JP2021004557A - Electrically-driven cam phase control device and engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動カム位相制御装置及びエンジン制御装置に関する。 The present invention relates to an electric cam phase control device and an engine control device.
電動VCT(Variable Cam Timing)システムは、エンジンの適切なトルクや出力を得るために回転数やアクセル開度などの運転状態を把握し、カム位相をモータを用いて連続的に制御する。このシステムは、エンジンに空気を供給する吸気バルブや排気ガスを排出する排気バルブの開閉タイミングを最適化する装置として開発されている。従来より、電動VCTシステムは、電動カム位相制御装置がエンジン制御装置から排気バルブ制御用の制御信号を入力して実質的な制御を行う。このとき、エンジン制御装置が指令PWM信号を電動カム位相制御装置に出力すると、電動カム位相制御装置が指令PWM信号に基づいて電動カムシャフトのカム位相を制御する。 The electric VCT (Variable Cam Timing) system grasps the operating state such as the number of revolutions and the accelerator opening in order to obtain an appropriate torque and output of the engine, and continuously controls the cam phase using a motor. This system has been developed as a device that optimizes the opening and closing timing of the intake valve that supplies air to the engine and the exhaust valve that discharges exhaust gas. Conventionally, in an electric VCT system, an electric cam phase control device inputs a control signal for exhaust valve control from an engine control device to perform substantial control. At this time, when the engine control device outputs the command PWM signal to the electric cam phase control device, the electric cam phase control device controls the cam phase of the electric camshaft based on the command PWM signal.
例えば、エンジン制御装置が電動カム位相制御装置に対し開ループ制御するシステムでは、エンジン制御装置が出力する指令PWM信号と、電動カム位相制御装置が入力するPWM信号との間で、PWM信号の周期、パルス幅(デューティ比)の認識誤差を生じた場合、電動カム位相制御装置は、当該誤差に起因してエンジン制御装置から入力されるカム制御信号に合わせて正確な制御を実行できなくなる。 For example, in a system in which the engine control device performs open-loop control on the electric cam phase control device, the period of the PWM signal is between the command PWM signal output by the engine control device and the PWM signal input by the electric cam phase control device. When a pulse width (duty ratio) recognition error occurs, the electric cam phase control device cannot perform accurate control according to the cam control signal input from the engine control device due to the error.
他方、電動カム位相制御装置がエンジン制御装置にカム位相を制御した結果を示す実カム位相を出力するが、このときPWM信号を用いて入出力するときも同様の課題を生じる。この場合、カム位相制御のロバスト性が低下するだけでなく、入力又は出力のPWM信号の精度要求が高くなりコストアップにつながる。なお、本願に関連する文献を特許文献1に挙げる。特許文献1記載の技術はPWM信号通信装置に関する文献である。
On the other hand, the electric cam phase control device outputs the actual cam phase indicating the result of controlling the cam phase to the engine control device, but at this time, the same problem arises when inputting / outputting using the PWM signal. In this case, not only the robustness of the cam phase control is lowered, but also the accuracy requirement of the input or output PWM signal is increased, which leads to an increase in cost. Documents related to the present application are listed in
本開示は、カム制御信号に合わせて正確に制御できるようにした電動カム位相制御装置、及び当該電動カム位相制御装置にカム制御信号を送信するエンジン制御装置を提供することを第1目的とし、電動カム位相制御装置から実カム位相を正確に取得できるようにしたエンジン制御装置を提供することを第2目的とする。 A first object of the present disclosure is to provide an electric cam phase control device that can be accurately controlled according to a cam control signal, and an engine control device that transmits a cam control signal to the electric cam phase control device. A second object of the present invention is to provide an engine control device capable of accurately acquiring the actual cam phase from the electric cam phase control device.
請求項1記載の発明は、エンジン制御装置から電動カムシャフトのカム制御信号を入力し電動カムシャフトのカム位相を制御する電動カム位相制御装置を対象としている。
請求項1記載の発明によれば、計測部は、エンジン制御装置から電動カムシャフトのカム制御信号に対応した指令用のPWM信号を入力すると当該PWM信号のデューティ比を計測する(S32)。補正量計算部は、PWM信号のデューティ比が所定の補正指示範囲にある場合、PWM信号のデューティ比と所定の補正指示範囲に設定されたデューティ比の所定基準値との差分に基づいて補正量を計算する(S35)。補正部は、補正量計算部により計算された補正量に基づいて、入力された指令用のPWM信号を補正する(S39)。制御部は、補正部の補正結果を用いてカム位相を制御する(S40)。これにより、電動カム位相制御装置は、ロバスト性を極力低下させることなく、入力されるカム制御信号に合わせて正確に制御できる。
The invention according to
According to the invention of
また、請求項7記載の発明は、電動カム位相制御装置にカム制御信号を送信した後、電動カム位相制御装置によりカム位相が制御されたときの実カム位相を当該電動カム位相制御装置からPWM信号により受信し、当該受信したPWM信号に基づいて前記実カム位相を取得するエンジン制御装置(14)を対象としている。
計測部は、電動カム位相制御装置からPWM信号を入力すると前記実カム位相に対応した前記PWM信号のデューティ比を計測する(S13)。補正量計算部は、PWM信号のデューティ比が所定の補正指示範囲にある場合、PWM信号のデューティ比と所定の補正指示範囲に設定されたデューティ比の所定基準値との差分に基づいて補正量を計算する(S15)。補正部は、補正量計算部により計算された補正量に基づいてPWM信号から取得される実カム位相を補正する(S16)。これにより、エンジン制御装置はPWM信号から取得される実カム位相を補正でき、電動カム位相制御装置から実カム位相を正確に取得できる。
Further, according to the invention of
When the PWM signal is input from the electric cam phase control device, the measuring unit measures the duty ratio of the PWM signal corresponding to the actual cam phase (S13). When the duty ratio of the PWM signal is within the predetermined correction instruction range, the correction amount calculation unit corrects the amount based on the difference between the duty ratio of the PWM signal and the predetermined reference value of the duty ratio set in the predetermined correction instruction range. Is calculated (S15). The correction unit corrects the actual cam phase acquired from the PWM signal based on the correction amount calculated by the correction amount calculation unit (S16). As a result, the engine control device can correct the actual cam phase acquired from the PWM signal, and the actual cam phase can be accurately acquired from the electric cam phase control device.
以下、電動カム位相制御装置及びエンジン制御装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、電動VCTシステムS(Variable Cam Timing System)の構成を示す。VCTシステムの駆動源を電動アクチュエータ(図1の15参照)により作動する制御システムを電動VCTシステムSと称している。電動VCTシステムSは、バルブの開閉タイミングを最適化するシステムであり、このシステムにより、排気エミッションの低減、ポンピングロス低減による燃費向上、吸排気効率向上によるエンジン出力の向上を図ることができる。
Hereinafter, an embodiment of the electric cam phase control device and the engine control device will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of an electric VCT system S (Variable Cam Timing System). A control system in which the drive source of the VCT system is operated by an electric actuator (see 15 in FIG. 1) is referred to as an electric VCT system S. The electric VCT system S is a system that optimizes the opening / closing timing of valves, and by this system, it is possible to reduce exhaust emissions, improve fuel efficiency by reducing pumping loss, and improve engine output by improving intake / exhaust efficiency.
内燃機関としてのエンジン本体1の内部には、エンジンブロック2、吸気経路3、吸気経路3に配置される吸気バルブ4、排気経路5、排気経路5に配置される排気バルブ6、点火用のスパークプラグ7、クランクシャフト8、ピストン9等が設置される。クランクシャフト8の外側にはクランク角センサ10が設置されており、クランク角センサ10はクランクシャフト8の位置検出用に設けられる。
Inside the
クランクシャフト8の動力は図示しないタイミングチェーンを通じてスプロケットに伝達され、電動カムシャフトとしての吸気カムシャフト11及び排気カムシャフト12に伝達される。吸気カムシャフト11には、クランクシャフト8に対する吸気カムシャフト11の進角量(VCT位相、相対回転位相)を調整するための電動アクチュエータ15が取付けられている。電動アクチュエータ15は、例えばモータによる。電動カム位相制御装置13は、電動アクチュエータ15を制御することで電動アクチュエータ15の動力を用いて吸気カムシャフト11にカム回転動力を伝達して吸気カムシャフト11の位相(以降、カム位相と称す)を制御する。
The power of the
吸気カムシャフト11の外周側には、所定のカム角において角度パルス信号を吸気カム角信号として出力する吸気カム角センサ18が取付けられている。排気カムシャフト12の外周側には、所定のカム角において角度パルス信号を排気カム角信号として出力する排気カム角センサ19が取り付けられている。排気カム角センサ19は、排気カムシャフト12の位置検出用に設けられており、電動カム位相制御装置13に接続されている。なお図1には模式的に示しているが、吸気カムシャフト11と排気カムシャフト12が同軸の共通構造で構成されており、吸気カム及び排気カムが同軸構造で連動するように構成されていると良い。この場合、吸気カムシャフト11及び排気カムシャフト12の構成を共通化でき、吸気カム角センサ18及び排気カム角センサ19を一つのカム角センサにより共通化できる。
An intake
電動カム位相制御装置13及びエンジン制御装置14は、それぞれCPU13a、14aなどの制御主体を備えて構成され、それぞれの内部クロックに基づいて動作するように構成されている。これらの電動カム位相制御装置13及びエンジン制御装置14には、図示しないがカウンタによるタイマや通信装置が内蔵されている。
The electric cam
電動カム位相制御装置13及びエンジン制御装置14の各通信装置は、信号線16を通じて接続されている。エンジン制御装置14は、信号線16を通じてカム制御信号を電動カム位相制御装置13に送信する。電動カム位相制御装置13は、信号線16を通じて実カム位相θcの情報をエンジン制御装置14に送信する。
Each communication device of the electric cam
また電動カム位相制御装置13にはCPU13a及び記憶部13bが搭載されており、エンジン制御装置14にはCPU14a及び記憶部14bが搭載されている。記憶部13bは、電動カム位相制御装置13に電源投入されている間、各種の情報を記憶可能な揮発性記憶部13c、及び、電源遮断時にも各種の情報を不揮発的に記憶可能な不揮発性記憶部13dを備える。記憶部14bは、エンジン制御装置14に電源投入されている間、各種の情報を記憶可能な揮発性記憶部14c、及び、電源遮断時にも各種の情報を不揮発的に記憶可能な不揮発性記憶部14dを備える。不揮発性記憶部13d、14dにはそれぞれプログラムが記憶されている。
Further, the electric cam
また不揮発性記憶部13d、14dには、補正時に用いられるPWM信号の正確なHパルス幅、周期、デューティ比の情報が所定の補正指示範囲内の所定基準値としてそれぞれ予め記憶されている。これらの記憶情報は、予め電動カム位相制御装置13及びエンジン制御装置14の設計時又は製造・検査時に予め定められた情報である。
Further, in the
電動カム位相制御装置13のCPU13aは、不揮発性記憶部13dに記憶されたプログラムを実行することで各種機能(計測部、補正量計算部、補正部、制御部)を実現する。エンジン制御装置14のCPU14aは、不揮発性記憶部14dに記憶されたプログラムを実行することで各種機能(計測部、補正量計算部、補正部、異常有無判定部)を実現する。
The
吸気カム角センサ18、排気カム角センサ19は、それぞれ吸気カム角信号、排気カム角信号をカムセンサ信号として検出し、位置検出信号をエンジン制御装置14に出力する。クランク角センサ10は、所定のクランク角において検出されるクランクパルス信号をクランクシャフト位置検出信号としてエンジン制御装置14に出力する。
The intake
またエンジン制御装置14には、エンジンの運転状態を検出するための各種センサ(吸気圧センサ、冷却水温センサ、スロットルセンサ等:何れも図示せず)が接続されている。エンジン制御装置14は、これらの各種センサで検出されたエンジン運転状態に応じて、吸気バルブ4及び排気バルブ6を駆動する燃料噴射制御やスパークプラグ7の点火制御を行う。
Further, various sensors (intake pressure sensor, cooling water temperature sensor, throttle sensor, etc .: none of them are shown) for detecting the operating state of the engine are connected to the
エンジン制御装置14及び電動カム位相制御装置13は、電動VCTシステムSを用いてカム位相θcを連続的に制御することで、エンジンブロック2のシリンダに空気を供給する吸気バルブ4や、排気ガスを排出する排気バルブ6の開閉タイミングを最適化する。
The
エンジン制御装置14は、電動カム位相制御装置13から入力される電動アクチュエータ15の実カム位相θc、クランク角センサ10により検出可能となるクランクシャフト8の位相、に基づいて、電動アクチュエータ15の目標カム位相θcrefを算出し、電動カム位相制御装置13に出力する。電動カム位相制御装置13は、入力される目標カム位相θcrefに基づいてバルブタイミング制御を行い、吸気バルブ4、排気バルブ6の実バルブ開閉タイミングを目標バルブ開閉タイミングに一致させるように制御する。
The
エンジン制御装置14は、電動カム位相制御装置13にカム制御信号を送信する際には指令用のPWM信号を用いて目標カム位相θcrefの情報を送信する。電動カム位相制御装置13は、目標カム位相θcrefに基づいてカム位相θcを制御し、実際に測定された実カム位相θcの情報をエンジン制御装置14に送信する。電動カム位相制御装置13は、実カム位相θcの情報をエンジン制御装置14に送信する際にもPWM信号を用いて送信する。
When transmitting the cam control signal to the electric cam
図2に示すように、エンジン制御装置14が電動カム位相制御装置13に指示可能なPWM信号のデューティ比の範囲は予め割当てられている。PWM信号のデューティ比が、下限指令デューティ比HL(例えば10%)〜上限指令デューティ比HH(例えば90%)の範囲Dでは、エンジン制御装置14は、この範囲D内のデューティ比の指令用のPWM信号を電動カム位相制御装置13に送信することで目標カム位相θcrefをカム制御信号として指令する。
As shown in FIG. 2, the duty ratio range of the PWM signal that can be instructed by the
また、PWM信号のデューティ比が0%〜下限指令デューティ比HLは、最遅角範囲DLの補正指示範囲として予め割当てられている。最遅角範囲DLは、補正指令用のデューティ比範囲であり、エンジン制御装置14は、この最遅角範囲DL内のデューティ比のカム制御信号を電動カム位相制御装置13に送信することで補正指令できる。
Further, the duty ratio of the PWM signal is 0% to the lower limit command duty ratio HL is assigned in advance as the correction instruction range of the latest retardation range DL. The latest retard range DL is a duty ratio range for a correction command, and the
また、PWM信号のデューティ比が上限指令デューティ比HH〜100%は、最進角範囲DHの補正指示範囲として予め割当てられている。最進角範囲DHもまた、補正指令用のデューティ比を示す範囲であり、エンジン制御装置14は、この最進角範囲DH内のデューティ比のカム制御信号を電動カム位相制御装置13に送信することで補正指令できる。
Further, the duty ratio of the PWM signal is the upper limit command duty ratio HH to 100%, which is assigned in advance as the correction instruction range of the maximum advance angle range DH. The maximum advance angle range DH is also a range indicating the duty ratio for the correction command, and the
また電動カム位相制御装置13が、エンジン制御装置14に実カム位相θcの情報を送信する際のPWM信号のデューティ比の範囲も同様に予め割り当てられている。これらのデューティ比も、下限指令デューティ比HL〜上限指令デューティ比HHの範囲Dであり、電動カム位相制御装置13が、この範囲D内のデューティ比のPWM信号をエンジン制御装置14に送信することで実カム位相θcの情報を送信できる。
Further, the range of the duty ratio of the PWM signal when the electric cam
また前述同様に、PWM信号のデューティ比が0%〜下限指令デューティ比HLとなる範囲は、最遅角範囲DLの補正指示範囲として予め割り当てられており、PWM信号のデューティ比が上限指令デューティ比HHから100%となる範囲は最進角範囲DHの補正指示範囲として予め割当てられている。電動カム位相制御装置13は、最遅角範囲DLや最進角範囲DH内のデューティ比の制御信号をエンジン制御装置14に送信することで補正指令できる。
Further, similarly to the above, the range in which the duty ratio of the PWM signal is 0% to the lower limit command duty ratio HL is assigned in advance as the correction instruction range of the latest retard angle range DL, and the duty ratio of the PWM signal is the upper limit command duty ratio. The range of 100% from HH is pre-allocated as the correction instruction range of the maximum advance angle range DH. The electric cam
本実施形態において、デューティ比の最遅角範囲DL及び最進角範囲DHは、エンジン制御装置14が送信するカム制御信号の指令用のPWM信号と、電動カム位相制御装置13が送信する実カム位相θcの情報を示すPWM信号とにおいて同一範囲に設定されている形態を説明するが、これに限定されるものではなく、互いに異なるデューティ比の範囲に設定しても良い。
In the present embodiment, the duty ratio latest retard range DL and maximum advance range DH are a PWM signal for commanding a cam control signal transmitted by the
以下、エンジン始動前から通常のエンジン制御に至るまでの制御の詳細を時系列的に説明する。
イグニッションスイッチがオンされると、エンジン制御装置14や電動カム位相制御装置13にバッテリ電源が供給される。するとエンジン制御装置14は、図3に示す始動前処理を実行し、電動カム位相制御装置13は図4に示す始動前処理を実行する。
Hereinafter, the details of the control from before the engine is started to the normal engine control will be described in chronological order.
When the ignition switch is turned on, battery power is supplied to the
まず指令送信側のエンジン制御装置14は、図3のS11において最遅角範囲DL内のデューティ比に設定したPWM信号をカム制御信号として電動カム位相制御装置13に送信する。なおエンジン制御装置14は、最初のパルスPT1において送信するPWM信号のデューティ比(以下、最遅角デューティ比と称する)を電動カム位相制御装置13との間で予め定めている。
First, the
エンジン制御装置14は、図5に示すように、PWM信号の出力開始タイミングから内部クロックをカウントすることで、前述の最遅角デューティ比の規定を満たすように立上り・立下りタイミングを設定し、最初のパルスPT1を送信する。これにより、エンジン制御装置14は、エンジン本体1のスタータの始動前にカム位相θcを最遅角に移動させるための最遅角指令を電動カム位相制御装置13に送信する。
As shown in FIG. 5, the
他方、受信側の電動カム位相制御装置13は、図4のS31においてカム制御信号を受信入力すると、S32においてPWM信号の周期幅及びパルス幅TRxを計測することでデューティ比を計測する。
On the other hand, when the electric cam
具体的には、電動カム位相制御装置13は、当該制御装置13内の内部クロックをカウンタによりカウントすることで、カウンタのPWM信号の隣接する立下りタイミング間の時間を最初の1パルスPR1の周期幅として計測すると共に、立上りタイミングと立下りタイミングとの間の時間をパルス幅TRxとして計測する。この結果、PWM信号の周期、パルス幅TRxを用いてデューティ比を計測できる。
Specifically, the electric cam
図5には模式的に示しているが、各制御装置13、14に構成された内部クロックの送受信周波数ずれに起因するカウント数のずれや、部品特性の変化によるパルス幅TTx、TRxのずれが生じることがある。このため、送信側の制御装置14、13のカウンタにより計測されるPWM信号の周期、デューティ比、受信側の制御装置13、14のカウンタにより計測されるPWM信号の周期、デューティ比が異なることがある。このため、「発明が解決しようとする課題」欄に述べたように、エンジン制御装置14が入出力するPWM信号と、電動カム位相制御装置13が入出力するPWM信号との間で、PWM信号の周期やデューティ比の認識誤差を生じることがある。
Although schematically shown in FIG. 5, the deviation of the count number due to the transmission / reception frequency deviation of the internal clocks configured in the
そこで本実施形態では、受信側の電動カム位相制御装置13は、受信入力したPWM信号の1パルスPR1のデューティ比が最遅角範囲DLや最進角範囲DHであったときには、図4のS33又はS34においてYESと判定することで所定の補正指示範囲にあると判定し、S35においてパルス幅、周期、デューティ比の補正量を計算し、S36において補正量を記憶部13bに記憶させている。このとき、電動カム位相制御装置13は、自身の不揮発性記憶部13dに記憶された正確なパルス幅、周期、デューティ比の所定基準値との差分を算出し、記憶部13bに補正量として記憶させる。
Therefore, in the present embodiment, when the duty ratio of the 1-pulse PR1 of the received and input PWM signal is the latest retard range DL or the maximum advance range DH, the electric cam
このとき、周期補正量αを、送信側の正確な周期カウント数(所定基準値)/受信時の周期カウント数とし、周期の所定基準値(正確な周期カウント数)との差分を算出すると良い。また、パルス幅補正量βを、送信側の正確なパルス幅カウント数/受信側パルス幅カウント数とし、パルス幅の所定基準値(正確なパルス幅カウント数)との差分を算出すると良い。これにより、電動カム位相制御装置13は、これらの周期補正量α、パルス幅補正量βによりデューティ比の補正量を算出できる。
At this time, it is advisable to set the cycle correction amount α as the accurate cycle count number (predetermined reference value) on the transmitting side / the cycle count number at the time of reception, and calculate the difference from the cycle predetermined reference value (accurate cycle count number). .. Further, it is preferable to set the pulse width correction amount β as the accurate pulse width count number on the transmitting side / the pulse width count number on the receiving side, and calculate the difference from the predetermined reference value (accurate pulse width count number) of the pulse width. As a result, the electric cam
電動カム位相制御装置13は、PWM信号の最初の1パルスPR1を受信入力すると補正量を計算でき、図4のS39において、この補正量に基づいてPWM信号のパルス幅、周期、デューティ比を補正できる。この結果、電動カム位相制御装置13は、最遅角指令のデューティ比を正確に算出でき、S40において当該最遅角指令に基づいてカム位相θcを制御できる。
The electric cam
電動カム位相制御装置13は、最遅角指令に基づいてカム位相θcを制御したときの実カム位相θcを検出し、S41において検出した実カム位相θcの情報をエンジン制御装置14に送信する。その後、電動カム位相制御装置13は、エンジン制御装置14からカム制御信号を待機する。
The electric cam
なお、電動カム位相制御装置13は、受信入力したPWM信号の1パルスPR1のデューティ比が最遅角範囲DLや最進角範囲DHになかったときには、S33及びS34にてNOと判定し、所定の補正指示範囲にはないと判定する。この場合、電動カム位相制御装置13は、S37において補正量が既に記憶部13bに設定されているか否かを判定する。
When the duty ratio of 1 pulse PR1 of the received and input PWM signal is not in the latest retard range DL or the most advanced range DH, the electric cam
補正量が、記憶部13bに既に設定されていれば、電動カム位相制御装置13は、S39〜S41においてPWM信号の周期、パルス幅、デューティ比を補正した後、カム位相θcを制御し、実カム位相θcの情報をPWM信号によりエンジン制御装置14に送信する。
If the correction amount has already been set in the
しかし、補正量が記憶部13bに設定されていなければ、電動カム位相制御装置13は補正量に基づいてデューティ比を補正できないため、異常を示すダイアグ情報をエンジン制御装置14に送信し、S38において始動前処理を停止して保護動作(フェールセーフ)する。エンジン制御装置14は、受信したダイアグ情報に基づいて必要に応じてフェールセーフ処理を実行する。その後、電動カム位相制御装置13は、エンジン制御装置14からカム制御信号を待機する。
However, if the correction amount is not set in the
電動カム位相制御装置13が、図4のS41において実カム位相θcの情報をPWM信号によりエンジン制御装置14に正常送信した場合、エンジン制御装置14は、図3のS12においてPWM信号により実カム位相θcの情報を受信する。
When the electric cam
電動カム位相制御装置13が、エンジン制御装置14の最遅角指令に基づいてカム位相θcを正常に制御していればカム位相θcを最遅角に制御し、実カム位相θcが最遅角範囲DLに到達する。エンジン制御装置14が、実カム位相θcが最遅角範囲DLに到達したことを認識すると、S14にてYESと判定する。
If the electric cam
なお、電動カム位相制御装置13は、スタータの始動前にカム位相θcを再始動しやすい位置(例えば、最遅角)に移動させることになるが、エンジン制御装置14は、電動カム位相制御装置13による目標カム位相θcrefへの制御中に、この処理と並行して他のセンサ信号を用いて最初の目標カム位相θcrefを算出するようにしても良い。この場合、エンジン制御装置14は、エンジン始動時に補正した目標カム位相θcrefを電動カム位相制御装置13にカム制御信号として出力することで即座にカム位相θcを制御できるためである。
The electric cam
エンジン制御装置14は、S15において、受信したPWM信号の周期、パルス幅、デューティ比の補正量を計算し、S16において補正量を自身の記憶部14bに記憶させる。このとき、エンジン制御装置14は、自身の記憶部14bに記憶された正確な周期、パルス幅、デューティ比の所定基準値との差分を算出し、補正量を記憶部14bに記憶させる。そして、エンジン制御装置14は、S21において記憶部14bに記憶された補正量を用いて実カム位相θcを補正する。
The
したがってエンジン制御装置14は、最初の1パルスPR1を受信入力すると補正量を計算でき、この補正量に基づいてPWM信号の周期、パルス幅、デューティ比を補正でき、この結果、図4のS21において実カム位相θcを補正できる。この後、エンジン制御装置14はスタータを始動する。
Therefore, the
なお、エンジン制御装置14は、S14において受信入力したPWM信号の1パルスPR1のデューティ比が最遅角範囲DLになかったときにはNOと判定する。エンジン制御装置14は、S17において補正量が既に記憶部14bに設定されているか否かを判定する。
The
補正量が記憶部14bに既に設定されていれば、エンジン制御装置14はS21、S22において補正量を用いて実カム位相θcを補正しスタータを始動する。しかし、補正量が記憶部14bに設定されていなければ、エンジン制御装置14は、補正量に基づいてデューティ比を補正できない。このため、エンジン制御装置14は、S18において最遅角指令を出力した開始タイミングから所定時間経過したか否かを判定した上で、所定時間経過していれば始動前処理を停止して保護動作(フェールセーフ)し、S20においてエンジンの動作を停止させる。この場合、外部に異常警告を発することでユーザにその旨を通知することもできる。
If the correction amount has already been set in the
以下、エンジン制御装置14及び電動カム位相制御装置13が、始動前処理に続いて実行する通常処理について図6及び図7を参照して説明する。なお図6及び図7には、図3及び図4に示す始動前処理と同様の内容を実行するステップには、同一のステップ番号を付している。
Hereinafter, the normal processing executed by the
エンジン制御装置14は、図3のS22においてスタータを始動した後、図6に示す通常処理を実行する。通常時には、エンジン制御装置14は、各種センサのセンサ情報に基づいて目標カム位相θcrefを計算し、図6のS11aにおいて目標カム位相θcrefに対応したデューティ比のPWM信号によりカム制御信号を送信する。エンジン制御装置14は、最遅角範囲DL又は最進角範囲DH以外の範囲Dにデューティ比を設定してPWM信号を送信する。
After starting the starter in S22 of FIG. 3, the
通常時、電動カム位相制御装置13は、前述の目標カム位相θcrefをエンジン制御装置14から受信すると、図7のS33、S34にてNOと判定し、このタイミング以前に学習され記憶部13bに記憶された補正量を用いてPWM信号の周期、パルス幅、デューティ比を補正する。電動カム位相制御装置13は、計測して得られたデューティ比を補正することで目標カム位相θcrefを補正し、S40において目標カム位相θcrefを目標としてカム位相θcを制御する。
Normally, when the electric cam
また通常時においても、エンジン制御装置14は、最遅角範囲DL又は最進角範囲DHのデューティ比による最遅角指令又は最進角指令を出力することもある。この場合、電動カム位相制御装置13は、最遅角指令又は最進角指令を入力すると、S33又はS34においてYESと判定してS35において補正量を計算し、S36においてデューティ比の補正量を記憶部13bに更新記憶させる。これにより電動カム位相制御装置13は、補正イベントの発生に基づく割込み処理を実行することなく補正量を更新でき、その後も電動カム位相制御を連続して実行できる。
Further, even in the normal state, the
その後、電動カム位相制御装置13は、図7のS39においてPWM信号の周期、パルス幅、デューティ比を補正することで目標カム位相θcrefを補正し、S40において補正後の目標カム位相θcrefに基づいてカム位相θcを制御する。そして電動カム位相制御装置13は、実カム位相θcを検出し、S41において実カム位相θcの情報をエンジン制御装置14に応答送信する。
After that, the electric cam
エンジン制御装置14は、目標カム位相θcrefを電動カム位相制御装置13に送信した結果、図6のS12、S13において電動カム位相制御装置13からPWM信号を受信すると、当該PWM信号のデューティ比を計測することで実カム位相θcの検出結果を取得できる。
When the
その後、エンジン制御装置14は、S23において記憶部14bに記憶された補正量を用いて実カム位相θcを補正する。このとき、エンジン制御装置14は、補正した実カム位相θcを用いて現在の実カム位相θcがどの位置にいるかを認識した上で実カム位相θcの制御を継続する。エンジン制御装置14は、S24において電動カム位相制御装置13に指令した目標カム位相θcrefと実カム位相θcの差が所定差より大きい状態が一定期間継続したか否かを判定する。
After that, the
エンジン制御装置14及び電動カム位相制御装置13が正常な連携制御を継続できていれば、実カム位相θcが目標カム位相θcrefに追従する。このため、たとえ目標カム位相θcrefと実カム位相θcとの差が所定差より大きい状態が瞬間的に存在したとしても、この状態が継続する時間は短い。このため、エンジン制御装置14は、実カム位相θcが目標カム位相θcrefに追従したと判定したときにS24においてNOと判定し、次回の目標カム位相θcrefを計算開始する。すなわち、エンジン制御装置14は、目標カム位相θcrefを再度計算してS11aに戻って通常処理を繰り返す。
If the
エンジン制御装置14は、補正量に基づいてデューティ比や実カム位相θcを補正したとしても目標カム位相θcrefと実カム位相θcとの差が所定差より大きい状態が一定時間継続していれば正常制御不能と判断する。これにより、エンジン制御装置14は、補正された実カム位相θcと、出力したカム制御信号の目標カム位相θcrefとに基づいて、実カム位相θcの制御時の異常有無を判定できる。エンジン制御装置14は、補正値により補正された実カム位相θcに基づいて異常判定することで、最小の補正遅れにより正確に異常判定を実施できる。正常制御が不能と判断した場合、エンジン制御装置14は、S25においてカム位相制御の異常処置を実行することで保護動作(フェールセーフ処理)を開始する。
Even if the duty ratio and the actual cam phase θc are corrected based on the correction amount, the
なお、エンジン制御装置14は、通常制御中においてもS14、S14aにてデューティ比が最遅角範囲DL又は最進角範囲DHにあるか否かを判定し、この何れかの判定条件を満たしていれば所定の補正指示範囲にあると判定し、S15、S16において所定基準値との差に基づいて補正量を計算し、記憶部14bに補正量を上書き更新するようにしても良い。
The
次に、エンジン制御装置14と電動カム位相制御装置13の制御ブロックを比較例の制御ブロックと対比説明する。
図8に本実施形態のエンジン制御装置14と電動カム位相制御装置13とに係るブロック線図を示している。図8に示すように、エンジン制御装置14は、信号線16を通じて目標カム位相θcrefの情報を電動カム位相制御装置13に送信する。電動カム位相制御装置13は、図示形態の制御ブロックB1〜B13を用いてカム位相θcを制御し、検出された実カム位相θcを信号線16を通じてエンジン制御装置14に送信する。
Next, the control blocks of the
FIG. 8 shows a block diagram of the
電動カム位相制御装置13は、目標カム位相θcrefを信号線16を通じて入力すると、減算器B1が目標カム位相θcrefと実カム位相θcとの差を演算し、位相制御器B2に出力する。位相制御器B2は、減算器B1の演算結果の位相を制御し目標カム速度ωcrefとしてギヤ比調整部B3に出力する。
When the target cam phase θcref is input through the
ギヤ比調整部B3は、目標カム速度ωcrefをギヤ比εにより除算し加算器B4に出力する。加算器B4は、ギヤ比調整部B3により出力される速度とスプロケット速度ωsとを加算し目標速度ωmrefとして減算器B5に出力する。減算器B5は、目標速度ωmrefと誤差・遅延要素Ei(s)を考慮した出力速度ωmとの差を算出し、速度制御器B6に出力する。ここで、誤差・遅延要素のiは各要素が独立していることを示す添え字である。速度制御器B6は、減算器B5により算出された差に基づいて速度演算し、電動アクチュエータ15等のプラントB7の回転速度を制御する。
The gear ratio adjusting unit B3 divides the target cam speed ωcref by the gear ratio ε and outputs it to the adder B4. The adder B4 adds the speed output by the gear ratio adjusting unit B3 and the sprocket speed ωs and outputs the target speed ωmref to the subtractor B5. The subtractor B5 calculates the difference between the target speed ωmref and the output speed ωm in consideration of the error / delay element Ei (s), and outputs the difference to the speed controller B6. Here, the error / delay element i is a subscript indicating that each element is independent. The speed controller B6 calculates the speed based on the difference calculated by the subtractor B5, and controls the rotation speed of the plant B7 such as the
減算器B8は、プラントB7の出力Tmと目標出力Tlとの差を算出し速度演算器B9に出力する。速度演算器B9は、慣性モーメントJmに基づく積分演算を行うことで出力速度ωmを算出し、減算器B10に出力する。減算器B10は、出力速度ωmからスプロケット速度ωsを減算した結果をギヤ比調整部B11に出力する。ギヤ比調整部B11は、減算器B10の出力にギヤ比εを乗算し、積分器B12がギヤ比調整部B11の出力を積分し実カム位相計算部B13に出力する。 The subtractor B8 calculates the difference between the output Tm of the plant B7 and the target output Tl and outputs the difference to the speed calculator B9. The speed calculator B9 calculates the output speed ωm by performing an integral calculation based on the moment of inertia Jm, and outputs the output speed ωm to the subtractor B10. The subtractor B10 outputs the result of subtracting the sprocket speed ωs from the output speed ωm to the gear ratio adjusting unit B11. The gear ratio adjusting unit B11 multiplies the output of the subtractor B10 by the gear ratio ε, and the integrator B12 integrates the output of the gear ratio adjusting unit B11 and outputs it to the actual cam phase calculation unit B13.
実カム位相計算部B13は、カム角センサ18又は19のカムセンサ信号と積分器B12の積分結果とに基づいて実カム位相θcを計算し、減算器B1に実カム位相θcをフィードバックすると共に、信号線16を通じて実カム位相θcをエンジン制御装置14に出力する。
The actual cam phase calculation unit B13 calculates the actual cam phase θc based on the cam sensor signal of the
なお、信号線16等には誤差・遅延要素Ei(s)を生じるため図8に図示している。これによりエンジン制御装置14は、信号線16を通じて実カム位相θcを入力することで目標カム位相θcrefとの差を監視できる。
Note that the
エンジン制御装置14が、このような制御系において実カム位相θcを検出する場合、信号線16による誤差・遅延要素Ei(s)が、エンジン制御装置14から電動カム位相制御装置13に生じる。また誤差・遅延要素Ei(s)が、電動カム位相制御装置13からエンジン制御装置14にかけても発生する。この場合、エンジン制御装置14が、信号線16による誤差・遅延要素Ei(s)の補正を行うことで正確な実カム位相θcを素早く検出できる。またエンジン制御装置14は、例えば実カム位相θcが誤差・遅延要素Ei(s)に基づいてずれることを予め考慮して検出時間に余裕を持たせても良い。
When the
他方、図9に比較例を示している。図9には、前述説明したエンジン制御装置14、信号線16、電動カム位相制御装置13に対応した構成要素を意味することを示すため、エンジン制御装置14、信号線16、電動カム位相制御装置13の符号に添え字zを付して示している。
On the other hand, FIG. 9 shows a comparative example. FIG. 9 shows the components corresponding to the
エンジン制御装置14zと電動カム位相制御装置13zとの間で各制御ブロックB1〜B12の機能を分けて全体構成した場合、電動カム位相制御装置13zの制御ブロックB6〜B9を簡易化できる。しかし、信号線16zによる誤差・遅延要素Ei(s)の影響が無視できない程度に生じると、これらの誤差・遅延要素Ei(s)を考慮した高度な信号記録や信号伝達機能並びに制御機能を必要としてしまい、高度な回路信頼性が求められる。また、電動カム位相制御装置13zの側で、別途ダイアグノーシスを記録したり当該ダイアグ情報をエンジン制御装置14zに送信したりセキュリティ対応が必要となる。 When the functions of the control blocks B1 to B12 are separated and configured as a whole between the engine control device 14z and the electric cam phase control device 13z, the control blocks B6 to B9 of the electric cam phase control device 13z can be simplified. However, if the influence of the error / delay element Ei (s) due to the signal line 16z occurs to a non-negligible degree, advanced signal recording, signal transmission functions, and control functions in consideration of these error / delay elements Ei (s) are required. Therefore, a high degree of circuit reliability is required. Further, on the side of the electric cam phase control device 13z, it is necessary to separately record the diagnosis or transmit the diagnosis information to the engine control device 14z for security measures.
本実施形態示す制御系によれば、比較例に示すような対応が必要なくなり、エンジン制御装置14が、図8の信号線16による誤差・遅延要素Ei(s)の補正を行うことで正確な実カム位相θcを素早く検出できるようになる。
According to the control system shown in the present embodiment, it is not necessary to take measures as shown in the comparative example, and the
<本実施形態のまとめ>
従来、定期的に基準信号による割り込みが発生したり、指示信号に先行して基準信号を送信し、この基準信号に合わせて補正する方法がある。しかし、この従来の方法では割込処理の追加や制御信号の周期が長くなる。本実施形態に係る電動カム位相制御装置13は、割込処理を用いることなく補正量を用いて補正でき、基準信号による割込処置や余計な基準信号による制御周期の長期化を避けながら、目標カム位相θcrefの伝達誤差を補正できる。
<Summary of this embodiment>
Conventionally, there is a method in which an interrupt by a reference signal is periodically generated, or a reference signal is transmitted prior to an instruction signal and corrected according to the reference signal. However, in this conventional method, the interrupt processing is added and the cycle of the control signal becomes long. The electric cam
電動カム位相制御装置13が、計算された補正量に基づいて入力された指令PWM信号を補正し、補正結果を用いてカム位相θcを制御することで、カム制御信号に合わせてカム位相θcを正確に制御できる。
The electric cam
また電動カム位相制御装置13は、エンジン制御装置14から目標カム位相θcrefの情報として指令PWM信号を受信したときに、当該PWM信号のパルス幅、周期、デューティ比を計測し最進角範囲DH又は最遅角範囲DLであることを認識したことを条件として、補正量を計算している。電動カム位相制御装置13は、予め定められた補正指示範囲で指示されることになるため、補正指令であることを容易に認識できる。
Further, when the electric cam
エンジン制御装置14は、電動カム位相制御装置13から実カム位相θcの情報としてPWM信号を受信したときに、当該PWM信号のパルス幅、周期、デューティ比から最進角範囲DH又は最遅角範囲DLであることを認識したことを条件として補正量を計算している。エンジン制御装置14は、予め定められた補正指示範囲で指示されることになるため、補正指令であることを容易に認識できる。そしてエンジン制御装置14が、計算された補正量に基づいて、入力された実カム位相θcの情報を示すPWM信号を補正することで実カム位相θcを正確に取得できる。
When the
(他の実施形態)
本発明は、前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
電動カム位相制御装置13及びエンジン制御装置14は、所定の補正指示範囲として、その相手側から受信したPWM信号のデューティ比が最遅角範囲DL又は最進角範囲DHにあった場合に補正量を計算する形態を示したが、最遅角範囲DL、最進角範囲DHに限られるものではなく、これらの中間の範囲Dの中に予め補正指示範囲を定めておいても良い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following modifications or extensions are possible.
The electric cam
電動カム位相制御装置13及びエンジン制御装置14が、互いに最初に送受信するPWM信号の1パルスPR1に基づいて補正する形態を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、2回目以降のPWM信号の予め定められた1パルスに基づいて補正しても良いし、複数のパルスに基づいて補正量を平均して算出しても良い。
The electric cam
電動カム位相制御装置13及びエンジン制御装置14が、電源投入後のスタータ始動前に補正量を算出したり、通常動作時に補正量を算出する形態を示したが、次回の電源投入後の動作に備えて補正量を不揮発性記憶部13d、14dにそれぞれ記憶させるようにしても良い。
The electric cam
例えば、イグニッションスイッチがオフされることでエンジンを停止する直前など、電動カム位相制御装置13やエンジン制御装置14への電源供給停止の直前タイミングで、電動カム位相制御装置13、エンジン制御装置14の各CPU13a、14aは、不揮発性記憶部13d、14dに補正量をそれぞれ記憶させても良い。これにより、電動カム位相制御装置13、エンジン制御装置14は、それぞれ次回のエンジンの始動時に不揮発性記憶部13d、14dから補正量を読出し、PWM信号の周期、パルス幅及びデューティ比を補正できる。
For example, at the timing immediately before the power supply to the electric cam
前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。 An embodiment in which a part of the above-described embodiment is omitted as long as the problem can be solved can also be regarded as an embodiment. In addition, any conceivable embodiment can be regarded as an embodiment without departing from the essence of the invention specified by the wording described in the claims.
本開示は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described in accordance with the embodiments described above, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiments and structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within an equal range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms, including one element, more, or less, are also within the scope of the present disclosure.
図面中、13は電動カム位相制御装置(計測部、補正量計算部、補正部、制御部)、13dは不揮発性記憶部、14はエンジン制御装置(計測部、補正量計算部、補正部、異常有無判定部)、14dは不揮発性記憶部、を示す。 In the drawing, 13 is an electric cam phase control device (measurement unit, correction amount calculation unit, correction unit, control unit), 13d is a non-volatile storage unit, and 14 is an engine control device (measurement unit, correction amount calculation unit, correction unit). Abnormality determination unit), 14d indicates a non-volatile storage unit.
Claims (8)
前記エンジン制御装置から前記電動カムシャフトの前記カム制御信号に対応した指令用のPWM信号を入力すると当該PWM信号のデューティ比を計測する計測部(S32)と、
前記PWM信号の前記デューティ比が所定の補正指示範囲にある場合、前記PWM信号の前記デューティ比と前記所定の補正指示範囲に設定された前記デューティ比の所定基準値との差分に基づいて補正量を計算する補正量計算部(S35)と、
前記補正量計算部により計算された前記補正量に基づいて入力された前記PWM信号を補正する補正部(S39)と、
前記補正部の補正結果を用いて前記カム位相を制御する制御部(S40)と、
を備える電動カム位相制御装置。 An electric cam phase control device (13) that controls the cam phase of the electric camshaft by inputting a cam control signal of the electric camshaft from the engine control device.
When a PWM signal for a command corresponding to the cam control signal of the electric camshaft is input from the engine control device, a measurement unit (S32) that measures the duty ratio of the PWM signal and
When the duty ratio of the PWM signal is within a predetermined correction instruction range, the correction amount is based on the difference between the duty ratio of the PWM signal and the predetermined reference value of the duty ratio set in the predetermined correction instruction range. The correction amount calculation unit (S35) that calculates
A correction unit (S39) that corrects the PWM signal input based on the correction amount calculated by the correction amount calculation unit, and
A control unit (S40) that controls the cam phase using the correction result of the correction unit, and
An electric cam phase control device comprising.
前記補正部は、前記不揮発性記憶部に記憶された前記補正量に基づいて前記PWM信号を補正する請求項1から4の何れか一項に記載の電動カム位相制御装置。 A non-volatile storage unit (13d) for non-volatilely storing the information of the correction amount calculated by the correction amount calculation unit is further provided.
The electric cam phase control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the correction unit corrects the PWM signal based on the correction amount stored in the non-volatile storage unit.
請求項1から5の何れか一項に記載の電動カム位相制御装置に前記電動カムシャフトの前記カム制御信号を送信する際に当該カム制御信号としてPWM信号を用いるエンジン制御装置。 An engine control device (14) that causes the electric cam phase control device to control the cam phase of the electric camshaft by transmitting a cam control signal of the electric camshaft to the electric cam phase control device.
An engine control device that uses a PWM signal as the cam control signal when transmitting the cam control signal of the electric camshaft to the electric cam phase control device according to any one of claims 1 to 5.
前記電動カム位相制御装置から前記PWM信号を入力すると前記実カム位相に対応した前記PWM信号のデューティ比を計測する計測部(S13)と、
前記PWM信号の前記デューティ比が所定の補正指示範囲にある場合、前記PWM信号の前記デューティ比と前記所定の前記補正指示範囲に設定された前記デューティ比の所定基準値との差分に基づいて補正量を計算する補正量計算部(S15)と、
前記補正量計算部により計算された前記補正量に基づいて前記PWM信号から取得される前記実カム位相を補正する補正部(S16)と、を備えるエンジン制御装置。 After transmitting the cam control signal to the electric cam phase control device, the actual cam phase when the cam phase is controlled by the electric cam phase control device is received from the electric cam phase control device by the PWM signal, and the received said. An engine control device (14) that acquires the actual cam phase based on a PWM signal.
When the PWM signal is input from the electric cam phase control device, the measuring unit (S13) that measures the duty ratio of the PWM signal corresponding to the actual cam phase and
When the duty ratio of the PWM signal is within a predetermined correction instruction range, correction is made based on the difference between the duty ratio of the PWM signal and the predetermined reference value of the duty ratio set in the predetermined correction instruction range. The correction amount calculation unit (S15) that calculates the amount, and
An engine control device including a correction unit (S16) for correcting the actual cam phase acquired from the PWM signal based on the correction amount calculated by the correction amount calculation unit.
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