JP3730809B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧作動式の可変バルブタイミング機構を備える内燃機関のバルブタイミング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を概略的に示す図である。
図１４に示すように、従来のバルブタイミング制御装置は、潤滑油をバルブタイミング制御システムに圧送するオイルポンプ１と、内燃機関の吸気バルブないし排気バルブの開閉を行うカムシャフト２と、クランク軸（図示せず）に対するカムシャフト２の回転位相を変化させるＶＶＴ(Variable Valve Timing)アクチュエータ３と、ＶＶＴアクチュエータ３ヘ供給される潤滑油の量を調整するオイルコントロールバルブ４と、クランク軸の回転位相を検出するクランク軸回転位相検出手段５と、カムシャフトの回転位相を検出するカムシャフト回転位相検出手段６と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段７と、オイルコントロールバルブ４を電気的に駆動するオイルコントロールバルブ駆動回路８と、オイルコントロールバルブ駆動回路８に指令を与えるＥＣＵ９とを備える。
なお、ＶＶＴアクチュエータ３は、クランク軸と同期して回転する（回転数はクランク軸の１／２）カムプーリ２ａと、カムシャフト２を進角側あるいは遅角側にそれぞれ回転移動させるための進角室３ａ、遅角室３ｂおよびロータ３ｃを備える。
【０００３】
次に、従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置の動作を説明する。
運転状態検出手段７で検出される内燃機関の運転状態（エンジン回転数、スロットル開度、充填効率、冷却水温度等）に基づき、ＥＣＵ９内で最適なバルブタイミングを決定する。クランク軸回転位相検出手段５およびカムシャフト回転位相検出手段６で検出されるクランク軸及びカムシャフト２のそれぞれの位相に基づき、ＥＣＵ９において現在のバルブタイミングが演算される。
ＥＣＵ９では、最適なバルブタイミングと現在のバルブタイミングの偏差を減少させるようなオイルコントロールバルブ４の操作量が算出され、該操作量がオイルコントロールバルブ駆動回路８に伝送される。
オイルコントロールバルブ駆動回路８は、ＥＣＵ９から指令される操作量とオイルコントロールバルブ４の電気的な挙動が一致するように、ＥＣＵ９から指令される操作量に基づいてオイルコントロールバルブ４に供給する電圧あるいは電流を調整する。
【０００４】
オイルポンプ１からオイルコントロールバルブ４に圧送された潤滑油は、オイルコントロールバルブ４において、ＶＶＴアクチュエータ３の進角室３ａまたは遅角室３ｂに通じる進角側油路３ｄまたは遅角側油路３ｅに振り分けられ、進角室３ａまたは遅角室３ｂのいずれかへ供給される。
バルブタイミングを進角させるときには、進角室３ａに潤滑油が供給されると共に、遅角室３ｂ内の潤滑油がオイルコントロールバルブ４のドレインを通じてオイルパンヘ戻される。カムシャフト２は、ＶＶＴアクチュエータ３内のロータ３ｃと同軸に接続されているので、ロータ３ｃが油圧によりカムプーリ２ａに対して進角側に回転し、カムシャフト２の回転位相をクランク軸の回転位相に対して進角させる。
一方、バルブタイミングを遅角させるときには、遅角室３ｂに潤滑油が供給され、進角室３ａ内の潤滑油がオイルコントロールバルブ４のドレインを通じて、オイルパンヘ戻され、進角の時とは逆の動作が行われることにより、バルブタイミングを遅角させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＶＶＴアクチュエータ３の駆動力は、カムシャフトの作動トルクとオイルポンプから供給される潤滑油の圧力とにより決定されるが、従来のバルブタイミング制御装置では、潤滑油の圧力やカムシャフトの作動トルクは、運転状態検出手段７の検出信号（例えばエンジン回転数や冷却水温から）から推定されていた。
しかしながら、潤滑油の圧力は、潤滑油の性状、油温の変化、劣化の度合いによって変化するほか、油量の減少、加減速、高速旋回時におけるオイルパン内での潤滑油の片寄り等によるオイルポンプの吐出圧の変化や、供給油路内に異物が蓄積することによる圧損増大等により、同一の運転状態でも変化する。
また、カムシャフトの作動トルクは、エンジン回転数と潤滑油の粘度によって変化する。
【０００６】
そのため、運転状態のみに基づいてＶＶＴアクチュエータ３の駆動力を推定して制御量を決定する従来の制御方法では、バルブタイミングの制御性が一定しないという課題があった。
また、ＶＶＴアクチュエータ３による供給油圧が著しく低下するケースとしては、油温が極めて高く、かつ、エンジン回転数が低い場合や、供給油路内に異物が蓄積した場合が考えられる。このような場合には、ＶＶＴアクチュエータ３の駆動力が低下するため、目標のバルブタイミングに制御できなくなるという課題があった。
また、この結果、内燃機関の燃焼状態が不安定になるという課題が生じていた。
【０００７】
従って、この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、ＶＶＴアクチュエータ３に供給される潤滑油の油圧に基づいて、ＶＶＴアクチュエータの駆動力を推定することにより、バルブタイミングの制御性を一定に保つことができると共に、内燃機関の燃焼状態が不安定になることのない内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の内燃機関のバルブタイミング制御装置は、内燃機関のバルブタイミングを進角あるいは遅角させるために、カムシャフトのカムの作動角を変化させる油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに潤滑油を圧送するポンプと、油圧アクチュエータに供給する潤滑油量を調整する供給油量調整弁と、ポンプの下流側における潤滑油の油圧に基づいて油圧アクチュエータの駆動力を推定し、油圧アクチュエータの駆動力の推定値に基づき制御量を決定する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記制御手段は、油圧アクチュエータの駆動力の変化に拘わらずバルブタイミングの制御性が略一定になるように制御量を決定することを特徴とする。
【００１０】
また、前記制御手段は、油圧アクチュエータの駆動力の推定値が小さいときは、油圧アクチュエータの駆動力の推定値が大きいときよりバルブタイミング制御の制御ゲインを大きく設定することを特徴とする。
【００１１】
また、前記ポンプの下流側に配設され、油圧アクチュエータに供給する潤滑油の圧力を検出する油圧検出手段と、潤滑油の温度を検出する油温検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油温検出手段で検出される油温と運転状態検出手段で検出される運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、油圧検出手段で検出された油圧に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とする。
【００１２】
また、前記ポンプの下流側に配設され、油圧アクチュエータに供給する潤滑油の圧力を検出する油圧検出手段と、少なくとも内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油圧検出手段で検出される油圧および運転状態検出手段によって検出される内燃機関の運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、油圧検出手段で検出された油圧に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記潤滑油の温度を検出する油温検出手段と、少なくとも内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油温検出手段で検出される油温および運転状態検出手段によって検出される内燃機関の運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、運転状態検出手段で検出される内燃機関の運転状態および油温検出手段によって検出される油温に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
図１に示すように、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置は、運転状態検出手段１１、バルブタイミング決定手段１２、バルブタイミング検出手段１３、油温検出手段１４、油圧検出手段１５、潤滑油粘度推定手段１６、カムシャフト作動力推定手段１７、ＶＶＴアクチュエータ駆動力推定手段１８、および、バルブタイミング制御量決定手段１９を備える。
【００１５】
図２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を概略的に示す図である。
図２に示すように、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、従来の装置と同様に、オイルポンプ１、カムシャフト２、油圧アクチュエータとしてのＶＶＴアクチュエータ３、供給油量調整弁としてのオイルコントロールバルブ４、クランク軸回転位相検出手段５、カムシャフト回転位相検出手段６、および、オイルコントロールバルブ駆動回路８を備える。
【００１６】
また、油温検出手段１４および油圧検出手段１５は、図２に示すように、ＶＶＴアクチュエータ３に潤滑油を圧送するためのポンプであるオイルポンプ１の下流側に配設されるものであり、オイルポンプ１とオイルコントロールバルブ４との間に配設されることが好ましい。なお、油温検出手段１４については、ＶＶＴアクチュエータ３とカムシャフトの摺動各部に供給される潤滑油の温度を検出できる位置であれば、必ずしもオイルポンプ１の下流側に配設する必要はない。
【００１７】
また、ＥＣＵ１０は、図１に示すバルブタイミング決定手段１２、潤滑油粘度推定手段１６、カムシャフト作動力推定手段１７、ＶＶＴアクチュエータ駆動力推定手段１８およびバルブタイミング制御量決定手段１９を含むエンジン制御装置であり、オイルポンプ１の下流側における潤滑油の油圧および油温に基づいて、ＶＶＴアクチュエータ３に供給する潤滑油量を制御する。
【００１８】
このような内燃機関のバルブタイミング制御装置において、運転状態検出手段１１は、内燃機関の運転状態としてのエンジン回転数（Ｎｅ）、スロットル開度（ＴＰＳ）、充填効率（Ｅｖ）および冷却水温度（ＷＴ）等を検出する。
バルブタイミング決定手段１２は、運転状態検出手段１１で検出されるエンジン回転数等に基づいて最適なバルブタイミングを決定する。
バルブタイミング検出手段１３は、クランク軸回転位相検出手段５およびカムシャフト回転位相検出手段６の検出信号に基づき、現在のバルブタイミングを検出する。
油温検出手段１４および油圧検出手段１５は、潤滑油の温度およびＶＶＴアクチュエータ３に供給される潤滑油の温度および圧力をそれぞれ検出する。
【００１９】
潤滑油粘度推定手段１６は、油温検出手段１４で検出される油温に基づいて潤滑油の粘度を推定する。
カムシャフト作動力推定手段１７は、運転状態検出手段１１で検出される運転状態としてのエンジン回転数および潤滑油粘度推定手段１６で推定される潤滑油の粘度に基づいて、カムシャフトの作動力を推定する。
ＶＶＴアクチュエータ駆動力推定手段１８は、現在のバルブタイミング、最適なバルブタイミング、カムシャフトの作動力の推定値及び油圧に基づき、ＶＶＴアクチュエータ３がカムの作動角を変化させる駆動力（以下、ＶＶＴアクチュエータ駆動力と称す）を推定する。
バルブタイミング制御量決定手段１９は、ＶＶＴアクチュエータ駆動力の推定値に基づき、オイルコントロールバルブ４の制御量を決定しバルブタイミングを制御する。
【００２０】
なお、図１には、制御手段としてのＥＣＵ１０の構成を概略的に示すために、バルブタイミング決定手段１２、潤滑油粘度推定手段１６、カムシャフト作動力推定手段１７、ＶＶＴアクチュエータ駆動力推定手段１８およびバルブタイミング制御量決定手段１９を示すが、ＥＣＵ１０の機能はこれらに限られるものではなく、以下で説明するフローにおいて必要な全ての演算を行う機能を備えるものである。
【００２１】
次に動作について説明する。
図３は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
図４は、この発明の実施の形態１における潤滑油の温度と粘度の関係を示す特性図である。
図５は、この発明の実施の形態１におけるエンジン回転数とカムシャフト作動力の関係を示す特性図である。
図６は、この発明の実施の形態１におけるカムシャフトへの回転力とＶＶＴアクチュエータ駆動力との関係を示す特性図である。
図７は、推定されたＶＶＴアクチュエータの駆動力に応じて設定される制御ゲインの特性を示す図である。
【００２２】
図３に示すように、ステップ１において、運転状態検出手段１１とクランク軸回転位相検出手段５とカムシャフト回転位相検出手段６とで検出された各検出信号（例えばエンジン回転数、スロットル開度等）を読み込む（Ｓ１）。
ステップ２では、ステップ１で読み込んだクランク軸の回転位相とカムシャフトの回転位相とに基づいて、ＥＣＵ１０内で現在のバルブタイミングθを算出する（Ｓ２）。
【００２３】
ステップ３では、ステップ１で読み込んだ運転状態を表す検出信号（例えばエンジン回転数、スロットル開度、充填効率、水温等）に基づき、その運転状態における最も適切なバルブタイミング（以下、目標バルブタイミング）θＴを算出する（Ｓ３）。
ステップ４では、油温検出手段１４で検出される潤滑油の温度（以下、単に油温と称す）を読み込み、図４の特性に基づいて潤滑油の粘度を推定する（Ｓ４）。
【００２４】
ステップ５では、目標バルブタイミングθＴに対する現在のバルブタイミングθの偏差θｅを算出し、ステップ４で推定した潤滑油の粘度とエンジン回転数から図５の特性を用いてカムシャフトを作動させるのに必要な力（以下、カムシャフトの作動力ＦCと称す）を推定する（Ｓ５）。このカムシャフトの作動力ＦCは、カムシャフトの回転時にシャフトとカム軸受、カムとバルブリフタの間で生じる摩擦力などに起因するものである。
ステップ６では、ＶＶＴアクチュエータ３がカムの作動角を変化させる力ＦA（以下、ＶＶＴアクチュエータ駆動力ＦAと称す）を推定する。
【００２５】
具体的には、油圧検出手段１５で検出された油圧を読み込み、ＶＶＴアクチュエータ３から供給される油圧がカムシャフト２を回転させる力ＦPが演算される。そして、ステップ５で推定されたカムシャフトの作動力ＦCを用いて、図６の特性に基づき、ＶＶＴアクチュエータ駆動力ＦAを式（１）に基づいて推定する（Ｓ６）。
ＦA＝ＦP−ＦC （１）
【００２６】
このように、ＶＶＴアクチュエータ３が、実際に、クランク軸の回転位相に対してカムシャフト２の位相を変化させる力であるＶＶＴアクチュエータ駆動力ＦAは、ＶＶＴアクチュエータ３に供給される潤滑油の油圧によってカムシャフト２が回転させられる力ＦP（カムシャフトへの回転力ＦP）と、ステップ５で推定されたカムシャフトの作動力ＦCとの差で表される。
【００２７】
ステップ７では、目標バルブタイミングθＴに対する現在のバルブタイミングθの偏差θｅと不感帯θＤの大小関係に基づいて、オイルコントロールバルブ４の動作を決定する。偏差θｅの方が不感帯θＤより大きい時は開弁され（以下に記すステップ８）、偏差θｅの方が不感帯θＤより小さい時には、閉弁される（以下に記すステップ９）。
なお、この不感帯θＤは零に設定しても（即ち、不感帯を設定しなくても）、本発明は同様に実施できるものである。即ち、このような場合には、目標バルブタイミングと現在のバルブタイミングとの偏差の大小に拘わらず、常に制御が行われることになる。
【００２８】
ステップ８では、オイルコントロールバルブ４を開弁するための制御量を決定する。例えば、制御量の決定にＰＩＤ制御を用いる場合には、ステップ７で算出されたθｅと、ステップ６で推定されたＶＶＴアクチュエータの駆動力に応じて設定された制御ゲインとに基づいて制御量を決定する。
図７は推定されたＶＶＴアクチュエータの駆動力に応じて設定される制御ゲインの特性を示す図である。
図７に示すように、ＶＶＴアクチュエータの駆動力の推定値が小さいほど、制御ゲインは大きく設定されるようになっている。これはＶＶＴアクチュエータ３の駆動力が小さくなるほど制御の応答時間が長くなるので、ＶＶＴアクチュエータ３の駆動力が小さいときには制御ゲインを大きく設定することによってオイルコントロールバルブ４の制御量を大きくし、ＶＶＴアクチュエータ３の駆動力の変化に拘わらず、常に一定の制御応答性が得られるように制御ゲインを設定するものである。
ステップ９では、ステップ８と同様の操作によって、オイルコントロールバルブ４を閉弁するための制御量を決定する。
ステップ１０では、ステップ８またはステップ９で決定された制御量がオイルコントロールバルブ駆動回路８を通じて電気的な信号に変換され、オイルコントロールバルブ４が駆動される。
【００２９】
以上、この発明の実施の形態１に係るバルブタイミング制御装置によれば、ＶＶＴアクチュエータの駆動源である油圧を直接計測するため、潤滑油の性状や量の変化、車両運転状態の変化、潤滑油を供給する油路の状態変化等による油圧の変化等が生じても、正確かつ一定の制御を行うことができる。
また、カムシャフトの作動トルクの推定とアクチュエータの駆動方向を考慮してＶＶＴアクチュエータの駆動力を推定するため、進角側または遅角側のいずれの方向にカムの位相を変化させる場合でも、安定した制御を行うことができる。
さらに、ＶＶＴアクチュエータに供給される油圧の低下を正確に検出できるので、当該油圧が著しく低下した場合には、これを正確に検出して、ＶＶＴアクチュエータを最も安定な位置（例えば吸気バルブであれば最遅角位置がカムシャフトの作動力で安定する）に固定でき、この結果、ＶＶＴアクチュエータに供給される油圧の低下時において、内燃機関の燃焼状態をより安定に保つことができる。
【００３０】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を示すブロック図である。
図９は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容の一部を示すフローチャートである。
図１０は、エンジン回転数に対する油圧と粘度の関係を示す特性図である。
図８に示すように、この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、油温検出手段１４を備えずに、運転状態と油圧に基づいて潤滑油の粘度を推定し、さらに潤滑油の粘度の推定値と運転状態に基づいてＶＶＴアクチュエータ３の駆動力ＦAを推定すること以外は、図１に示す実施の形態１に係るバルブタイミング制御装置と同様である。
【００３１】
次に制御方法について説明する。
図９に示すように、この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容は、実施の形態１に係る制御内容におけるステップ４をステップ１４に変更したものである。
ステップ３で目標バルブタイミングθＴが演算された後、ステップ１４では油圧検出手段１５で潤滑油の圧力（油圧）を読み込み、ステップ１で読み込まれた油圧と運転状態としてのエンジン回転数に基づき、図１０の特性を用いて潤滑油の粘度を推定する（Ｓ１４）。
ステップ１４が終了すると、フローは実施の形態１と同一のステップ５に進行し、以下、実施の形態１と同一のフローが行われる。
【００３２】
以上、この発明の実施の形態２に係るバルブタイミング制御装置は、油温検出手段を備えずに、内燃機関の運転状態と、ＶＶＴアクチュエータに供給される潤滑油の油圧とに基づいてＶＶＴアクチュエータの駆動力を推定することにより、バルブタイミングを制御できるので、実施の形態１と同様の効果を得ることができると共に、装置のコストダウンを図ることができる。
【００３３】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を示すブロック図である。
図１２は、この発明の実施の形態３に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
図１３は、エンジン回転数に対する油温と油圧の関係を示す特性図である。
図１１において、油圧検出手段１５を備えないことと、ＥＣＵ１０が内燃機関の油温および運転状態に基づいて油圧を推定する油圧推定手段３０を備えること以外は、図１に示す実施の形態１に係るバルブタイミング制御装置の構成と同一である。
【００３４】
次に制御方法について説明する。
ステップ３までの制御フローは、実施の形態１に係る制御内容と同一であるため、その説明を省略する。
図１２において、ステップ３で目標バルブタイミングθＴが演算された後に、フローはステップ２４に進行し、油温検出手段１４で検出された油温と、ステップｌで読み込まれたエンジン回転数とに基づいて、図１３の関係を用いて油圧推定手段３０において油圧を推定する（Ｓ２４）。
【００３５】
さらにフローはステップ２５に進行し、ステップ２４で読み込まれた油温に基づいて、図４の特性を用いて潤滑油の粘度を推定する（Ｓ２５）。
ステップ２６では、目標バルブタイミングに対する現在のバルブタイミングの偏差θｅを算出し、ステップ２５で推定された潤滑油の粘度とエンジン回転数とに基づき、図５の特性を用いてカムシャフトの作動力を推定する（Ｓ２６）。
さらにフローはステップ２７に進行し、ステップ２４で推定された油圧とステップ２６で推定されたカムシャフトの作動力とに基づき、図６の特性を用いてＶＶＴアクチュエータ駆動力を推定する（Ｓ２７）。
ステップ２７が終了すると、フローは実施の形態１と同一のステップ７に進行し、以下、実施の形態１と同一のフローが行われる。
【００３６】
以上、この発明の実施の形態３に係るバルブタイミング制御装置によれば、油圧検出手段を備えずに、内燃機関の運転状態と、潤滑油の油温とから油圧を推定することにより、バルブタイミングを制御できるので、実施の形態１に準ずる効果を得ることができると共に、装置のコストダウンを図ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明の内燃機関のバルブタイミング制御装置は、内燃機関のバルブタイミングを進角あるいは遅角させるために、カムシャフトのカムの作動角を変化させる油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに潤滑油を圧送するポンプと、油圧アクチュエータに供給する潤滑油量を調整する供給油量調整弁と、ポンプの下流側における潤滑油の油圧に基づいて油圧アクチュエータの駆動力を推定し、油圧アクチュエータの駆動力の推定値に基づき制御量を決定する制御手段とを備えることを特徴とするので、潤滑油の性状や量の変化、車両の運転状態の変化、あるいは、供給油路の状態変化等による油圧の変化の影響を受けることのないバルブタイミング制御を行うことができる。
【００３８】
また、前記制御手段は、油圧アクチュエータの駆動力の変化に拘わらずバルブタイミングの制御性が略一定になるように制御量を決定することを特徴とするので、制御性の良いバルブタイミング制御を行うことができる。
【００３９】
また、前記制御手段は、油圧アクチュエータの駆動力の推定値が小さいときは、油圧アクチュエータの駆動力の推定値が大きいときよりバルブタイミング制御の制御ゲインを大きく設定することを特徴とするので、油圧アクチュエータの駆動力の変化に拘わらず制御性の良いバルブタイミング制御を行うことができる。
【００４０】
また、前記ポンプの下流側に配設され、油圧アクチュエータに供給する潤滑油の圧力を検出する油圧検出手段と、潤滑油の温度を検出する油温検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油温検出手段で検出される油温と運転状態検出手段で検出される運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、油圧検出手段で検出された油圧に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とするので、潤滑油の性状や量の変化、車両の運転状態の変化、あるいは、供給油路の状態変化等による油圧の変化の影響を受けることのないバルブタイミング制御を行うことができる。
【００４１】
また、前記ポンプの下流側に配設され、油圧アクチュエータに供給する潤滑油の圧力を検出する油圧検出手段と、少なくとも内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油圧検出手段で検出される油圧および運転状態検出手段によって検出される内燃機関の運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、油圧検出手段で検出された油圧に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とするので、装置のコストダウンを図ることができる。
【００４２】
さらに、前記潤滑油の温度を検出する油温検出手段と、少なくとも内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油温検出手段で検出される油温および運転状態検出手段によって検出される内燃機関の運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、運転状態検出手段で検出される内燃機関の運転状態および油温検出手段によって検出される油温に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とするので、装置のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態１における潤滑油の温度と粘度の関係を示す特性図である。
【図５】 この発明の実施の形態１におけるエンジン回転数とカムシャフト作動力の関係を示す特性図である。
【図６】 この発明の実施の形態１におけるカムシャフトへの回転力とＶＶＴアクチュエータ駆動力との関係を示す特性図である。
【図７】 推定されたＶＶＴアクチュエータの駆動力に応じて設定される制御ゲインの特性を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容の一部を示すフローチャートである。
【図１０】 エンジン回転数に対する油圧の関係を示す特性図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 この発明の実施の形態３に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容の一部を示すフローチャートである。
【図１３】 エンジン回転数に対する油圧の関係を示す特性図である。
【図１４】 従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ オイルポンプ（ポンプ）、３ ＶＶＴアクチュエータ（油圧アクチュエータ）、４ オイルコントロールバルブ（供給油量調節弁）、１０ ＥＣＵ（制御手段、油圧推定手段）、１１ 運転状態検出手段、１４ 油温検出手段、１５ 油圧検出手段、３０ 油圧推定手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧作動式の可変バルブタイミング機構を備える内燃機関のバルブタイミング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を概略的に示す図である。
図１４に示すように、従来のバルブタイミング制御装置は、潤滑油をバルブタイミング制御システムに圧送するオイルポンプ１と、内燃機関の吸気バルブないし排気バルブの開閉を行うカムシャフト２と、クランク軸（図示せず）に対するカムシャフト２の回転位相を変化させるＶＶＴ(Variable Valve Timing)アクチュエータ３と、ＶＶＴアクチュエータ３ヘ供給される潤滑油の量を調整するオイルコントロールバルブ４と、クランク軸の回転位相を検出するクランク軸回転位相検出手段５と、カムシャフトの回転位相を検出するカムシャフト回転位相検出手段６と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段７と、オイルコントロールバルブ４を電気的に駆動するオイルコントロールバルブ駆動回路８と、オイルコントロールバルブ駆動回路８に指令を与えるＥＣＵ９とを備える。
なお、ＶＶＴアクチュエータ３は、クランク軸と同期して回転する（回転数はクランク軸の１／２）カムプーリ２ａと、カムシャフト２を進角側あるいは遅角側にそれぞれ回転移動させるための進角室３ａ、遅角室３ｂおよびロータ３ｃを備える。
【０００３】
次に、従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置の動作を説明する。
運転状態検出手段７で検出される内燃機関の運転状態（エンジン回転数、スロットル開度、充填効率、冷却水温度等）に基づき、ＥＣＵ９内で最適なバルブタイミングを決定する。クランク軸回転位相検出手段５およびカムシャフト回転位相検出手段６で検出されるクランク軸及びカムシャフト２のそれぞれの位相に基づき、ＥＣＵ９において現在のバルブタイミングが演算される。
ＥＣＵ９では、最適なバルブタイミングと現在のバルブタイミングの偏差を減少させるようなオイルコントロールバルブ４の操作量が算出され、該操作量がオイルコントロールバルブ駆動回路８に伝送される。
オイルコントロールバルブ駆動回路８は、ＥＣＵ９から指令される操作量とオイルコントロールバルブ４の電気的な挙動が一致するように、ＥＣＵ９から指令される操作量に基づいてオイルコントロールバルブ４に供給する電圧あるいは電流を調整する。
【０００４】
オイルポンプ１からオイルコントロールバルブ４に圧送された潤滑油は、オイルコントロールバルブ４において、ＶＶＴアクチュエータ３の進角室３ａまたは遅角室３ｂに通じる進角側油路３ｄまたは遅角側油路３ｅに振り分けられ、進角室３ａまたは遅角室３ｂのいずれかへ供給される。
バルブタイミングを進角させるときには、進角室３ａに潤滑油が供給されると共に、遅角室３ｂ内の潤滑油がオイルコントロールバルブ４のドレインを通じてオイルパンヘ戻される。カムシャフト２は、ＶＶＴアクチュエータ３内のロータ３ｃと同軸に接続されているので、ロータ３ｃが油圧によりカムプーリ２ａに対して進角側に回転し、カムシャフト２の回転位相をクランク軸の回転位相に対して進角させる。
一方、バルブタイミングを遅角させるときには、遅角室３ｂに潤滑油が供給され、進角室３ａ内の潤滑油がオイルコントロールバルブ４のドレインを通じて、オイルパンヘ戻され、進角の時とは逆の動作が行われることにより、バルブタイミングを遅角させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＶＶＴアクチュエータ３の駆動力は、カムシャフトの作動トルクとオイルポンプから供給される潤滑油の圧力とにより決定されるが、従来のバルブタイミング制御装置では、潤滑油の圧力やカムシャフトの作動トルクは、運転状態検出手段７の検出信号（例えばエンジン回転数や冷却水温から）から推定されていた。
しかしながら、潤滑油の圧力は、潤滑油の性状、油温の変化、劣化の度合いによって変化するほか、油量の減少、加減速、高速旋回時におけるオイルパン内での潤滑油の片寄り等によるオイルポンプの吐出圧の変化や、供給油路内に異物が蓄積することによる圧損増大等により、同一の運転状態でも変化する。
また、カムシャフトの作動トルクは、エンジン回転数と潤滑油の粘度によって変化する。
【０００６】
そのため、運転状態のみに基づいてＶＶＴアクチュエータ３の駆動力を推定して制御量を決定する従来の制御方法では、バルブタイミングの制御性が一定しないという課題があった。
また、ＶＶＴアクチュエータ３による供給油圧が著しく低下するケースとしては、油温が極めて高く、かつ、エンジン回転数が低い場合や、供給油路内に異物が蓄積した場合が考えられる。このような場合には、ＶＶＴアクチュエータ３の駆動力が低下するため、目標のバルブタイミングに制御できなくなるという課題があった。
また、この結果、内燃機関の燃焼状態が不安定になるという課題が生じていた。
【０００７】
従って、この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、ＶＶＴアクチュエータ３に供給される潤滑油の油圧に基づいて、ＶＶＴアクチュエータの駆動力を推定することにより、バルブタイミングの制御性を一定に保つことができると共に、内燃機関の燃焼状態が不安定になることのない内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の内燃機関のバルブタイミング制御装置は、内燃機関のバルブタイミングを進角あるいは遅角させるために、カムシャフトのカムの作動角を変化させる油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに潤滑油を圧送するポンプと、油圧アクチュエータに供給する潤滑油量を調整する供給油量調整弁と、ポンプの下流側における潤滑油の油圧に基づいて油圧アクチュエータの駆動力を推定し、油圧アクチュエータの駆動力の推定値に基づき制御量を決定する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記制御手段は、油圧アクチュエータの駆動力の変化に拘わらずバルブタイミングの制御性が略一定になるように制御量を決定することを特徴とする。
【００１０】
また、前記制御手段は、油圧アクチュエータの駆動力の推定値が小さいときは、油圧アクチュエータの駆動力の推定値が大きいときよりバルブタイミング制御の制御ゲインを大きく設定することを特徴とする。
【００１１】
また、前記ポンプの下流側に配設され、油圧アクチュエータに供給する潤滑油の圧力を検出する油圧検出手段と、潤滑油の温度を検出する油温検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油温検出手段で検出される油温と運転状態検出手段で検出される運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、油圧検出手段で検出された油圧に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とする。
【００１２】
また、前記ポンプの下流側に配設され、油圧アクチュエータに供給する潤滑油の圧力を検出する油圧検出手段と、少なくとも内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油圧検出手段で検出される油圧および運転状態検出手段によって検出される内燃機関の運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、油圧検出手段で検出された油圧に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記潤滑油の温度を検出する油温検出手段と、少なくとも内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油温検出手段で検出される油温および運転状態検出手段によって検出される内燃機関の運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、運転状態検出手段で検出される内燃機関の運転状態および油温検出手段によって検出される油温に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
図１に示すように、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置は、運転状態検出手段１１、バルブタイミング決定手段１２、バルブタイミング検出手段１３、油温検出手段１４、油圧検出手段１５、潤滑油粘度推定手段１６、カムシャフト作動力推定手段１７、ＶＶＴアクチュエータ駆動力推定手段１８、および、バルブタイミング制御量決定手段１９を備える。
【００１５】
図２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を概略的に示す図である。
図２に示すように、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、従来の装置と同様に、オイルポンプ１、カムシャフト２、油圧アクチュエータとしてのＶＶＴアクチュエータ３、供給油量調整弁としてのオイルコントロールバルブ４、クランク軸回転位相検出手段５、カムシャフト回転位相検出手段６、および、オイルコントロールバルブ駆動回路８を備える。
【００１６】
また、油温検出手段１４および油圧検出手段１５は、図２に示すように、ＶＶＴアクチュエータ３に潤滑油を圧送するためのポンプであるオイルポンプ１の下流側に配設されるものであり、オイルポンプ１とオイルコントロールバルブ４との間に配設されることが好ましい。なお、油温検出手段１４については、ＶＶＴアクチュエータ３とカムシャフトの摺動各部に供給される潤滑油の温度を検出できる位置であれば、必ずしもオイルポンプ１の下流側に配設する必要はない。
【００１７】
また、ＥＣＵ１０は、図１に示すバルブタイミング決定手段１２、潤滑油粘度推定手段１６、カムシャフト作動力推定手段１７、ＶＶＴアクチュエータ駆動力推定手段１８およびバルブタイミング制御量決定手段１９を含むエンジン制御装置であり、オイルポンプ１の下流側における潤滑油の油圧および油温に基づいて、ＶＶＴアクチュエータ３に供給する潤滑油量を制御する。
【００１８】
このような内燃機関のバルブタイミング制御装置において、運転状態検出手段１１は、内燃機関の運転状態としてのエンジン回転数（Ｎｅ）、スロットル開度（ＴＰＳ）、充填効率（Ｅｖ）および冷却水温度（ＷＴ）等を検出する。
バルブタイミング決定手段１２は、運転状態検出手段１１で検出されるエンジン回転数等に基づいて最適なバルブタイミングを決定する。
バルブタイミング検出手段１３は、クランク軸回転位相検出手段５およびカムシャフト回転位相検出手段６の検出信号に基づき、現在のバルブタイミングを検出する。
油温検出手段１４および油圧検出手段１５は、潤滑油の温度およびＶＶＴアクチュエータ３に供給される潤滑油の温度および圧力をそれぞれ検出する。
【００１９】
潤滑油粘度推定手段１６は、油温検出手段１４で検出される油温に基づいて潤滑油の粘度を推定する。
カムシャフト作動力推定手段１７は、運転状態検出手段１１で検出される運転状態としてのエンジン回転数および潤滑油粘度推定手段１６で推定される潤滑油の粘度に基づいて、カムシャフトの作動力を推定する。
ＶＶＴアクチュエータ駆動力推定手段１８は、現在のバルブタイミング、最適なバルブタイミング、カムシャフトの作動力の推定値及び油圧に基づき、ＶＶＴアクチュエータ３がカムの作動角を変化させる駆動力（以下、ＶＶＴアクチュエータ駆動力と称す）を推定する。
バルブタイミング制御量決定手段１９は、ＶＶＴアクチュエータ駆動力の推定値に基づき、オイルコントロールバルブ４の制御量を決定しバルブタイミングを制御する。
【００２０】
なお、図１には、制御手段としてのＥＣＵ１０の構成を概略的に示すために、バルブタイミング決定手段１２、潤滑油粘度推定手段１６、カムシャフト作動力推定手段１７、ＶＶＴアクチュエータ駆動力推定手段１８およびバルブタイミング制御量決定手段１９を示すが、ＥＣＵ１０の機能はこれらに限られるものではなく、以下で説明するフローにおいて必要な全ての演算を行う機能を備えるものである。
【００２１】
次に動作について説明する。
図３は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
図４は、この発明の実施の形態１における潤滑油の温度と粘度の関係を示す特性図である。
図５は、この発明の実施の形態１におけるエンジン回転数とカムシャフト作動力の関係を示す特性図である。
図６は、この発明の実施の形態１におけるカムシャフトへの回転力とＶＶＴアクチュエータ駆動力との関係を示す特性図である。
図７は、推定されたＶＶＴアクチュエータの駆動力に応じて設定される制御ゲインの特性を示す図である。
【００２２】
図３に示すように、ステップ１において、運転状態検出手段１１とクランク軸回転位相検出手段５とカムシャフト回転位相検出手段６とで検出された各検出信号（例えばエンジン回転数、スロットル開度等）を読み込む（Ｓ１）。
ステップ２では、ステップ１で読み込んだクランク軸の回転位相とカムシャフトの回転位相とに基づいて、ＥＣＵ１０内で現在のバルブタイミングθを算出する（Ｓ２）。
【００２３】
ステップ３では、ステップ１で読み込んだ運転状態を表す検出信号（例えばエンジン回転数、スロットル開度、充填効率、水温等）に基づき、その運転状態における最も適切なバルブタイミング（以下、目標バルブタイミング）θＴを算出する（Ｓ３）。
ステップ４では、油温検出手段１４で検出される潤滑油の温度（以下、単に油温と称す）を読み込み、図４の特性に基づいて潤滑油の粘度を推定する（Ｓ４）。
【００２４】
ステップ５では、目標バルブタイミングθＴに対する現在のバルブタイミングθの偏差θｅを算出し、ステップ４で推定した潤滑油の粘度とエンジン回転数から図５の特性を用いてカムシャフトを作動させるのに必要な力（以下、カムシャフトの作動力ＦCと称す）を推定する（Ｓ５）。このカムシャフトの作動力ＦCは、カムシャフトの回転時にシャフトとカム軸受、カムとバルブリフタの間で生じる摩擦力などに起因するものである。
ステップ６では、ＶＶＴアクチュエータ３がカムの作動角を変化させる力ＦA（以下、ＶＶＴアクチュエータ駆動力ＦAと称す）を推定する。
【００２５】
具体的には、油圧検出手段１５で検出された油圧を読み込み、ＶＶＴアクチュエータ３から供給される油圧がカムシャフト２を回転させる力ＦPが演算される。そして、ステップ５で推定されたカムシャフトの作動力ＦCを用いて、図６の特性に基づき、ＶＶＴアクチュエータ駆動力ＦAを式（１）に基づいて推定する（Ｓ６）。
ＦA＝ＦP−ＦC （１）
【００２６】
このように、ＶＶＴアクチュエータ３が、実際に、クランク軸の回転位相に対してカムシャフト２の位相を変化させる力であるＶＶＴアクチュエータ駆動力ＦAは、ＶＶＴアクチュエータ３に供給される潤滑油の油圧によってカムシャフト２が回転させられる力ＦP（カムシャフトへの回転力ＦP）と、ステップ５で推定されたカムシャフトの作動力ＦCとの差で表される。
【００２７】
ステップ７では、目標バルブタイミングθＴに対する現在のバルブタイミングθの偏差θｅと不感帯θＤの大小関係に基づいて、オイルコントロールバルブ４の動作を決定する。偏差θｅの方が不感帯θＤより大きい時は開弁され（以下に記すステップ８）、偏差θｅの方が不感帯θＤより小さい時には、閉弁される（以下に記すステップ９）。
なお、この不感帯θＤは零に設定しても（即ち、不感帯を設定しなくても）、本発明は同様に実施できるものである。即ち、このような場合には、目標バルブタイミングと現在のバルブタイミングとの偏差の大小に拘わらず、常に制御が行われることになる。
【００２８】
ステップ８では、オイルコントロールバルブ４を開弁するための制御量を決定する。例えば、制御量の決定にＰＩＤ制御を用いる場合には、ステップ７で算出されたθｅと、ステップ６で推定されたＶＶＴアクチュエータの駆動力に応じて設定された制御ゲインとに基づいて制御量を決定する。
図７は推定されたＶＶＴアクチュエータの駆動力に応じて設定される制御ゲインの特性を示す図である。
図７に示すように、ＶＶＴアクチュエータの駆動力の推定値が小さいほど、制御ゲインは大きく設定されるようになっている。これはＶＶＴアクチュエータ３の駆動力が小さくなるほど制御の応答時間が長くなるので、ＶＶＴアクチュエータ３の駆動力が小さいときには制御ゲインを大きく設定することによってオイルコントロールバルブ４の制御量を大きくし、ＶＶＴアクチュエータ３の駆動力の変化に拘わらず、常に一定の制御応答性が得られるように制御ゲインを設定するものである。
ステップ９では、ステップ８と同様の操作によって、オイルコントロールバルブ４を閉弁するための制御量を決定する。
ステップ１０では、ステップ８またはステップ９で決定された制御量がオイルコントロールバルブ駆動回路８を通じて電気的な信号に変換され、オイルコントロールバルブ４が駆動される。
【００２９】
以上、この発明の実施の形態１に係るバルブタイミング制御装置によれば、ＶＶＴアクチュエータの駆動源である油圧を直接計測するため、潤滑油の性状や量の変化、車両運転状態の変化、潤滑油を供給する油路の状態変化等による油圧の変化等が生じても、正確かつ一定の制御を行うことができる。
また、カムシャフトの作動トルクの推定とアクチュエータの駆動方向を考慮してＶＶＴアクチュエータの駆動力を推定するため、進角側または遅角側のいずれの方向にカムの位相を変化させる場合でも、安定した制御を行うことができる。
さらに、ＶＶＴアクチュエータに供給される油圧の低下を正確に検出できるので、当該油圧が著しく低下した場合には、これを正確に検出して、ＶＶＴアクチュエータを最も安定な位置（例えば吸気バルブであれば最遅角位置がカムシャフトの作動力で安定する）に固定でき、この結果、ＶＶＴアクチュエータに供給される油圧の低下時において、内燃機関の燃焼状態をより安定に保つことができる。
【００３０】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を示すブロック図である。
図９は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容の一部を示すフローチャートである。
図１０は、エンジン回転数に対する油圧と粘度の関係を示す特性図である。
図８に示すように、この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置は、油温検出手段１４を備えずに、運転状態と油圧に基づいて潤滑油の粘度を推定し、さらに潤滑油の粘度の推定値と運転状態に基づいてＶＶＴアクチュエータ３の駆動力ＦAを推定すること以外は、図１に示す実施の形態１に係るバルブタイミング制御装置と同様である。
【００３１】
次に制御方法について説明する。
図９に示すように、この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容は、実施の形態１に係る制御内容におけるステップ４をステップ１４に変更したものである。
ステップ３で目標バルブタイミングθＴが演算された後、ステップ１４では油圧検出手段１５で潤滑油の圧力（油圧）を読み込み、ステップ１で読み込まれた油圧と運転状態としてのエンジン回転数に基づき、図１０の特性を用いて潤滑油の粘度を推定する（Ｓ１４）。
ステップ１４が終了すると、フローは実施の形態１と同一のステップ５に進行し、以下、実施の形態１と同一のフローが行われる。
【００３２】
以上、この発明の実施の形態２に係るバルブタイミング制御装置は、油温検出手段を備えずに、内燃機関の運転状態と、ＶＶＴアクチュエータに供給される潤滑油の油圧とに基づいてＶＶＴアクチュエータの駆動力を推定することにより、バルブタイミングを制御できるので、実施の形態１と同様の効果を得ることができると共に、装置のコストダウンを図ることができる。
【００３３】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を示すブロック図である。
図１２は、この発明の実施の形態３に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
図１３は、エンジン回転数に対する油温と油圧の関係を示す特性図である。
図１１において、油圧検出手段１５を備えないことと、ＥＣＵ１０が内燃機関の油温および運転状態に基づいて油圧を推定する油圧推定手段３０を備えること以外は、図１に示す実施の形態１に係るバルブタイミング制御装置の構成と同一である。
【００３４】
次に制御方法について説明する。
ステップ３までの制御フローは、実施の形態１に係る制御内容と同一であるため、その説明を省略する。
図１２において、ステップ３で目標バルブタイミングθＴが演算された後に、フローはステップ２４に進行し、油温検出手段１４で検出された油温と、ステップｌで読み込まれたエンジン回転数とに基づいて、図１３の関係を用いて油圧推定手段３０において油圧を推定する（Ｓ２４）。
【００３５】
さらにフローはステップ２５に進行し、ステップ２４で読み込まれた油温に基づいて、図４の特性を用いて潤滑油の粘度を推定する（Ｓ２５）。
ステップ２６では、目標バルブタイミングに対する現在のバルブタイミングの偏差θｅを算出し、ステップ２５で推定された潤滑油の粘度とエンジン回転数とに基づき、図５の特性を用いてカムシャフトの作動力を推定する（Ｓ２６）。
さらにフローはステップ２７に進行し、ステップ２４で推定された油圧とステップ２６で推定されたカムシャフトの作動力とに基づき、図６の特性を用いてＶＶＴアクチュエータ駆動力を推定する（Ｓ２７）。
ステップ２７が終了すると、フローは実施の形態１と同一のステップ７に進行し、以下、実施の形態１と同一のフローが行われる。
【００３６】
以上、この発明の実施の形態３に係るバルブタイミング制御装置によれば、油圧検出手段を備えずに、内燃機関の運転状態と、潤滑油の油温とから油圧を推定することにより、バルブタイミングを制御できるので、実施の形態１に準ずる効果を得ることができると共に、装置のコストダウンを図ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明の内燃機関のバルブタイミング制御装置は、内燃機関のバルブタイミングを進角あるいは遅角させるために、カムシャフトのカムの作動角を変化させる油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに潤滑油を圧送するポンプと、油圧アクチュエータに供給する潤滑油量を調整する供給油量調整弁と、ポンプの下流側における潤滑油の油圧に基づいて油圧アクチュエータの駆動力を推定し、油圧アクチュエータの駆動力の推定値に基づき制御量を決定する制御手段とを備えることを特徴とするので、潤滑油の性状や量の変化、車両の運転状態の変化、あるいは、供給油路の状態変化等による油圧の変化の影響を受けることのないバルブタイミング制御を行うことができる。
【００３８】
また、前記制御手段は、油圧アクチュエータの駆動力の変化に拘わらずバルブタイミングの制御性が略一定になるように制御量を決定することを特徴とするので、制御性の良いバルブタイミング制御を行うことができる。
【００３９】
また、前記制御手段は、油圧アクチュエータの駆動力の推定値が小さいときは、油圧アクチュエータの駆動力の推定値が大きいときよりバルブタイミング制御の制御ゲインを大きく設定することを特徴とするので、油圧アクチュエータの駆動力の変化に拘わらず制御性の良いバルブタイミング制御を行うことができる。
【００４０】
また、前記ポンプの下流側に配設され、油圧アクチュエータに供給する潤滑油の圧力を検出する油圧検出手段と、潤滑油の温度を検出する油温検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油温検出手段で検出される油温と運転状態検出手段で検出される運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、油圧検出手段で検出された油圧に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とするので、潤滑油の性状や量の変化、車両の運転状態の変化、あるいは、供給油路の状態変化等による油圧の変化の影響を受けることのないバルブタイミング制御を行うことができる。
【００４１】
また、前記ポンプの下流側に配設され、油圧アクチュエータに供給する潤滑油の圧力を検出する油圧検出手段と、少なくとも内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油圧検出手段で検出される油圧および運転状態検出手段によって検出される内燃機関の運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、油圧検出手段で検出された油圧に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とするので、装置のコストダウンを図ることができる。
【００４２】
さらに、前記潤滑油の温度を検出する油温検出手段と、少なくとも内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手段とをさらに備えてなり、制御手段は、油温検出手段で検出される油温および運転状態検出手段によって検出される内燃機関の運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、運転状態検出手段で検出される内燃機関の運転状態および油温検出手段によって検出される油温に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、カムシャフト作動力及びカムシャフトへの回転力に基づいて、油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とするので、装置のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態１における潤滑油の温度と粘度の関係を示す特性図である。
【図５】 この発明の実施の形態１におけるエンジン回転数とカムシャフト作動力の関係を示す特性図である。
【図６】 この発明の実施の形態１におけるカムシャフトへの回転力とＶＶＴアクチュエータ駆動力との関係を示す特性図である。
【図７】 推定されたＶＶＴアクチュエータの駆動力に応じて設定される制御ゲインの特性を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態２に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容の一部を示すフローチャートである。
【図１０】 エンジン回転数に対する油圧の関係を示す特性図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 この発明の実施の形態３に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御内容の一部を示すフローチャートである。
【図１３】 エンジン回転数に対する油圧の関係を示す特性図である。
【図１４】 従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ オイルポンプ（ポンプ）、３ ＶＶＴアクチュエータ（油圧アクチュエータ）、４ オイルコントロールバルブ（供給油量調節弁）、１０ ＥＣＵ（制御手段、油圧推定手段）、１１ 運転状態検出手段、１４ 油温検出手段、１５ 油圧検出手段、３０ 油圧推定手段。
Claims (6)
- 内燃機関のバルブタイミングを進角あるいは遅角させるために、カムシャフトのカムの作動角を変化させる油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに潤滑油を圧送するポンプと、
前記油圧アクチュエータに供給する潤滑油量を調整する供給油量調整弁と、
前記ポンプの下流側における潤滑油の油圧に基づいて前記油圧アクチュエータの駆動力を推定し、前記油圧アクチュエータの駆動力の推定値に基づき制御量を決定する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 前記制御手段は、前記油圧アクチュエータの駆動力の変化に拘わらず前記バルブタイミングの制御性が略一定になるように制御量を決定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
- 前記制御手段は、前記油圧アクチュエータの駆動力の推定値が小さいときは、前記油圧アクチュエータの駆動力の推定値が大きいときより前記バルブタイミング制御の制御ゲインを大きく設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
- 前記ポンプの下流側に配設され、前記油圧アクチュエータに供給する潤滑油の圧力を検出する油圧検出手段と、
前記潤滑油の温度を検出する油温検出手段と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と
をさらに備えてなり、
前記制御手段は、
前記油温検出手段で検出される油温と前記運転状態検出手段で検出される運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、
前記油圧検出手段で検出された油圧に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、
前記カムシャフト作動力及び前記カムシャフトへの回転力に基づいて、前記油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 前記ポンプの下流側に配設され、前記油圧アクチュエータに供給する潤滑油の圧力を検出する油圧検出手段と、
少なくとも内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と
をさらに備えてなり、
前記制御手段は、
前記油圧検出手段で検出される油圧および前記運転状態検出手段によって検出される内燃機関の運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、
前記油圧検出手段で検出された油圧に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、
前記カムシャフト作動力及び前記カムシャフトへの回転力に基づいて、前記油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 前記潤滑油の温度を検出する油温検出手段と、
少なくとも内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手段と
をさらに備えてなり、
前記制御手段は、
前記油温検出手段で検出される油温および前記運転状態検出手段によって検出される内燃機関の運転状態に基づき、カムシャフトを作動させるための力を推定し、
前記運転状態検出手段で検出される内燃機関の運転状態および前記油温検出手段によって検出される油温に基づき、油圧アクチュエータに供給される潤滑油の油圧によるカムシャフトへの回転力を演算し、
前記カムシャフト作動力及び前記カムシャフトへの回転力に基づいて、前記油圧アクチュエータがカムの作動角を変化させる駆動力を推定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
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