JP4298535B2

JP4298535B2 - Variable valve controller for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4298535B2
Application number: JP2004032293A
Authority: JP
Inventors: 秀和吉澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2024-02-09
Also published as: JP2005220878A

Description

本発明は、機関バルブの作動角の中心位相を少なくとも可変に制御する内燃機関の可変動弁制御装置に関する。 The present invention relates to a variable valve control apparatus for an internal combustion engine that controls at least a variable center phase of an operating angle of an engine valve.

特許文献１には、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることによって、機関バルブの作動角の中心位相を可変にする可変バルブタイング機構が開示されると共に、前記クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて前記中心位相を検出する構成が開示されている。
特開２０００−２９７６８６号公報 Patent Document 1 discloses a variable valve twing mechanism that varies the center phase of the operating angle of the engine valve by changing the rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft, and the reference of the crankshaft and camshaft. A configuration is disclosed in which the center phase is detected based on a rotation position detection signal.
JP 2000-297686 A

ところで、上記のように、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて、機関バルブの中心位相を検出する構成では、一定のクランク角度毎に中心位相が検出されることになる。
このため、低回転時には、中心位相の検出結果を用いる制御の実行周期よりも中心位相の検出周期が長くなり、この結果、中心位相が更新される間で実際とは異なる中心位相に基づいて制御が行われることになる。 Incidentally, as described above, in the configuration in which the center phase of the engine valve is detected based on the detection signal of the reference rotational position of the crankshaft and the camshaft, the center phase is detected at every constant crank angle.
For this reason, at the time of low rotation, the center phase detection cycle becomes longer than the control execution cycle using the detection result of the center phase, and as a result, the control is performed based on the center phase different from the actual while the center phase is updated. Will be done.

例えば、吸気バルブの作動角の中心位相を、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることによって可変とする可変バルブタイミング機構と、前記吸気バルブのバルブリフト量及び作動角を可変にする可変動弁機構とを備える場合、吸気バルブの開閉時期を、シリンダ残留ガス量や有効排気量などの要求に基づく限界内に制限するためには、可変バルブタイミング機構による中心位相の変化に応じて作動角を制御する必要が生じる。 For example, a variable valve timing mechanism that makes the center phase of the intake valve operating angle variable by changing the rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft, and variable operation that makes the valve lift amount and operating angle of the intake valve variable. In order to limit the opening and closing timing of the intake valve within the limits based on the requirements such as the cylinder residual gas amount and the effective exhaust amount, the operating angle is changed according to the change of the center phase by the variable valve timing mechanism. Need to be controlled.

しかし、上記のように、中心位相の検出周期が長くなると、実際の中心位相とは異なる値に基づいて開閉時期の限界を超えるか否かの判断が行なわれることになり、これによって開閉時期の限界を超える作動角に制御されてしまう可能性があるという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、作動角の中心位相の検出周期が長くなっても、機関バルブの開特性を運転要求に対応して制御できる内燃機関の可変動弁制御装置を提供することを目的とする。 However, as described above, when the detection period of the center phase becomes longer, it is determined whether the opening / closing timing limit is exceeded based on a value different from the actual center phase. There is a problem that the operating angle may exceed the limit.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of controlling the opening characteristics of an engine valve in response to an operation request even when the detection period of the center phase of the operating angle is long. The purpose is to provide.

そのため請求項１記載の発明では、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで機関バルブの作動角の中心位相を可変にする可変バルブタイミング機構と、前記機関バルブの作動角を可変にする可変動弁機構を備えた内燃機関の可変動弁制御装置において、前記クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて前記中心位相を検出すると共に、前記検出信号に基づく前記中心位相の検出周期の間における中心位相の変化を推定し、前記基準回転位置の検出信号に基づいて検出された中心位相及び前記中心位相の推定値に基づいて、前記機関バルブの作動角の最大値を設定し、前記可変動弁機構における作動角の目標を前記最大値以下に制限する構成とした。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, the variable valve timing mechanism that varies the center phase of the engine valve operating angle by changing the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft, and the engine valve operating angle is variable. In a variable valve control apparatus for an internal combustion engine having a variable valve mechanism, the center phase is detected based on a detection signal of a reference rotational position of the crankshaft and camshaft, and the center phase based on the detection signal is detected. Estimates changes in the center phase during the detection cycle, and sets the maximum value of the engine valve operating angle based on the center phase detected based on the detection signal of the reference rotational position and the estimated value of the center phase The target of the operating angle in the variable valve mechanism is limited to the maximum value or less .

かかる構成によると、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出は、一定のクランク角度毎に行なわれることになるので、前記検出信号に基づく前記中心位相の検出周期の間において中心位相の変化を推定させる。
そして、前記中心位相の検出値及び推定値に基づいて機関バルブの作動角の最大値を設定し、前記可変動弁機構における作動角の目標を前記最大値以下に制限することで、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出が一定のクランク角度毎に行なわれても、その間で、機関バルブの開閉時期が限界を超え、運転性が悪化することを回避する。 According to such a configuration, since the detection of the center phase based on the detection signal of the reference rotational position of the crankshaft and the camshaft is performed at every constant crank angle , the detection cycle of the center phase based on the detection signal is The change of the center phase is estimated between.
And setting the maximum value of the operating angle of the engine valve based on the detected value and the estimated value of the center phase, and limiting the target of the operating angle in the variable valve mechanism to the maximum value or less, Even if the detection of the center phase based on the detection signal of the reference rotation position of the camshaft is performed at every constant crank angle, the opening / closing timing of the engine valve exceeds the limit during that period , and the drivability is avoided.

請求項２記載の発明では、前記機関バルブの開閉時期が、前記基準回転位置の検出信号に基づき検出された中心位相と推定値とのいずれを制御パラメータとして選択した場合においても、機関バルブ作動範囲に対応した作動角の限界値内になるように、前記作動角の最大値を設定する構成とした。
かかる構成によると、基準回転位置の検出信号に基づき検出した中心位相と推定値との双方で、機関バルブの開閉時期が限界値を超えることがないように、作動角の最大値を設定する。 In the invention according to claim 2 , the engine valve operating range is determined when the engine valve opening / closing timing is selected as a control parameter of either the center phase or the estimated value detected based on the detection signal of the reference rotational position. The maximum value of the operating angle is set so as to be within the limit value of the operating angle corresponding to .
According to this configuration, the maximum value of the operating angle is set so that the opening / closing timing of the engine valve does not exceed the limit value in both the center phase detected based on the detection signal of the reference rotational position and the estimated value .

従って、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出が一定のクランク角度毎に行なわれても、その間で、機関バルブの開閉時期が限界を超えるような作動角に制御されることを回避できる。
請求項３記載の発明では、前記基準回転位置の検出信号に基づき検出された中心位相と推定値とのより進角している方を基準として、機関バルブの開時期が進角限界を超えないように、前記機関バルブの作動角の最大値を設定すると共に、前記基準回転位置の検出信号に基づき検出された中心位相と推定値とのより遅角している方を基準として、機関バルブの閉時期が遅角限界を超えないように、前記機関バルブの作動角の最大値を設定する構成とした。 Therefore, even if the detection of the center phase based on the detection signal of the reference rotational position of the crankshaft and camshaft is performed at every fixed crank angle, the operating angle is controlled so that the opening / closing timing of the engine valve exceeds the limit. Can be avoided.
According to a third aspect of the present invention, the opening timing of the engine valve does not exceed the advance angle limit based on the more advanced angle between the center phase detected based on the reference rotation position detection signal and the estimated value. As described above, the maximum value of the operating angle of the engine valve is set , and on the basis of the retarded angle between the center phase detected based on the detection signal of the reference rotational position and the estimated value, the engine valve The maximum value of the operating angle of the engine valve is set so that the closing timing does not exceed the retard limit.

かかる構成によると、基準回転位置の検出信号に基づき検出した中心位相と推定値とのより遅角している方、即ち、機関バルブの閉時期がより遅角限界に近いと判断される方を基準として、機関バルブの閉時期が遅角限界を超えるか否かを判断させ、また、基準回転位置の検出信号に基づき検出した中心位相と推定値とのより進角している方、即ち、機関バルブの開時期がより進角限界に近いと判断される方を基準として、機関バルブの開時期が進角限界を超えるか否かを判断させ、前記閉時期の遅角限界及び開時期の進角限界を超えないように機関バルブの作動角の最大値を設定する。 According to such a configuration, the direction where the center phase detected based on the detection signal of the reference rotational position and the estimated value are more retarded, that is, the engine valve closing timing is judged to be closer to the retard limit. As a reference, it is determined whether or not the closing timing of the engine valve exceeds the retardation limit, and the more advanced one of the center phase and the estimated value detected based on the detection signal of the reference rotation position, that is, Based on the determination that the opening timing of the engine valve is closer to the advance angle limit, it is determined whether or not the opening timing of the engine valve exceeds the advance angle limit. Set the maximum operating angle of the engine valve so that the advance angle limit is not exceeded .

従って、クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出が一定のクランク角度毎に行なわれても、その間で、機関バルブの開時期が進角限界を超えたり、機関バルブの閉時期が遅角限界を超えたりすることを回避できる。 Therefore, even if the detection of the center phase based on the detection signal of the reference rotational position of the crankshaft and the camshaft is performed at every constant crank angle, the opening timing of the engine valve exceeds the advance limit, It is possible to avoid that the closing timing of exceeds the retard limit.

図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、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。
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。 FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine for a vehicle according to an embodiment.
In FIG. 1, an electronic control throttle 104 that opens and closes a throttle valve 103 b by a throttle motor 103 a is interposed in an intake pipe 102 of the internal combustion engine 101, and a combustion chamber 106 is connected via the electronic control throttle 104 and the intake valve 105. Air is inhaled inside.
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.

前記排気バルブ１０７は、排気側カムシャフト１１０に軸支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ１０５側には、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変するＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２が設けられる。
前記ＶＥＬ機構１１２が、本実施形態における可変動弁機構に相当する。 The exhaust valve 107 is driven to open and close by a cam 111 pivotally supported on the exhaust camshaft 110 while maintaining a constant valve lift, valve operating angle, and valve timing.
On the other hand, on the intake valve 105 side, a variable valve event and lift (VEL) mechanism 112 that continuously varies the valve lift amount of the intake valve 105 together with the operating angle is provided.
The VEL mechanism 112 corresponds to the variable valve mechanism in the present embodiment.

更に、吸気バルブ１０５側には、クランクシャフトに対する吸気側カムシャフトの回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を連続的に可変するＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３が設けられる。
前記ＶＴＣ機構１１３が、本実施形態における可変バルブタイミング機構に相当する。
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は、要求トルクに対応する要求吸入空気量や要求シリンダ残留ガス率等が得られるように、ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する一方、要求の吸入負圧が得られるように、前記電子制御スロットル１０４を制御する。 Further, on the intake valve 105 side, a VTC (Variable Valve Timing Control) mechanism 113 that continuously varies the center phase of the valve operating angle of the intake valve 105 by changing the rotational phase of the intake camshaft with respect to the crankshaft. Is provided.
The VTC mechanism 113 corresponds to the variable valve timing mechanism in the present embodiment.
The engine control unit (ECU) 114 incorporating the microcomputer controls the VEL mechanism 112 and the VTC mechanism 113 so as to obtain the required intake air amount corresponding to the required torque, the required cylinder residual gas rate, and the like. The electronic control throttle 104 is controlled so as to obtain a suction negative pressure.

前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、アクセル開度を検出するアクセルペダルセンサ１１６、クランクシャフト１２０の基準回転位置毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ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、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、カムシャフト１３の基準回転位置毎にカム信号を出力するカムセンサ１３２からの検出信号が入力される。 The ECU 114 includes an air flow meter 115 that detects the intake air amount of the internal combustion engine 101, an accelerator pedal sensor 116 that detects the accelerator opening, a crank angle sensor 117 that outputs a crank angle signal for each reference rotational position of the crankshaft 120, Detection signals from a throttle sensor 118 that detects the opening TVO of the throttle valve 103b, a water temperature sensor 119 that detects the coolant temperature of the internal combustion engine 101, and a cam sensor 132 that outputs a cam signal for each reference rotational position of the camshaft 13 are input. Is done.

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、前記噴射パルス信号の噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。 Further, an electromagnetic fuel injection valve 131 is provided in the intake port 130 upstream of the intake valve 105 of each cylinder. The fuel injection valve 131 is driven to open by the injection pulse signal from the ECU 114, and the injection is performed. An amount of fuel proportional to the injection pulse width (valve opening time) of the pulse signal is injected.
2 to 4 show the structure of the VEL mechanism 112 in detail.

図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカムシャフト１３（駆動軸）と、該カムシャフト１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カムシャフト１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。 The VEL mechanism 112 shown in FIGS. 2 to 4 includes a pair of intake valves 105, 105, a hollow camshaft 13 (drive shaft) rotatably supported by the cam bearing 14 of the cylinder head 11, and the camshaft Two eccentric cams 15 and 15 (drive cams), which are rotational cams supported by the shaft 13, a control shaft 16 rotatably supported by the same cam bearing 14 above the cam shaft 13, and the control shaft 16, a pair of rocker arms 18 and 18 supported by a control cam 17 so as to be swingable, and a pair of independent rockers disposed at upper ends of the intake valves 105 and 105 via valve lifters 19 and 19, respectively. The moving cams 20 and 20 are provided.

前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とは、リンクアーム２５，２５によって連係され、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。 The eccentric cams 15 and 15 and the rocker arms 18 and 18 are linked by link arms 25 and 25, and the rocker arms 18 and 18 and the swing cams 20 and 20 are linked by link members 26 and 26.
The rocker arms 18, 18, the link arms 25, 25, and the link members 26, 26 constitute a transmission mechanism.

前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカムシャフト挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカムシャフト１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
また、前記偏心カム１５は、カムシャフト１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている。 As shown in FIG. 5, the eccentric cam 15 has a substantially ring shape and includes a small-diameter cam main body 15a and a flange portion 15b integrally provided on the outer end surface of the cam main body 15a. A camshaft insertion hole 15 c is formed through the shaft, and the axis X of the cam body 15 a is eccentric from the axis Y of the camshaft 13 by a predetermined amount.
The eccentric cam 15 is press-fitted and fixed to the camshaft 13 on both outer sides that do not interfere with the valve lifter 19 via a cam shaft insertion hole 15c.

前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。 As shown in FIG. 4, the rocker arm 18 is bent in a substantially crank shape, and a central base 18 a is rotatably supported by the control cam 17.
A pin hole 18d into which a pin 21 connected to the tip end of the link arm 25 is press-fitted is formed at one end 18b protruding from the outer end of the base 18a, while the inner end of the base 18a is formed. A pin hole 18e into which a pin 28 connected to one end portion 26a (described later) of each link member 26 is press-fitted is formed in the other end portion 18c projecting from the portion.

前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカムシャフト１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。 The control cam 17 has a cylindrical shape, is fixed to the outer periphery of the control shaft 16, and the position of the axis P1 is eccentric from the axis P2 of the control shaft 16 by α as shown in FIG.
As shown in FIGS. 2, 6, and 7, the rocking cam 20 has a substantially horizontal U shape, and a cam shaft 13 is fitted into a substantially annular base end portion 22 so as to be rotatably supported. A support hole 22a is formed through, and a pin hole 23a is formed through the end 23 located on the other end 18c side of the rocker arm 18.

また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。 Further, a base circle surface 24a on the base end portion 22 side and a cam surface 24b extending in an arc shape from the base circle surface 24a toward the end edge side of the end portion 23 are formed on the lower surface of the swing cam 20. The circular surface 24 a and the cam surface 24 b come into contact with predetermined positions on the upper surfaces of the valve lifters 19 in accordance with the swing position of the swing cam 20.
That is, when viewed from the valve lift characteristics shown in FIG. 8, as shown in FIG. 2, the predetermined angle range θ1 of the base circle surface 24a becomes the base circle section, and the predetermined angle range θ2 from the base circle section θ1 of the cam surface 24b changes. This is a so-called ramp section, and further, a predetermined angle range θ3 from the ramp section θ2 of the cam surface 24b is set to be a lift section.

また、前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
更に、前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。 The link arm 25 includes an annular base portion 25a and a projecting end 25b projecting at a predetermined position on the outer peripheral surface of the base portion 25a. At the center position of the base portion 25a, the cam body of the eccentric cam 15 is provided. A fitting hole 25c is formed in the outer peripheral surface of 15a so as to be freely rotatable, and a pin hole 25d through which the pin 21 is rotatably inserted is formed in the protruding end 25b.
Further, the link member 26 is formed in a straight line having a predetermined length, and circular pin ends 26a and 26b have pin holes 18d in the other end 18c of the rocker arm 18 and the end 23 of the swing cam 20, respectively. , 23a, and pin insertion holes 26c and 26d through which end portions of the pins 28 and 29 are rotatably inserted are formed.

尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。 In addition, snap rings 30, 31, and 32 that restrict the axial movement of the link arm 25 and the link member 26 are provided at one end of each pin 21, 28, and 29.
In the above configuration, the valve lift amount changes as shown in FIGS. 6 and 7 depending on the positional relationship between the axis P2 of the control shaft 16 and the axis P1 of the control cam 17, and the control shaft 16 is rotated. By driving, the position of the axis P2 of the control shaft 16 with respect to the axis P1 of the control cam 17 is changed.

前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が、前記ストッパで制限される最大バルブリフト量と最小バルブリフト量との間の可変範囲内で連続的に変化する（図９参照）。 The control shaft 16 is configured to be rotationally driven by a DC servo motor (actuator) 121 within a predetermined rotational angle range limited by a stopper with the configuration shown in FIG. Is changed by the actuator 121 so that the valve lift amount and the valve operating angle of the intake valve 105 continuously change within a variable range between the maximum valve lift amount and the minimum valve lift amount limited by the stopper. (See FIG. 9).

図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。
一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。 In FIG. 10, the DC servo motor 121 is arranged so that its rotation shaft is parallel to the control shaft 16, and a bevel gear 122 is pivotally supported at the tip of the rotation shaft.
On the other hand, a pair of stays 123a and 123b are fixed to the tip of the control shaft 16, and a nut 124 is swingably supported around an axis parallel to the control shaft 16 connecting the tips of the pair of stays 123a and 123b. The

前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。 A bevel gear 126 meshed with the bevel gear 122 is pivotally supported at the tip of the screw rod 125 meshed with the nut 124, and the screw rod 125 is rotated by the rotation of the DC servo motor 121. The position of the nut 124 that meshes with the 125 is displaced in the axial direction of the screw rod 125 so that the control shaft 16 is rotated.
Here, the direction in which the position of the nut 124 is brought closer to the bevel gear 126 is a direction in which the valve lift amount is reduced, and conversely, the direction in which the position of the nut 124 is moved away from the bevel gear 126 is a direction in which the valve lift amount is increased. ing.

前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度（目標バルブリフト量相当値）に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
また、前記制御軸１６の外周に突出形成したストッパ部材１２８が、固定側の受け部材（図示省略）に対してバルブリフトの増大方向及び減少方向の双方で当接することで、制御軸１６の回転範囲が規制され、これにより最小バルブリフト量及び最大バルブリフト量が規定されるようになっている。 As shown in FIG. 10, a potentiometer type angle sensor 127 for detecting the angle of the control shaft 16 is provided at the tip of the control shaft 16, and the actual angle detected by the angle sensor 127 is the target angle. The ECU 114 feedback-controls the DC servo motor 121 so as to match (a target valve lift amount equivalent value).
In addition, the stopper member 128 protruding from the outer periphery of the control shaft 16 abuts on a receiving member (not shown) on the fixed side in both the increasing direction and decreasing direction of the valve lift, thereby rotating the control shaft 16. The range is regulated so that the minimum valve lift amount and the maximum valve lift amount are defined.

次に、前記ＶＴＣ機構１１３の構成を、図１１に基づいて説明する。
本実施形態におけるＶＴＣ機構１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランクシャフト１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気側カムシャフト１３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。 Next, the configuration of the VTC mechanism 113 will be described with reference to FIG.
The VTC mechanism 113 in the present embodiment is a vane type variable valve timing mechanism, and is connected to a cam sprocket 51 (timing sprocket) rotated by a crankshaft 120 via a timing chain and an end portion of the intake camshaft 13. A rotating member 53 that is fixed and rotatably accommodated in the cam sprocket 51, a hydraulic circuit 54 that rotates the rotating member 53 relative to the cam sprocket 51, and a relative relationship between the cam sprocket 51 and the rotating member 53. And a lock mechanism 60 that selectively locks the rotational position at a predetermined position.

前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー，リアカバー（図示省略）とから構成される。
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。 The cam sprocket 51 includes a rotating part (not shown) having a tooth part meshed with a timing chain (or timing belt) on the outer periphery, and a housing that is disposed in front of the rotating part and rotatably accommodates the rotating member 53. 56, and a front cover and a rear cover (not shown) for closing the front and rear openings of the housing 56.
The housing 56 has a cylindrical shape with openings at the front and rear ends, and has a trapezoidal shape in cross section on the inner peripheral surface, and four partition walls 63 provided along the axial direction of the housing 56 are spaced by 90 °. It is projecting at.

前記回転部材５３は、吸気側カム軸１４の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３を構成する。 The rotating member 53 is fixed to the front end portion of the intake side camshaft 14, and four vanes 78 a, 78 b, 78 c, 78 d are provided on the outer peripheral surface of the annular base 77 at 90 ° intervals.
Each of the first to fourth vanes 78a to 78d has a substantially inverted trapezoidal cross section, and is disposed in a recess between the partition walls 63. The recesses are separated from each other in the rotational direction, and the vanes 78a to 78d. An advance side hydraulic chamber 82 and a retard side hydraulic chamber 83 are formed between both sides and both side surfaces of each partition wall 63.

前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、回転部材５３の最大遅角側の回動位置（基準作動状態）において係合孔（図示省略）に係入するようになっている。
前記油圧回路５４は、進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１，９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ，９４ｂとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。 The lock mechanism 60 is configured such that the lock pin 84 engages with an engagement hole (not shown) at the rotation position (reference operation state) on the maximum retard angle side of the rotation member 53.
The hydraulic circuit 54 includes two systems, a first hydraulic passage 91 that supplies and discharges hydraulic pressure to the advance side hydraulic chamber 82 and a second hydraulic passage 92 that supplies and discharges hydraulic pressure to the retard side hydraulic chamber 83. These hydraulic passages 91 and 92 are connected to a supply passage 93 and drain passages 94a and 94b through passage switching electromagnetic switching valves 95, respectively.

前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、ドレン通路９４ａ，９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
前記第１油圧通路９１は、回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。 The supply passage 93 is provided with an engine-driven oil pump 97 that pumps oil in the oil pan 96, while the downstream ends of the drain passages 94 a and 94 b communicate with the oil pan 96.
The first hydraulic passage 91 is connected to four branch passages 91 d that are formed substantially radially in the base 77 of the rotating member 53 and communicate with the advance-side hydraulic chambers 82. It is connected to four oil holes 92 d that open to the retard side hydraulic chamber 83.

前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１，９２と供給通路９３及びドレン通路９４ａ，９４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
前記ＥＣＵ１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。 The electromagnetic switching valve 95 is configured such that an internal spool valve body relatively switches and controls the hydraulic passages 91 and 92, the supply passage 93, and the drain passages 94a and 94b.
The ECU 114 controls the energization amount for the electromagnetic actuator 99 that drives the electromagnetic switching valve 95 based on a duty control signal on which a dither signal is superimposed.
For example, when a control signal (OFF signal) with a duty ratio of 0% is output to the electromagnetic actuator 99, the hydraulic oil pressure-fed from the oil pump 47 is supplied to the retard-side hydraulic chamber 83 through the second hydraulic passage 92. At the same time, the hydraulic oil in the advance side hydraulic chamber 82 is discharged from the first drain passage 94 a into the oil pan 96 through the first hydraulic passage 91.

従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。 Therefore, the internal pressure of the retard side hydraulic chamber 83 is high and the internal pressure of the advance side hydraulic chamber 82 is low, and the rotating member 53 rotates to the maximum retard side via the vanes 78a to 78b. The opening period (opening timing and closing timing) of the intake valve 105 is delayed.
On the other hand, when a control signal (ON signal) with a duty ratio of 100% is output to the electromagnetic actuator 99, the hydraulic oil is supplied into the advance side hydraulic chamber 82 through the first hydraulic passage 91 and the retard side hydraulic pressure is supplied. The hydraulic oil in the chamber 83 is discharged to the oil pan 96 through the second hydraulic passage 92 and the second drain passage 94b, and the retard side hydraulic chamber 83 becomes low pressure.

このため、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
尚、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を可変とする可変動弁機構、及び、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を可変とする可変バルブタイミング機構を、上記構成のＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３に限定するものでないことは明らかである。 For this reason, the rotating member 53 rotates to the maximum advance side via the vanes 78a to 78d, and thereby the opening period (opening timing and closing timing) of the intake valve 105 is advanced.
Note that a variable valve timing mechanism that makes the valve lift amount of the intake valve 105 variable, and a variable valve timing mechanism that makes the center phase of the operating angle of the intake valve 105 variable by changing the rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft. It is obvious that the above is not limited to the VEL mechanism 112 and the VTC mechanism 113 configured as described above.

前記ＥＣＵ１１４は、前述のように、要求吸入空気量や要求シリンダ残留ガス率等が得られるようにＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御し、吸気バルブ１０５のバルブタイミング，作動角，バルブリフト量を調整する。
ここで、クランク角センサ１１７から出力されるクランク角信号とカムセンサ１３２から出力されるカム信号との位相差を計測することで、吸気バルブの作動角の中心位相を検出し、該検出結果に基づいてＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する。 As described above, the ECU 114 controls the VEL mechanism 112 and the VTC mechanism 113 so that the required intake air amount, the required cylinder residual gas rate, and the like can be obtained, and the valve timing, operating angle, and valve lift amount of the intake valve 105 are controlled. adjust.
Here, by measuring the phase difference between the crank angle signal output from the crank angle sensor 117 and the cam signal output from the cam sensor 132, the center phase of the operating angle of the intake valve is detected, and based on the detection result. The VEL mechanism 112 and the VTC mechanism 113 are controlled.

前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた中心位相の検出は、センサから検出信号が出力される毎、即ち、一定のクランク角度毎に行なわれることになるため、係る検出周期の間では、中心位相の過渡状態において実際の中心位相と検出結果との間にずれを生じる。
従って、センサによる検出結果での中心位相に基づいてＶＥＬ機構１１２を制御して吸気バルブ１０５の作動角を調整すると、吸気バルブ１０５の開時期及び閉時期が過渡的に限界を超えて進角又は遅角され、シンリダ残留ガス量や有効排気量の要求を満たすことができなく可能性がある。 Since the detection of the center phase using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 is performed every time a detection signal is output from the sensor, that is, every certain crank angle, the center phase is detected during the detection cycle. In the phase transient state, a deviation occurs between the actual center phase and the detection result.
Therefore, when the operating angle of the intake valve 105 is adjusted by controlling the VEL mechanism 112 based on the center phase in the detection result of the sensor, the opening timing and closing timing of the intake valve 105 transiently exceed the limit, There is a possibility that it will be delayed and it will not be possible to meet the demand for residual cylinder gas and effective displacement.

そこで、本実施形態では、図１２及び図１３のフローチャートに示すルーチンによって、吸気バルブ１０５の作動角のリミッタを設定し、図１４のフローチャートに示すルーチンによって吸気バルブ１０５の作動角目標に制限を加える構成としてある。
図１２，図１３のフローチャートに示すルーチンにおいて、まず、ステップＳ１では、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた中心位相の検出周期の間における中心位相の変化を推定する。 Therefore, in the present embodiment, the operating angle limiter of the intake valve 105 is set by the routine shown in the flowcharts of FIGS. 12 and 13, and the operating angle target of the intake valve 105 is limited by the routine shown in the flowchart of FIG. As a configuration.
In the routines shown in the flowcharts of FIGS. 12 and 13, first, in step S1, a change in the center phase during the center phase detection period using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 is estimated.

前記推定は、ＶＴＣ機構１１３の電磁アクチュエータ９９に対するデューティ制御信号（操作信号）と実際の中心位相との関係を数式的に表現する伝達関数を予め設定し、該伝達関数に基づきそのときのデューティ制御信号から中心位相を求め、該伝達関数に基づき求めた中心位相の変化から、前記検出周期の間における回転位相を推定する。
また、クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相の変化に連動して出力が変化する回転位相センサを設け、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて回転位相を検出された時点からの回転位相の変化分を前記回転位相センサの検出結果に基づいて求め、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた検出周期の間における回転位相を推定させるようにしても良い。 In the estimation, a transfer function that mathematically expresses a relationship between a duty control signal (operation signal) for the electromagnetic actuator 99 of the VTC mechanism 113 and an actual center phase is set in advance, and duty control at that time is based on the transfer function. The center phase is obtained from the signal, and the rotational phase during the detection period is estimated from the change in the center phase obtained based on the transfer function.
In addition, a rotational phase sensor whose output changes in conjunction with a change in rotational phase between the crankshaft and the camshaft is provided, and the rotational phase from the time point when the rotational phase is detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 is provided. The amount of change may be obtained based on the detection result of the rotational phase sensor, and the rotational phase during the detection period using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 may be estimated.

前記回転位相センサで検出される回転位相の絶対値にばらつきがあっても、回転位相の変化分は比較的精度良く求めることができるので、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出された回転位相を基準としてその後の変化分を回転位相センサで検出させる構成であれば、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた検出周期の間における回転位相を精度良く推定させることができる。 Even if there is a variation in the absolute value of the rotational phase detected by the rotational phase sensor, the amount of change in the rotational phase can be obtained with relatively high accuracy, so that it was detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132. If the rotational phase sensor is used to detect subsequent changes with the rotational phase as a reference, the rotational phase during the detection cycle using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 can be accurately estimated.

更に、クランクシャフト及びカムシャフトの角度位置を任意のタイミングでそれぞれに検出できるセンサを設け、これらセンサで検出されるクランクシャフト及びカムシャフトの角度位置の比較に基づいて、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた検出周期の間における回転位相を推定させることも可能である。
ステップＳ２では、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出された中心位相と、前記ステップＳ１で求めた推定値とを比較する。 Further, sensors capable of detecting the angular positions of the crankshaft and the camshaft at respective arbitrary timings are provided. Based on the comparison of the angular positions of the crankshaft and the camshaft detected by these sensors, the crank angle sensor 117, the cam sensor It is also possible to estimate the rotational phase during the detection period using 132.
In step S2, the center phase detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 is compared with the estimated value obtained in step S1.

そして、ステップＳ３では、前記クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出された中心位相に対して、前記ステップＳ１で求めた推定値の方が進角しているか否かを判別する。
推定値の方が進角している場合には、ステップＳ４へ進む。
ステップＳ４では、前記中心位相が推定値である状態においてＶＥＬ機構１１２を目標（目標作動角）に制御したときの吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯ（推定ＩＶＯ）が、シリンダ残留ガス要求量から決定される開時期ＩＶＯの進角限界（ＩＶＯリミッタ）よりも進角側であるか否かを判別する。 In step S3, it is determined whether or not the estimated value obtained in step S1 is advanced with respect to the center phase detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132.
If the estimated value is advanced, the process proceeds to step S4.
In step S4, the opening timing IVO (estimated IVO) of the intake valve 105 when the VEL mechanism 112 is controlled to the target (target operating angle) in a state where the center phase is an estimated value is determined from the cylinder residual gas request amount. It is determined whether or not it is an advance side with respect to an advance angle limit (IVO limiter) of the open timing IVO.

推定ＩＶＯがＩＶＯリミッタよりも進角側であるときには、ステップＳ５へ進み、中心位相が推定値である状態において、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯをＩＶＯリミッタ位置とするための作動角を、以下の式に基づいて算出する。
作動角＝（最遅角時の中心位相−推定の進角量−ＩＶＯリミッタ）×２
上記の「最遅角時の中心位相」は、ＶＴＣ機構１１３を最遅角側に制御したときの吸気バルブ１０５の作動角の中心位相であって、本実施形態では圧縮ＴＤＣからのクランク角度として表し、例えば４７０°ＣＡとする。 When the estimated IVO is on the more advanced side than the IVO limiter, the process proceeds to step S5, and in the state where the center phase is the estimated value, the operating angle for setting the opening timing IVO of the intake valve 105 to the IVO limiter position is Calculate based on the formula.
Operating angle = (center phase at the most retarded angle−estimated advance amount−IVO limiter) × 2
The above-mentioned “center phase at the most retarded angle” is the center phase of the operating angle of the intake valve 105 when the VTC mechanism 113 is controlled to the most retarded angle side, and in this embodiment, as the crank angle from the compression TDC. For example, 470 ° CA.

また、「推定の進角量」は、前記「最遅角時の中心位相」に対する前記推定値の進角量であり、クランク角度で示される。
従って、「最遅角時の中心位相−推定の進角量」は、中心位相の推定値の圧縮ＴＤＣからのクランク角度を示す。
更に、「ＩＶＯリミッタ」は、前記残ガス要求量から決定される開時期ＩＶＯの進角限界であって、圧縮ＴＤＣからのクランク角度として示される。 The “estimated advance amount” is an advance amount of the estimated value with respect to the “center phase at the most retarded angle”, and is represented by a crank angle.
Therefore, “the center phase at the most retarded angle−the amount of advance of the estimation” indicates the crank angle from the compression TDC of the estimated value of the center phase.
Further, the “IVO limiter” is an advance angle limit of the opening timing IVO determined from the residual gas requirement, and is indicated as a crank angle from the compression TDC.

従って、「最遅角時の中心位相−推定の進角量−ＩＶＯリミッタ」は、推定された中心位相で吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯをＩＶＯリミッタとするための作動角の半分に相当し、これを２倍することで作動角の最大値となる。
ここで、ステップＳ５で求めた作動角以内になるようにＶＥＬ機構１１２の制御目標を制限すれば、実際の中心位相がより進角側である前記推定値になっていたとしても、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが進角限界を超えて進角されてしまうことが回避される。 Therefore, “center phase at the most retarded angle−estimated advance amount−IVO limiter” corresponds to half the operating angle for setting the opening timing IVO of the intake valve 105 to the IVO limiter at the estimated center phase, By doubling this, the maximum operating angle is obtained.
Here, if the control target of the VEL mechanism 112 is limited so as to be within the operating angle obtained in step S5, the intake valve 105 may be used even if the actual center phase is the above-mentioned estimated value on the more advanced side. It is avoided that the opening timing IVO is advanced beyond the advance angle limit.

一方、ステップＳ４で、推定ＩＶＯがＩＶＯリミッタよりも進角側ではないと判断されたときには、ステップＳ６へ進む。
ステップＳ６では、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相の状態においてＶＥＬ機構１１２を目標（目標作動角）に制御したときの吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣ（検出ＩＶＣ）が、有効排気量の要求から決定される閉時期ＩＶＣの遅角限界（ＩＶＣリミッタ）よりも遅角側であるか否かを判別する。 On the other hand, when it is determined in step S4 that the estimated IVO is not on the advance side of the IVO limiter, the process proceeds to step S6.
In step S6, the closing timing IVC (detection IVC) of the intake valve 105 when the VEL mechanism 112 is controlled to the target (target operating angle) in the state of the center phase detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 is It is determined whether or not it is behind the delay angle limit (IVC limiter) of the closing timing IVC determined from the request for the effective exhaust amount.

即ち、ステップＳ６へ進んだ場合には、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相が推定値よりも遅角側であり、実際の中心位相がクランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相と一致している場合に、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが遅角限界を超えて遅角されている可能性がある。
そこで、ステップＳ６では、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相を基準に、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが遅角限界を超えて遅角されているか否かを判別し、遅角限界を超えていると判断されると、ステップＳ７へ進んで、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相の状態であっても、閉時期ＩＶＣが遅角限界を超えることがない作動角最大値を演算する。 That is, when the process proceeds to step S6, the center phase detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 is on the retard side with respect to the estimated value, and the actual center phase is set to the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132. When the center phase coincides with the detected center phase, the closing timing IVC of the intake valve 105 may be delayed beyond the retard limit.
Therefore, in step S6, it is determined whether or not the closing timing IVC of the intake valve 105 is retarded beyond the retard limit based on the center phase detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132, If it is determined that the retard limit is exceeded, the process proceeds to step S7, and the closing timing IVC exceeds the retard limit even in the state of the center phase detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132. The maximum operating angle is calculated.

具体的には、下式によって前記作動角最大値を演算する。
作動角＝（ＩＶＣリミッタ−最遅角時の中心位相＋検出の進角量）×２
ここで、「ＩＶＣリミッタ」は、前記有効排気量の要求から決定される閉時期ＩＶＣの遅角限界であって、圧縮ＴＤＣからのクランク角度として示される。
また、「検出の進角量」は、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相の「最遅角時の中心位相」に対する進角量であり、クランク角度で示される。 Specifically, the maximum operating angle is calculated by the following equation.
Operating angle = (IVC limiter−center phase at the most retarded angle + advance amount of detection) × 2
Here, the “IVC limiter” is a delay angle limit of the closing timing IVC determined from the request for the effective displacement, and is indicated as a crank angle from the compression TDC.
The “advance amount of detection” is an advance amount of the center phase detected by using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 with respect to the “center phase at the most retarded angle”, and is indicated by the crank angle.

そして、「ＩＶＣリミッタ−最遅角時の中心位相」は、中心位相を最遅角した場合に、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣをＩＶＣリミッタとするための作動角の半分に相当し、これに「検出の進角量」を加算することで、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相の状態において、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣをＩＶＣリミッタとするための作動角の半分が求められ、これを２倍することで、最大作動角が求まる。 The “IVC limiter—center phase at the most retarded angle” corresponds to half of the operating angle for setting the closing timing IVC of the intake valve 105 to the IVC limiter when the center phase is most retarded. By adding the “advancing amount of detection”, in the state of the center phase detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132, half the operating angle for setting the closing timing IVC of the intake valve 105 as an IVC limiter. Is obtained, and the maximum operating angle is obtained by doubling this value.

ステップＳ８では、予め記憶された制御軸１６の角度と作動角との相関を示すテーブルを参照して、前記ステップＳ５又はステップＳ７で求めた最大作動角を、制御軸１６の目標角度のリミット値に変換する。
また、ステップＳ３で、中心位相の推定値の方が進角している状態ではないと判断されたとき、即ち、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相が推定値と同じか又はより進角側であるときには、ステップＳ９へ進む。 In step S8, referring to a pre-stored table showing the correlation between the angle of the control shaft 16 and the operating angle, the maximum operating angle obtained in step S5 or step S7 is set as the limit value of the target angle of the control shaft 16. Convert to
When it is determined in step S3 that the estimated value of the center phase is not advanced, that is, the center phase detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 is the same as the estimated value. If the angle is on the more advanced side, the process proceeds to step S9.

ステップＳ９では、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相の状態においてＶＥＬ機構１１２を目標（目標作動角）に制御したときの吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯ（検出ＩＶＯ）が、シリンダ残留ガス要求量から決定される開時期ＩＶＯの進角限界（ＩＶＯリミッタ）よりも進角側であるか否かを判別する。
ステップＳ９で、検出ＩＶＯがＩＶＯリミッタよりも進角側であると判断されると、ステップＳ１０へ進み、下式によって最大作動角を求める。 In step S9, the opening timing IVO (detection IVO) of the intake valve 105 when the VEL mechanism 112 is controlled to the target (target operating angle) in the state of the center phase detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 is It is determined whether or not it is an advance side with respect to the advance limit (IVO limiter) of the opening timing IVO determined from the required cylinder residual gas amount.
If it is determined in step S9 that the detected IVO is on the more advanced side than the IVO limiter, the process proceeds to step S10, and the maximum operating angle is obtained by the following equation.

作動角＝（最遅角時の中心位相−検出の進角量−ＩＶＯリミッタ）×２
ステップＳ９へ進んだ場合には、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いて検出される中心位相がより進角しているので、前記ステップＳ５における最大作動角の演算で用いた「推定の進角量」に代えて「検出の進角量」を用いて、最大作動角を演算させる。 Operating angle = (center phase at the most retarded angle−advance amount of detection−IVO limiter) × 2
When the process proceeds to step S9, since the center phase detected using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132 is further advanced, the "estimated advance angle" used in the calculation of the maximum operating angle in step S5. The maximum operating angle is calculated using “the advance amount of detection” instead of “amount”.

一方、ステップＳ９で、検出ＩＶＯがＩＶＯリミッタよりも進角側ではないと判断されると、より遅角側である推定中心位相である場合に、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが遅角限界を超える可能性があると判断して、ステップＳ１１へ進む。
ステップＳ１１では、前記中心位相が推定値である状態においてＶＥＬ機構１１２を目標（目標作動角）に制御したときの吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣ（推定ＩＶＣ）が、有効排気量の要求から決定される閉時期ＩＶＣの遅角限界（ＩＶＣリミッタ）よりも遅角側であるか否かを判別する。 On the other hand, if it is determined in step S9 that the detected IVO is not on the advance side of the IVO limiter, the closing timing IVC of the intake valve 105 reaches the retard limit when the estimated center phase is on the more retarded side. It is determined that there is a possibility of exceeding, and the process proceeds to step S11.
In step S11, the closing timing IVC (estimated IVC) of the intake valve 105 when the VEL mechanism 112 is controlled to the target (target operating angle) in a state where the center phase is the estimated value is determined from the request for the effective exhaust amount. It is determined whether or not it is on the retard side with respect to the retard limit (IVC limiter) of the closing timing IVC.

そして、推定ＩＶＣがＩＶＣリミッタよりも遅角側である場合には、ステップＳ１２へ進み、下式によって最大作動角を求める。
作動角＝（ＩＶＣリミッタ−最遅角時の中心位相＋推定の進角量）×２
ステップＳ１２へ進んだ場合には、中心位相の推定値がより遅角しているので、前記ステップＳ７における最大作動角の演算で用いた「検出の進角量」に代えて「推定の進角量」を用いて、最大作動角を演算させる。 When the estimated IVC is on the retard side with respect to the IVC limiter, the process proceeds to step S12, and the maximum operating angle is obtained by the following equation.
Operating angle = (IVC limiter−center phase at the most retarded angle + estimated advance amount) × 2
When the process proceeds to step S12, the estimated value of the center phase is more retarded, so that “estimated advance angle” is used instead of the “advance amount of detection” used in the calculation of the maximum operating angle in step S7. The maximum operating angle is calculated using the “quantity”.

ステップＳ１３では、前記ステップＳ８と同様に、前記ステップＳ１０又はステップＳ１２で求めた最大作動角を、制御軸１６の目標角度のリミット値に変換する。
図１４のフローチャートは、前記ステップＳ８又はステップＳ１３で設定された目標角度のリミット値に基づき、ＶＥＬ機構１１２の制御目標を制限する処理を示す。
図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、要求吸入空気量等に基づいて算出された制御軸１６の目標角度が、前記リミット値を超えているか否か、換言すれば、目標作動角が最大作動角よりも大きいか否かを判別する。 In step S13, as in step S8, the maximum operating angle obtained in step S10 or step S12 is converted into a target angle limit value of the control shaft 16.
The flowchart in FIG. 14 shows processing for limiting the control target of the VEL mechanism 112 based on the limit value of the target angle set in step S8 or step S13.
In the flowchart of FIG. 14, in step S21, it is determined whether or not the target angle of the control shaft 16 calculated based on the required intake air amount exceeds the limit value, in other words, the target operating angle is the maximum operating angle. It is discriminated whether or not it is larger.

そして、制御軸１６の目標角度がリミット値を超えていると判断されると、ステップＳ２２へ進み、制御軸１６の最終目標角度に前記リミット値を設定する。
これにより、クランク角センサ１１７，カムセンサ１３２を用いた中心位相の検出周期の間であっても、吸気バルブ１０５の開時期ＩＶＯが進角限界を超え、また、閉時期ＩＶＣが遅角限界を超えて制御されてしまうことを回避できる。 When it is determined that the target angle of the control shaft 16 exceeds the limit value, the process proceeds to step S22, and the limit value is set as the final target angle of the control shaft 16.
Thus, even during the center phase detection cycle using the crank angle sensor 117 and the cam sensor 132, the opening timing IVO of the intake valve 105 exceeds the advance limit, and the closing timing IVC exceeds the retard limit. Can be avoided.

一方、制御軸１６の目標角度がリミット値を超えていない場合には、ステップＳ２３へ進み、要求吸入空気量等に基づいて算出された制御軸１６の目標角度を最終的な目標値にそのまま設定する。
ステップＳ２４では、ステップＳ２２，ステップＳ２３で設定された最終的な目標値に制御軸１６の角度を一致させるべく、前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。 On the other hand, when the target angle of the control shaft 16 does not exceed the limit value, the process proceeds to step S23, and the target angle of the control shaft 16 calculated based on the required intake air amount or the like is set as the final target value as it is. To do.
In step S24, the DC servo motor 121 is feedback-controlled so that the angle of the control shaft 16 matches the final target value set in steps S22 and S23.

尚、上記実施形態では、吸気バルブ１０５側にＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３を備える構成としたが、排気バルブ１０７側にＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３を備える構成において、排気バルブ１０７の閉時期・開時期が遅角限界・進角限界を超えないように、排気バルブ１０７の作動角を制限する構成とすることができる。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項２又は３記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記機関バルブが吸気バルブであって、前記開時期の進角限界が、シリンダ残留ガス量の要求に基づいて設定され、前記閉時期の遅角限界が有効排気量の要求に基づいて設定されることを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。 In the above-described embodiment, the VEL mechanism 112 and the VTC mechanism 113 are provided on the intake valve 105 side. However, in the configuration provided with the VEL mechanism 112 and the VTC mechanism 113 on the exhaust valve 107 side, The operating angle of the exhaust valve 107 can be limited so that the opening timing does not exceed the retard limit / advance limit.
Here, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described together with the effects thereof.
(A) In the variable valve control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 or 3,
The engine valve is an intake valve, and the advance timing limit of the opening timing is set based on a request for the cylinder residual gas amount, and the retardation limit of the closing timing is set based on a request for an effective exhaust amount. A variable valve control apparatus for an internal combustion engine.

かかる構成によると、基準回転位置の検出結果に基づいて一定のクランク角毎に中心位相が検出される間において、吸気バルブの開時期が進角限界を超えることで、シリンダ残留ガス量が要求を超えて多くなることを回避でき、また、吸気バルブの閉時期が遅角限界を超えることで有効排気量が要求よりも小さくなってしまうことが回避される。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相の変化に連動して出力が変化する回転位相センサを備え、
前記クランクシャフト及びカムシャフトの基準回転位置の検出信号に基づいて検出される中心位相からの変化分を、前記回転位相センサの検出結果に基づいて推定することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。 According to such a configuration, the cylinder residual gas amount is required because the opening timing of the intake valve exceeds the advance angle limit while the center phase is detected at every constant crank angle based on the detection result of the reference rotational position. It can be avoided that the amount exceeds the limit, and the effective exhaust amount is prevented from becoming smaller than required due to the closing timing of the intake valve exceeding the retard limit.
(B) In the variable valve control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
Equipped with a rotational phase sensor whose output changes in conjunction with the change in rotational phase of the crankshaft and camshaft,
A variable valve for an internal combustion engine, wherein a change from a center phase detected based on a detection signal of a reference rotational position of the crankshaft and camshaft is estimated based on a detection result of the rotational phase sensor. Control device.

かかる構成によると、基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出周期の間における回転位相の変化を、回転位相センサで検出される回転位相の変化から推定するので、前記検出周期の間における回転位相を精度良く推定できる。
（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記可変バルブタイミング機構の操作信号と所定の伝達関数とに基づいて前記中心位相の変化を推定することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。 According to this configuration, since the change in the rotation phase during the center phase detection period based on the detection signal of the reference rotation position is estimated from the change in the rotation phase detected by the rotation phase sensor, the rotation during the detection period is performed. The phase can be estimated with high accuracy.
(C) In the variable valve control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
A variable valve control apparatus for an internal combustion engine, wherein a change in the center phase is estimated based on an operation signal of the variable valve timing mechanism and a predetermined transfer function.

かかる構成によると、可変バルブタイミング機構に操作信号が出力してから所定の遅れをもって徐々に変化する実際の中心位相の特性を伝達関数で近似し、基準回転位置の検出信号に基づく中心位相の検出が行なわれる間における中心位相の変化を推定する。 According to such a configuration, the characteristic of the actual center phase that gradually changes with a predetermined delay after the operation signal is output to the variable valve timing mechanism is approximated by a transfer function, and the center phase is detected based on the reference rotation position detection signal. The change of the center phase is estimated while.

実施形態における内燃機関のシステム構成図。1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine in an embodiment. ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。Sectional drawing (AA sectional drawing of FIG. 3) which shows a VEL (Variable valve Event and Lift) mechanism. 上記ＶＥＬ機構の側面図。The side view of the said VEL mechanism. 上記ＶＥＬ機構の平面図。The top view of the said VEL mechanism. 上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。The perspective view which shows the eccentric cam used for the said VEL mechanism. 上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。Sectional drawing which shows the effect | action at the time of the low lift of the said VEL mechanism (BB sectional drawing of FIG. 3). 上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。Sectional drawing which shows the effect | action at the time of the high lift of the said VEL mechanism (BB sectional drawing of FIG. 3). 上記ＶＥＬ機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。The valve lift characteristic view corresponding to the base end surface and cam surface of the swing cam in the VEL mechanism. 上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。FIG. 6 is a characteristic diagram of valve timing and valve lift of the VEL mechanism. 上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。The perspective view which shows the rotational drive mechanism of the control shaft in the said VEL mechanism. ＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows a VTC (Variable valve Timing Control) mechanism. ＶＥＬ機構の目標リミット値を設定するルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the routine which sets the target limit value of a VEL mechanism. ＶＥＬ機構の目標リミット値を設定するルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the routine which sets the target limit value of a VEL mechanism. ＶＥＬ機構の目標値のリミット処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the limit process of the target value of a VEL mechanism.

Explanation of symbols

１３…カムシャフト、１６…制御軸、１０１…内燃機関、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構（可変動弁機構）、１１３…ＶＴＣ機構（可変バルブタイミング機構）、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１７…クランク角センサ、１２０…クランクシャフト、１２１…ＤＣサーボモータ、１２７…角度センサ、１３２…カムセンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Camshaft, 16 ... Control shaft, 101 ... Internal combustion engine, 104 ... Electronically controlled throttle, 105 ... Intake valve, 112 ... VEL mechanism (variable valve mechanism), 113 ... VTC mechanism (variable valve timing mechanism), 114 ... Engine control unit (ECU), 117 ... crank angle sensor, 120 ... crankshaft, 121 ... DC servo motor, 127 ... angle sensor, 132 ... cam sensor

Claims

An internal combustion engine provided with a variable valve timing mechanism that varies the center phase of the engine valve operating angle by changing the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft, and a variable valve mechanism that varies the engine valve operating angle In the variable valve control device of
Detecting the center phase based on a detection signal of a reference rotational position of the crankshaft and the camshaft, and estimating a change in the center phase during a detection period of the center phase based on the detection signal ;
Based on the center phase detected based on the detection signal of the reference rotational position and the estimated value of the center phase, the maximum value of the operating angle of the engine valve is set, and the target of the operating angle in the variable valve mechanism is set. A variable valve control apparatus for an internal combustion engine, characterized by being limited to the maximum value or less .

The limit value of the operating angle corresponding to the engine valve operating range, regardless of whether the opening / closing timing of the engine valve is selected as a control parameter between the center phase detected based on the detection signal of the reference rotational position and the estimated value. 2. The variable valve control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the maximum value of the operating angle is set so as to be within .

Relative to the direction which is more advanced between the estimated value and the detected center phase based on the detection signal of the reference rotational position, as opening timing of the engine valve does not exceed the advance-angle limit, operation of the engine valve While setting the maximum value of the corner ,
The operation of the engine valve is performed so that the closing timing of the engine valve does not exceed the retard limit on the basis of the delayed one of the center phase detected based on the detection signal of the reference rotational position and the estimated value. 2. The variable valve control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein a maximum value of the angle is set .