JP4027672B2 - Control device for variable valve timing mechanism - Google Patents

Control device for variable valve timing mechanism Download PDF

Info

Publication number
JP4027672B2
JP4027672B2 JP2002020587A JP2002020587A JP4027672B2 JP 4027672 B2 JP4027672 B2 JP 4027672B2 JP 2002020587 A JP2002020587 A JP 2002020587A JP 2002020587 A JP2002020587 A JP 2002020587A JP 4027672 B2 JP4027672 B2 JP 4027672B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drive current
electromagnetic brake
valve timing
drive
variable valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002020587A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003222008A (en
Inventor
肇 細谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2002020587A priority Critical patent/JP4027672B2/en
Publication of JP2003222008A publication Critical patent/JP2003222008A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4027672B2 publication Critical patent/JP4027672B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関弁(吸・排気バルブ)のバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、可変バルブタイミング機構として、内燃機関のクランクシャフトから回転を伝達される駆動回転体と、カムシャフト側の従動回転体との組付角度を、組付角調整機構によって変化させることによって、機関弁の開閉タイミングをクランク角に対して進角側及び遅角側に変化させる構成のものが知られている。
【0003】
例えば、特開2001−041013号公報に開示される可変バルブタイミング機構の組付角調整機構は、一端の回転部が駆動回転体と従動回転体との一方に回転可能に連結されると共に、他端のスライド部が駆動回転体と従動回転体との他方に設けられた径方向ガイドにより径方向にスライド可能に連結されたリンクアームを備え、前記スライド部の径方向の移動に伴って回転部の位置が周方向に相対変位して、駆動回転体と従動回転体との組付角度が相対的に変化するように構成され、前記リンクアームのスライド部が係合する渦巻き状ガイドが形成されたガイドプレートの相対回転角を電磁ブレーキの制動力で制御することで、前記スライド部を径方向に変位させ、以って、バルブタイミングを進・遅角変位させるようになっている。
【0004】
以下、上記構成の組付角調整機構を備えた可変バルブタイミング機構を、スパイラルラジアルリンク式と称するものとする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特開2001−041013号公報に開示されたスパイラルラジアルリンク式の可変バルブタイミング機構では、ゼンマイばねによってガイドプレートがバルブタイミングの遅角方向に付勢される構成であるため、電磁ブレーキをオフすることで最遅角位置に戻ることになるが、本出願人が先に出願した特願2001−319908号のように、2つの電磁ブレーキで進角方向及び遅角方向の制御をそれぞれ行う場合には、進角方向と遅角方向とのいずれの変化方向に対しても電磁ブレーキの制動力を作用させて、バルブタイミングを変化させることになる。
【0006】
上記2つの電磁ブレーキによって遅角・進角制御を行うスパイラルラジアルリンク式の可変バルブタイミング機構では、2つの電磁ブレーキのコイル温度特性が、温度環境や発熱特性の違いによって異なり、該温度特性の違いによってコイルに流れる駆動電流(発生トルク)に差が生じ、以って、制御方向によって応答性に差が生じてしまう可能性があった。
【0007】
そこで、本発明は、2つの電磁ブレーキで進角方向及び遅角方向の制御を行う可変バルブタイミング機構において、2つの電磁ブレーキの温度特性が異なっても、変化方向に因らずに所望の応答性でバルブタイミングをフィードバック制御することができる制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項1記載の発明は、回転位相の目標値と実際の回転位相とに基づいて第1の電磁ブレーキの目標駆動電流及び第2の電磁ブレーキの目標駆動電流をそれぞれに設定する一方、前記第1の電磁ブレーキのコイルに実際に流れている駆動電流、前記第2の電磁ブレーキのコイルに実際に流れている駆動電流をそれぞれに検出し、前記第1の電磁ブレーキ,第2の電磁ブレーキそれぞれの駆動電流の制御量を、それぞれの駆動電流の検出値及び目標駆動電流に基づいてそれぞれにフィードバック制御するようにした。
【0011】
上記構成によると、回転位相(バルブタイミング)の目標値と実際の回転位相とに基づいて2つの電磁ブレーキ毎の目標駆動電流が設定され、各電磁ブレーキの実際の駆動電流が前記目標駆動電流に一致するように、各電磁ブレーキ毎にフィードバック制御される。請求項記載の発明では、前記可変バルブタイミング機構が、内燃機関のクランクシャフトから回転を伝達される駆動回転体と、カムシャフト側の従動回転体とが組付角調整機構を介して同軸に連結され、前記組付角調整機構によって前記駆動回転体と従動回転体との組付角度を変化させることで、機関弁のバルブタイミングを変化させる構成であって、前記組付角調整機構が、一端の回転部が前記駆動回転体と従動回転体との一方に回転可能に連結されると共に、他端のスライド部が前記駆動回転体と従動回転体との他方に設けられた径方向ガイドにより径方向にスライド可能に連結されるリンクアームを備え、前記スライド部を径方向に変位させる渦巻き状ガイドが形成されたガイドプレートを、第1及び第2の電磁ブレーキによって前記駆動回転体に対して減速方向及び増速方向に相対回転させることによって、前記回転部の位置を周方向に相対変位させ、前記駆動回転体と従動回転体との組付角度を変化させる構成とした。
【0012】
上記構成によると、2つの電磁ブレーキの制動力を作用させることで、ガイドプレートが、駆動回転体に対して減速方向及び増速方向に相対回転し、これによってスライド部が径方向に変位すると共に、回転部の位置が周方向に相対変位し、前記駆動回転体と従動回転体との組付角度(クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相)が変化する構成の可変バルブタイミング機構において、2つの電磁ブレーキ毎に、実際の駆動電流が目標値に一致するようにそれぞれフィードバック制御され、温度特性による駆動電流のばらつきが個別に吸収される。
【0013】
請求項記載の発明では、前記ガイドプレートが、キャリア部材を入力要素とし、サンギヤとリングギヤとの一方を出力要素、他方をフリー要素とする遊星歯車機構を介して回転伝達される構成であって、前記第1の電磁ブレーキが前記出力要素に制動を与え、前記第2の電磁ブレーキが前記フリー要素に制動を与える構成とした。上記構成によると、出力要素に制動を与える第1の電磁ブレーキの作動によって出力要素が減速され、フリー要素に制動を与える第2の電磁ブレーキの作動によって出力要素が増速されることで、2つの電磁ブレーキにより遅角方向・進角方向への制御が行われ、かつ、前記減速・増速制御それぞれで目標駆動電流に基づくフィードバック制御が個別に行われる。
【0014】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によると、目標の回転位相(バルブタイミング)を得るための各電磁ブレーキ毎の目標駆動電流に実際の駆動電流を一致させることができ、以って、2つの電磁ブレーキの温度特性が異なっても、変化方向に因らずに所望の応答性でバルブタイミングをフィードバック制御することができるという効果がある。
【0016】
請求項記載の発明によると、渦巻き状ガイドが形成されたガイドプレートを、2つの電磁ブレーキによってクランクシャフト側に対して減速方向及び増速方向に相対回転させることで、バルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構において、2つの電磁ブレーキの温度特性が異なっても、目標駆動電流に対応する要求の発生トルクを各電磁ブレーキにおいて発生させることができるという効果がある。
【0017】
請求項記載の発明によると、遊星歯車機構を用いることで2つの電磁ブレーキによる増速・減速を行わせる機構において、2つの電磁ブレーキの温度特性が異なっても、増速側であるか減速側であるかに因らずに所望の応答性でバルブタイミングをフィードバック制御することができるという効果がある。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は、実施形態における車両用内燃機関の構成図であり、内燃機関101の吸気管102には、スロットルモータ103aでスロットルバルブ103bを開閉駆動する電子制御スロットル104が介装され、該電子制御スロットル104及び吸気バルブ105を介して、燃焼室106内に空気が吸入される。
【0019】
燃焼排気は燃焼室106から排気バルブ107を介して排出され、フロント触媒108及びリア触媒109で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ105及び排気バルブ107は、それぞれ排気側カムシャフト110,吸気側カムシャフト134に設けられたカムによって開閉駆動されるが、吸気側カムシャフト134には、クランクシャフト120に対する回転位相を変化させることで、バルブタイミングを変化させるスパイラルラジアルリンク式の可変バルブタイミング機構VTC113が設けられている。
【0020】
尚、本実施形態では吸気バルブ側にのみ可変バルブタイミング機構VTC113を備える構成としたが、吸気バルブ側に代えて、又は、吸気バルブ側と共に、排気バルブ側に可変バルブタイミング機構VTC113を備える構成であっても良い。
また、各気筒の吸気バルブ105上流側の吸気ポート130には、電磁式の燃料噴射弁131が設けられ、該燃料噴射弁131は、前記ECU114からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ105に向けて噴射する。
【0021】
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット(ECU)114には、各種センサからの検出信号が入力され、該検出信号に基づく演算処理によって、前記前記電子制御スロットル104,可変バルブタイミング機構VTC113及び燃料噴射弁131などを制御する。
前記各種センサとしては、アクセル開度を検出するアクセル開度センサAPS116、機関101の吸入空気量Qを検出するエアフローメータ115、クランクシャフト120から回転信号を取り出すクランク角センサ117、スロットルバルブ103bの開度TVOを検出するスロットルセンサ118、機関101の冷却水温度を検出する水温センサ119、吸気側カムシャフト134から回転信号を取り出すカムセンサ132などが設けられている。
【0022】
尚、前記クランク角センサ117から出力される回転信号に基づいてECU114において機関回転速度Neが算出される。
次に、前記可変バルブタイミング機構VTC113の構成を、図2〜図5に基づいて説明する。
前記可変バルブタイミング機構VTC113は、カムシャフト134と、駆動プレート2と、組付角調整機構4と、作動装置15と、VTCカバー6から構成される。
【0023】
前記駆動プレート2は、機関101(クランクシャフト120)から回転が伝達されて回転する部材であり、前記組付角調整機構4は、前記カムシャフト134と駆動プレート2との組付角度を変化させる機構であって、作動装置15によって作動する。
前記VTCカバー6は、図示省略したシリンダヘッドとロッカカバーの前端に跨って取り付けられて、駆動プレート2と組付角調整機構4の前面とその周域を覆うカバーである。
【0024】
前記カムシャフト134の前端部(図2における左側)には、スペーサ8が嵌合され、更に、このスペーサ8は、カムシャフト134のフランジ部134fに貫通されるピン80によって回転規制されている。
また、前記カムシャフト134には、径方向に油供給孔134rが複数貫通形成されている。
【0025】
前記スペーサ8は、図3に示すように、円盤状の係止フランジ8aと、この係止フランジ8aの前端面から軸方向に延びる円管部8bと、同じく係止フランジ8aの前端面であって円管部8bの基端側から外径方向の3方に延びて軸方向と平行な圧入穴8cが形成された軸支持部8dとが形成されている。
尚、上記軸支持部8d及び圧入穴8cは、図3に示すように、それぞれ周方向に120°毎に配置される。
【0026】
また、前記スペーサ8には、油を供給する油供給孔8rが径方向に貫通形成されている。
前記駆動プレート2は、中心に貫通穴2aが形成された円盤状に形成されており、前記スペーサ8に対して係止フランジ8aによって軸方向の変位を規制された状態で相対回転自在に組み付けられている。
【0027】
また、駆動プレート2は、図3に示すように、その後部外周に、クランクシャフト120から図示省略したチェーンを介して回転が伝達されるタイミングスプロケット3が形成されている。
更に、駆動プレート2の前端面には、貫通穴2aと外周とを結んで外径方向に3つのガイド溝2gが形成されており、前記ガイド溝2gは、前記軸支持部8dと同様に、周方向に120°毎に配置される。
【0028】
また、駆動プレート2の前端面の外周部には、円環状のカバー部材2cが溶接或いは圧入により固定されている。
本実施形態において、従動回転体は、カムシャフト134及びスペーサ8によって構成され、駆動回転体は、タイミングスプロケット3を含む駆動プレート2によって構成される。
【0029】
前記組付角調整機構4は、カムシャフト134と駆動プレート2との前端部側に配置されて、カムシャフト134と駆動プレート2との組付相対角度を変更するものである。
この組付角調整機構4は、図3に示すように、3本のリンクアーム14を有している。
【0030】
前記各リンクアーム14は、先端部にスライド部としての円筒部14aが設けられ、また、この円筒部14aから外径方向に延びるアーム部14bが設けられている。
前記円筒部14aには、収容孔14cが貫通して形成されている一方、アーム部14bの基端部には、回動部としての回動穴14dが貫通して形成されている。
【0031】
前記リンクアーム14は、前記スペーサ8の圧入穴8cにきつく圧入された回動ピン81に対して回動穴14を装着して、回動ピン81を中心に回動可能に取り付けられている。
一方、リンクアーム14の円筒部14aは、前記駆動プレート2の径方向ガイドとしてのガイド溝2gに挿入されて、駆動プレート2に対して径方向に移動可能(スライド可能)に取り付けられている。
【0032】
上記構成において、円筒部14aが外力を受けてガイド溝2gに沿って径方向にスライド変位すると、リンクアーム14によるリンク作用により回動ピン81が前記円筒部14aの径方向の変位量に応じた角度だけ周方向に移動することになるもので、この回動ピン81の変位によりカムシャフト134が駆動プレート2に対して相対回転することになる。
【0033】
図4及び図5は、前記組付角調整機構4の作動を示すもので、図4に示すように、円筒部14aがガイド溝2gにおいて駆動プレート2の外周側に配置されているときには、基端部の回動ピン81がガイド溝2gに近い位置に引っ張られているもので、この位置が最遅角位置となる。
一方、図5に示すように、円筒部14aがガイド溝2gにおいて駆動プレート2の内周側に配置されているときには、回動ピン81が周方向に押されてガイド溝2gから離れるもので、この位置が最進角位置となる。
【0034】
上記組付角調整機構4における前記円筒部14aの径方向への移動は、前記作動装置15により行われ、この作動装置15は、作動変換機構40と増減速機構41とを備えている。
前記作動変換機構40は、リンクアーム14の円筒部14aに保持された球22と、前記駆動プレート2の前面に対向して同軸に設けられたガイドプレート24とを備え、このガイドプレート24の回転を前記リンクアーム14における円筒部14aの径方向の変位に変換する機構である。
【0035】
前記ガイドプレート24は、前記スペーサ8の円管部8bの外周に金属系のブッシュ23を介して相対回転可能に支持されている。
また、前記ガイドプレート24の後面には、断面略半円状で周方向の変位に伴って径方向に変位する渦巻きガイドとしての渦巻状ガイド溝28が形成され、かつ、径方向の中間部には、油の供給を行う油供給孔24rが前後方向に貫通して形成されている。
【0036】
前記渦巻状ガイド溝28には、前記球22が係合されている。
即ち、前記リンクアーム14の円筒部14aに設けられた収容孔14cには、図2及び図3に示すように、円盤状の支持パネル22aと、コイルスプリング22bと、リテーナ22cと、球22とが順に挿入されている。
また、前記リテーナ22cは、前端部に球22が飛び出した状態で支持する椀状の支持凹部22dが形成されていると共に、外周に前記コイルスプリング22bが着座するフランジ22fが形成されている。
【0037】
そして、図2に示す組付状態では、コイルスプリング22bが圧縮され、支持パネル22aが駆動プレート2の前面に押し付けられ、かつ、前記球22が渦巻状ガイド溝28に押し付けられて上下方向で係合すると共に、渦巻状ガイド溝28の延在方向には相対移動可能となっている。
また、前記渦巻状ガイド溝28は、図4,5に示すように、駆動プレート2の回転方向Rに沿って次第に縮径するように形成されている。
【0038】
従って、前記作動変換機構40は、前記球22が渦巻状ガイド溝28に係合した状態で、ガイドプレート24が駆動プレート2に対して回転方向Rに相対回転すると、球22が渦巻状ガイド溝28の渦巻き形状に沿って半径方向外側に移動し、これによりスライド部としての円筒部14aが、図4に示す外径方向に移動し、リンクアーム14に連結された回動ピン81がガイド溝2gに近づくように引きつけられ、カムシャフト134は遅角方向に移動する。
【0039】
逆に、上記状態からガイドプレート24が駆動プレート2に対して回転方向Rとは逆方向に相対回転すると、球22は渦巻状ガイド溝28の渦巻き形状に沿って半径方向内側に移動し、これによりスライド部としての円筒部14aが、図5に示す内径方向に移動し、リンクアーム14に連結された回動ピン81がガイド溝2gから離れる方向に押され、この場合、カムシャフト134は進角方向に移動する。
【0040】
次に、増減速機構41について詳細に説明する。
前記増減速機構41は、前記ガイドプレート24を駆動プレート2に対して増速及び減速、即ち、ガイドプレート24を駆動プレート2に対して回転方向R側に移動(増速)させたり、ガイドプレート24を駆動プレート2に対して回転方向Rとは反対側に移動(減速)させたりするものであり、遊星歯車機構25と第1電磁ブレーキ26と第2電磁ブレーキ27とを備えている。
【0041】
前記遊星歯車機構25は、サンギヤ30と、リングギヤ31と、両ギヤ30,31に噛み合わされたプラネタリギヤ33とを備えている。
図2,図3に示すように、前記サンギヤ30は、ガイドプレート24の前面側の内周に一体的に形成されている。
前記プラネタリギヤ33は、前記スペーサ8の前端部に固定されたキャリアプレート32に回転自在に支持されている。
【0042】
また、前記リングギヤ31は、前記キャリアプレート32の外側に回転自在に支持された環状の回転体34の内周に形成されている。
尚、前記キャリアプレート32は、前記スペーサ8の前端部に嵌合されて、ワッシャ37を前端部に当接させた状態でボルト9を貫通させてカムシャフト134に締結させて固定されている。
【0043】
また、前記回転体34の前端面には、前方を向いた制動面35bを有した制動プレート35がねじ止めされている。
また、前記サンギヤ30が一体に形成されたガイドプレート24の外周にも、前方を向いた制動面36bを有した制動プレート36が溶接や嵌合などにより固定されている。
【0044】
従って、前記遊星歯車機構25は、プラネタリギヤ33が自転せずにキャリアプレート32と共に公転したとすると、第1電磁ブレーキ26ならびに第2電磁ブレーキ27が非作動状態では、サンギヤ30とリングギヤ31はフリー状態で同速回転する。
この状態から第1電磁ブレーキ26のみを制動作動すると、ガイドプレート24がキャリアプレート32に対して(カムシャフト134に対して)遅れる方向(図4,5のR方向とは逆方向)に相対回転し、駆動プレート2とカムシャフト134とが、図5に示す進角方向に相対変位することになる。
【0045】
一方、第2電磁ブレーキ27のみを制動作動すると、リングギヤ31のみに制動力が付与され、リングギヤ31がキャリアプレート32に対して遅れ方向に相対回転することによってプラネタリギヤ33が自転し、このプラネタリギヤ33の自転がサンギヤ30を増速させ、ガイドプレート24を駆動プレート2に対して回転方向R側に相対回転し、駆動プレート2とカムシャフト134とが図4に示す遅角方向に相対回転することになる。
【0046】
尚、本実施形態において、キャリアプレート32が入力要素であり、サンギヤ30が出力要素であり、リングギヤ31がフリー要素となる。
前記第1電磁ブレーキ26及び第2電磁ブレーキ27は、それぞれ前述した制動プレート36,35の制動面36b,35bに対向するよう内外2重に配置されて、前記VTCカバー6の裏面にピン26p,27pによって回転のみを規制された浮動状態で支持された円管部材26r,27rを有している。
【0047】
これらの円管部材26r,27rには、コイル26c,27cが収容されていると共に、各コイル26c,27cへの通電時に各制動面35b,36bに押し付けられる摩擦材26b,27bが装着されている。
また、各円管部材26r,27r及び各制動プレート35,36は、コイル26c,27cへの通電時に磁界を形成するために鉄などの磁性体により形成されている。
【0048】
それに対して、前記VTCカバー6は、通電時に磁束の漏れを生じさせないために、また、摩擦材26b,27bは、永久磁石化して非通電時に制動プレート35,36に貼り付くのを防止するために、アルミなどの非磁性体により形成されている。
前記遊星歯車機構25の出力要素としてのサンギヤ30が設けられたガイドプレート24と駆動プレート2の相対回動は、最遅角位置および最進角位置において組付角ストッパ60により規制されるようになっている。
【0049】
更に、前記遊星歯車機構25において、リングギヤ31と一体的に設けられている制動プレート35と、キャリアプレート32との間には、遊星歯車ストッパ90が設けられている。
ところで、上述した前記作動変換機構40は、リンクアーム14の円筒部14aの位置を保持して、駆動プレート2とカムシャフト134との相対組付位置が変動しない構成となっているもので、その構成について説明する。
【0050】
前記駆動プレート2からカムシャフト134には、リンクアーム14およびスペーサ8を介して駆動トルクが伝達されるが、カムシャフト134からリンクアーム14には、機関弁(吸気バルブ105)からの反力によるカムシャフト134の変動トルクが、回動ピン81からリンクアーム14の両端の枢支点を結ぶ方向の力Fとして入力される。
【0051】
前記リンクアーム14の円筒部14aは、径方向ガイドとしてのガイド溝2gに沿って径方向に案内されているとともに、円筒部14aから前面に突出した球22が、渦巻状ガイド溝28に係合されているため、各リンクアーム14を介して入力される力Fは、ガイド溝2gの左右の壁とガイドプレート24の渦巻状ガイド溝28とによって支持される。
【0052】
したがって、リンクアーム14に入力された力Fは互いに直交する二つの分力FA,FBに分解されるが、これらの分力FA,FBは、渦巻状ガイド構28の外周側の壁と、ガイド溝2gの一方の壁とに略直交する向きで受け止められ、リンクアーム14の円筒部14aがガイド溝2gに沿って移動することが阻止され、これにより、リンクアーム14が回動することが阻止される。
【0053】
よって、各電磁ブレーキ26,27の制動力によってガイドプレート24が回動されてリンクアーム14が所定の位置に回動操作された後には、基本的には制動力を付与し続けなくてもリンクアーム14の位置を維持、つまり、駆動プレート2とカムシャフト134の回転位相をそのまま保持することができる。
尚、前記力Fは、外径方向に作用することに限られず、逆向きの内径方向に作用することもあるが、このとき分力FA,FBは渦巻状ガイド溝28の内周側の壁と、ガイド構2gの他方側とに略直角の向きに受け止められる。
【0054】
以下、上記可変バルブタイミング機構VTC113の作用を説明する。
クランクシャフトとカムシャフト134の回転位相を遅角側に制御する場合には、第2電磁ブレーキ27に通電する。
第2電磁ブレーキ27に通電すると、第2電磁ブレーキ27の摩擦材27bが制動プレート35に摩擦接触し、遊星歯車機構25のリングギヤ31に制動力が作用し、タイミングスプロケット3の回転に伴ってサンギヤ30が増速回転される。
【0055】
このサンギヤ30の増速回転によりガイドプレート24が駆動プレート2に対して回転方向R側に回転させられ、これに伴ってリンクアーム14に支持された球22が渦巻状ガイド溝28の外周側に移動する。
この遅角側への移動は、組付角ストッパ60により図4に示す最遅角位置において規制される。
【0056】
更に、上述のように、リングギヤ31の回転を第2電磁ブレーキ27により制動するにあたり、瞬時に回転を規制するのではなく所定量の回転を許しながら制動を行うもので、この回転量が所定量となると遊星歯車ストッパ90によりリングギヤ31の回転が規制されるようになっている。
一方、カムシャフト134の組付角度を進角方向に変位させるときには、第1ブレーキ26に通電する。
【0057】
これにより、ガイドプレート24に制動力が作用してガイドプレート24は駆動プレート2に対して回転方向Rとは反対方向に回動し、カムシャフト134は進角側に組付角度が変位される。
この進角側への移動は、組付角ストッパ60により図5に示す最進角位置において規制される
更に、ガイドプレート24の回転が規制されると、プラネタリギヤ33が自転してリングギヤ31が増速回転されるが、この回転量が所定量となると遊星歯車ストッパ90により回転が規制される。
【0058】
前記ECU114は、クランクシャフト120に対するカムシャフト134の目標進角値を設定し、該目標進角値に基づいて前記第1電磁ブレーキ26及び第2電磁ブレーキ27への通電をフィードバック制御するようになっており、該フィードバック制御の詳細を図6のブロック図に基づいて説明する。
図6において、進角値フィードバック制御部(回転位相フィードバック制御部)201には、機関運転条件(機関負荷・機関回転速度等)に基づいて設定される目標進角値(目標回転位相)、及び、クランク角センサ117の検出信号とカムセンサ132の検出信号とから検出された実際の進角値(実際の回転位相)が入力される。
【0059】
そして、前記進角値フィードバック制御部201では、前記目標進角値と実際の進角値との偏差に基づいて、電磁ブレーキ26,27の目標駆動電流を演算する。
尚、前記偏差に基づく目標駆動電流の演算は、比例・積分・微分制御によって行わせることができる他、スライディングモード制御を用いることができる。
【0060】
また、目標駆動電流は、進角要求に基づき第1電磁ブレーキ26に与えられるべき電流をプラスで示し、遅角要求に基づき第2電磁ブレーキ27に与えられるべき電流をマイナスで示すものとする。
また、実際の進角値は、例えばクランク角センサ117の検出信号から求められる基準クランク角位置から、カムセンサ132の検出信号から求められる基準カム角位置までの角度として検出される。
【0061】
前記目標駆動電流は進角・遅角分離部202に出力され、目標駆動電流のプラス・マイナスに基づいて、電磁ブレーキ26,27のいずれを駆動すべきかを判断し、該判断結果に基づいて目標駆動電流を電流フィードバック制御部203A,203Bのいずれかに出力する。
即ち、目標駆動電流がプラスである進角要求時には、進角側の電流フィードバック制御部203Aに進角値フィードバック制御部201で演算された目標駆動電流を出力し、遅角側の電流フィードバック制御部203Bの目標駆動電流を0とする。
【0062】
一方、目標駆動電流がマイナスである遅角要求時には、遅角側の電流フィードバック制御部203Bに進角値フィードバック制御部201で演算された目標駆動電流を出力し、進角側の電流フィードバック制御部203Aの目標駆動電流を0とする。
前記電流フィードバック制御部203A(駆動電流フィードバック制御部)は、電磁ブレーキ26のコイルに実際に流れている駆動電流を検出する電流検出回路204A(駆動電流検出部)の検出結果と、目標駆動電流との偏差に基づいて、電磁ブレーキ26への通電を高周波でオン・オフ制御して平均印加電圧を制御するときのデューティ比を演算し、該デューティ比の制御信号を電磁ブレーキ26への通電を制御するスイッチング素子(トランジスタ)に出力する。
【0063】
同様に、前記電流フィードバック制御部203B(駆動電流フィードバック制御部)は、電磁ブレーキ27のコイルに実際に流れている駆動電流を検出する電流検出回路204B(駆動電流検出部)の検出結果と、目標駆動電流との偏差に基づいて、電磁ブレーキ27への通電を高周波でオン・オフ制御して平均印加電圧を制御するときのデューティ比を演算し、該デューティ比の制御信号を電磁ブレーキ27への通電を制御するスイッチング素子(トランジスタ)に出力する。
【0064】
尚、前記駆動電流の偏差に基づくデューティ比の演算においても、比例・積分・微分制御の他、スライディングモード制御を用いることができる。
上記構成によると、電磁ブレーキ26,27のコイル温度が変化して、前記デューティ比と駆動電流との相関が変化しても、目標駆動電流を電磁ブレーキ26,27のコイルに流して、要求のトルクを発生させることができ、然も、電磁ブレーキ26,27毎に駆動電流を検出してデューティ比を個別にフィードバック制御することで、電磁ブレーキ26,27の温度特性が異なっていても、各電磁ブレーキ26,27の駆動電流を目標に一致させることができる。
【0065】
従って、電磁ブレーキ26,27の温度特性が、温度環境や発熱量の違いによって異なっても、進角・遅角の双方向において要求トルクを発生させることができ、以って、進角・遅角の双方向において所望の応答性でバルブタイミングをフィードバック制御することができる。
尚、上記実施形態では、渦巻き状ガイドが形成されたガイドプレートを2つの電磁ブレーキによって進角方向及び遅角方向に相対回転させる構成のスパイラルラジアルリンク式可変バルブタイミング機構を対象としたが、スパイラルラジアルリンク式に限定されるものではなく、2つの電磁ブレーキの制動力でクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を進角方向及び遅角方向に変化させる構成の可変バルブタイミング機構であれば、同様な駆動電流フィードバック制御を適用して同様の効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態における内燃機関のシステム構成図。
【図2】実施の形態における可変バルブタイミング機構を示す断面図。
【図3】上記可変バルブタイミング機構の分解斜視図。
【図4】上記可変バルブタイミング機構の要部の作動を示す図2のA−A断面図。
【図5】上記可変バルブタイミング機構の要部の作動を示す図2のA−A断面図。
【図6】バルブタイミングのフィードバック制御を示すブロック図。
【符号の説明】
2…駆動プレート
2g…ガイド溝
3…タイミングスプロケット
4…組付角調整機構
6…VTCカバー
8…スペーサ
14…リンクアーム
15…作動装置
24…ガイドプレート
25…遊星歯車機構
26…第1電磁ブレーキ
27…第2電磁ブレーキ
28…渦巻状ガイド溝
30…サンギヤ
31…リングギヤ
32…キャリアプレート
33…プラネタリギヤ
35…制動プレート
36…制動プレート
40…作動変換機構
41…増減速機構
101…内燃機関
105…吸気バルブ
113…可変バルブタイミング機構VTC
114…エンジンコントロールユニット
117…クランク角センサ
119…水温センサ
120…クランクシャフト
132…カムセンサ
134…カムシャフト
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a variable valve timing mechanism that changes the valve timing of an engine valve (intake / exhaust valve).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a variable valve timing mechanism, an assembly angle adjustment mechanism is used to change an assembly angle between a drive rotor that receives rotation from a crankshaft of an internal combustion engine and a driven rotor on the camshaft side. There is known a configuration in which the opening / closing timing of the valve is changed to the advance side and the retard side with respect to the crank angle.
[0003]
For example, in the assembly angle adjusting mechanism of the variable valve timing mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-041013, the rotating part at one end is rotatably connected to one of the driving rotating body and the driven rotating body, and the other The slide portion at the end includes a link arm that is slidably connected in a radial direction by a radial guide provided on the other of the driving rotary body and the driven rotary body, and the rotary portion is moved along with the radial movement of the slide portion. The assembly position of the drive rotator and the driven rotator is relatively changed so as to relatively change in the circumferential direction, and a spiral guide that engages the slide portion of the link arm is formed. Further, by controlling the relative rotation angle of the guide plate with the braking force of the electromagnetic brake, the slide portion is displaced in the radial direction, so that the valve timing is advanced / retarded.
[0004]
Hereinafter, the variable valve timing mechanism including the assembly angle adjusting mechanism having the above-described configuration is referred to as a spiral radial link type.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the spiral radial link type variable valve timing mechanism disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-041013, the guide plate is biased in the retarded direction of the valve timing by the spring, so that the electromagnetic brake is Turning it off will return it to the most retarded angle position, but as in Japanese Patent Application No. 2001-319908 filed earlier by the present applicant, control of the advance angle direction and the retard angle direction are performed by two electromagnetic brakes, respectively. In this case, the valve timing is changed by applying the braking force of the electromagnetic brake in both the advance direction and the retard direction.
[0006]
In the spiral radial link type variable valve timing mechanism that controls the delay angle and advance angle by the two electromagnetic brakes, the coil temperature characteristics of the two electromagnetic brakes differ depending on the temperature environment and heat generation characteristics. Therefore, there is a possibility that a difference occurs in the drive current (generated torque) flowing in the coil, and thus a difference in response occurs depending on the control direction.
[0007]
Accordingly, the present invention provides a variable valve timing mechanism that controls the advance angle direction and the retard angle direction with two electromagnetic brakes, even if the temperature characteristics of the two electromagnetic brakes are different, the desired response regardless of the change direction. It is an object of the present invention to provide a control device that can perform feedback control of valve timing by the characteristics.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention of claim 1The target drive current of the first electromagnetic brake and the target drive current of the second electromagnetic brake are respectively set based on the target value of the rotation phase and the actual rotation phase, while the coil of the first electromagnetic brake is actually set , And the drive current actually flowing in the coil of the second electromagnetic brake are respectively detected, and the control amounts of the drive currents of the first electromagnetic brake and the second electromagnetic brake are respectively determined. Feedback control is performed on the basis of the detected value of each drive current and the target drive current.
[0011]
According to the above configuration, the target drive current for each of the two electromagnetic brakes is set based on the target value of the rotation phase (valve timing) and the actual rotation phase, and the actual drive current of each electromagnetic brake is set to the target drive current. Feedback control is performed for each electromagnetic brake so as to match. Claim2In the described invention, the variable valve timing mechanism is configured such that a driving rotating body whose rotation is transmitted from a crankshaft of an internal combustion engine and a driven rotating body on the camshaft side are coaxially connected via an assembly angle adjusting mechanism, The assembly angle adjustment mechanism is configured to change the valve timing of the engine valve by changing the assembly angle between the drive rotator and the driven rotator, and the assembly angle adjustment mechanism rotates at one end. Is rotatably connected to one of the drive rotator and the driven rotator, and a slide portion at the other end is radially provided by a radial guide provided on the other of the drive rotator and the driven rotator. A guide plate that includes a link arm that is slidably connected, and in which a spiral guide that radially displaces the slide portion is formed,First and secondBy relative rotation in the deceleration direction and acceleration direction with respect to the drive rotator by an electromagnetic brake, the position of the rotating part is relatively displaced in the circumferential direction, and the assembly angle between the drive rotator and the driven rotator is set. The configuration was changed.
[0012]
According to the above configuration, by applying the braking force of the two electromagnetic brakes, the guide plate rotates relative to the drive rotating body in the deceleration direction and the speed increasing direction, thereby displacing the slide portion in the radial direction. In the variable valve timing mechanism having a configuration in which the position of the rotating portion is relatively displaced in the circumferential direction and the assembly angle (the rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft) between the driving rotating body and the driven rotating body changes. For each brake, feedback control is performed so that the actual drive current matches the target value, and variations in drive current due to temperature characteristics are individually absorbed.
[0013]
Claim3In the described invention, the guide plate is configured to be rotationally transmitted via a planetary gear mechanism having a carrier member as an input element, one of a sun gear and a ring gear as an output element, and the other as a free element,Said first electromagnetic brakeGives braking to the output element,Said second electromagnetic brakeIs configured to apply braking to the free element. According to the above configuration, braking is applied to the output element.FirstThe output element is decelerated by the operation of the electromagnetic brake, and braking is applied to the free element.SecondThe speed of the output element is increased by the operation of the electromagnetic brake, so that the control in the retarding direction and the advance direction is performed by the two electromagnetic brakes, and feedback based on the target drive current in each of the deceleration / acceleration control. Control is performed individually.
[0014]
【The invention's effect】
According to the invention of claim 1,The actual drive current can be made to coincide with the target drive current for each electromagnetic brake to obtain the target rotational phase (valve timing), and therefore the direction of change even if the temperature characteristics of the two electromagnetic brakes are different. The valve timing can be feedback controlled with the desired response regardless ofThere is an effect.
[0016]
Claim2According to the described invention, the variable valve timing mechanism that changes the valve timing by rotating the guide plate formed with the spiral guide relative to the crankshaft side in the deceleration direction and the acceleration direction by two electromagnetic brakes. However, even if the temperature characteristics of the two electromagnetic brakes are different, there is an effect that a required generation torque corresponding to the target drive current can be generated in each electromagnetic brake.
[0017]
Claim3According to the described invention, in a mechanism for performing acceleration / deceleration by two electromagnetic brakes by using a planetary gear mechanism, even if the temperature characteristics of the two electromagnetic brakes are different, they are on the acceleration side or on the deceleration side. Regardless of this, the valve timing can be feedback-controlled with a desired response.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an internal combustion engine for a vehicle according to an embodiment. An electronic control throttle 104 that opens and closes a throttle valve 103b by a throttle motor 103a is interposed in an intake pipe 102 of the internal combustion engine 101. Air is sucked into the combustion chamber 106 through the throttle 104 and the intake valve 105.
[0019]
The combustion exhaust is discharged from the combustion chamber 106 through the exhaust valve 107, purified by the front catalyst 108 and the rear catalyst 109, and then released into the atmosphere.
The intake valve 105 and the exhaust valve 107 are driven to open and close by cams provided on the exhaust side camshaft 110 and the intake side camshaft 134, respectively, but the intake side camshaft 134 changes the rotational phase with respect to the crankshaft 120. Thus, a spiral radial link type variable valve timing mechanism VTC 113 for changing the valve timing is provided.
[0020]
In this embodiment, the variable valve timing mechanism VTC113 is provided only on the intake valve side. However, the variable valve timing mechanism VTC113 is provided on the exhaust valve side instead of the intake valve side or together with the intake valve side. There may be.
Further, an electromagnetic fuel injection valve 131 is provided in the intake port 130 upstream of the intake valve 105 of each cylinder. When the fuel injection valve 131 is driven to open by an injection pulse signal from the ECU 114, The fuel adjusted to a predetermined pressure is injected toward the intake valve 105.
[0021]
Detection signals from various sensors are input to an engine control unit (ECU) 114 having a built-in microcomputer, and the electronic control throttle 104, the variable valve timing mechanism VTC 113, and the fuel injection valve are subjected to arithmetic processing based on the detection signals. 131 and the like are controlled.
Examples of the various sensors include an accelerator opening sensor APS116 for detecting the accelerator opening, an air flow meter 115 for detecting the intake air amount Q of the engine 101, a crank angle sensor 117 for extracting a rotation signal from the crankshaft 120, and an opening of the throttle valve 103b. A throttle sensor 118 that detects the degree TVO, a water temperature sensor 119 that detects the coolant temperature of the engine 101, a cam sensor 132 that extracts a rotation signal from the intake side camshaft 134, and the like are provided.
[0022]
The ECU 114 calculates the engine speed Ne based on the rotation signal output from the crank angle sensor 117.
Next, the configuration of the variable valve timing mechanism VTC 113 will be described with reference to FIGS.
The variable valve timing mechanism VTC 113 includes a camshaft 134, a drive plate 2, an assembly angle adjustment mechanism 4, an actuator 15, and a VTC cover 6.
[0023]
The drive plate 2 is a member that rotates when rotation is transmitted from the engine 101 (crankshaft 120), and the assembly angle adjusting mechanism 4 changes the assembly angle between the camshaft 134 and the drive plate 2. It is a mechanism and is actuated by an actuating device 15.
The VTC cover 6 is a cover that is attached over the front end of a cylinder head and a rocker cover (not shown) and covers the front surface of the drive plate 2 and the assembly angle adjusting mechanism 4 and its peripheral area.
[0024]
A spacer 8 is fitted to the front end portion (left side in FIG. 2) of the camshaft 134, and the rotation of the spacer 8 is restricted by a pin 80 that passes through the flange portion 134f of the camshaft 134.
The camshaft 134 is formed with a plurality of oil supply holes 134r extending in the radial direction.
[0025]
As shown in FIG. 3, the spacer 8 includes a disc-shaped locking flange 8a, a circular pipe portion 8b extending in the axial direction from the front end surface of the locking flange 8a, and a front end surface of the locking flange 8a. A shaft support portion 8d is formed that extends in three directions in the outer diameter direction from the proximal end side of the circular tube portion 8b and is formed with a press-fit hole 8c parallel to the axial direction.
The shaft support portion 8d and the press-fitting hole 8c are arranged at 120 ° intervals in the circumferential direction as shown in FIG.
[0026]
The spacer 8 is formed with an oil supply hole 8r that supplies oil in a radial direction.
The drive plate 2 is formed in a disk shape with a through hole 2a formed in the center, and is assembled to the spacer 8 so as to be relatively rotatable with its axial displacement restricted by a locking flange 8a. ing.
[0027]
As shown in FIG. 3, the drive plate 2 is formed with a timing sprocket 3 on the outer periphery of the rear portion thereof, in which rotation is transmitted from the crankshaft 120 via a chain (not shown).
Further, on the front end surface of the drive plate 2, three guide grooves 2g are formed in the outer diameter direction connecting the through hole 2a and the outer periphery, and the guide groove 2g is similar to the shaft support portion 8d. It arrange | positions every 120 degrees in the circumferential direction.
[0028]
An annular cover member 2c is fixed to the outer peripheral portion of the front end surface of the drive plate 2 by welding or press fitting.
In the present embodiment, the driven rotator is constituted by the camshaft 134 and the spacer 8, and the drive rotator is constituted by the drive plate 2 including the timing sprocket 3.
[0029]
The assembly angle adjusting mechanism 4 is disposed on the front end side of the camshaft 134 and the drive plate 2 and changes the assembly relative angle between the camshaft 134 and the drive plate 2.
As shown in FIG. 3, the assembly angle adjusting mechanism 4 has three link arms 14.
[0030]
Each link arm 14 is provided with a cylindrical portion 14a as a slide portion at the distal end portion, and an arm portion 14b extending from the cylindrical portion 14a in the outer diameter direction.
An accommodation hole 14c is formed through the cylindrical portion 14a, while a rotation hole 14d as a rotation portion is formed through the base end of the arm portion 14b.
[0031]
The link arm 14 is attached so as to be rotatable about the rotation pin 81 by attaching the rotation hole 14 to the rotation pin 81 tightly press-fitted into the press-fitting hole 8 c of the spacer 8.
On the other hand, the cylindrical portion 14 a of the link arm 14 is inserted into a guide groove 2 g as a radial guide of the drive plate 2 and attached to the drive plate 2 so as to be movable (slidable) in the radial direction.
[0032]
In the above configuration, when the cylindrical portion 14a receives an external force and slides and moves in the radial direction along the guide groove 2g, the rotation pin 81 corresponds to the radial displacement amount of the cylindrical portion 14a by the link action by the link arm 14. The camshaft 134 is rotated relative to the drive plate 2 by the displacement of the rotation pin 81.
[0033]
4 and 5 show the operation of the assembly angle adjusting mechanism 4. When the cylindrical portion 14a is disposed on the outer peripheral side of the drive plate 2 in the guide groove 2g, as shown in FIG. The end rotation pin 81 is pulled to a position close to the guide groove 2g, and this position is the most retarded position.
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the cylindrical portion 14a is disposed on the inner peripheral side of the drive plate 2 in the guide groove 2g, the rotation pin 81 is pushed in the circumferential direction and separated from the guide groove 2g. This position is the most advanced position.
[0034]
Movement of the cylindrical portion 14a in the radial direction in the assembly angle adjusting mechanism 4 is performed by the operating device 15, and the operating device 15 includes an operation converting mechanism 40 and an acceleration / deceleration mechanism 41.
The operation conversion mechanism 40 includes a sphere 22 held by the cylindrical portion 14a of the link arm 14 and a guide plate 24 provided coaxially so as to face the front surface of the drive plate 2 and the rotation of the guide plate 24. Is converted into a radial displacement of the cylindrical portion 14 a in the link arm 14.
[0035]
The guide plate 24 is supported on the outer periphery of the circular pipe portion 8 b of the spacer 8 through a metal bush 23 so as to be relatively rotatable.
Further, a spiral guide groove 28 is formed on the rear surface of the guide plate 24 as a spiral guide having a substantially semicircular cross section and being displaced in the radial direction in accordance with the displacement in the circumferential direction. The oil supply hole 24r for supplying oil is formed so as to penetrate in the front-rear direction.
[0036]
The sphere 22 is engaged with the spiral guide groove 28.
That is, the receiving hole 14c provided in the cylindrical portion 14a of the link arm 14 has a disk-like support panel 22a, a coil spring 22b, a retainer 22c, and a ball 22 as shown in FIGS. Are inserted in order.
The retainer 22c is formed with a flange-like support recess 22d that supports the ball 22 in a protruding state at the front end, and a flange 22f on the outer periphery of which the coil spring 22b is seated.
[0037]
In the assembled state shown in FIG. 2, the coil spring 22b is compressed, the support panel 22a is pressed against the front surface of the drive plate 2, and the sphere 22 is pressed against the spiral guide groove 28 to engage in the vertical direction. In addition, relative movement is possible in the extending direction of the spiral guide groove 28.
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the spiral guide groove 28 is formed so as to gradually decrease in diameter along the rotation direction R of the drive plate 2.
[0038]
Therefore, when the guide plate 24 rotates relative to the drive plate 2 in the rotation direction R in a state where the sphere 22 is engaged with the spiral guide groove 28, the operation conversion mechanism 40 causes the sphere 22 to become the spiral guide groove. The cylindrical portion 14a as a slide portion moves in the radial direction along the spiral shape 28, thereby moving in the outer diameter direction shown in FIG. 4, and the rotation pin 81 connected to the link arm 14 is guided by the guide groove. The camshaft 134 is attracted to approach 2 g, and moves in the retarding direction.
[0039]
Conversely, when the guide plate 24 rotates relative to the drive plate 2 in the direction opposite to the rotation direction R from the above state, the sphere 22 moves radially inward along the spiral shape of the spiral guide groove 28. As a result, the cylindrical portion 14a as the slide portion moves in the inner diameter direction shown in FIG. 5, and the rotation pin 81 connected to the link arm 14 is pushed away from the guide groove 2g. In this case, the camshaft 134 advances. Move in the angular direction.
[0040]
Next, the acceleration / deceleration mechanism 41 will be described in detail.
The acceleration / deceleration mechanism 41 accelerates and decelerates the guide plate 24 with respect to the drive plate 2, that is, moves (accelerates) the guide plate 24 in the rotational direction R with respect to the drive plate 2, 24 is moved (decelerated) with respect to the drive plate 2 in the direction opposite to the rotation direction R, and includes a planetary gear mechanism 25, a first electromagnetic brake 26, and a second electromagnetic brake 27.
[0041]
The planetary gear mechanism 25 includes a sun gear 30, a ring gear 31, and a planetary gear 33 meshed with both gears 30 and 31.
As shown in FIGS. 2 and 3, the sun gear 30 is integrally formed on the inner periphery on the front side of the guide plate 24.
The planetary gear 33 is rotatably supported by a carrier plate 32 fixed to the front end portion of the spacer 8.
[0042]
The ring gear 31 is formed on the inner periphery of an annular rotator 34 that is rotatably supported outside the carrier plate 32.
The carrier plate 32 is fitted to the front end portion of the spacer 8 and is fixed to the camshaft 134 through the bolt 9 with the washer 37 in contact with the front end portion.
[0043]
A braking plate 35 having a braking surface 35b facing forward is screwed to the front end surface of the rotating body 34.
A brake plate 36 having a braking surface 36b facing forward is also fixed to the outer periphery of the guide plate 24 integrally formed with the sun gear 30 by welding or fitting.
[0044]
Therefore, if the planetary gear 33 revolves together with the carrier plate 32 without the planetary gear 33 rotating, the sun gear 30 and the ring gear 31 are in a free state when the first electromagnetic brake 26 and the second electromagnetic brake 27 are inactive. At the same speed.
When only the first electromagnetic brake 26 is braked from this state, the guide plate 24 is rotated relative to the carrier plate 32 (with respect to the camshaft 134) in a direction (opposite to the R direction in FIGS. 4 and 5). Then, the drive plate 2 and the camshaft 134 are relatively displaced in the advance direction shown in FIG.
[0045]
On the other hand, when only the second electromagnetic brake 27 is braked, a braking force is applied only to the ring gear 31, and the planetary gear 33 rotates as the ring gear 31 rotates relative to the carrier plate 32 in the delay direction. The rotation speeds up the sun gear 30, the guide plate 24 rotates relative to the drive plate 2 in the rotational direction R side, and the drive plate 2 and the camshaft 134 rotate relative to each other in the retard direction shown in FIG. Become.
[0046]
In the present embodiment, the carrier plate 32 is an input element, the sun gear 30 is an output element, and the ring gear 31 is a free element.
The first electromagnetic brake 26 and the second electromagnetic brake 27 are disposed in an inner and outer double so as to face the braking surfaces 36b and 35b of the braking plates 36 and 35, respectively, and pins 26p, The circular pipe members 26r and 27r are supported in a floating state in which only the rotation is restricted by 27p.
[0047]
These circular pipe members 26r and 27r accommodate coils 26c and 27c, and are fitted with friction materials 26b and 27b that are pressed against the braking surfaces 35b and 36b when the coils 26c and 27c are energized. .
Further, each of the circular pipe members 26r, 27r and each of the brake plates 35, 36 are formed of a magnetic material such as iron in order to form a magnetic field when the coils 26c, 27c are energized.
[0048]
On the other hand, the VTC cover 6 does not cause magnetic flux leakage when energized, and the friction members 26b and 27b are made permanent magnets to prevent sticking to the brake plates 35 and 36 when de-energized. Further, it is made of a nonmagnetic material such as aluminum.
The relative rotation of the guide plate 24 provided with the sun gear 30 as the output element of the planetary gear mechanism 25 and the drive plate 2 is regulated by the assembly angle stopper 60 at the most retarded position and the most advanced position. It has become.
[0049]
Further, in the planetary gear mechanism 25, a planetary gear stopper 90 is provided between the brake plate 35 provided integrally with the ring gear 31 and the carrier plate 32.
By the way, the operation conversion mechanism 40 described above is configured so that the position of the cylindrical portion 14a of the link arm 14 is maintained and the relative assembly position between the drive plate 2 and the camshaft 134 does not vary. The configuration will be described.
[0050]
Drive torque is transmitted from the drive plate 2 to the camshaft 134 via the link arm 14 and the spacer 8, but due to a reaction force from the engine valve (intake valve 105) from the camshaft 134 to the link arm 14. The fluctuation torque of the camshaft 134 is input as a force F in the direction connecting the pivot pins 81 to the pivot points at both ends of the link arm 14.
[0051]
The cylindrical portion 14a of the link arm 14 is guided in the radial direction along a guide groove 2g as a radial guide, and a sphere 22 protruding from the cylindrical portion 14a to the front surface engages with the spiral guide groove 28. Therefore, the force F input via each link arm 14 is supported by the left and right walls of the guide groove 2 g and the spiral guide groove 28 of the guide plate 24.
[0052]
Accordingly, the force F input to the link arm 14 is decomposed into two component forces FA and FB orthogonal to each other. These component forces FA and FB are separated from the outer peripheral wall of the spiral guide structure 28 and the guide. The cylindrical portion 14a of the link arm 14 is prevented from moving along the guide groove 2g in a direction substantially perpendicular to one wall of the groove 2g, thereby preventing the link arm 14 from rotating. Is done.
[0053]
Therefore, after the guide plate 24 is rotated by the braking force of the electromagnetic brakes 26 and 27 and the link arm 14 is rotated to a predetermined position, the link is basically performed without continuously applying the braking force. The position of the arm 14 can be maintained, that is, the rotational phase of the drive plate 2 and the camshaft 134 can be maintained as it is.
The force F is not limited to acting in the outer diameter direction, and may act in the opposite inner diameter direction. At this time, the component forces FA and FB are the walls on the inner peripheral side of the spiral guide groove 28. And the other side of the guide structure 2g are received in a substantially right angle direction.
[0054]
Hereinafter, the operation of the variable valve timing mechanism VTC 113 will be described.
When the rotational phase of the crankshaft and the camshaft 134 is controlled to the retard side, the second electromagnetic brake 27 is energized.
When the second electromagnetic brake 27 is energized, the friction material 27b of the second electromagnetic brake 27 is brought into frictional contact with the braking plate 35, the braking force is applied to the ring gear 31 of the planetary gear mechanism 25, and the sun gear is rotated as the timing sprocket 3 rotates. 30 is rotated at an increased speed.
[0055]
Due to the accelerated rotation of the sun gear 30, the guide plate 24 is rotated in the rotational direction R with respect to the drive plate 2, and accordingly, the ball 22 supported by the link arm 14 is moved to the outer peripheral side of the spiral guide groove 28. Moving.
The movement toward the retard side is regulated by the assembly angle stopper 60 at the most retarded position shown in FIG.
[0056]
Further, as described above, when the rotation of the ring gear 31 is braked by the second electromagnetic brake 27, the braking is performed while allowing a predetermined amount of rotation instead of instantaneously restricting the rotation. Then, the rotation of the ring gear 31 is regulated by the planetary gear stopper 90.
On the other hand, when the assembly angle of the camshaft 134 is displaced in the advance direction, the first brake 26 is energized.
[0057]
As a result, a braking force acts on the guide plate 24, the guide plate 24 rotates in the direction opposite to the rotation direction R with respect to the drive plate 2, and the assembly angle of the camshaft 134 is displaced to the advance side. .
This movement toward the advance side is regulated by the assembly angle stopper 60 at the most advanced position shown in FIG.
Further, when the rotation of the guide plate 24 is restricted, the planetary gear 33 rotates and the ring gear 31 rotates at an increased speed. When the rotation amount reaches a predetermined amount, the planetary gear stopper 90 restricts the rotation.
[0058]
The ECU 114 sets a target advance value of the camshaft 134 with respect to the crankshaft 120, and feedback-controls energization to the first electromagnetic brake 26 and the second electromagnetic brake 27 based on the target advance value. Details of the feedback control will be described with reference to the block diagram of FIG.
In FIG. 6, the advance value feedback control unit (rotation phase feedback control unit) 201 includes a target advance value (target rotation phase) set based on engine operating conditions (engine load, engine speed, etc.), and The actual advance value (actual rotational phase) detected from the detection signal of the crank angle sensor 117 and the detection signal of the cam sensor 132 is input.
[0059]
The advance value feedback control unit 201 calculates target drive currents for the electromagnetic brakes 26 and 27 based on the deviation between the target advance value and the actual advance value.
The calculation of the target drive current based on the deviation can be performed by proportional / integral / derivative control, and sliding mode control can be used.
[0060]
Further, the target drive current indicates that the current to be applied to the first electromagnetic brake 26 based on the advance angle request is indicated by plus, and the current to be applied to the second electromagnetic brake 27 based on the delay angle request is indicated by minus.
The actual advance value is detected, for example, as an angle from a reference crank angle position obtained from the detection signal of the crank angle sensor 117 to a reference cam angle position obtained from the detection signal of the cam sensor 132.
[0061]
The target drive current is output to the advance / retard angle separation unit 202, and it is determined which of the electromagnetic brakes 26 and 27 should be driven based on the plus / minus of the target drive current, and the target is determined based on the determination result. The drive current is output to one of the current feedback control units 203A and 203B.
That is, at the time of advance angle request in which the target drive current is positive, the target drive current calculated by the advance angle value feedback control unit 201 is output to the advance angle side current feedback control unit 203A, and the retard angle side current feedback control unit The target drive current of 203B is set to 0.
[0062]
On the other hand, at the time of a delay request in which the target drive current is negative, the target drive current calculated by the advance value feedback control unit 201 is output to the current feedback control unit 203B on the retard side, and the current feedback control unit on the advance side The target drive current of 203A is set to 0.
The current feedback control unit 203A (drive current feedback control unit) is configured to detect a detection result of a current detection circuit 204A (drive current detection unit) that detects a drive current actually flowing in the coil of the electromagnetic brake 26, a target drive current, On the basis of this deviation, the duty ratio when the average applied voltage is controlled by controlling on / off of energization to the electromagnetic brake 26 at a high frequency is calculated, and the control signal of the duty ratio is used to control the energization to the electromagnetic brake 26. Output to the switching element (transistor).
[0063]
Similarly, the current feedback control unit 203B (drive current feedback control unit) detects the detection result of the current detection circuit 204B (drive current detection unit) that detects the drive current actually flowing in the coil of the electromagnetic brake 27, and the target. Based on the deviation from the drive current, the duty ratio for controlling the average applied voltage by controlling on / off of energization to the electromagnetic brake 27 at a high frequency is calculated, and a control signal for the duty ratio is supplied to the electromagnetic brake 27. Output to a switching element (transistor) that controls energization.
[0064]
In the calculation of the duty ratio based on the deviation of the drive current, sliding mode control can be used in addition to proportional / integral / derivative control.
According to the above configuration, even if the coil temperature of the electromagnetic brakes 26 and 27 changes and the correlation between the duty ratio and the drive current changes, the target drive current is caused to flow through the coils of the electromagnetic brakes 26 and 27, Torque can be generated, and even if the temperature characteristics of the electromagnetic brakes 26 and 27 are different by detecting the drive current for each of the electromagnetic brakes 26 and 27 and individually feedback controlling the duty ratio, The drive currents of the electromagnetic brakes 26 and 27 can be matched with the target.
[0065]
Therefore, even if the temperature characteristics of the electromagnetic brakes 26 and 27 differ depending on the temperature environment and the amount of heat generation, the required torque can be generated in both the advance angle and the retard angle. The valve timing can be feedback controlled with desired response in both directions of the corners.
In the above embodiment, the spiral radial link type variable valve timing mechanism having the structure in which the guide plate on which the spiral guide is formed is relatively rotated in the advance direction and the retard direction by two electromagnetic brakes is targeted. It is not limited to the radial link type, and any variable valve timing mechanism configured to change the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft in the advance angle direction and the retard angle direction with the braking force of two electromagnetic brakes is the same. It is possible to obtain the same effect by applying drive current feedback control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine in an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a variable valve timing mechanism in the embodiment.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the variable valve timing mechanism.
4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 showing the operation of the main part of the variable valve timing mechanism.
5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 showing the operation of the main part of the variable valve timing mechanism.
FIG. 6 is a block diagram showing valve timing feedback control.
[Explanation of symbols]
2 ... Drive plate
2g ... Guide groove
3. Timing sprocket
4 ... Assembly angle adjustment mechanism
6 ... VTC cover
8 ... Spacer
14 ... Link arm
15 ... Actuator
24 ... Guide plate
25 ... Planetary gear mechanism
26 ... 1st electromagnetic brake
27 ... Second electromagnetic brake
28 ... spiral guide groove
30 ... Sungear
31 ... Ring gear
32 ... Carrier plate
33 ... Planetary Gear
35 ... Brake plate
36 ... Brake plate
40. Action conversion mechanism
41 ... Increase / decrease mechanism
101 ... Internal combustion engine
105 ... Intake valve
113 ... Variable valve timing mechanism VTC
114 ... Engine control unit
117 ... Crank angle sensor
119 ... Water temperature sensor
120 ... Crankshaft
132: Cam sensor
134 ... Camshaft

Claims (3)

内燃機関(101)のクランクシャフト(120)に対するカムシャフト(134)の回転位相を電磁ブレーキ(26,27)の制動力によって変化させることで、機関弁(105)のバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構(113)であって、第1及び第2の電磁ブレーキ(26,27)を備え、第1の電磁ブレーキ(26)を作動させることで前記回転位相を進角変化させ、第2の電磁ブレーキ(27)を作動させることで前記回転位相を遅角変化させる可変バルブタイミング機構(113)において、
前記回転位相の目標値と実際の回転位相とに基づいて前記第1の電磁ブレーキ(26)の目標駆動電流及び前記第2の電磁ブレーキ(27)の目標駆動電流をそれぞれに設定する回転位相フィードバック制御部(201)と、
前記第1の電磁ブレーキ(26)のコイルに実際に流れている駆動電流を検出する第1駆動電流検出部(204A)と、
前記第2の電磁ブレーキ(27)のコイルに実際に流れている駆動電流を検出する第2駆動電流検出部(204B)と、
前記第1駆動電流検出部(204A)で検出された駆動電流を、前記回転位相フィードバック制御部(201)で設定された前記第1の電磁ブレーキ(26)の目標駆動電流に一致させるべく、前記第1の電磁ブレーキ(26)の駆動電流の制御量をフィードバック制御する第1駆動電流フィードバック制御部(203A)と、
前記第2駆動電流検出部(204B)で検出された駆動電流を、前記回転位相フィードバック制御部(201)で設定された前記第2の電磁ブレーキ(27)の目標駆動電流に一致させるべく、前記第2の電磁ブレーキ(27)の駆動電流の制御量をフィードバック制御する第2駆動電流フィードバック制御部(203B)と、
を含んで構成され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。
A variable valve that changes the valve timing of the engine valve (105) by changing the rotational phase of the camshaft (134) relative to the crankshaft (120) of the internal combustion engine (101) by the braking force of the electromagnetic brake (26, 27). The timing mechanism (113) includes first and second electromagnetic brakes (26, 27), and the first electromagnetic brake (26) is operated to advance the rotation phase to change the second phase. In the variable valve timing mechanism (113) that changes the rotational phase by lagging by operating the electromagnetic brake (27) ,
Rotation phase feedback for setting the target drive current of the first electromagnetic brake (26) and the target drive current of the second electromagnetic brake (27) based on the target value of the rotation phase and the actual rotation phase, respectively. A control unit (201);
A first drive current detector (204A) for detecting a drive current actually flowing in the coil of the first electromagnetic brake (26);
A second drive current detector (204B) for detecting a drive current actually flowing in the coil of the second electromagnetic brake (27);
In order to make the drive current detected by the first drive current detector (204A) coincide with the target drive current of the first electromagnetic brake (26) set by the rotational phase feedback controller (201), A first drive current feedback control unit (203A) that feedback-controls a control amount of the drive current of the first electromagnetic brake (26);
In order to make the drive current detected by the second drive current detector (204B) coincide with the target drive current of the second electromagnetic brake (27) set by the rotational phase feedback controller (201), A second drive current feedback control unit (203B) that feedback-controls the control amount of the drive current of the second electromagnetic brake (27);
A control apparatus for a variable valve timing mechanism, comprising:
前記可変バルブタイミング機構(113)が、内燃機関(101)のクランクシャフト(120)から回転を伝達される駆動回転体(2)と、カムシャフト側の従動回転体(134,8)とが組付角調整機構(4)を介して同軸に連結され、前記組付角調整機構(4)によって前記駆動回転体(2)と従動回転体(134,8)との組付角度を変化させることで、機関弁(105)のバルブタイミングを変化させる構成であって、前記組付角調整機構(4)が、一端の回転部(14d)が前記駆動回転体(2)と従動回転体(134,8)との一方に回転可能に連結されると共に、他端のスライド部(14a)が前記駆動回転体(2)と従動回転体(134,8)との他方に設けられた径方向ガイド(2g)により径方向にスライド可能に連結されるリンクアーム(14)を備え、前記スライド部(14a)を径方向に変位させる渦巻き状ガイド(28)が形成されたガイドプレート(24)を、第1及び第2の電磁ブレーキ(26,27)によって前記駆動回転体(2)に対して減速方向及び増速方向に相対回転させることによって、前記回転部(14d)の位置を周方向に相対変位させ、前記駆動回転体(2)と従動回転体(134,8)との組付角度を変化させる構成であることを特徴とする請求項1記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。The variable valve timing mechanism (113) is composed of a drive rotor (2) to which rotation is transmitted from the crankshaft (120) of the internal combustion engine (101) and a driven rotor (134, 8) on the camshaft side. Coaxially connected via an angle adjustment mechanism (4), and the assembly angle between the drive rotator (2) and the driven rotator (134, 8) is changed by the assembly angle adjustment mechanism (4). Thus, the valve timing of the engine valve (105) is changed, and the assembly angle adjusting mechanism (4) is configured such that the rotating part (14d) at one end has the driving rotating body (2) and the driven rotating body (134). , 8) and a radial guide provided at the other end of the drive rotator (2) and the driven rotator (134, 8). (2g) allows continuous sliding in the radial direction Is provided with a link arm (14) is, the sliding portion of the guide plate spiral guide for displacing (14a) in the radial direction (28) is formed (24), first and second electromagnetic brake (26, 27) relative to the drive rotator (2) in the deceleration direction and the speed increase direction, the position of the rotating portion (14d) is relatively displaced in the circumferential direction, and the drive rotator (2) and 2. The control device for a variable valve timing mechanism according to claim 1 , wherein an assembly angle with the driven rotor (134, 8) is changed. 前記ガイドプレート(24)が、キャリア部材(32)を入力要素とし、サンギヤ(30)とリングギヤ(31)との一方を出力要素、他方をフリー要素とする遊星歯車機構(25)を介して回転伝達される構成であって、前記第1の電磁ブレーキ(26)が前記出力要素に制動を与え、前記第2の電磁ブレーキ(27)が前記フリー要素に制動を与える構成であることを特徴とする請求項記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。The guide plate (24) rotates via a planetary gear mechanism (25) having the carrier member (32) as an input element, one of the sun gear (30) and the ring gear (31) as an output element, and the other as a free element. The first electromagnetic brake (26) applies braking to the output element, and the second electromagnetic brake (27) applies braking to the free element. The control apparatus for a variable valve timing mechanism according to claim 2 .
JP2002020587A 2002-01-29 2002-01-29 Control device for variable valve timing mechanism Expired - Fee Related JP4027672B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002020587A JP4027672B2 (en) 2002-01-29 2002-01-29 Control device for variable valve timing mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002020587A JP4027672B2 (en) 2002-01-29 2002-01-29 Control device for variable valve timing mechanism

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003222008A JP2003222008A (en) 2003-08-08
JP4027672B2 true JP4027672B2 (en) 2007-12-26

Family

ID=27744046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002020587A Expired - Fee Related JP4027672B2 (en) 2002-01-29 2002-01-29 Control device for variable valve timing mechanism

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4027672B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9062572B2 (en) 2010-07-02 2015-06-23 Nittan Valve Co., Ltd. Variable cam phaser for automobile engine and controller therefor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9062572B2 (en) 2010-07-02 2015-06-23 Nittan Valve Co., Ltd. Variable cam phaser for automobile engine and controller therefor
US9494058B2 (en) 2010-07-02 2016-11-15 Nittan Valve Co., Ltd. Variable cam phaser for automobile engine and controller therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003222008A (en) 2003-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4060087B2 (en) Control device for variable valve timing mechanism
US7246582B2 (en) Variable valve control apparatus and variable valve controlling method for internal combustion engine
US8091523B2 (en) Apparatus for and method of controlling variable valve timing mechanism
JP4072346B2 (en) Control device for variable valve timing mechanism
US20090260590A1 (en) Phase varying device of engine
JP4027670B2 (en) Control device for variable valve timing mechanism
JP4159854B2 (en) Control device for variable valve timing mechanism
US8001938B2 (en) Valve control apparatus for engine
US5172661A (en) Variable cam phasing device
JP4027672B2 (en) Control device for variable valve timing mechanism
JP4125999B2 (en) Control device for variable valve timing mechanism
JP4104866B2 (en) Control device for variable valve timing mechanism
US20020062798A1 (en) Apparatus and method for diagnosing variable valve timing apparatus
JP4166644B2 (en) Valve timing control device for internal combustion engine
US9416689B2 (en) Method and apparatus for controlling a phase varying apparatus
JP2005016413A (en) Control device for variable valve timing mechanism
JP2008115867A (en) Control device for variable valve timing mechanism
JP4956454B2 (en) Control device for variable valve timing mechanism
JP2003206709A (en) Controller for variable valve timing mechanism
JP2003328786A (en) Control device for variable valve timing mechanism
JP2003222035A (en) Diagnosis device of variable valve timing mechanism
JP2009174473A (en) Control device for variable valve timing mechanism
JP2003222009A (en) Control device of variable valve-timing mechanism
JP2005220760A (en) Variable valve system control device and controller
JP2005054755A (en) Control device for adjustable valve system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040817

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20041217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070424

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070625

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071002

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071010

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101019

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees