JP2022060759A - 可変バルブタイミング機構の制御装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータの回転を利用してバルブタイミングを制御する、可変バルブタイミング(VTC:Variable valve Timing Control)機構の制御装置及びその制御方法に関する。
特許文献1には、内燃機関に設けたモータセンサ、クランク回転センサ及びカム回転センサからの検出信号に基づいてVTC機構の回転位相を算出し、算出結果に応じて電動モータの通電制御を実行することで、カムの位相角を制御する電動バルブタイミング制御装置が記載されている。
ところで、この種のVTCシステムのコスト削減のため、モータ回転角センサ(MASと略称する)の非搭載化が検討されている。しかしながら、MASを廃止すると、VTC角度変化量を用いた所定位置(例えば最遅角位置)の確定判定ができない。このため、クランク信号とカム信号によるVTC絶対角度算出後にVTC機構の駆動を開始すると、エンジン始動に適したバルブタイミング制御が間に合わず、始動性や排気性能が悪化する、という課題があった。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、モータ回転角センサの出力を用いることなくVTC機構の駆動開始の早期化が図れる、可変バルブタイミング機構の制御装置及びその制御方法を提供することにある。
本発明の一態様に係る可変バルブタイミング機構の制御装置は、機関からのクランクセンサ信号とカムセンサ信号を用いて、可変バルブタイミング機構のバルブタイミングを算出し、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制御する制御装置において、前記機関の起動を契機に、電動モータを制御して前記可変バルブタイミング機構を所定位置へ駆動する操作を行い、前記所定位置に達したか否かを前記駆動操作時の前記電動モータのモータ電流に基づいて推定する、ことを特徴とする。
また、本発明の他の一態様に係る可変バルブタイミング機構の制御方法は、機関からのクランクセンサ信号とカムセンサ信号を用いて、可変バルブタイミング機構のバルブタイミングを算出し、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制御する制御方法において、前記機関の起動を契機に、電動モータを制御して前記可変バルブタイミング機構の所定位置へ駆動するステップと、前記所定位置に達したか否かを前記駆動ステップ時の前記電動モータのモータ電流に基づいて推定するステップと、を具備することを特徴とする。
本発明によれば、VTC機構を駆動する電動モータのモータ電流に基づいて、VTC機構が所定位置(例えば最遅角位置)にいるか否かを判断するので、モータ回転角センサの出力を用いることなくVTC機構の駆動開始タイミングを決定でき、VTC機構の駆動開始の早期化が図れる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る可変バルブタイミング機構の制御装置を適用したエンジンのシステム構成図である。
エンジン(内燃機関)100は、車両に搭載して動力源として用いる。このエンジン100は、図示する直列型の他、V型あるいは水平対向型などの様々な形式とすることができる。
図1は、本発明の実施形態に係る可変バルブタイミング機構の制御装置を適用したエンジンのシステム構成図である。
エンジン(内燃機関)100は、車両に搭載して動力源として用いる。このエンジン100は、図示する直列型の他、V型あるいは水平対向型などの様々な形式とすることができる。
エンジン100の吸気ダクト102には、エンジン100の吸入空気流量QAを検出する吸入空気量センサ103を設け、吸気ポート102aには、エンジン100が吸入する空気の温度TAを計測する吸気温度センサ113を設けている。
吸気バルブ105は、各気筒の燃焼室104の吸気口を開閉する。この吸気バルブ105の上流側の吸気ポート102aには、気筒毎に燃料噴射弁106を配置している。ここでは、燃料噴射弁106が吸気ダクト102内に燃料を噴射するものを例に取るが、燃焼室104内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関であっても良い。
吸気バルブ105は、各気筒の燃焼室104の吸気口を開閉する。この吸気バルブ105の上流側の吸気ポート102aには、気筒毎に燃料噴射弁106を配置している。ここでは、燃料噴射弁106が吸気ダクト102内に燃料を噴射するものを例に取るが、燃焼室104内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関であっても良い。
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し、該燃焼による圧力がピストン108をクランクシャフト109に向けて押し下げることで、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に排出する。
排気管111には、三元触媒などを備えた触媒コンバータ112を設置し、触媒コンバータ112によって排気を浄化する。
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。
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。
VTC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ことで、吸気バルブ105のバルブ作動角の位相、つまり、吸気バルブ105のバルブタイミングを連続的に進角方向及び遅角方向に変化させる、電動式のVTC機構である。
また、気筒毎に設けた点火プラグ107には、点火プラグ107に対して点火エネルギを供給する点火モジュール116をそれぞれ直付けしている。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る。
また、気筒毎に設けた点火プラグ107には、点火プラグ107に対して点火エネルギを供給する点火モジュール116をそれぞれ直付けしている。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る。
制御装置(電子制御ユニット)201は、VTC機構114を駆動制御する電動VTCコントローラ201aと、燃料噴射弁106や点火モジュール116などを制御するエンジンコントロールモジュール(以下、ECMと称する)201bとを備える。電動VTCコントローラ201a及びECM201bは、それぞれがCPU,RAM,ROMなどを含むマイクロコンピュータを備え、ROMなどのメモリに予め格納されたプログラムに従って演算処理を行うことで各種デバイスの操作量を演算して出力する。また、電動VTCコントローラ201aは、VTC機構114の電動モータを駆動するインバータなどの駆動回路を備えている。
これら電動VTCコントローラ201aとECM201bは、CAN(Controller Area Network)201cを介して相互にデータ転送を行うように構成している。
なお、通信回路網としてのCAN201cには、電動VTCコントローラ201a,ECM201bの他、例えば内燃機関と組み合わされる自動変速機を制御するATコントローラなどを接続する。
なお、通信回路網としてのCAN201cには、電動VTCコントローラ201a,ECM201bの他、例えば内燃機関と組み合わされる自動変速機を制御するATコントローラなどを接続する。
制御装置201には、吸入空気量センサ103から出力される吸入空気流量QAを入力する他、クランクシャフト109の回転角信号(クランクセンサ信号と称する)CRANKを出力するクランク角センサ203を入力する。また、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(カムセンサ信号と称する)CAMを出力するカム角センサ204、エンジン100の冷却水の温度TWを検出する水温センサ208を入力する。更に、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、オイルパン内(またはエンジンオイルの循環経路)におけるエンジンオイルの油温TOを検出する油温センサ210、エンジン100が吸入する空気の温度TAを計測する吸気温度センサ113などからの出力信号を入力する。加えて、エンジン100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からの信号IGNSWを入力する。
図2~図4はそれぞれ、図1におけるVTC機構114の構造の一例を示している。
図2に示すように、VTC機構114は、エンジン100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(カムスプロケット)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。
図2に示すように、VTC機構114は、エンジン100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(カムスプロケット)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。
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、から構成する。
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に回転自在に支持している。
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に回転自在に支持している。
スプロケット本体1aの前端部外周縁には、環状突起1eを一体に形成している。
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とをボルト7によって軸方向から共締め固定している。
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とをボルト7によって軸方向から共締め固定している。
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を周方向に沿って所定の長さ範囲まで形成している。
プレート6の前端側外周には、位相変更機構4の後述する減速機8や電動モータ12の各構成部材を覆う状態で前方に突出した円筒状のハウジング5をボルト11によって固定している。
プレート6の前端側外周には、位相変更機構4の後述する減速機8や電動モータ12の各構成部材を覆う状態で前方に突出した円筒状のハウジング5をボルト11によって固定している。
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保持部5aを一体に有していると共に、保持部5aを含めた外周側全体をカバー部材3によって所定の隙間をもって覆った形で配置している。
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をカムボルト10によって軸方向から結合している。
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をカムボルト10によって軸方向から結合している。
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を円周方向に沿って形成している。
このストッパ凹溝2bは、円周方向へ所定長さの円弧状に形成し、この長さ範囲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の最大進角側、最大遅角側の相対回転位置を規制するようになっている。
このストッパ凹溝2bは、円周方向へ所定長さの円弧状に形成し、この長さ範囲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の最大進角側、最大遅角側の相対回転位置を規制するようになっている。
つまり、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、クランクシャフト109に対する吸気カムシャフト115aの相対回転位相角の可変範囲、換言すれば、バルブタイミングの可変範囲となる。
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を一体に形成し、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を形成している。
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を一体に形成し、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を形成している。
従動部材9は、鉄系金属材によって形成しており、前端側に形成した円板部9aと、図3に示すように、後端側に一体に形成した円筒状の円筒部9bとから構成している。
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を一体に設けている。
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を一体に設けている。
そして、環状段差突起9cの外周面とフランジ部2aの外周面を、第3ボールベアリング43の内輪43aの内周に挿通配置している。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している。
また、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を一体に設けている。
また、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を一体に設けている。
保持器41は、円板部9aの外周部から円筒部9bと同じ方向へ突出して形成し、円周方向へほぼ等間隔の位置に所定の隙間をもった複数の細長い突起部41aによって形成している。
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を貫通形成し、円筒部9bの外周側に第1ニードルベアリング28を設けている。
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を貫通形成し、円筒部9bの外周側に第1ニードルベアリング28を設けている。
カバー部材3は、合成樹脂材によって形成し、カップ状に膨出したカバー本体3aと、該カバー本体3aの後端部外周に一体に設けたブラケット3bとから構成する。
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する。一方、ブラケット3bは、ほぼ円環状に形成し、6つのボス部にそれぞれボルト挿通孔3fを貫通形成している。
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する。一方、ブラケット3bは、ほぼ円環状に形成し、6つのボス部にそれぞれボルト挿通孔3fを貫通形成している。
また、カバー部材3には、ブラケット3bがチェーンカバー40に複数のボルト47を介して固定し、カバー本体3aの前端部3cの内周面に、内外2重のスリップリング48a,48bを、各内端面を露出した状態で埋設固定している。
さらに、カバー部材3の上端部には、内部にスリップリング48a,48bと導電部材を介して接続されたコネクタ端子49aを固定したコネクタ部49を設けてある。
さらに、カバー部材3の上端部には、内部にスリップリング48a,48bと導電部材を介して接続されたコネクタ端子49aを固定したコネクタ部49を設けてある。
なお、コネクタ端子49aには、制御装置201を介して電源としてのバッテリーから電力が供給されるようになっている。
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、シール部材である大径な第1オイルシール50を介装している。
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、シール部材である大径な第1オイルシール50を介装している。
第1オイルシール50は、横断面ほぼコ字形状に形成され、合成ゴムの基材の内部に芯金を埋設すると共に、外周側の円環状基部50aをカバー本体3a後端部の内周面に形成した円形溝3d内に嵌着固定している。
また、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を一体に形成している。
また、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を一体に形成している。
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した電動モータ12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、から構成している。
電動モータ12は、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、保持部5aの内底面側に固定された固定子16と、を備える。
電動モータ12は、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、保持部5aの内底面側に固定された固定子16と、を備える。
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を固定すると共に、鉄心ロータ17の外周には電磁コイル18を巻回している。
また、モータ軸13の前端部外周には、コミュテータ20を圧入固定しており、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を接続している。
また、モータ軸13の前端部外周には、コミュテータ20を圧入固定しており、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を接続している。
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軸受である第1ニードルベアリング28と該第1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している。
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を一体に設けている。
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を一体に設けている。
更に、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フリクション部材である第2オイルシール32を設けている。
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の回転に対して摩擦抵抗を付与する。
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の回転に対して摩擦抵抗を付与する。
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とで主に構成している。
偏心軸部30の外周面に形成したカム面の軸心は、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とローラ34などにより遊星噛み合い部を構成している。
偏心軸部30の外周面に形成したカム面の軸心は、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とローラ34などにより遊星噛み合い部を構成している。
第2ボールベアリング33は、大径状に形成して、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し、第2ボールベアリング33の内輪33aを偏心軸部30の外周面に圧入固定すると共に、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を常時当接させている。
また、外輪33bの外周側には円環状の隙間Cを形成し、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。
また、外輪33bの外周側には円環状の隙間Cを形成し、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させるようになっている。
減速機8の内部には、潤滑油供給機構から潤滑油を供給する。
減速機8の内部には、潤滑油供給機構から潤滑油を供給する。
潤滑油供給機構は、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、から構成している。
次に、上述したVTC機構114の作動について説明する。
まず、エンジン100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と環状部材19とプレート6を介して電動モータ12が同期回転する。
まず、エンジン100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と環状部材19とプレート6を介して電動モータ12が同期回転する。
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。
そして、制御装置201は、VTC機構114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を変更するときは、電動モータ12の電磁コイル18に通電し、電動モータ12を駆動させる。電動モータ12が回転駆動されると、この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。
そして、制御装置201は、VTC機構114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を変更するときは、電動モータ12の電磁コイル18に通電し、電動モータ12を駆動させる。電動モータ12が回転駆動されると、この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。
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。
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。
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て、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。
ここで、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の正逆相対回転は、ストッパ凸部1dの各側面がストッパ凹溝2bの各対向縁2c,2dのいずれか一方に当接することによって規制される。
ここで、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の正逆相対回転は、ストッパ凸部1dの各側面がストッパ凹溝2bの各対向縁2c,2dのいずれか一方に当接することによって規制される。
すなわち、従動部材9が、偏心軸部30の偏心回動に伴ってタイミングスプロケット1の回転方向と同方向に回転することによって、ストッパ凸部1dの一側面がストッパ凹溝2bの一方側の対向縁2cに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、吸気カムシャフト115aは、タイミングスプロケット1に対する相対回転位相角が進角側へ最大に変更される。
一方、従動部材9が、タイミングスプロケット1の回転方向と逆方向に回転することによって、ストッパ凸部1dの他側面がストッパ凹溝2bの他方側の対向縁2dに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、吸気カムシャフト115aは、タイミングスプロケット1に対する相対回転位相が遅角側へ最大に変更される。
このように、制御装置201は、VTC機構114の電動モータ12の通電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を可変に制御する。
このように、制御装置201は、VTC機構114の電動モータ12の通電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を可変に制御する。
制御装置201は、エンジン100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(換言すれば、目標進角量、目標バルブタイミング、目標変換角)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の実際の相対回転位相角を検出する。
そして、制御装置201は、目標位相角に実際の相対回転位相角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を実施する。上記フィードバック制御において、制御装置201は、例えば目標位相角と実際の相対回転位相角との偏差に基づく比例積分制御などによって、電動モータ12の操作量を演算する。
そして、制御装置201は、目標位相角に実際の相対回転位相角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を実施する。上記フィードバック制御において、制御装置201は、例えば目標位相角と実際の相対回転位相角との偏差に基づく比例積分制御などによって、電動モータ12の操作量を演算する。
なお、VTC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、DCモータに位相変換時のみ電圧を印加して、スプロケット部に対してモータシャフト部を回転させてカムシャフト部の位相を変換するものであれば他の構成も採用できる。
図5は、図1に示した制御装置201における、VTC機構114の制御に関係する要部を抽出して構成例を示している。バッテリーVBATに接続されたイグニッションスイッチ205からの信号IGNSWを、ECM201bと電動VTCコントローラ201aにそれぞれ入力してイグニッションオンにより起動する。ECM201bは、入力回路211とCPU212を備えている。カム角センサ204からのカムセンサ信号CAMと、クランク角センサ203からのクランクセンサ信号CRANKを、それぞれ入力回路211とCPU212に入力する。ECM201bは、これらの信号に基づいて燃料噴射弁106や点火モジュール116などを制御する。
CPU212は、例えばVTC機構114で調整される回転位相の目標値(目標位相角)を機関運転状態に基づいて演算し、クランク角センサ203からのクランクセンサ信号CRANK、及び吸気カムシャフト115aのカムセンサ信号CAMに基づき回転位相を算出する。更に、演算した目標値や算出した回転位相などを、CAN通信により電動VTCコントローラ201aに向けて送信する機能を有する。
一方、電動VTCコントローラ201aは、CPU213、駆動回路214a,214b、内部電源回路215、入力回路216及びCANドライバ回路217などを備えている。この電動VTCコントローラ201aの電源端子とグランド(GND)端子を、バッテリーVBATに接続する。これによって、駆動回路214a,214bと内部電源回路215にヒュージブルリンク(F/L)219を介して電源が供給される。
入力回路216には、ECM201bの入力回路211を介して、カム角センサ204からのカムセンサ信号CAM、及びクランク角センサ203からのクランクセンサ信号CRANKを入力し、これらの信号CAM及び信号CRANK信号をCPU213に入力する。
CANドライバ回路217は、電動VTCコントローラ201aとECM201bとの間でCAN通信を行うためのものであり、CPU213からの送信情報CAN_TXをECM201bに送信し、ECM201bからの受信情報CAN_RXをCPU213で受信する。
CANドライバ回路217は、電動VTCコントローラ201aとECM201bとの間でCAN通信を行うためのものであり、CPU213からの送信情報CAN_TXをECM201bに送信し、ECM201bからの受信情報CAN_RXをCPU213で受信する。
駆動回路214a,214bはそれぞれ、CPU213から出力されるPWM(Pulse Width Modulation)信号PWM-P,PWM-Nに基づいて、VTC機構114の電動モータ12への通電を制御する。これら駆動回路214a,214bはそれぞれ、電流センサ218a,218bを備えており、電動モータ12の巻線に流れる電流を検知してCPU213に入力するようになっている。
次に、本発明に至る前段階で考察した二つの比較例について、図6及び図7により簡単に説明する。図6は、MASを使用しない第1の比較例の動作を示している。時刻t0にイグニッションスイッチ205がオンになると(信号IGNSWがハイレベル)、VTC角度を「0」にするためにVTC機構114のメカストッパ(最遅角位置)への押し付け操作が行われる。
MASを使用した場合には、MASで検出したVTC角度変化量を用いて、時刻t1にVTC機構の駆動を開始できたが、MASを廃止するとVTC角度変化量を用いた最遅角位置の確定判定ができない。
このため、エンジン100が始動してから(時刻t2)、クランクセンサ信号CRANKとカムセンサ信号CAMによりVTC絶対角度を算出し、VTC機構114の駆動を開始する必要がある。しかし、VTC絶対角度を算出した後では、エンジン100の始動時に適したバルブタイミングの制御が間に合わず、始動性・排気性能が悪化する。
このため、エンジン100が始動してから(時刻t2)、クランクセンサ信号CRANKとカムセンサ信号CAMによりVTC絶対角度を算出し、VTC機構114の駆動を開始する必要がある。しかし、VTC絶対角度を算出した後では、エンジン100の始動時に適したバルブタイミングの制御が間に合わず、始動性・排気性能が悪化する。
図7は、MASを使用しない第2の比較例の動作を示している。最遅角位置を確定せずに、VTC絶対角度の算出前の時刻t1にVTC機構114を駆動すると、メカストッパへの意図せぬ衝突が発生する可能性がある。このような衝突は、メカストッパの固着や、繰り返し発生するとVTC機構114にダメージを与える虞がある。
図8は、上述した考察に基づきVTC機構の駆動開始の早期化と、意図せぬメカストッパへの衝突回避の両立を図った、本発明の実施形態に係る可変バルブタイミング機構の制御装置の動作を示している。時刻t0にイグニッションスイッチ205がオンになると(機関起動)、VTC角度を「0」にするために、電動モータ12を駆動してVTC機構114をメカストッパ(最遅角位置)への押し付け操作を行う。そして、エンジン100の始動前に、所定操作量でメカストッパへ押し付けた時の電流センサ218a,218bによるモータ電流の電流モニタ値が、所定値よりも小さいか等しい状態(電流モニタ値≦所定値)で継続したとき(時刻t1)、最遅角位置にいると判定する。
ここで、所定値とは、マイナス電流値≦所定値、プラス電流値≧所定値、または|電流値|≧所定値)である。
なお、この判定閾値は、一つの値ではなく、例えばエンジン100の油温や水温等の温度毎に設けるとよい。
なお、この判定閾値は、一つの値ではなく、例えばエンジン100の油温や水温等の温度毎に設けるとよい。
時刻t2に最遅角位置が確定してクランキング(機関始動)が行われると(時刻t3)、速度制限状態でVTC機構114の駆動が開始される。そして、クランクセンサ信号CRANKとカムセンサ信号CAMによるVTC絶対角度を算出するまでは、この速度制限状態でVTC機構114を駆動し、VTC絶対角度を算出した時刻t4以降は、速度制限を解除する。
このように、VTC機構114を駆動する電動モータ12を流れる電流値を検出して最遅角位置を確定判定し、速度制限状態でVTC機構114を動かし始めることで、VTC機構の駆動開始の早期化が図れる。また、クランクセンサ信号CRANKとカムセンサ信号CAMによりVTC絶対角度を算出した後は速度制限を解除し、算出したVTC絶対角度に基づいて制御を行うことで、意図せぬメカストッパへの衝突も回避できる。
図9は、本発明の実施形態に係る可変バルブタイミング機構の制御方法におけるエンジン起動操作を示している。イグニッションスイッチ205がオンになると(ステップS1)、VTC機構114の回転位相角を所定位置にする、例えばVTC角度を最遅角位置にするためにメカストッパへの押し付け操作を開始する(ステップS2)。この操作は、エンジン回転前から開始し、システム構成によるが指令値は、例えば電圧指令、モータ回転数指令、モータ電流指令、モータトルク指令などを選択して用いる。また、この指令値は、油温や水温、前回のエンジン停止からの経過時間、電源電圧、吸気温度等の環境条件に応じて設定を調整すると良い。
ここで、回転位相角の所定位置は、進角/遅角ストッパ位置を想定しており、下記(a)または(b)である。
(a)デフォルト位置(モータ非通電でエンジン回転中に行き着く)に設定する。
(b)エンジン始動時に、冷機始動、暖機始動、アイドルストップ再始動などに応じて最適なバルブタイミングに近い方に設定する。
なお、このステップS2の操作は、電源電圧が低いときにはクランキングに電力を回すため実施しない。
(a)デフォルト位置(モータ非通電でエンジン回転中に行き着く)に設定する。
(b)エンジン始動時に、冷機始動、暖機始動、アイドルストップ再始動などに応じて最適なバルブタイミングに近い方に設定する。
なお、このステップS2の操作は、電源電圧が低いときにはクランキングに電力を回すため実施しない。
次のステップS3では、モータ電流と閾値を比較判定する。判定式は、所定位置への操作時に流れる電流の正負に応じ、「マイナス電流≦閾値」、「プラス電流≧閾値」、「|電流|≧閾値」のいずれかを想定している。閾値は、油温や前回のエンジン停止からの経過時間等の環境条件に応じて設定する。
ステップS3でモータ電流が閾値よりも小さいと判定されると、ステップS3の状態が所定期間継続したか否か判定する(ステップS4)。この際、判定遅延は、油温や水温、前回のエンジン停止からの経過時間等の環境条件に応じて設定する。
ステップS4で所定期間継続したと判定されると、最遅角確定フラグを立て(ステップS5)、所定位置操作を終了する(ステップS6)。
ステップS4で所定期間継続したと判定されると、最遅角確定フラグを立て(ステップS5)、所定位置操作を終了する(ステップS6)。
一方、ステップS3でモータ電流が閾値よりも大きいと判定された場合、ステップS4で所定期間継続していないと判定された場合には、操作開始から所定時間経過したか否かが判定される(ステップS7)。そして、操作開始から所定時間経過したと判定されると、最遅角確定フラグを「0」に設定して終了し(ステップS8)、所定時間経過していないと判定されるとステップS3に戻って、同様な動作を繰り返す。
なお、起動時操作を強制終了する時間は、過電流保護/過熱保護の観点から安全性を確保できるように設定すると良い。
なお、起動時操作を強制終了する時間は、過電流保護/過熱保護の観点から安全性を確保できるように設定すると良い。
図10は、本発明の実施形態に係る可変バルブタイミング機構の制御方法におけるエンジン始動時から絶対角算出までの操作を示している。まず、最遅角位置確定フラグが立っているか(「1」か)否か判定し(ステップS11)、フラグが立っていると判定されると、速度制限を行いつつVTC機構114の駆動制御を開始する(ステップS12)。このVTC機構の駆動制御は、一定指令値によるF/F制御や、推定角/補間角によるF/B制御が考えられる。また、推定角、補間角と目標角の偏差が所定範囲に入ったら指令値を弱めるか、一定指令値(F/F制御)から推定角/補間角によるF/B制御に切り替えるようにしても良い。
更に、速度制限は、環境条件(油温、水温、バッテリーの電圧等)及び/または始動時変換角度幅に応じて設定する。速度制限方法はシステム構成によるが、電圧指令、モータ回転数指令、モータ電流指令、或いはモータトルク指令により、前回エンジン停止時の気筒判別値とVTC角度からカムトルクを推定し、カムトルク分を補正して操作してもよい。
最低限の速度制限としては、メカストッパが少なくとも一回の操作で固着しないような低い速度へ制限することも考えられる。
最低限の速度制限としては、メカストッパが少なくとも一回の操作で固着しないような低い速度へ制限することも考えられる。
次のステップS13では、クランクセンサ信号CRANKとカムセンサ信号CAMによりVTC絶対角度を算出済みか否か判定し、算出済みと判定されると速度制限を解除する(ステップS14)。算出済みと判定されない場合には、ステップS13で待機する。
速度制限の解除は、加重平均等のフィルタリング処理を用いて切り替える。また、切り替え時の操作量出力段差による操作量/角度のハンチングを回避するために、エンジン始動時に設定された目標角度に到達/収束後、切り替えると良い。
このような操作では、VTC絶対角度の算出無しに始動バルブタイミング近辺に持って行けるので、クラカム故障時も始動できる。エンジン始動後には、異常を検知したらフェイルセーフ(Fail Safe)制御に切り替える。
速度制限の解除は、加重平均等のフィルタリング処理を用いて切り替える。また、切り替え時の操作量出力段差による操作量/角度のハンチングを回避するために、エンジン始動時に設定された目標角度に到達/収束後、切り替えると良い。
このような操作では、VTC絶対角度の算出無しに始動バルブタイミング近辺に持って行けるので、クラカム故障時も始動できる。エンジン始動後には、異常を検知したらフェイルセーフ(Fail Safe)制御に切り替える。
ステップS11において、最遅角位置確定フラグが立っていない(「0」)と判定されると、クランクセンサ信号CRANKとカムセンサ信号CAMによりVTC絶対角度を算出済みか否か判定し(ステップS15)、算出済みと判定されると速度制限無しでVTC機構の駆動制御を開始する(ステップS16)。算出済みと判定されない場合には、ステップS15で待機する。
図11は、本発明の実施形態に係る可変バルブタイミング機構の制御方法におけるエンジン始動時から絶対角算出までの他の操作例を示している。まず、最遅角位置確定フラグが立っているか(「1」か)否か判定し(ステップS21)、フラグが立っていると判定されると、エンジン回転があるか否か判定する(ステップS22)。そして、エンジンが回転していると判定されると、速度制限を行いつつVTC機構114の駆動制御を開始し(ステップS23)、エンジンが回転していないと判定されると待機状態となる。当該ステップS23は、エンジン始動で駆動制御開始に限定した時のもので、エンジン回転はクランクセンサ信号CRANK、モータ用ホールIC(ブラシレスモータの場合)の信号等から検知する。
VTC機構114の駆動制御は、一定指令値によるF/F制御や、推定角/補間角によるF/B制御が考えられる。また、推定角、補間角と目標角の偏差が所定範囲に入ったら指令値を弱めるか、一定指令値(F/F制御)から推定角/補間角によるF/B制御に切り替えるようにしても良い。
また、速度制限は、環境条件(油温、水温、バッテリーの電圧等)及び/または始動時変換角度幅に応じて設定する。速度制限方法はシステム構成によるが、電圧指令、モータ回転数指令、モータ電流指令、或いはモータトルク指令により、前回エンジン停止時の気筒判別値とVTC角度からカムトルクを推定し、カムトルク分を補正して操作する。
次のステップS24では、クランクセンサ信号CRANKとカムセンサ信号CAMによりVTC絶対角度を算出済みか否か判定し、算出済みと判定されると速度制限を解除する(ステップS25)。算出済みと判定されない場合には、算出済みになるまでステップS24で待機する。
ステップS21において、最遅角位置確定フラグが立っていない(「0」)と判定されると、クランクセンサ信号CRANKとカムセンサ信号CAMによりVTC絶対角度を算出済みか否か判定し(ステップS26)、算出済みと判定されると速度制限無しでVTC機構の駆動制御を開始する(ステップS27)。算出済みと判定されない場合には、ステップS15で待機する。
図12は、図11に示した可変バルブタイミング機構の制御方法の変形例を示している。図12において、図11と同一ステップには同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図12が図11と異なるのは、速度制限を解除するステップS31において、速度制限の解除を加重平均等のフィルタリング処理を用いて切り替える点にある。この速度制限は、切り替え時の操作量出力段差による操作量/角度のハンチングを回避するために、エンジン始動時に設定された目標角度に到達/収束後に解除すると良い。
このように、所定位置への駆動完了判定が成立した場合、機関の始動と同時に応答速度を制限した状態で、バルブタイミングの変更を開始し、クランクセンサ信号CRANKとカムセンサ信号CAMに基づくバルブタイミングの算出を契機に応答速度の制限状態を解除することで、VTC機構の駆動開始の早期化と、意図せぬストッパ衝突回避の両立を実現できる。
図13はMASを使用してクランキングから速度制限なしで駆動する場合、図14はVTC絶対角度算出後にVTC機構の駆動を開始した場合(対策無しの場合)の波形図をそれぞれ例示している。また、図15は本発明の実施形態に係る可変バルブタイミング機構の制御装置において、最遅角位置の確定後に速度制限の下でVTC機構の駆動を開始したときの波形図を図13、図14と対比して示している。
図13に示すように、時刻T0にイグニッションがオンされると、時刻T1にMASの検出角度から最遅延角位置が確定する。時刻T2にエンジンの始動が開始されると、速度制限無しでVTC機構の駆動が開始され、時刻T3に目標角に到達すると、時刻T4にVTC絶対角度が算出される。
このように、MASが有ればモータ回転角情報を高分解能で取得できるため、補間角の精度は保たれている。よって、エンジンの始動と共に、速度制限なしでVTC機構の駆動を開始可能である。
このように、MASが有ればモータ回転角情報を高分解能で取得できるため、補間角の精度は保たれている。よって、エンジンの始動と共に、速度制限なしでVTC機構の駆動を開始可能である。
しかしながら、MASを非搭載にすると、時刻T1にエンジンの始動を開始し、VTC絶対角度を算出した時刻T2にVTCの駆動を開始する必要があり、時刻T3にVTCの目標角に到達する。よって、図14に矢印で示すように目標角到達までの時間Δ2は、図13に矢印で示すMASを搭載した場合の目標角到達までの時間Δ1に比べて長い時間が必要になる。
しかも、VTC絶対角度算出のタイミングは毎回ばらつくため、目標角到達までの時間もばらつく。この結果、エンジン始動性もばらつくことになる。ばらつきの要因としては、前回のエンジン停止時のクランクとカムの位置関係、クランキング時のエンジン回転数、バッテリーの電圧(電源電圧)などが考えられるが、複数が複合的に関与する。
これに対し、本発明では、図15に示すように、時刻T0にイグニッションがオンされると、電動モータ12のモータ電流によって時刻T1にVTC機構114の最遅角位置が確定する。時刻T2にエンジンの始動が開始されると、速度制限状態でVTCの駆動が開始される。時刻T3に目標角に到達するとVTC絶対角度の算出が行われる。そして、時刻T4にVTC絶対角度の算出が終了すると、速度制限が解除されてVTC機構114の駆動が行われる。
従って、目標角到達までの時間Δ3は、速度制限によって時間Δ1よりも若干長くなるものの、時間Δ2に比べて十分に短くなることが確認できる。
しかも、最遅角位置の確定時はエンジン始動と共にVTC機構の駆動開始するため、エンジン始動性のばらつきを抑えることができる。また、最遅角位置が確定しなかった場合はVTC絶対角度算出後に駆動を開始することで、メカストッパへの衝突を回避できる。
しかも、最遅角位置の確定時はエンジン始動と共にVTC機構の駆動開始するため、エンジン始動性のばらつきを抑えることができる。また、最遅角位置が確定しなかった場合はVTC絶対角度算出後に駆動を開始することで、メカストッパへの衝突を回避できる。
以上説明したように、本発明によれば、VTC機構114を駆動する電動モータ12のモータ電流に基づいて最遅角位置(メカストッパの位置)の確定判定をする。すなわち、エンジン始動前に、所定操作量での押し付け時の「電流モニタ値≦所定値」の状態が継続したとき最遅角位置に居ると判定するので、モータ回転角センサの出力を用いることなくVTC機構の駆動開始タイミングを決定でき、VTC機構の駆動開始の早期化が図れる。
また、速度制限状態でVTC機構を動かし始める、すなわち、クランク角センサとカム角センサの信号によるVTC絶対角度を算出するまでは速度制限を設けた状態で駆動開始し、VTC絶対角度算出後に速度制限を解除するので、意図せぬストッパへの衝突を回避できる。
従って、VTC機構の駆動開始の早期化と、意図せぬストッパ衝突回避の両立を実現できる。
従って、VTC機構の駆動開始の早期化と、意図せぬストッパ衝突回避の両立を実現できる。
なお、上述した各実施形態で説明された構成や制御方法等については、本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものに過ぎない。従って、本発明は、説明された各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
例えば、VTC機構を所定位置に駆動する際に、最遅角位置あるいは最進角位置のどちらに持って行くべきかは、遅閉じVTCなのか早開きVTCなのかで始動用バルブタイミングが違うのでVTC機構のデフォルト位置次第である。基本的には、混合気が抜けないバルブタイミングに持って行く、もしくはデコンプバルブタイミングに持って行くと良い。
また、前回停止位置を元に、押し付け方向を選択するようにしても良い。この場合には、近い方に動かす。イグニッションオフやエンストの場合は、EEPROM等の記憶値を使うこともできる。
また、前回停止位置を元に、押し付け方向を選択するようにしても良い。この場合には、近い方に動かす。イグニッションオフやエンストの場合は、EEPROM等の記憶値を使うこともできる。
更に、最遅角位置の確定後、速度制限の下でVTC機構の駆動を開始する場合を例に取って説明したが、推定角度や補間角度がある程度の精度を担保できれば、速度制限は不要である。この精度としては、(イ)推定・補間角と実角度の偏差が所定値未満(=絶対角度による校正量が所定値未満)の場合、(ロ)校正により操作量ハンチングや角度ハンチングが起きないレベルの場合、(ハ)エンジンや車両性能に影響が出ない、あるいは許容できるレベルの誤差である場合、などが考えられる。
更にまた、最遅角位置の判定は、ホールIC等が設けられており、このホール信号を流用できる場合には、ホールICによるモータ回転検知と組み合わせても良い。但し、ホールICの場合、機械角の角度分解能はモータ極数に依存する(=判定に要する時間はモータ極数に依存する)。また、モータ極数が多い場合は、モータ回転検知により短時間で最遅角位置を判定可能であるが、極数が少ない場合は時間を要する。しかも、エンジン回転数にも依存する。
これに対し、本発明のようにモータ電流で判断する場合には、モータ極数に依存せず、検知し始めはホール信号より早く、エンジン回転数にも依存しない、という利点がある。
よって、最遅角位置の判定は、まずモータ電流で始めて、ホール信号で判断できる条件が整ったら、ホール信号による判断との論理積を取るか論理和にする。論理積を取ると最遅角位置判定の確度は上がるが、判定成立頻度は下がる。一方、論理和を取れば判定成立頻度は上がるので、必要とする特性に合わせて決定すると良い。
よって、最遅角位置の判定は、まずモータ電流で始めて、ホール信号で判断できる条件が整ったら、ホール信号による判断との論理積を取るか論理和にする。論理積を取ると最遅角位置判定の確度は上がるが、判定成立頻度は下がる。一方、論理和を取れば判定成立頻度は上がるので、必要とする特性に合わせて決定すると良い。
更にまた、VTC角度の目標角度を一定値ではなく徐々に変化させて与え(スロープ的に与え)、応答速度を制限しても良い。応答速度非制限時に比べ、小さなPIDゲインの設定値を使用することで応答速度を制限することもできる。
加えて、絶対角度算出までの操作量は、カムトルク(交番トルク)を考慮した設定とすると良い。具体的には、前回のエンジン停止時の気筒判別情報を使う。
12…電動モータ、100…エンジン、109…クランクシャフト、114…VTC機構、115a…吸気カムシャフト、115b…排気カムシャフト、201…制御装置、201a…電動VTCコントローラ、201b…エンジンコントロールモジュール(ECM)、201c…CAN、203…クランク角センサ、204…カム角センサ、214a,214b…駆動回路、218a,218b…電流センサ、CRANK…クランクセンサ信号、CAM…カムセンサ信号
Claims (11)
- 機関からのクランクセンサ信号とカムセンサ信号を用いて、可変バルブタイミング機構のバルブタイミングを算出し、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制御する制御装置において、
前記機関の起動を契機に、電動モータを制御して前記可変バルブタイミング機構を所定位置へ駆動する操作を行い、前記所定位置に達したか否かを前記駆動操作時の前記電動モータのモータ電流に基づいて推定する、
ことを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御装置。 - 前記所定位置に達した場合、応答速度を制限した状態で、前記機関の状態に応じたバルブタイミングの変更を開始する、ことを特徴とする請求項1に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
- 前記クランクセンサ信号と前記カムセンサ信号に基づくバルブタイミングの算出後に、前記応答速度の制限状態を解除する、ことを特徴とする請求項2に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
- 前記駆動操作の量、及び前記モータ電流の閾値と判定遅延は、環境条件に応じて設定する、ことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
- 前記機関の始動状態に応じて前記所定位置を切り替える、ことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
- 前記駆動操作を、前記電動モータへの電圧指令、回転数指令、電流指令及びトルク指令の何れかで制限する、ことを特徴とする請求項1に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
- 前記電動モータを、環境条件及び始動時変換角度幅の少なくとも一方に応じて速度制限する、ことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
- 前記電動モータを、前記電動モータへの電圧指令、回転数指令、電流指令及びトルク指令の何れかに応じて速度制限する、ことを特徴とする請求項1に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
- 前記可変バルブタイミング機構におけるバルブタイミングの変更は、VTC絶対角度が算出できるまでフィードフォワード操作とする、ことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
- 機関始動時用のバルブタイミングへの変換開始を、機関始動と同時に設定する、ことを特徴とする請求項1に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
- 機関からのクランクセンサ信号とカムセンサ信号を用いて、可変バルブタイミング機構のバルブタイミングを算出し、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制御する制御方法において、
前記機関の起動を契機に、電動モータを制御して前記可変バルブタイミング機構の所定位置へ駆動するステップと、
前記所定位置に達したか否かを前記駆動ステップ時の前記電動モータのモータ電流に基づいて推定するステップと、
を具備することを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御方法。
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2020
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