115aに回転自在に支持されている。
The timing sprocket 1 includes a sprocket main body 1a and a gear portion 1b that is provided integrally with the outer periphery of the sprocket main body 1a and receives a rotational force from the crankshaft 109 via a wound timing chain 42. .
In addition, the timing sprocket 1 is interposed between a circular groove 1c formed on the inner peripheral side of the sprocket body 1a and an outer periphery of a flange portion 2a provided integrally with the front end portion of the intake camshaft 115a. A ball bearing 43 rotatably supports the intake camshaft 115a.

スプロケット本体1aの前端部外周縁には、環状突起1eが一体に形成されている。
スプロケット本体1aの前端部には、環状突起1eの内周側に同軸に位置決めされ内周に波形状の噛み合い部である内歯19aが形成された環状部材19と、円環状のプレート6とが、ボルト7によって軸方向から共締め固定されている。
An annular protrusion 1e is integrally formed on the outer peripheral edge of the front end portion of the sprocket body 1a.
At the front end of the sprocket body 1a, there are an annular member 19 that is coaxially positioned on the inner peripheral side of the annular projection 1e and has inner teeth 19a that are wavy meshing portions formed on the inner periphery, and an annular plate 6. The bolt 7 is fastened together from the axial direction.

また、スプロケット本体1aの内周面の一部には、図4に示すように、円弧状の係合部であるストッパ凸部1dが、周方向に沿って所定範囲に亘り形成されている。
プレート6の前端側外周には、位相変更機構4を構成する減速機8や電動モータ12などを覆う円筒状のハウジング5がボルト11によって固定されている。
なお、電動モータ12は、可変バルブタイミング機構114のアクチュエータである。
Further, as shown in FIG. 4, a stopper convex portion 1d that is an arcuate engaging portion is formed on a part of the inner peripheral surface of the sprocket body 1a over a predetermined range along the circumferential direction.
A cylindrical housing 5 that covers the speed reducer 8, the electric motor 12, and the like constituting the phase changing mechanism 4 is fixed to the outer periphery of the front end side of the plate 6 by bolts 11.
The electric motor 12 is an actuator of the variable valve timing mechanism 114.

ハウジング5は、鉄系金属によって形成されてヨークとして機能し、前端側に円環プレート状のハウジング保持部5aを一体に有すると共に、ハウジング保持部5aを含めた外周側全体がカバー部材3によって所定の隙間をもって覆われるように配置されている。
吸気カムシャフト115aは、外周に吸気バルブ105を開作動させる駆動カム(図示省略)を有すると共に、前端部に従動回転体である従動部材9がカムボルト10によって軸方向から結合されている。
The housing 5 is made of an iron-based metal and functions as a yoke. The housing 5 integrally has an annular plate-shaped housing holding portion 5a on the front end side, and the entire outer peripheral side including the housing holding portion 5a is predetermined by the cover member 3. It arrange | positions so that it may cover with the clearance gap.
The intake camshaft 115 a has a drive cam (not shown) that opens the intake valve 105 on the outer periphery, and a driven member 9 that is a driven rotating body at the front end portion is coupled from the axial direction by a cam bolt 10.

また、吸気カムシャフト115aのフランジ部2aには、図4に示すように、スプロケット本体1aのストッパ凸部1dが係入する係止部であるストッパ凹溝2bが円周方向に沿って形成されている。
このストッパ凹溝2bは、円周方向に沿って所定長さの円弧状に形成され、この長さ範囲内で回動したストッパ凸部1dの両端縁が周方向の対向縁2c、2dにそれぞれ当接することによって、タイミングスプロケット1に対する吸気カムシャフト115aの進角側及び遅角側の相対回転位置を機械的に規制するようになっている。
Further, as shown in FIG. 4, a stopper concave groove 2b, which is a locking portion into which the stopper convex portion 1d of the sprocket body 1a is engaged, is formed in the flange portion 2a of the intake camshaft 115a along the circumferential direction. ing.
The stopper concave groove 2b is formed in a circular arc shape having a predetermined length along the circumferential direction, and both end edges of the stopper convex portion 1d rotated within the length range are respectively opposed to the opposing edges 2c and 2d in the circumferential direction. By abutting, the relative rotational positions of the intake camshaft 115a relative to the timing sprocket 1 on the advance side and the retard side are mechanically restricted.

つまり、ストッパ凸部1d及びストッパ凹溝2bで機械的ストッパが構成され、ストッパ凸部1dがストッパ凹溝2b内で移動できる角度範囲が、可変バルブタイミング機構114の作動範囲、換言すれば、クランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角(吸気バルブ105のバルブタイミング)の可変範囲となる。
そして、ストッパ凸部1dの端縁がストッパ凹溝2bの対向縁2c、2dの一方に当接する位置が、機械的ストッパで制限されるバルブタイミングの最進角位置となり、他方に当接する位置が、機械的ストッパで制限されるバルブタイミングの最遅角位置となる。
That is, the stopper convex portion 1d and the stopper concave groove 2b constitute a mechanical stopper, and the angular range in which the stopper convex portion 1d can move within the stopper concave groove 2b is the operating range of the variable valve timing mechanism 114, in other words, the crank. This is a variable range of the relative rotation phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the shaft 109 (valve timing of the intake valve 105).
The position where the edge of the stopper convex portion 1d contacts one of the opposing edges 2c, 2d of the stopper groove 2b is the most advanced position of the valve timing limited by the mechanical stopper, and the position where it contacts the other is This is the most retarded position of the valve timing limited by the mechanical stopper.

カムボルト10の頭部10aの軸部10b側の端縁には、フランジ状の座面部10cが一体に形成される。そして、軸部10bの外周には、吸気カムシャフト115aの端部から内部軸方向に形成された雌ねじ部に螺着する雄ねじ部が形成されている。
従動部材9は、鉄系金属材によって形成され、図3に示すように、前端側に形成された円板部9aと、後端側に一体に形成された円筒状の円筒部9bとで構成される。
A flange-shaped seat surface portion 10c is formed integrally with the end edge of the head portion 10a of the cam bolt 10 on the shaft portion 10b side. A male screw portion is formed on the outer periphery of the shaft portion 10b. The male screw portion is screwed to the female screw portion formed in the inner axial direction from the end portion of the intake camshaft 115a.
The driven member 9 is formed of an iron-based metal material and, as shown in FIG. 3, includes a disc portion 9a formed on the front end side and a cylindrical cylindrical portion 9b formed integrally on the rear end side. Is done.

従動部材9の円板部9aには、後端面の径方向ほぼ中央位置に吸気カムシャフト115aのフランジ部2aとほぼ同外径の環状段差突起9cが一体に設けられる。
そして、環状段差突起9cの外周面とフランジ部2aの外周面が第3ボールベアリング43の内輪43aの内周に挿通配置される。第3ボールベアリング43の外輪43bは、スプロケット本体1aの円形溝1cの内周面に圧入固定される。
An annular step projection 9c having substantially the same outer diameter as the flange portion 2a of the intake camshaft 115a is integrally provided on the disc portion 9a of the driven member 9 at a substantially central position in the radial direction of the rear end surface.
The outer peripheral surface of the annular step protrusion 9 c and the outer peripheral surface of the flange portion 2 a are inserted into the inner periphery of the inner ring 43 a of the third ball bearing 43. The outer ring 43b of the third ball bearing 43 is press-fitted and fixed to the inner peripheral surface of the circular groove 1c of the sprocket body 1a.

また、従動部材9の円板部9aの外周部には、複数のローラ34を保持する保持器41が一体に設けられている。
保持器41は、円板部9aの外周部から円筒部9bと同方向に突出し、円周方向のほぼ等間隔の位置に所定の隙間を有して複数の細長い突起部41aが形成されている。
円筒部9bは、中央にカムボルト10の軸部10bが挿通される挿通孔9dが貫通形成され、円筒部9bの外周側には第1ニードルベアリング28が設けられる。
A retainer 41 that holds a plurality of rollers 34 is integrally provided on the outer peripheral portion of the disc portion 9 a of the driven member 9.
The cage 41 protrudes from the outer peripheral portion of the disc portion 9a in the same direction as the cylindrical portion 9b, and a plurality of elongated protrusion portions 41a are formed with predetermined gaps at substantially equal intervals in the circumferential direction. .
The cylindrical portion 9b is formed with a through hole 9d through which the shaft portion 10b of the cam bolt 10 is inserted, and a first needle bearing 28 is provided on the outer peripheral side of the cylindrical portion 9b.

カバー部材3は、合成樹脂材によって形成され、カップ状に膨出したカバー本体3aと、カバー本体3aの後端部外周に一体に設けたブラケット3bとで構成される。
カバー本体3aは、位相変更機構4の前端側、つまりハウジング5の軸方向の保持部5bから後端部側のほぼ全体を、所定隙間をもって覆うように配置される。一方、ブラケット3bは、ほぼ円環状に形成され、6つのボス部にそれぞれボルト挿通孔3fが貫通形成されている。
The cover member 3 is formed of a synthetic resin material, and includes a cover body 3a that swells in a cup shape, and a bracket 3b that is integrally provided on the outer periphery of the rear end of the cover body 3a.
The cover body 3a is arranged so as to cover the front end side of the phase changing mechanism 4, that is, substantially the entire rear end side from the holding portion 5b in the axial direction of the housing 5 with a predetermined gap. On the other hand, the bracket 3b is formed in a substantially annular shape, and bolt insertion holes 3f are formed through the six boss portions.

また、ブラケット3bは、チェーンカバー40に複数のボルト47を介して固定され、カバー本体3aの前端部3cの内周面には、内外2重のスリップリング48a,48bが各内端面を露出した状態で埋設固定されている。
さらに、カバー部材3の上端部には、スリップリング48a、48bに導電部材を介して接続されたコネクタ端子49aを有するコネクタ部49を設けてある。
なお、コネクタ端子49aには、制御装置201を介して図外のバッテリー電源からの電力が供給される。
The bracket 3b is fixed to the chain cover 40 via a plurality of bolts 47, and inner and outer double slip rings 48a and 48b expose the inner end surfaces on the inner peripheral surface of the front end portion 3c of the cover body 3a. It is buried and fixed in the state.
Further, the upper end portion of the cover member 3 is provided with a connector portion 49 having a connector terminal 49a connected to the slip rings 48a and 48b via a conductive member.
The connector terminal 49a is supplied with power from a battery power source (not shown) via the control device 201.

カバー本体3aの後端部側の内周面とハウジング5の外周面との間には、シール部材である第1オイルシール50が介装されている。
第1オイルシール50は、横断面がほぼコ字形状に形成され、合成ゴムの基材の内部に芯金が埋設されている。また、第1オイルシール50の外周側の円環状基部50aは、カバー本体3a後端部の内周面に形成された円形溝3d内に嵌着固定される。
更に、第1オイルシール50の円環状基部50aの内周側には、ハウジング5の外周面に当接するシール面50bが一体に形成されている。
A first oil seal 50, which is a seal member, is interposed between the inner peripheral surface on the rear end side of the cover body 3a and the outer peripheral surface of the housing 5.
The first oil seal 50 has a substantially U-shaped cross section, and a metal core is embedded in a synthetic rubber base material. The annular base 50a on the outer peripheral side of the first oil seal 50 is fitted and fixed in a circular groove 3d formed on the inner peripheral surface of the rear end of the cover body 3a.
Further, a seal surface 50 b that contacts the outer peripheral surface of the housing 5 is integrally formed on the inner peripheral side of the annular base portion 50 a of the first oil seal 50.

位相変更機構4は、吸気カムシャフト115aのほぼ同軸上前端側に配置された電動モータ12(電動アクチュエータ)と、電動モータ12の回転速度を減速して吸気カムシャフト115aに伝達する減速機8と、で構成される。
電動モータ12は、例えばブラシ付きのDCモータであって、タイミングスプロケット1と一体に回転するヨークであるハウジング5と、ハウジング5の内部に回転自在に設けられた出力軸であるモータ軸13と、ハウジング5の内周面に固定された半円弧状の一対の永久磁石14,15と、ハウジング保持部5aの内底面側に固定された固定子16と、を備えている。
The phase changing mechanism 4 includes an electric motor 12 (electric actuator) disposed substantially coaxially on the front end side of the intake camshaft 115a, and a speed reducer 8 that reduces the rotational speed of the electric motor 12 and transmits it to the intake camshaft 115a. , Composed of.
The electric motor 12 is a DC motor with a brush, for example, and includes a housing 5 that is a yoke that rotates integrally with the timing sprocket 1, a motor shaft 13 that is an output shaft that is rotatably provided inside the housing 5, and A pair of semi-circular permanent magnets 14 and 15 fixed to the inner peripheral surface of the housing 5 and a stator 16 fixed to the inner bottom surface side of the housing holding portion 5a are provided.

モータ軸13は、筒状に形成されてアーマチュアとして機能し、軸方向のほぼ中央位置の外周に複数の極を持つ鉄心ロータ17が固定され、鉄心ロータ17の外周には電磁コイル18が巻回されている。
また、モータ軸13の前端部外周には、コミュテータ20が圧入固定されており、コミュテータ20には、鉄心ロータ17の極数と同数に分割された各セグメントに電磁コイル18が接続されている。
The motor shaft 13 is formed in a cylindrical shape and functions as an armature, and an iron core rotor 17 having a plurality of poles is fixed to the outer periphery at a substantially central position in the axial direction, and an electromagnetic coil 18 is wound around the outer periphery of the iron core rotor 17. Has been.
A commutator 20 is press-fitted and fixed to the outer periphery of the front end portion of the motor shaft 13, and the commutator 20 is connected to an electromagnetic coil 18 in each segment divided into the same number as the number of poles of the iron core rotor 17.

モータ軸13は、カムボルト10の頭部10a側の軸部10bの外周面に、第1軸受であるニードルベアリング28と該ニードルベアリング28の軸方向の側部に配置された軸受である第4ボールベアリング35とを介して回転自在に支持されている。
また、モータ軸13の吸気カムシャフト115a側の後端部には、減速機8の一部を構成する円筒状の偏心軸部30が一体に設けられている。
The motor shaft 13 includes a needle bearing 28 that is a first bearing and a fourth ball that is a bearing disposed on the side of the needle bearing 28 in the axial direction on the outer peripheral surface of the shaft portion 10b on the head 10a side of the cam bolt 10. A bearing 35 is rotatably supported.
A cylindrical eccentric shaft portion 30 constituting a part of the speed reducer 8 is integrally provided at the rear end portion of the motor shaft 13 on the intake camshaft 115a side.

また、モータ軸13の外周面とプレート6の内周面との間には、減速機8内部から電動モータ12内への潤滑油のリークを阻止する第2オイルシール32が設けられている。
第2オイルシール32は、内周部がモータ軸13の外周面に弾接することによって、モータ軸13の回転に摩擦抵抗を付与する。
A second oil seal 32 is provided between the outer peripheral surface of the motor shaft 13 and the inner peripheral surface of the plate 6 to prevent leakage of lubricating oil from the reducer 8 into the electric motor 12.
The second oil seal 32 imparts a frictional resistance to the rotation of the motor shaft 13 by the inner peripheral portion elastically contacting the outer peripheral surface of the motor shaft 13.

減速機8は、偏心回転運動を行う偏心軸部30と、偏心軸部30の外周に設けられた第2軸受である第2ボールベアリング33と、第2ボールベアリング33の外周に設けられたローラ34と、ローラ34を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する保持器41と、保持器41と一体の従動部材9とで主に構成される。
偏心軸部30の外周面に形成されたカム面の軸心は、モータ軸13の軸心Xから径方向へ僅かに偏心している。なお、第2ボールベアリング33、ローラ34などが遊星噛み合い部として構成されている。
The speed reducer 8 includes an eccentric shaft portion 30 that performs eccentric rotational motion, a second ball bearing 33 that is a second bearing provided on the outer periphery of the eccentric shaft portion 30, and a roller provided on the outer periphery of the second ball bearing 33. 34, a holder 41 that allows the roller 34 to move in the rolling direction while holding the roller 34 in the rolling direction, and a driven member 9 that is integral with the holder 41.
The axis of the cam surface formed on the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 30 is slightly eccentric in the radial direction from the axis X of the motor shaft 13. The second ball bearing 33, the roller 34, etc. are configured as a planetary meshing portion.

第2ボールベアリング33は、第1ニードルベアリング28の径方向位置で全体がほぼオーバラップする状態に配置される。
そして、第2ボールベアリング33の内輪33aが偏心軸部30の外周面に圧入固定されると共に、第2ボールベアリング33の外輪33bの外周面にはローラ34が常時当接している。
The second ball bearing 33 is disposed so as to be substantially overlapped at the radial position of the first needle bearing 28.
The inner ring 33 a of the second ball bearing 33 is press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 30, and the roller 34 is always in contact with the outer peripheral surface of the outer ring 33 b of the second ball bearing 33.

また、外輪33bの外周側には円環状の隙間Cが形成され、この隙間Cによって第2ボールベアリング33全体が偏心軸部30の偏心回転に伴って径方向へ移動可能、つまり偏心動可能になっている。
各ローラ34は、第2ボールベアリング33の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ環状部材19の内歯19aに嵌入すると共に、保持器41の突起部41aによって周方向にガイドされつつ径方向に揺動運動するようになっている。
Further, an annular gap C is formed on the outer peripheral side of the outer ring 33b, and the entire second ball bearing 33 can be moved in the radial direction along with the eccentric rotation of the eccentric shaft portion 30, that is, eccentrically movable. It has become.
Each roller 34 is fitted in the internal teeth 19a of the annular member 19 while moving in the radial direction along with the eccentric movement of the second ball bearing 33, and is guided in the circumferential direction by the protrusion 41a of the cage 41 in the radial direction. It is designed to swing.

減速機8の内部には、潤滑油供給手段によって潤滑油が供給される。
潤滑油供給手段は、シリンダヘッドの軸受44の内部に形成されて図外のメインオイルギャラリーから潤滑油が供給される油供給通路44aと、吸気カムシャフト115aの内部軸方向に形成されて油供給通路44aにグルーブ溝を介して連通した油供給孔48と、従動部材9の内部軸方向に貫通形成されて一端が油供給孔48に開口し他端が第1ニードルベアリング28と第2ボールベアリング33の付近に開口した小径なオイル供給孔45と、同じく従動部材9に貫通形成された大径な3つのオイル排出孔(図示省略)と、から構成されている。
Lubricating oil is supplied into the reduction gear 8 by lubricating oil supply means.
The lubricating oil supply means is formed in the cylinder head bearing 44 and is formed in the direction of the internal axis of the intake camshaft 115a and the oil supply passage 44a through which the lubricating oil is supplied from the main oil gallery (not shown). An oil supply hole 48 communicated with the passage 44a via a groove groove, and is formed so as to penetrate the driven member 9 in the inner axial direction, with one end opening to the oil supply hole 48 and the other end being a first needle bearing 28 and a second ball bearing. The small oil supply hole 45 opened in the vicinity of 33 and three large oil discharge holes (not shown) that are also formed through the driven member 9 are formed.

以下では、可変バルブタイミング機構114の作動について説明する。
まず、内燃機関101のクランクシャフト109が回転駆動するとタイミングチェーン42を介してタイミングスプロケット1が回転し、その回転力によりハウジング5、環状部材19及びプレート6を介して電動モータ12が同期回転する。
Hereinafter, the operation of the variable valve timing mechanism 114 will be described.
First, when the crankshaft 109 of the internal combustion engine 101 is rotationally driven, the timing sprocket 1 is rotated via the timing chain 42, and the electric motor 12 is synchronously rotated via the housing 5, the annular member 19 and the plate 6 by the rotational force.

一方、環状部材19の回転力が、ローラ34から保持器41及び従動部材9を経由して吸気カムシャフト115aに伝達される。これによって、吸気カムシャフト115aのカムが吸気バルブ105を開閉作動させる。
制御装置201は、クランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角、つまり、吸気バルブ105のバルブタイミングを進角又は遅角させる場合、可変バルブタイミング機構114の電動モータ12に通電して回転駆動させる。電動モータ12が回転駆動されると、モータ回転力が減速機8を介して吸気カムシャフト115aに伝達される。
On the other hand, the rotational force of the annular member 19 is transmitted from the roller 34 to the intake camshaft 115a via the retainer 41 and the driven member 9. As a result, the cam of the intake camshaft 115a opens and closes the intake valve 105.
When the relative rotation phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109, that is, the valve timing of the intake valve 105 is advanced or retarded, the control device 201 is energized and rotated by the electric motor 12 of the variable valve timing mechanism 114. Drive. When the electric motor 12 is driven to rotate, the motor rotational force is transmitted to the intake camshaft 115a via the speed reducer 8.

すなわち、モータ軸13の回転に伴い偏心軸部30が偏心回転すると、各ローラ34がモータ軸13の1回転毎に保持器41の突起部41aに径方向へガイドされながら環状部材19の1つの内歯19aを乗り越えて隣接する他の内歯19aに転動しながら移動し、これを順次繰り返しながら円周方向へ転接する。
この各ローラ34の転接によってモータ軸13の回転が減速されつつ従動部材9に回転力が伝達される。なお、モータ軸13の回転が従動部材9に伝達されるときの減速比は、ローラ34の個数などによって任意に設定することが可能である。
That is, when the eccentric shaft portion 30 rotates eccentrically with the rotation of the motor shaft 13, each roller 34 is guided by one of the annular members 19 while being radially guided by the protrusion 41 a of the retainer 41 for each rotation of the motor shaft 13. The robot moves over the inner teeth 19a while rolling to other adjacent inner teeth 19a, and repeats this in order to make rolling contact in the circumferential direction.
The rotational force is transmitted to the driven member 9 while the rotation of the motor shaft 13 is decelerated by the rolling contact of the rollers 34. The reduction ratio when the rotation of the motor shaft 13 is transmitted to the driven member 9 can be arbitrarily set depending on the number of rollers 34 and the like.

これにより、吸気カムシャフト115aがタイミングスプロケット1に対して正逆相対回転して相対回転位相角が変換され、吸気バルブ105の開閉タイミングが進角側あるいは遅角側に変更される。
つまり、可変バルブタイミング機構114では、電動モータ12がタイミングスプロケット1から回転駆動力を受けて従動回転し、モータ軸13がタイミングスプロケット1と同じ回転速度で回転するときには、クランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角(バルブタイミング)は変化しない。
As a result, the intake camshaft 115a rotates forward and backward relative to the timing sprocket 1 to convert the relative rotational phase angle, and the opening / closing timing of the intake valve 105 is changed to the advance side or the retard side.
That is, in the variable valve timing mechanism 114, when the electric motor 12 is driven and rotated by receiving the rotational driving force from the timing sprocket 1, and the motor shaft 13 rotates at the same rotational speed as the timing sprocket 1, the intake camshaft with respect to the crankshaft 109. The relative rotation phase angle (valve timing) 115a does not change.

一方、電動モータ12で正転方向の回転トルクを発生させ、モータ軸13の回転速度をタイミングスプロケット1の回転速度よりも速くすると、換言すれば、モータ軸13の所定時間Δt当たりの回転量を、タイミングスプロケット1の所定時間Δt当たりの回転量よりも大きくすると、クランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角(バルブタイミング)は遅角側に変化する。   On the other hand, when the electric motor 12 generates a rotational torque in the forward rotation direction, and the rotational speed of the motor shaft 13 is made faster than the rotational speed of the timing sprocket 1, in other words, the rotational amount of the motor shaft 13 per predetermined time Δt is reduced. When the rotation amount of the timing sprocket 1 is larger than the rotation amount per predetermined time Δt, the relative rotation phase angle (valve timing) of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109 changes to the retard side.

逆に、電動モータ12で逆転方向の回転トルクを発生させ、モータ軸13の回転速度をタイミングスプロケット1の回転速度よりも遅くすると、換言すれば、モータ軸13の所定時間Δt当たりの回転量を、タイミングスプロケット1の所定時間Δt当たりの回転量よりも小さくすると、クランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角(バルブタイミング)は進角側に変化する。
即ち、可変バルブタイミング機構114は、モータ軸13の回転量とタイミングスプロケット1の回転量との差、換言すれば、モータ軸13のタイミングスプロケット1に対する相対回転速度に応じてバルブタイミング(相対回転位相角RA)が進角方向若しくは遅角方向に変化する。
On the contrary, the electric motor 12 generates a rotational torque in the reverse direction, and the rotational speed of the motor shaft 13 is made slower than the rotational speed of the timing sprocket 1, in other words, the rotational amount per predetermined time Δt of the motor shaft 13 is reduced. When the rotation amount of the timing sprocket 1 is smaller than the rotation amount per predetermined time Δt, the relative rotation phase angle (valve timing) of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109 changes to the advance side.
That is, the variable valve timing mechanism 114 determines the valve timing (relative rotation phase) according to the difference between the rotation amount of the motor shaft 13 and the rotation amount of the timing sprocket 1, in other words, the relative rotation speed of the motor shaft 13 with respect to the timing sprocket 1. The angle RA) changes in the advance direction or the retard direction.

制御装置201は、可変バルブタイミング機構114の電動モータ12の通電(モータ回転速度)を制御することによってクランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角、つまり、吸気バルブ105のバルブタイミング(開閉タイミング)を可変に制御する。
制御装置201は、内燃機関101の運転状態、例えば、機関負荷、機関回転速度、機関温度、始動状態などに基づいて目標位相角TAを演算する一方、クランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角RAを検出する。
The control device 201 controls the energization (motor rotation speed) of the electric motor 12 of the variable valve timing mechanism 114 to control the relative rotation phase angle of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109, that is, the valve timing (open / close) of the intake valve 105. The timing is controlled variably.
The control device 201 calculates the target phase angle TA based on the operating state of the internal combustion engine 101, for example, the engine load, the engine rotational speed, the engine temperature, the starting state, etc., while the relative rotation of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109. The phase angle RA is detected.

目標位相角TAは、可変バルブタイミング機構114のフィードバック制御における目標値であり、目標進角量、目標バルブタイミング、目標変換角として表すこともできる。また、制御装置201は、目標位相角TAを、ストッパ凸部1dとストッパ凹溝2bとの当接で制限される作動範囲内に設定される制御範囲内の値として設定する。
そして、制御装置201は、目標位相角TAに相対回転位相角RAの検出値が近づくように電動モータ12の操作量を演算して出力する、回転位相のフィードバック制御(位相角フィードバック制御)を実施する。
The target phase angle TA is a target value in feedback control of the variable valve timing mechanism 114, and can also be expressed as a target advance amount, a target valve timing, and a target conversion angle. In addition, the control device 201 sets the target phase angle TA as a value within a control range that is set within an operation range that is limited by the contact between the stopper convex portion 1d and the stopper concave groove 2b.
Then, the control device 201 performs rotation phase feedback control (phase angle feedback control) that calculates and outputs the operation amount of the electric motor 12 so that the detected value of the relative rotation phase angle RA approaches the target phase angle TA. To do.

つまり、制御装置201は、目標位相角TAに相対回転位相角RAの検出値が略一致する状態(制御偏差の絶対値が設定値を下回る状態)では、電動モータ12への通電を遮断することで、モータ軸13をタイミングスプロケット1と同じ回転速度で回転させ、そのときの相対回転位相角RAを維持させる。
一方、制御装置201は、目標位相角TAと相対回転位相角RAの検出値との偏差(制御偏差)の絶対値が設定値を上回る場合、相対回転位相角RAの検出値が目標位相角TAに対して進角側にずれているのか遅角側にずれているのかに応じ、電動モータ12への通電制御によってモータ軸13の回転速度を増速或いは減速させ、相対回転位相角RAの検出値を目標位相角TAに近づける。
That is, the control device 201 cuts off the power supply to the electric motor 12 in a state where the detected value of the relative rotational phase angle RA substantially coincides with the target phase angle TA (a state where the absolute value of the control deviation is lower than the set value). Thus, the motor shaft 13 is rotated at the same rotational speed as that of the timing sprocket 1, and the relative rotational phase angle RA at that time is maintained.
On the other hand, when the absolute value of the deviation (control deviation) between the target phase angle TA and the detected value of the relative rotational phase angle RA exceeds the set value, the control device 201 determines that the detected value of the relative rotational phase angle RA is the target phase angle TA. The rotational speed of the motor shaft 13 is increased or decreased by energization control to the electric motor 12 depending on whether it is shifted to the advanced angle side or the retarded angle side to detect the relative rotational phase angle RA. The value is brought close to the target phase angle TA.

ここで、内燃機関101の可変バルブタイミング機構114は、アクチュエータとしての電動モータ12で駆動される可変機構であり、この可変バルブタイミング機構114の制御量は、クランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角(吸気バルブ105のバルブタイミング)であり、制御装置201は、電動モータ12の操作量を設定して電動モータ12に出力することで相対回転位相角を制御する機能をソフトウェアとして備える。   Here, the variable valve timing mechanism 114 of the internal combustion engine 101 is a variable mechanism that is driven by the electric motor 12 as an actuator. The control amount of the variable valve timing mechanism 114 is relative to the crankshaft 109 relative to the intake camshaft 115a. It is a rotation phase angle (valve timing of the intake valve 105), and the control device 201 has a function of controlling the relative rotation phase angle by setting an operation amount of the electric motor 12 and outputting it to the electric motor 12 as software.

制御装置201は、クランク角センサ203が出力する回転角信号POS及びカム角センサ204が出力する回転角信号CAMに基づき相対回転位相角RAを検出する。つまり、クランク角センサ203とカム角センサ204との組み合わせが、可変バルブタイミング機構114の制御量(相対回転位相角RA、バルブタイミング)を検出するセンサを構成する。   The control device 201 detects the relative rotation phase angle RA based on the rotation angle signal POS output from the crank angle sensor 203 and the rotation angle signal CAM output from the cam angle sensor 204. That is, the combination of the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204 constitutes a sensor that detects the control amount (relative rotational phase angle RA, valve timing) of the variable valve timing mechanism 114.

制御装置201は、例えば、クランク角センサ203が出力する回転角信号POSに基づき検出した基準クランク角位置からカム角センサ204が回転角信号CAMを出力するまでのクランク角度(deg)を、回転角信号POSのカウント値や機関回転速度に基づく経過時間の角度換算などによって計測して、クランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角RAを演算する。   For example, the control device 201 determines the crank angle (deg) from the reference crank angle position detected based on the rotation angle signal POS output from the crank angle sensor 203 until the cam angle sensor 204 outputs the rotation angle signal CAM. The relative rotation phase angle RA of the intake camshaft 115a with respect to the crankshaft 109 is calculated by measuring the elapsed time based on the count value of the signal POS and the engine rotation speed.

なお、制御装置201は、相対回転位相角RAを最遅角位置からの進角クランク角度として求めることができる。
また、可変バルブタイミング機構114によって可変とされる相対回転位相角RAを検出するセンサを、クランク角センサ203とカム角センサ204との組み合わせに限定するものではなく、例えば、クランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角RAの変化に応じて出力が連続的に変化するセンサなどを設けることができる。
Note that the control device 201 can obtain the relative rotational phase angle RA as the advanced crank angle from the most retarded position.
Further, the sensor for detecting the relative rotational phase angle RA that is variable by the variable valve timing mechanism 114 is not limited to the combination of the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204. For example, the intake cam for the crankshaft 109 is not limited. A sensor or the like whose output continuously changes according to a change in the relative rotational phase angle RA of the shaft 115a can be provided.

また、制御装置201は、基準クランク角位置毎に相対回転位相角RAの検出値が更新される間で、モータ回転角センサ210の出力に基づき相対回転位相角RAの変化を推定することができる。
前述のように、制御装置201は、可変バルブタイミング機構114の電動モータ12の回転速度を、クランク角センサ203とカム角センサ204との組み合わせからなるセンサで検出した相対回転位相角RA(制御量)と目標位相角TAとの比較に基づいて制御する機能(位相角制御手段)を備えるとともに、上記センサ203,204の異常の有無を判定する機能(診断手段)、及び、上記センサ203,204の異常判定の結果に基づき電動モータ12の操作量を制御する機能(異常時制御手段)をソフトウェアとして備える。
Further, the control device 201 can estimate a change in the relative rotational phase angle RA based on the output of the motor rotational angle sensor 210 while the detected value of the relative rotational phase angle RA is updated for each reference crank angle position. .
As described above, the control device 201 detects the rotational speed of the electric motor 12 of the variable valve timing mechanism 114 with a relative rotational phase angle RA (control amount) detected by a sensor that is a combination of the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204. ) And a target phase angle TA (phase angle control means), a function (diagnosis means) for determining whether the sensors 203 and 204 are abnormal, and the sensors 203 and 204 The function (control means at the time of abnormality) which controls the operation amount of the electric motor 12 based on the result of abnormality determination is provided as software.

以下では、制御装置201の診断機能、異常時制御機能を詳細に説明する。
図5のフローチャートは、制御装置201によって実施される、クランク角センサ203、カム角センサ204の診断処理の一態様を示す。
Below, the diagnostic function of the control apparatus 201 and the control function at the time of abnormality are demonstrated in detail.
The flowchart of FIG. 5 shows one aspect of the diagnostic processing of the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204 that is performed by the control device 201.

図5のフローチャートに示す診断処理において、制御装置201は、クランク角センサ203、カム角センサ204それぞれについて異常の有無を判定するとともに、異常発生の判定結果の継続に基づき判定結果を確定させる処理を行う。
まず、制御装置201は、ステップS501で、クランク角センサ203、カム角センサ204のいずれか一方に異常が発生しているか否か、換言すれば、相対回転位相角RAの検出が不能になっているか否かを判定する処理を行う。
In the diagnosis process shown in the flowchart of FIG. 5, the control device 201 determines whether or not each of the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204 has an abnormality and finalizes the determination result based on the continuation of the determination result of the occurrence of the abnormality. Do.
First, in step S501, the control device 201 determines whether or not an abnormality has occurred in either the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204, in other words, the relative rotational phase angle RA cannot be detected. The process which determines whether it exists is performed.

制御装置201は、回転角信号POSの出力パターンと回転角信号CAMの出力パターンとを比較し、所期のパターンとは異なるパターンで検出信号を出力しているセンサを異常と判定することができる。
例えば、制御装置201は、回転角信号CAMの入力周期とその間での回転角信号POSの入力数との相関が設計値とは異なるときに、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常を判定することができる。
The control device 201 compares the output pattern of the rotation angle signal POS and the output pattern of the rotation angle signal CAM, and can determine that a sensor that outputs a detection signal in a pattern different from the intended pattern is abnormal. .
For example, the control device 201 determines whether the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 is abnormal when the correlation between the input period of the rotation angle signal CAM and the number of inputs of the rotation angle signal POS between them is different from the design value. can do.

また、制御装置201は、回転角信号POSの出力周期を逐次計測し、例えば最新の計測値と前回の計測値とを比較するなどして、回転角信号POSの抜けやノイズの重畳などの異常を判定できる。
また、制御装置201は、カム角センサ204が連続して出力するパルス信号の数の切り替わりパターンが正規と異なるときに、回転角信号CAMの抜けやノイズの重畳などの異常を判定できる。
なお、制御装置201によるクランク角センサ203、カム角センサ204の異常診断処理は、上記の診断処理に限定されず、公知の診断処理を適宜採用することができる。
Further, the control device 201 sequentially measures the output cycle of the rotation angle signal POS and compares the latest measurement value with the previous measurement value, for example, to detect abnormalities such as missing rotation angle signal POS and noise superposition. Can be determined.
Further, the control device 201 can determine an abnormality such as missing rotation angle signal CAM or superimposed noise when the switching pattern of the number of pulse signals continuously output by the cam angle sensor 204 is different from the normal one.
The abnormality diagnosis process of the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204 by the control device 201 is not limited to the above-described diagnosis process, and a known diagnosis process can be appropriately employed.

制御装置201は、ステップS501で異常の有無を判定すると、次のステップS502でクランク角センサ203又はカム角センサ204の異常の発生を判定したか否かを判別する。
制御装置201は、クランク角センサ203及びカム角センサ204が共に正常で、異常の発生を判定していない場合、ステップS503に進む。
When determining whether or not there is an abnormality in step S501, the control device 201 determines whether or not occurrence of an abnormality in the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 is determined in the next step S502.
If the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204 are both normal and the occurrence of abnormality has not been determined, the control device 201 proceeds to step S503.

ステップS503で、制御装置201は、異常判定フラグに0をセットし、更に、異常確定フラグに0をセットする。
一方、制御装置201は、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常の発生を判定した場合、ステップS504に進んで異常判定フラグに1をセットした後、ステップS505に進む。つまり、異常判定フラグに1がセットされている状態は、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常の発生が制御装置201によって判定されていることを表す。
In step S503, the control device 201 sets 0 to the abnormality determination flag, and further sets 0 to the abnormality determination flag.
On the other hand, if the control device 201 determines that an abnormality has occurred in the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204, the control device 201 proceeds to step S504, sets the abnormality determination flag to 1, and then proceeds to step S505. That is, a state in which the abnormality determination flag is set to 1 indicates that the control device 201 determines that an abnormality has occurred in the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204.

制御装置201は、ステップS505で、異常確定フラグに1がセットされているか否かを判別する。
異常確定フラグは、後述するように、異常発生の判定結果を確定させたときに1がセットされ、異常確定フラグに0がセットされている状態は、異常発生の判定結果が確定していない状態であることを表す。
In step S505, the control device 201 determines whether or not 1 is set in the abnormality confirmation flag.
As will be described later, the abnormality confirmation flag is set to 1 when the abnormality determination result is fixed, and the abnormality determination flag is set to 0 when the abnormality determination result is not fixed. It represents that.

制御装置201は、異常確定フラグに0がセットされている場合、ステップS506に進み、クランク角センサ203又はカム角センサ204についての異常発生の判定結果が設定よりも継続しているか否かを判別する。
異常発生の判定結果が設定よりも継続している状態とは、例えば、異常発生を判定した連続回数が所定回数を超えている状態、異常発生を判定している継続時間が所定時間を超えている状態、異常発生を判定している状態での累積機関回転数が所定回転数を超えている状態などである。
When the abnormality confirmation flag is set to 0, the control device 201 proceeds to step S506 and determines whether or not the abnormality occurrence determination result for the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 is continued from the setting. To do.
The state in which the determination result of the occurrence of abnormality continues beyond the setting is, for example, a state in which the number of consecutive times that the occurrence of abnormality has occurred exceeds a predetermined number of times, The accumulated engine speed when the occurrence of an abnormality is determined exceeds the predetermined speed.

なお、ステップS506における継続判定は、センサ203,204の出力信号にノイズが重畳するなどして一時的に異常状態になったときに異常発生の判定結果が確定されず、かつ、継続的な異常が発生したときに異常判定結果の確定が過度に遅れることがないようにするための処理であり、係る要求を満たすように上記の所定回数、所定時間、所定回転数などが予め適合される。
制御装置201は、異常発生の判定結果が、異常発生の確度が十分に高いと判断できる程度に継続していれば、ステップS507に進んで、異常確定フラグに1をセットして異常判定結果を確定させる(継続した異常状態を検出する)。
Note that the continuation determination in step S506 is that the determination result of the occurrence of abnormality is not finalized when noise is temporarily superimposed on the output signals of the sensors 203 and 204, and the continuous abnormality occurs. This is a process for preventing the determination of the abnormality determination result from being excessively delayed when this occurs, and the predetermined number of times, the predetermined time, the predetermined number of rotations, etc. are adapted in advance so as to satisfy such a request.
If the determination result of occurrence of abnormality continues to such an extent that the accuracy of occurrence of abnormality can be determined to be sufficiently high, the control device 201 proceeds to step S507, sets the abnormality determination flag to 1 and sets the abnormality determination result. Confirm (detect continued abnormal condition).

一方、異常発生の判定結果の継続期間が短く、異常発生の判定結果がノイズの重畳などに因る一時的な異常であって正常状態に復帰する可能性がある場合、制御装置201は、ステップS507を迂回して本ルーチンを終了させて、異常確定フラグに0がセットされる状態のままとし、異常判定結果を未確定とする。
したがって、クランク角センサ203又はカム角センサ204に一時的ではない異常が発生しても、制御装置201が異常発生を判定してから異常発生の判定結果を確定させるまでには遅れが生じる。
On the other hand, when the duration of the abnormality occurrence determination result is short and the abnormality occurrence determination result is a temporary abnormality due to noise superposition or the like and may return to a normal state, the control device 201 This routine is terminated by bypassing S507, and the abnormality determination flag is set to 0, and the abnormality determination result is unconfirmed.
Therefore, even if a non-temporary abnormality occurs in the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204, a delay occurs between the time when the control device 201 determines the occurrence of abnormality and the determination result of the abnormality occurrence.

図6のフローチャートは、制御装置201が実施する、クランク角センサ203、カム角センサ204についての診断結果に基づく可変バルブタイミング機構114の電動モータ12の制御の一態様を示す。
制御装置201は、まず、ステップS601で異常確定フラグに1がセットされているか否かを判定する。
The flowchart of FIG. 6 shows one mode of control of the electric motor 12 of the variable valve timing mechanism 114 based on the diagnosis results of the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204, which is implemented by the control device 201.
First, in step S601, the control device 201 determines whether or not 1 is set in the abnormality confirmation flag.

異常確定フラグに1がセットされている場合、つまり、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常判定結果が確定していて、相対回転位相角RA(制御量)を検出できず、相対回転位相角RAを目標位相角TAに制御することが不能である場合、制御装置201は、ステップS602に進む。
制御装置201は、ステップS602で、可変バルブタイミング機構114が、機械的ストッパ(ストッパ凸部1d、ストッパ凹溝2b)で制限されるバルブタイミングの最遅角位置(デフォルト位置)になるように、電動モータ12を制御する。
When the abnormality confirmation flag is set to 1, that is, the abnormality determination result of the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 is confirmed, the relative rotational phase angle RA (control amount) cannot be detected, and the relative rotational phase If the angle RA cannot be controlled to the target phase angle TA, the control device 201 proceeds to step S602.
In step S602, the control device 201 sets the variable valve timing mechanism 114 to the most retarded position (default position) of the valve timing limited by the mechanical stopper (stopper convex portion 1d, stopper concave groove 2b). The electric motor 12 is controlled.

つまり、制御装置201は、相対回転位相角RAの検出値を用いず、モータ軸13の回転速度がタイミングスプロケット1の回転速度よりも速くなるように電動モータ12の回転速度を制御することで、ストッパ凸部1dがストッパ凹溝2bの一端に当接する最遅角位置までバルブタイミングを遅角方向に変化させる。
なお、可変バルブタイミング機構114は、吸気バルブ105のバルブタイミングを可変とする機構であり、デフォルト位置として最遅角位置に制御することでバルブオーバーラップを狭くし、内燃機関101の低負荷・低回転領域において安定した燃焼が得られるようにする。
That is, the control device 201 controls the rotation speed of the electric motor 12 so that the rotation speed of the motor shaft 13 is faster than the rotation speed of the timing sprocket 1 without using the detected value of the relative rotation phase angle RA. The valve timing is changed in the retarding direction to the most retarded position where the stopper convex portion 1d contacts one end of the stopper concave groove 2b.
The variable valve timing mechanism 114 is a mechanism that makes the valve timing of the intake valve 105 variable. By controlling the intake valve 105 to the most retarded position as a default position, the valve overlap is narrowed, and the internal combustion engine 101 has a low load and low load. Stable combustion is obtained in the rotation region.

ここで、制御装置201が、排気バルブ110のバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構を制御対象とする場合、排気バルブ110のバルブタイミングのデフォルト位置を最進角位置とすることができる。
つまり、排気バルブ110のバルブタイミングを最進角位置とすることでバルブオーバーラップが狭くなり、内燃機関101の低負荷・低回転領域で燃焼安定性が得られる。
Here, when the control device 201 controls a variable valve timing mechanism that varies the valve timing of the exhaust valve 110, the default position of the valve timing of the exhaust valve 110 can be set to the most advanced angle position.
That is, by setting the valve timing of the exhaust valve 110 to the most advanced position, the valve overlap is narrowed, and combustion stability is obtained in the low load / low rotation region of the internal combustion engine 101.

但し、可変バルブタイミング機構のデフォルト位置は、吸気バルブ105の可変バルブタイミング機構については最遅角位置、排気バルブ110の可変バルブタイミング機構については最進角位置に限定されない。
一方、異常確定フラグに0がセットされている場合、つまり、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常発生の判定結果が確定していない場合(異常判定結果の未確定状態である場合)、若しくは、クランク角センサ203及びカム角センサ204が正常である場合(異常発生が判定されていない場合)、制御装置201は、ステップS603に進む。
However, the default position of the variable valve timing mechanism is not limited to the most retarded position for the variable valve timing mechanism of the intake valve 105 and the most advanced position for the variable valve timing mechanism of the exhaust valve 110.
On the other hand, when the abnormality confirmation flag is set to 0, that is, when the determination result of the abnormality of the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 is not fixed (when the abnormality determination result is in an unconfirmed state), Alternatively, when the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204 are normal (when the occurrence of abnormality is not determined), the control device 201 proceeds to step S603.

制御装置201は、ステップS603で、異常判定フラグに1がセットされているか否かを判別することで、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常発生の判定結果が確定していない状態(未確定状態)と、クランク角センサ203及びカム角センサ204について正常判定されている状態とのいずれであるかを判別する。
ここで、異常判定フラグに1がセットされている場合は、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常発生の判定結果が確定していない状態であることを表し、異常判定フラグに0がセットされている場合は、クランク角センサ203及びカム角センサ204について正常判定されている状態であることを表す。
In step S603, the control device 201 determines whether or not the abnormality determination flag is set to 1 so that the abnormality determination result of the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 has not yet been determined (not yet determined). Whether the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204 are normally determined.
Here, when the abnormality determination flag is set to 1, this means that the determination result of the abnormality occurrence of the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 is not fixed, and 0 is set to the abnormality determination flag. If it is, it indicates that the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204 are normally judged.

異常判定フラグに0がセットされている場合、制御装置201は、ステップS604に進み、相対回転位相角RAの検出値が目標位相角TAに近づくように電動モータ12(モータ回転速度)を制御する通常制御を実施する。
異常判定フラグに0がセットされている場合は、クランク角センサ203及びカム角センサ204が正常で、これらセンサ203,204が出力する回転角信号POS,CAMに基づき相対回転位相角RAを正常に検出できる状態である。
When the abnormality determination flag is set to 0, the control device 201 proceeds to step S604 and controls the electric motor 12 (motor rotation speed) so that the detected value of the relative rotation phase angle RA approaches the target phase angle TA. Implement normal control.
When the abnormality determination flag is set to 0, the crank angle sensor 203 and the cam angle sensor 204 are normal, and the relative rotation phase angle RA is normally set based on the rotation angle signals POS and CAM output from the sensors 203 and 204. It can be detected.

したがって、制御装置201は、異常判定フラグに0がセットされている場合は、センサ203,204が出力する回転角信号POS,CAMに基づき相対回転位相角RAを検出し、相対回転位相角RAの検出値が目標位相角TAに近づくように電動モータ12(モータ回転速度)を制御する。
一方、異常判定フラグに1がセットされていて、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常発生が判定されているものの係る判定結果が確定していない状態(未確定状態)である場合、制御装置201は、ステップS605に進む。
Therefore, when the abnormality determination flag is set to 0, the control device 201 detects the relative rotation phase angle RA based on the rotation angle signals POS and CAM output from the sensors 203 and 204, and determines the relative rotation phase angle RA. The electric motor 12 (motor rotation speed) is controlled so that the detected value approaches the target phase angle TA.
On the other hand, when the abnormality determination flag is set to 1 and the occurrence of abnormality of the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 is determined, the determination result is not fixed (unconfirmed state). The apparatus 201 proceeds to step S605.

制御装置201は、ステップS605で、異常発生が判定される直前の正常状態で最後に検出された相対回転位相角RAと目標位相角TAとが異なり、電動モータ12で回転トルクを発生させることで相対回転位相角RAを目標位相角TAに向けて変化させている過渡状態で、クランク角センサ203又はカム角センサ204に異常が発生したか否かを判断する。
上記の過渡状態で、制御装置201が、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常発生を判定し、係る異常判定結果に基づき電動モータ12の操作量を異常判定直前の操作量に固定した場合、異常判定後も相対回転位相角RAは異常判定前と同じ方向に変化し続けることになる。
In step S605, the control device 201 differs from the target rotational angle RA and the relative rotational phase angle RA last detected in the normal state immediately before the occurrence of abnormality, and generates electric torque with the electric motor 12. It is determined whether an abnormality has occurred in the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 in a transient state where the relative rotational phase angle RA is changed toward the target phase angle TA.
When the control device 201 determines the occurrence of an abnormality in the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 in the transient state, and fixes the operation amount of the electric motor 12 to the operation amount immediately before the abnormality determination based on the abnormality determination result. Even after the abnormality determination, the relative rotational phase angle RA continues to change in the same direction as before the abnormality determination.

制御装置201が、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常発生を判定してから異常発生の判定結果を確定するまでには遅れがあるから、この遅れ期間で相対回転位相角RAが変化し続けることで、最進角位置若しくは最遅角位置まで相対回転位相角RAが変化し、機械的ストッパ(ストッパ凸部1d、ストッパ凹溝2b)が大きな速度エネルギーで衝突する可能性がある。
そして、機械的ストッパが大きな速度エネルギーで衝突することで可変バルブタイミング機構114が損傷する可能性があり、また、異常判定結果が確定したときに例えば最進角位置になっていると、デフォルト位置である最遅角位置に戻すのに遅れが生じる。
Since there is a delay after the controller 201 determines the occurrence of the abnormality of the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 and confirms the determination result of the occurrence of the abnormality, the relative rotational phase angle RA changes during this delay period. By continuing, the relative rotational phase angle RA changes to the most advanced angle position or the most retarded angle position, and the mechanical stoppers (the stopper convex portion 1d and the stopper concave groove 2b) may collide with a large velocity energy.
The variable valve timing mechanism 114 may be damaged by the collision of the mechanical stopper with a large velocity energy, and when the abnormality determination result is confirmed, for example, when it is at the most advanced position, the default position There is a delay in returning to the most retarded angle position.

そこで、制御装置201は、相対回転位相角RAを目標位相角TAに向けて近づける過渡状態で、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常発生を判定した場合、ステップS606に進んで、電動モータ12の操作量を、異常判定直前の操作量から相対回転位相角RAの変化を抑制する方向に変化させる。
制御装置201は、上記処理を実施することによって、異常判定結果が確定されるまでの間で、相対回転位相角RAが最進角位置若しくは最遅角位置まで変化してしまうことを抑制し、また、相対回転位相角RAが最進角位置若しくは最遅角位置まで変化したとしても機械的ストッパの衝突エネルギーが緩和されるようにする。
なお、このステップS606の処理については、後で詳細に説明する。
Therefore, when the control device 201 determines that the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 is abnormal in a transient state in which the relative rotational phase angle RA is close to the target phase angle TA, the control device 201 proceeds to step S606 and proceeds to step S606. The operation amount of 12 is changed from the operation amount immediately before the abnormality determination to a direction in which the change of the relative rotational phase angle RA is suppressed.
The control device 201 suppresses the relative rotational phase angle RA from changing to the most advanced position or the most retarded position until the abnormality determination result is confirmed by performing the above processing. Further, even if the relative rotational phase angle RA changes to the most advanced position or the most retarded position, the collision energy of the mechanical stopper is alleviated.
Note that the processing in step S606 will be described in detail later.

一方、制御装置201は、相対回転位相角RAと目標位相角TAとが略一致するフィードバック制御の収束状態であって、電動モータ12への通電を遮断し電動モータ12をタイミングスプロケット1と同期回転させている状態で、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常発生を判定した場合はステップS607に進む。
制御装置201が、フィードバック制御の収束状態で異常判定し、異常判定結果に基づき電動モータ12の操作量を異常判定直前の操作量(通電遮断状態、オフ状態)に固定した場合、相対回転位相角RAは異常発生判定前の値を保持することになり、この場合、異常発生が確定されるまでの間で、相対回転位相角RAが最進角位置若しくは最遅角位置まで変化して機械的ストッパが大きな速度エネルギーで衝突することはない。
On the other hand, the control device 201 is in a feedback control convergence state in which the relative rotational phase angle RA and the target phase angle TA substantially coincide with each other, cuts off the power supply to the electric motor 12 and rotates the electric motor 12 in synchronization with the timing sprocket 1. If it is determined that an abnormality has occurred in the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 in the state of being set, the process proceeds to step S607.
When the control device 201 determines an abnormality in the feedback control convergence state and fixes the operation amount of the electric motor 12 to the operation amount (energization cut-off state, off state) immediately before the abnormality determination based on the abnormality determination result, the relative rotation phase angle RA holds a value before the occurrence of abnormality, and in this case, until the occurrence of abnormality is determined, the relative rotational phase angle RA changes to the most advanced position or the most retarded position and is mechanical. The stopper does not collide with large velocity energy.

そこで、制御装置201は、相対回転位相角RAと目標位相角TAとが略一致するフィードバック制御の収束状態においてクランク角センサ203又はカム角センサ204の異常発生を判定した場合、ステップS607に進み、電動モータ12の操作量を異常判定直前の操作量、つまり、電動モータ12をタイミングスプロケット1と同期回転させる操作量(通電遮断操作量)に固定し、異常判定直前の相対回転位相角RAに保持させる。   Therefore, when the control device 201 determines that the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 is abnormal in the feedback control convergence state in which the relative rotational phase angle RA and the target phase angle TA substantially match, the process proceeds to step S607. The operation amount of the electric motor 12 is fixed to the operation amount immediately before the abnormality determination, that is, the operation amount for rotating the electric motor 12 synchronously with the timing sprocket 1 (energization cut-off operation amount) and held at the relative rotation phase angle RA immediately before the abnormality determination. Let

そして、制御装置201は、クランク角センサ203又はカム角センサ204の異常判定結果が確定すると(異常確定フラグ=1に設定されると)、ステップS602に進み、電動モータ12に通電してモータ回転速度を変化させることで、異常判定結果を確定する前に保持させていた相対回転位相角RAからデフォルト位置(最遅角位置)にまで変化させる。
なお、ステップS607で保持される相対回転位相角RAが、異常判定確定状態での位相角として許容できる範囲内(例えば、最遅角位置から進角量が設定角度未満)であれば、制御装置201は、異常判定確定後のデフォルト位置に戻す処理を省略し、異常判定確定後も確定前の相対回転位相角RAに保持させることができる。
When the abnormality determination result of the crank angle sensor 203 or the cam angle sensor 204 is confirmed (when the abnormality confirmation flag = 1 is set), the control device 201 proceeds to step S602, energizes the electric motor 12 and rotates the motor. By changing the speed, the relative rotation phase angle RA held before the abnormality determination result is determined is changed to the default position (most retarded position).
If the relative rotational phase angle RA held in step S607 is within the allowable range for the phase angle in the abnormality determination finalized state (for example, the advance amount is less than the set angle from the most retarded angle position), the control device 201 can omit the process of returning to the default position after the abnormality determination is confirmed, and can retain the relative rotational phase angle RA before the determination even after the abnormality determination is determined.

以下では、ステップS606において、制御装置201が、電動モータ12の操作量を、異常判定直前の操作量から相対回転位相角RAの変化を抑制する方向に変化させる処理を詳細に説明する。
ステップS606の処理として、制御装置201は、異常判定直前で電動モータ12に通電させていた状態(モータ回転速度を増速又は減速させていた状態)から、電動モータ12への通電を遮断する状態(位相変化停止状態、オフ状態)に切り替わるように、操作量を変化させることができる。
Hereinafter, in step S606, the process in which the control device 201 changes the operation amount of the electric motor 12 from the operation amount immediately before the abnormality determination in a direction to suppress the change in the relative rotation phase angle RA will be described in detail.
As a process of step S606, the control device 201 interrupts the power supply to the electric motor 12 from the state in which the electric motor 12 is energized immediately before the abnormality determination (the state in which the motor rotation speed is increased or decreased). The operation amount can be changed so as to switch to (phase change stop state, off state).

制御装置201は、異常判定直前において、例えばモータ軸13の回転速度をタイミングスプロケット1の回転速度よりも遅くして相対回転位相角RAを進角方向に変化させていたときに、異常判定に基づき電動モータ12への通電を遮断すれば、通電遮断後もイナーシャによって進角変化が短期間継続したとしても、その後は、相対回転位相角RAが一定に保持されることになる。   Based on the abnormality determination, the control device 201 immediately before the abnormality determination, for example, when the rotational speed of the motor shaft 13 is made slower than the rotation speed of the timing sprocket 1 and the relative rotation phase angle RA is changed in the advance direction. If the electric power to the electric motor 12 is cut off, even if the advance angle change continues for a short period of time even after the electric power is cut off, the relative rotational phase angle RA is kept constant thereafter.

つまり、制御装置201は、操作量を異常判定時の値に固定した場合に相対回転位相角RAが変化し続ける条件であるときに、異常判定に伴って電動モータ12への通電を停止さることで、異常判定後の相対回転位相角RAの変化を可及的に小さくする。
これにより、異常判定結果が確定されるまでの間で機械的ストッパが大きな速度エネルギーで衝突してしまうことを抑制でき、また、異常判定結果が確定されるまでの間に最進角位置まで変化することが抑制されることで、異常判定結果が確定されたときにデフォルト位置(最遅角位置)への戻りが遅れることを抑制できる。
That is, the control device 201 stops energization of the electric motor 12 in accordance with the abnormality determination when the relative rotation phase angle RA continues to change when the operation amount is fixed to the value at the time of abnormality determination. Thus, the change in the relative rotational phase angle RA after the abnormality determination is made as small as possible.
As a result, the mechanical stopper can be prevented from colliding with a large velocity energy until the abnormality determination result is determined, and the position is changed to the most advanced position until the abnormality determination result is determined. By suppressing this, it is possible to suppress a delay in returning to the default position (most retarded position) when the abnormality determination result is confirmed.

図7のタイムチャートは、制御装置201が異常発生の判定結果に基づき電動モータ12への通電を遮断する処理を実施するときの相対回転位相角RA及びモータ操作量の変化を例示する。
図7において、時刻t1にて、制御装置201は、目標位相角TAが進角側に変化したことに基づき相対回転位相角RAを進角方向に変化させる操作量を電動モータ12に与え、時刻t1後に相対回転位相角RA(バルブタイミング)は進角方向に変化する。
The time chart in FIG. 7 exemplifies changes in the relative rotation phase angle RA and the motor operation amount when the control device 201 performs a process of cutting off the power supply to the electric motor 12 based on the determination result of the occurrence of abnormality.
In FIG. 7, at time t <b> 1, the control device 201 gives the electric motor 12 an operation amount that changes the relative rotational phase angle RA in the advance direction based on the change of the target phase angle TA to the advance side. After t1, the relative rotational phase angle RA (valve timing) changes in the advance direction.

このようにして相対回転位相角RAを目標位相角TAに向けて進角変化させている過渡状態である時刻t2において、制御装置201は、相対回転位相角RAを検出するセンサ203,204の異常を判定すると、電動モータ12への通電を遮断してオフ状態に設定する。
時刻t2にて電動モータ12への通電が遮断されると、相対回転位相角RAは電動モータ12のイナーシャによって引き続き進角方向に変化した後に進角変化を停止し、進角変化が停止したときの相対回転位相角RAを保持するようになる。
At time t2, which is a transient state in which the relative rotational phase angle RA is advanced toward the target phase angle TA in this way, the control device 201 detects an abnormality in the sensors 203 and 204 that detect the relative rotational phase angle RA. Is determined, the power supply to the electric motor 12 is cut off and the off state is set.
When the electric motor 12 is de-energized at time t2, the relative rotation phase angle RA continues to change in the advance direction due to the inertia of the electric motor 12, and then the advance angle change stops and the advance angle change stops. The relative rotational phase angle RA is maintained.

これにより、異常判定から異常判定結果が確定するまでの間で、相対回転位相角RAが進角変化し続け、機械的ストッパが大きな速度エネルギーで衝突してしまうことが抑制される。
そして、時刻t3にて、制御装置201は、センサ203,204の異常判定結果を確定させると、相対回転位相角RAをデフォルト位置(最遅角位置)に戻す操作量を電動モータ12に与え、センサ203,204の異常判定結果が確定している状態で、相対回転位相角RAをデフォルト位置(最遅角位置)に保持させる。
Thus, the relative rotational phase angle RA continues to change from the abnormality determination until the abnormality determination result is confirmed, and the mechanical stopper is prevented from colliding with a large velocity energy.
At time t3, when the controller 201 determines the abnormality determination results of the sensors 203 and 204, the control device 201 gives the electric motor 12 an operation amount for returning the relative rotational phase angle RA to the default position (most retarded position). The relative rotational phase angle RA is held at the default position (most retarded angle position) in a state where the abnormality determination results of the sensors 203 and 204 are confirmed.

なお、センサ203,204の異常判定結果が確定する時刻t3の前に解消した場合、つまり、センサ異常が一時的であって直ぐに正常に戻った場合、制御装置201は、センサ203,204の出力に基づき検出した相対回転位相角RAを目標位相角TAに近づけるようにモータ操作量を設定する通常のフィードバック制御を再開させる。   When the abnormality determination result of the sensors 203 and 204 is resolved before the time t3 when the determination is made, that is, when the sensor abnormality is temporary and returns to normal immediately, the control device 201 outputs the outputs of the sensors 203 and 204. The normal feedback control for setting the motor operation amount is resumed so that the relative rotational phase angle RA detected based on the above is close to the target phase angle TA.

ステップS606の処理は、電動モータ12への通電を遮断する処理に限定されず、制御装置201は、異常判定直前におけるモータ軸13の増速(減速)の速度よりも、異常判定後の増速(減速)の速度が遅くなるように、電動モータ12の操作量を変化させることができる。
可変バルブタイミング機構114において、相対回転位相角RAの変化速度(進角速度、遅角速度)は、電動モータ12の増速速度・減速速度に比例するので、電動モータ12の増速速度・減速速度を異常判定前よりも遅くすることで、相対回転位相角RAの変化速度を異常判定前よりも遅くすることができる。
The process of step S606 is not limited to the process of cutting off the power supply to the electric motor 12, and the control device 201 increases the speed after the abnormality determination rather than the speed of the speed increase (deceleration) of the motor shaft 13 immediately before the abnormality determination. The operation amount of the electric motor 12 can be changed so that the speed of (deceleration) becomes slow.
In the variable valve timing mechanism 114, the change speed (advance speed, retard speed) of the relative rotational phase angle RA is proportional to the acceleration speed / deceleration speed of the electric motor 12. By making it slower than before the abnormality determination, the changing speed of the relative rotational phase angle RA can be made slower than before the abnormality determination.

そして、相対回転位相角RAの変化速度を減速できれば、機械的ストッパが大きな速度エネルギーで衝突してしまうことを抑制でき、また、異常判定結果が確定されるまでの間での相対回転位相角RAの変化量が抑制されるから、異常判定結果が確定されるまでの間に相対回転位相角RAが機械的ストッパ位置まで変化してしまうことを抑制でき、以って、異常判定結果が確定されたときにデフォルト位置(最遅角位置)への戻りが遅れることを抑制できる。   If the change speed of the relative rotational phase angle RA can be reduced, the mechanical stopper can be prevented from colliding with large speed energy, and the relative rotational phase angle RA until the abnormality determination result is determined. Therefore, the relative rotation phase angle RA can be prevented from changing to the mechanical stopper position until the abnormality determination result is determined, so that the abnormality determination result is determined. It is possible to suppress a delay in returning to the default position (most retarded angle position).

制御装置201は、相対回転位相角RAの変化速度を遅くするための電動モータ12の制御として、異常判定前と同じ方向の回転トルクを発生させつつ回転トルクを印加電圧の減少によって低下させる処理(印加電圧低下処理、回転トルク低下処理)や、異常判定前とは逆方向の回転トルクを発生させる処理(逆回転処理)、換言すれば、異常判定前の位相角の変化方向とは逆方向に位相角を変化させる操作量に切り替える処理(位相変化方向逆転処理)などを実施することができる。   As a control of the electric motor 12 for slowing the change speed of the relative rotational phase angle RA, the control device 201 generates a rotational torque in the same direction as that before the abnormality determination and reduces the rotational torque by decreasing the applied voltage ( Applied voltage reduction processing, rotational torque reduction processing), processing for generating rotational torque in the reverse direction to that before the abnormality determination (reverse rotation processing), in other words, in the direction opposite to the direction of change in the phase angle before abnormality determination A process of switching to an operation amount that changes the phase angle (phase change direction reversal process) or the like can be performed.

なお、制御装置201は、異常判定前の位相角の変化方向とは逆方向に位相角を変化させる操作量に切り替える場合、位相変化の方向が反転しないように、モータ回転トルクの大きさや逆回転トルクを発生させる操作期間を定めることができる。
更に、制御装置201は、異常判定前とは逆方向の回転トルクを発生させる処理(逆回転処理)を異常判定時から所定期間だけ実施し、その後、異常判定前と回転方向が同じでより低い回転トルクを発生させる操作量に切り替えることができる。
Note that when the control device 201 switches to an operation amount that changes the phase angle in the direction opposite to the phase angle change direction before the abnormality determination, the magnitude of the motor rotation torque or reverse rotation is prevented so that the phase change direction is not reversed. An operation period for generating torque can be determined.
Further, the control device 201 performs a process for generating rotational torque in the reverse direction from that before the abnormality determination (reverse rotation process) for a predetermined period from the time of the abnormality determination, and then the rotation direction is the same as that before the abnormality determination and lower. It is possible to switch to an operation amount that generates rotational torque.

また、電動モータ12の回転角を検出するモータ回転角センサ210を備える場合、制御装置201は、異常判定から異常判定結果が確定されるまでの間で、モータ回転角センサ210で検出される電動モータ12の増速速度・減速速度が設定速度を超えないように電動モータ12の操作量を制御することができる。
つまり、制御装置201は、異常判定したときに電動モータ12の操作量を異常判定直前の操作量に固定し、その結果、電動モータ12の増速速度・減速速度が設定値(目標速度)よりも速いときには、増速速度・減速速度が減速するように操作量を変化させ、異常判定から異常判定結果が確定されるまでの間における相対回転位相角RAの変化速度を許容範囲内に制限する。
Further, when the motor rotation angle sensor 210 that detects the rotation angle of the electric motor 12 is provided, the control device 201 detects the electric motor detected by the motor rotation angle sensor 210 from the abnormality determination until the abnormality determination result is determined. The operation amount of the electric motor 12 can be controlled so that the acceleration speed / deceleration speed of the motor 12 does not exceed the set speed.
That is, the control device 201 fixes the operation amount of the electric motor 12 to the operation amount immediately before the abnormality determination when the abnormality determination is made, and as a result, the acceleration speed / deceleration speed of the electric motor 12 is higher than the set value (target speed). When the speed is too fast, the operation amount is changed so that the acceleration speed / deceleration speed decreases, and the change speed of the relative rotation phase angle RA between the abnormality determination and the determination of the abnormality determination is limited within an allowable range. .

なお、制御装置201は、前記増速速度・減速速度の設定値(目標値)を、異常判定直前での相対回転位相角RAの検出値から異常判定直前での位相変化方向のストッパ位置までの角度が小さいほど、換言すれば、位相変化速度を同じにしたときにより速くストッパ位置に達する条件であるほど、より遅い増速速度・減速速度に設定することができる。
これにより、電動モータ12の増速速度・減速速度の制限を最小限に抑制しつつ、異常判定が確定されるまでの間で相対回転位相角RAが機械的ストッパ位置まで変化してしまうことを抑制できる。
The control device 201 changes the set value (target value) of the acceleration speed / deceleration speed from the detected value of the relative rotational phase angle RA immediately before the abnormality determination to the stopper position in the phase change direction immediately before the abnormality determination. The smaller the angle, in other words, the slower the acceleration / deceleration speed can be set as the condition for reaching the stopper position faster when the phase change speed is the same.
As a result, the relative rotational phase angle RA changes to the mechanical stopper position until the abnormality determination is confirmed while minimizing the limit of the acceleration speed / deceleration speed of the electric motor 12. Can be suppressed.

制御装置201は、ステップS606で、電動モータ12の操作量を異常判定直前の操作量から相対回転位相角RAの変化を抑制する方向に変化させるから、異常判定から異常判定結果が確定されるまでの間での相対回転位相角RAの変化量を抑制でき、異常判定が確定されるまでの間において大きな速度エネルギーで機械的ストッパが衝突することを抑制できるとともに、異常判定が確定されたときにデフォルト位置への戻りが遅れることを抑制できる。   In step S606, the control device 201 changes the operation amount of the electric motor 12 from the operation amount immediately before the abnormality determination in a direction to suppress the change in the relative rotation phase angle RA, so that the abnormality determination result is determined from the abnormality determination. The amount of change in the relative rotational phase angle RA between the two can be suppressed, the mechanical stopper can be prevented from colliding with a large speed energy until the abnormality determination is confirmed, and the abnormality determination is confirmed. Delay in returning to the default position can be suppressed.

ここで、センサ203,204の異常を判定したときに異常の継続を待たないで相対回転位相角RAをデフォルト位置に戻す構成とすれば、デフォルト位置への戻りが遅れることを抑制できるが、異常の発生が一時的であって直ぐに正常に戻る場合は無用にデフォルト位置に戻すことになり、内燃機関101の運転安定性を損ねることになる。
これに対し、制御装置201は、異常判定結果の継続(異常判定結果の確定)を待って相対回転位相角RAをデフォルト位置に戻すから、一時的な異常発生時にデフォルト位置に戻してしまうことが抑制され、内燃機関101の運転安定性が改善される。更に、異常判定が確定されるまでの間において、大きな速度エネルギーで機械的ストッパが衝突することを抑制でき、ストッパ衝突に因る可変バルブタイミング機構114の損傷を抑制できる。
Here, if the relative rotation phase angle RA is returned to the default position without waiting for the continuation of the abnormality when the abnormality of the sensors 203 and 204 is determined, it is possible to suppress a delay in returning to the default position. If the occurrence of this is temporary and returns to normal immediately, it will be returned to the default position unnecessarily, and the operational stability of the internal combustion engine 101 will be impaired.
On the other hand, since the control device 201 waits for the continuation of the abnormality determination result (confirmation of the abnormality determination result) to return the relative rotation phase angle RA to the default position, it may return to the default position when a temporary abnormality occurs. It is suppressed and the operational stability of the internal combustion engine 101 is improved. In addition, the mechanical stopper can be prevented from colliding with a large velocity energy until the abnormality determination is confirmed, and damage to the variable valve timing mechanism 114 due to the stopper collision can be suppressed.

なお、制御装置201は、電動モータ12の操作量を、異常判定直前の操作量から相対回転位相角RAの変化を抑制する方向に変化させる処理として複数パターンを備え、異常判定前における相対回転位相角RAの変化速度やストッパ位置までの角度などに応じて、複数パターンの中から実施する処理を選択することができる。
例えば、制御装置201は、異常判定前における相対回転位相角RAの変化速度が設定速度よりも速かった場合に逆回転トルクを発生させる処理を選択し、異常判定前における相対回転位相角RAの変化速度が設定速度よりも遅かった場合に同回転方向の回転トルクを弱める処理を選択することができる。
The control device 201 includes a plurality of patterns as a process for changing the operation amount of the electric motor 12 from the operation amount immediately before the abnormality determination in a direction to suppress the change in the relative rotation phase angle RA, and the relative rotation phase before the abnormality determination. A process to be performed can be selected from a plurality of patterns according to the change speed of the angle RA, the angle to the stopper position, and the like.
For example, the control device 201 selects a process for generating reverse rotation torque when the change speed of the relative rotation phase angle RA before the abnormality determination is faster than the set speed, and changes the relative rotation phase angle RA before the abnormality determination. When the speed is slower than the set speed, a process for weakening the rotational torque in the same rotational direction can be selected.

また、制御装置201は、異常判定前における相対回転位相角RAの変化方向に応じて相対回転位相角RAの変化を抑制する処理を切り替えることができる。
例えば、可変バルブタイミング機構114が吸気バルブ105のバルブタイミングを可変とし、デフォルト位置を最遅角位置とする構成において、センサ203,204の異常判定に基づき電動モータ12への通電を遮断したとすると、相対回転位相角RAはモータ通電遮断後もイナーシャによって異常判定前と同じ方向に変化することになる。
Further, the control device 201 can switch the processing for suppressing the change in the relative rotation phase angle RA according to the change direction of the relative rotation phase angle RA before the abnormality determination.
For example, in the configuration in which the variable valve timing mechanism 114 makes the valve timing of the intake valve 105 variable and the default position is the most retarded position, the energization of the electric motor 12 is cut off based on the abnormality determination of the sensors 203 and 204. The relative rotation phase angle RA changes in the same direction as before the abnormality determination by inertia even after the motor energization is cut off.

つまり、異常判定前で遅角方向に変化させていた場合、相対回転位相角RAは異常判定後にデフォルト位置に更に近づき、異常判定前で進角方向に変化させていた場合、相対回転位相角RAは異常判定後にデフォルト位置から更に遠ざかることになる。
ここで、異常判定結果が確定したときのデフォルト位置への復帰遅れを抑制するためには、異常判定前で進角方向に変化させていたときに異常判定後に進角側に変化することを抑制することが望まれる。
In other words, if the relative rotation phase angle RA is closer to the default position after the abnormality determination and is changed in the advance direction before the abnormality determination, the relative rotation phase angle RA Will move further away from the default position after anomaly determination.
Here, in order to suppress the return delay to the default position when the abnormality determination result is confirmed, it is suppressed from changing to the advance side after the abnormality determination when it is changed in the advance angle direction before the abnormality determination. It is desirable to do.

そこで、制御装置201は、例えば、異常判定前に相対回転位相角RAを遅角方向に変化させていた場合は、異常判定に伴って電動モータ12への通電を遮断する一方、異常判定前に相対回転位相角RAを進角方向に変化させていた場合は、異常判定に伴って相対回転位相角RAを遅角方向に変化させるモータトルクを発生させたり、異常判定に伴って電動モータ12の増速速度・減速速度が設定値よりも速くならないようにモータ操作量を制御する状態に切り替えたりすることができる。   Therefore, for example, when the relative rotation phase angle RA is changed in the retard direction before the abnormality determination, the control device 201 cuts off the power supply to the electric motor 12 along with the abnormality determination, but before the abnormality determination. When the relative rotational phase angle RA is changed in the advance direction, a motor torque that changes the relative rotational phase angle RA in the retard direction is generated along with the abnormality determination, or the electric motor 12 of the electric motor 12 is detected along with the abnormality determination. It is possible to switch to a state in which the motor operation amount is controlled so that the acceleration speed / deceleration speed does not become faster than the set value.

これにより、異常判定から異常判定結果が確定されるまでの間での相対回転位相角RAの進角方向への変化を可及的に小さくでき、異常判定結果が確定されたときにデフォルト位置への戻りが遅れることを抑制できる。
また、制御装置201は、電動モータ12の操作量を異常判定直前の操作量から相対回転位相角RAの変化を抑制する方向に変化させる処理において、異常判定時からの時間経過に応じて処理パターンを切り替えたり、異常判定時からの時間経過に応じてモータ回転トルクを変化させるようにモータ操作量を変化させたりすることができる。
As a result, the change in the advance direction of the relative rotational phase angle RA between the abnormality determination and the determination of the abnormality determination can be made as small as possible, and when the abnormality determination result is determined, the default position is reached. Can be delayed.
In addition, in the process of changing the operation amount of the electric motor 12 from the operation amount immediately before the abnormality determination to the direction in which the change of the relative rotation phase angle RA is suppressed, the control device 201 performs a processing pattern according to the elapsed time from the abnormality determination. The motor operation amount can be changed so that the motor rotation torque is changed according to the passage of time from the abnormality determination time.

制御装置201は、ステップS606で、電動モータ12の操作量を相対回転位相角RAの変化を抑制する方向に変化させる処理を実施して異常判定結果の確定を待ち、センサ203,204が正常に戻ることなくそのまま異常判定結果が確定すると、ステップS601からステップS602に進んで、相対回転位相角RAがデフォルト位置である最遅角位置になるように、電動モータ12の操作量をフィードフォワード制御する。
一方、異常判定結果が確定される前にセンサ203,204が正常に戻った場合、制御装置201は、ステップS603からステップS604に進み、相対回転位相角RAの検出値が目標位相角TAに近づくように電動モータ12(モータ回転速度)をフィードバック制御する通常制御を実施する。
In step S606, the control device 201 performs a process of changing the operation amount of the electric motor 12 in a direction to suppress the change of the relative rotation phase angle RA, waits for the determination of the abnormality determination result, and the sensors 203 and 204 are normally operated. When the abnormality determination result is fixed without returning, the process proceeds from step S601 to step S602, and the operation amount of the electric motor 12 is feedforward controlled so that the relative rotation phase angle RA becomes the most retarded position which is the default position. .
On the other hand, when the sensors 203 and 204 return to normal before the abnormality determination result is confirmed, the control device 201 proceeds from step S603 to step S604, and the detected value of the relative rotational phase angle RA approaches the target phase angle TA. Thus, normal control for feedback control of the electric motor 12 (motor rotation speed) is performed.

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
可変バルブタイミング機構114は、図2−図4の機構に限定されず、例えば特開2008−069719号公報に開示される、スプロケット、カムプレート、リンク機構、ガイドプレート、減速機、及び電動モータで構成される可変バルブタイミング機構などを採用することができる。
The technical ideas described in the above embodiments can be used in appropriate combination as long as no contradiction arises.
Although the contents of the present invention have been specifically described with reference to preferred embodiments, it is obvious that those skilled in the art can take various modifications based on the basic technical idea and teachings of the present invention. It is.
The variable valve timing mechanism 114 is not limited to the mechanism of FIGS. 2 to 4, and is, for example, a sprocket, a cam plate, a link mechanism, a guide plate, a speed reducer, and an electric motor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-069719. A configured variable valve timing mechanism or the like can be employed.

また、本発明に係る制御装置及び制御方法を適用する内燃機関の可変機構は可変バルブタイミング機構に限定されず、例えば、内燃機関が可変機構として可変圧縮比機構を備える場合、当該可変圧縮比機構を制御する制御装置は、可変圧縮比機構の制御量を検出するセンサの異常を判定しているか、異常判定結果が確定しているかに応じてアクチュエータを制御することができる。
例えば、特開2016−117452号公報に開示される可変圧縮比機構は、電動モータによって制御軸の回転位置を機械的ストッパで規制される角度範囲内で変更することで、内燃機関のピストンの上死点位置を変更し、機関圧縮比を可変とする。
The variable mechanism of the internal combustion engine to which the control device and the control method according to the present invention are applied is not limited to the variable valve timing mechanism. For example, when the internal combustion engine includes a variable compression ratio mechanism as the variable mechanism, the variable compression ratio mechanism The control device that controls the actuator can control the actuator depending on whether the abnormality of the sensor that detects the control amount of the variable compression ratio mechanism has been determined or whether the abnormality determination result has been determined.
For example, the variable compression ratio mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-117452 changes the rotational position of the control shaft by an electric motor within an angular range regulated by a mechanical stopper, thereby improving the piston of the internal combustion engine. The dead center position is changed and the engine compression ratio is variable.

係る可変圧縮比機構を制御する制御装置は、前記制御軸の角度位置を検出する角度センサの検出出力と目標角度位置とを比較して電動モータを制御する。ここで、制御装置は、角度センサの異常を判定していて異常の判定結果が未確定であるときに、制御軸の回転位置(可変圧縮比機構による圧縮比)の変化を抑制する方向に電動モータの操作量を変化させることができる。   The control device that controls the variable compression ratio mechanism controls the electric motor by comparing the detection output of the angle sensor that detects the angular position of the control shaft with the target angular position. Here, when the abnormality of the angle sensor is determined and the determination result of the abnormality is uncertain, the control device is electrically driven in a direction to suppress a change in the rotation position of the control shaft (compression ratio by the variable compression ratio mechanism). The operation amount of the motor can be changed.

ここで、上述した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
内燃機関の制御装置は、その一態様として、内燃機関の可変機構を駆動するアクチュエータを、センサが検出する前記可変機構の制御量に基づき制御する制御装置であって、前記センサについて異常の有無を判定するとともに異常の有無の判定結果の継続に基づき前記判定結果を確定させる診断手段と、前記診断手段が前記センサの異常を判定していて異常の判定結果が未確定であるときに、前記可変機構の制御量の変化を抑制する方向に前記アクチュエータの操作量を変化させる異常時制御手段と、を含む。
Here, the technical idea that can be understood from the above-described embodiment will be described below.
According to one aspect of the control device for an internal combustion engine, the control device controls an actuator that drives a variable mechanism of the internal combustion engine based on a control amount of the variable mechanism that is detected by a sensor. A diagnostic means for determining and determining the determination result based on a continuation of the determination result of whether or not there is an abnormality, and the variable when the diagnosis means determines the abnormality of the sensor and the determination result of the abnormality is uncertain An abnormality control means for changing the operation amount of the actuator in a direction to suppress the change in the control amount of the mechanism.

前記内燃機関の制御装置の好ましい態様において、前記異常時制御手段は、前記診断手段が前記センサの異常を判定する前において前記アクチュエータによって前記制御量を変化させている過渡状態であったときに前記操作量を変化させる。
別の好ましい態様では、前記異常時制御手段は、前記診断手段が前記センサの異常を判定していて異常の判定結果が未確定であるときに、前記診断手段が前記センサの異常を判定する前における前記可変機構の制御量の変化速度を減速させる操作量に切り替える。
In a preferred aspect of the control device for the internal combustion engine, the abnormality control unit is in a transient state in which the control unit changes the control amount by the actuator before the diagnosis unit determines abnormality of the sensor. Change the amount of operation.
In another preferred aspect, the abnormality control unit is configured to determine whether the diagnosis unit determines abnormality of the sensor when the diagnosis unit determines abnormality of the sensor and the determination result of abnormality is uncertain. Is switched to an operation amount that decelerates the changing speed of the control amount of the variable mechanism.

さらに別の好ましい態様では、前記異常時制御手段は、前記診断手段が前記センサの異常を判定していて異常の判定結果が未確定であるときに、前記アクチュエータをオフ状態にする操作量に切り替える。
さらに別の好ましい態様では、前記異常時制御手段は、前記診断手段が前記センサの異常を判定していて異常の判定結果が未確定であるときに、前記診断手段が前記センサの異常を判定する前における前記可変機構の制御量の変化方向とは逆方向に前記制御量を変化させる操作量に切り替える。
In still another preferred aspect, the abnormality control unit switches to an operation amount that turns the actuator off when the diagnosis unit determines the abnormality of the sensor and the determination result of the abnormality is uncertain. .
In still another preferred aspect, the abnormality control unit determines whether the diagnostic unit determines abnormality of the sensor when the diagnostic unit determines abnormality of the sensor and the determination result of abnormality is uncertain. The operation amount is changed to change the control amount in the direction opposite to the change direction of the control amount of the variable mechanism before.

さらに別の好ましい態様では、前記可変機構が、前記アクチュエータとしてのモータの回転速度を変化させることで制御量を変化させる機構であり、前記異常時制御手段は、前記モータの回転速度の検出値に基づき前記モータの操作量を制御して前記モータの回転速度の増減変化を設定範囲内に制限することで、前記可変機構の制御量の変化を抑制する。
さらに別の好ましい態様では、前記可変機構が、前記アクチュエータとしてのモータの回転速度を変化させることで、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相角を変化させて機関バルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構である。
In still another preferred aspect, the variable mechanism is a mechanism that changes a control amount by changing a rotation speed of a motor as the actuator, and the abnormal time control means sets a detected value of the rotation speed of the motor. Based on this, the operation amount of the motor is controlled to limit the increase / decrease change in the rotation speed of the motor within a set range, thereby suppressing a change in the control amount of the variable mechanism.
In still another preferred aspect, the variable mechanism is configured to change the relative rotation phase angle of the camshaft with respect to the crankshaft to change the opening / closing timing of the engine valve by changing the rotation speed of the motor as the actuator. This is a valve timing mechanism.

また、内燃機関の可変機構の制御方法は、その一態様として、内燃機関の可変機構を駆動するアクチュエータの制御方法であって、センサが検出する前記可変機構の制御量に基づき前記アクチュエータを制御するステップと、前記センサの異常の有無を判定するステップと、前記異常の有無の判定結果の継続に基づき前記判定結果を確定させるステップと、前記センサの異常が判定されていて異常の判定結果が未確定であるときに、前記可変機構の制御量の変化を抑制する方向に前記アクチュエータの操作量を変化させるステップと、を含む。   Further, as one aspect, the control method for the variable mechanism of the internal combustion engine is a control method for an actuator that drives the variable mechanism of the internal combustion engine, and controls the actuator based on a control amount of the variable mechanism detected by a sensor. A step of determining whether or not the sensor is abnormal; a step of determining the determination result based on continuation of the determination result of the presence or absence of the abnormality; Changing the amount of operation of the actuator in a direction to suppress a change in the amount of control of the variable mechanism.

1d…ストッパ凸部(機械的ストッパ)、2b…ストッパ凹溝(機械的ストッパ)、101…内燃機関、105…吸気バルブ、109…クランクシャフト、114…可変バルブタイミング機構、115a…吸気カムシャフト、201…制御装置、203…クランク角センサ、204…カム角センサ、210…モータ回転角センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1d ... Stopper convex part (mechanical stopper), 2b ... Stopper groove (mechanical stopper), 101 ... Internal combustion engine, 105 ... Intake valve, 109 ... Crankshaft, 114 ... Variable valve timing mechanism, 115a ... Intake camshaft, DESCRIPTION OF SYMBOLS 201 ... Control apparatus, 203 ... Crank angle sensor, 204 ... Cam angle sensor, 210 ... Motor rotation angle sensor

Claims (8)

内燃機関の可変機構を駆動するアクチュエータを、センサが検出する前記可変機構の制御量に基づき制御する制御装置であって、
前記センサについて異常の有無を判定するとともに異常の有無の判定結果の継続に基づき前記判定結果を確定させる診断手段と、
前記診断手段が前記センサの異常を判定していて異常の判定結果が未確定であるときに、前記可変機構の制御量の変化を抑制する方向に前記アクチュエータの操作量を変化させる異常時制御手段と、
を含む、内燃機関の制御装置。
A control device that controls an actuator that drives a variable mechanism of an internal combustion engine based on a control amount of the variable mechanism detected by a sensor,
Diagnostic means for determining the presence or absence of abnormality of the sensor and determining the determination result based on continuation of the determination result of the presence or absence of abnormality;
When the diagnosis unit determines abnormality of the sensor and the determination result of abnormality is uncertain, the abnormal time control unit changes the operation amount of the actuator in a direction to suppress the change of the control amount of the variable mechanism. When,
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記異常時制御手段は、前記診断手段が前記センサの異常を判定する前において前記アクチュエータによって前記制御量を変化させている過渡状態であったときに前記操作量を変化させる、請求項1記載の内燃機関の制御装置。   2. The control unit according to claim 1, wherein the abnormality control unit changes the operation amount when the diagnosis unit is in a transient state in which the control amount is changed by the actuator before the abnormality of the sensor is determined. Control device for internal combustion engine. 前記異常時制御手段は、前記診断手段が前記センサの異常を判定していて異常の判定結果が未確定であるときに、前記診断手段が前記センサの異常を判定する前における前記可変機構の制御量の変化速度を減速させる操作量に切り替える、請求項1又は請求項2記載の内燃機関の制御装置。   The abnormality control unit controls the variable mechanism before the diagnosis unit determines the abnormality of the sensor when the diagnosis unit determines the abnormality of the sensor and the determination result of the abnormality is uncertain. 3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control amount is switched to an operation amount for decelerating a change speed of the amount. 前記異常時制御手段は、前記診断手段が前記センサの異常を判定していて異常の判定結果が未確定であるときに、前記アクチュエータをオフ状態にする操作量に切り替える、請求項1又は請求項2記載の内燃機関の制御装置。   2. The control unit according to claim 1, wherein the control unit at the time of abnormality switches to an operation amount that turns the actuator off when the diagnosis unit determines abnormality of the sensor and the determination result of abnormality is uncertain. 3. The control device for an internal combustion engine according to 2. 前記異常時制御手段は、前記診断手段が前記センサの異常を判定していて異常の判定結果が未確定であるときに、前記診断手段が前記センサの異常を判定する前における前記可変機構の制御量の変化方向とは逆方向に前記制御量を変化させる操作量に切り替える、請求項1又は請求項2記載の内燃機関の制御装置。   The abnormality control unit controls the variable mechanism before the diagnosis unit determines the abnormality of the sensor when the diagnosis unit determines the abnormality of the sensor and the determination result of the abnormality is uncertain. The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the control amount is switched to an operation amount that changes the control amount in a direction opposite to a change direction of the amount. 前記可変機構が、前記アクチュエータとしてのモータの回転速度を変化させることで制御量を変化させる機構であり、
前記異常時制御手段は、前記モータの回転速度の検出値に基づき前記モータの操作量を制御して前記モータの回転速度の増減変化を設定範囲内に制限することで、前記可変機構の制御量の変化を抑制する、請求項1又は請求項2記載の内燃機関の制御装置。
The variable mechanism is a mechanism for changing a control amount by changing a rotation speed of a motor as the actuator;
The abnormal time control means controls the motor operation amount based on the detected value of the rotation speed of the motor, and restricts the increase / decrease change of the rotation speed of the motor within a set range, thereby controlling the control amount of the variable mechanism. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein a change in the engine is suppressed.
前記可変機構が、前記アクチュエータとしてのモータの回転速度を変化させることで、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相角を変化させて機関バルブの開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング機構である、請求項1から請求項6のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。   The variable mechanism is a variable valve timing mechanism that changes a relative rotation phase angle of a camshaft with respect to a crankshaft to change an opening / closing timing of an engine valve by changing a rotation speed of a motor as the actuator. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6. 内燃機関の可変機構を駆動するアクチュエータの制御方法であって、
センサが検出する前記可変機構の制御量に基づき前記アクチュエータを制御するステップと、
前記センサの異常の有無を判定するステップと、
前記異常の有無の判定結果の継続に基づき前記判定結果を確定させるステップと、
前記センサの異常が判定されていて異常の判定結果が未確定であるときに、前記可変機構の制御量の変化を抑制する方向に前記アクチュエータの操作量を変化させるステップと、
を含む、内燃機関の可変機構の制御方法。
A method for controlling an actuator for driving a variable mechanism of an internal combustion engine,
Controlling the actuator based on a control amount of the variable mechanism detected by a sensor;
Determining the presence or absence of an abnormality of the sensor;
Determining the determination result based on continuation of the determination result of the presence or absence of the abnormality;
When the abnormality of the sensor is determined and the determination result of the abnormality is uncertain, the step of changing the operation amount of the actuator in a direction to suppress the change of the control amount of the variable mechanism;
A control method for a variable mechanism of an internal combustion engine.
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