JP4874920B2 - Control device for variable valve mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関における吸・排気バルブ(機関バルブ)の作動特性、例えば、リフト量(又は/及び作動角)やバルブタイミングを可変とする可変動弁機構の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a variable valve mechanism that varies the operating characteristics of intake / exhaust valves (engine valves) in an internal combustion engine, such as lift amount (or / and operating angle) and valve timing.

特許文献1には、バルブタイミングを変更する可変動弁機構(可変バルブタイミング機構)において、応答特性の規範モデルを用いた制御を行うことが開示されている。
これは、可変動弁機構の目標値に対して所望の特性で応答する規範モデルを設定し、フィードフォワード操作量を、可変動弁機構の応答が規範モデルに応答に追従するよう設定する一方、可変動弁機構の経時変化や運転状態によるバラツキによって規範モデルの出力と可変動弁機構の実際の出力とにずれを生じるので、このずれを吸収するように規範モデルの出力と可変動弁機構の実際の出力との偏差に基づいてPID等によるフィードバック操作量を設定し、これらフィードフォワード操作量とフィードバック操作量とに基づいて制御するものである。
特開2003−336528号
Patent Document 1 discloses that control using a reference model of response characteristics is performed in a variable valve mechanism (variable valve timing mechanism) that changes valve timing.
This sets a reference model that responds with desired characteristics to the target value of the variable valve mechanism, and sets the feedforward operation amount so that the response of the variable valve mechanism follows the reference model response, The output of the reference model and the actual output of the variable valve mechanism will be different due to the variation of the variable valve mechanism over time and variations due to operating conditions, so the output of the reference model and the variable valve mechanism will be absorbed to absorb this deviation. Based on the deviation from the actual output, a feedback operation amount by PID or the like is set, and control is performed based on the feedforward operation amount and the feedback operation amount.
JP 2003-336528 A

ところで、特許文献1のような可変動弁機構の制御装置においては、可変動弁機構に機関バルブの開閉に伴い駆動カムからの駆動反力が周期的に印加され、可変動弁機構の出力部に振動を生じる。その振動を抑えようするフィードバック制御の反応で、過大な操作量が出力され、消費電力の増大による燃費の悪化や駆動回路、モータが発熱し、耐久性低下につながる。   By the way, in a control device for a variable valve mechanism such as that disclosed in Patent Document 1, a drive reaction force from a drive cam is periodically applied to the variable valve mechanism as the engine valve is opened and closed, and an output section of the variable valve mechanism Cause vibration. In response to feedback control that suppresses the vibration, an excessive amount of operation is output, resulting in deterioration of fuel consumption due to an increase in power consumption, heat generation of the drive circuit and motor, and a decrease in durability.

そこで、フィードバック制御で規範応答値と比較される実応答値をフィルタ処理によって平滑化することによって、操作量が過大となることを防止することが考えられる。
しかしながら、可変動弁機構の実応答値に対し、フィードバック制御に用いられるフィルタ処理された値は大きな位相差を生じるため、応答性、収束性などの制御性能が損なわれるという問題を生じる。
Therefore, it is conceivable to prevent the operation amount from becoming excessive by smoothing the actual response value compared with the reference response value in the feedback control by the filter processing.
However, since the filtered value used for feedback control has a large phase difference with respect to the actual response value of the variable valve mechanism, there arises a problem that control performance such as responsiveness and convergence is impaired.

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、可変動弁機構の規範応答制御において、操作量が過大となることを抑制しつつ応答性、収束性も満たされるようにすることを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and in the norm response control of the variable valve mechanism, the response and convergence are satisfied while suppressing an excessive operation amount. The purpose is to do.

このため、請求項1に係る発明は、
機関バルブの開弁特性を変更する可変動弁機構を備え、
前記機関バルブの開弁特性の目標値に対応する前記可変動弁機構の目標値を算出する目標値算出手段と、
前記可変動弁機構を、前記目標値に対し規定した応答特性で応答させたときの規範応答値を算出する規範応答値算出手段と、
前記可変動弁機構を、前記目標値に対し規定した応答特性で応答させるためのフィードフォワード操作量を算出するフィードフォワード操作量算出手段と、
前記可変動弁機構の前記規範応答値と実応答値との偏差を無くすためのフィードバック操作量を算出するフィードバック操作量算出手段と、
前記フィードフォワード操作量と前記フィードバック操作量とに基づいて、前記可変動弁機構の駆動手段へ出力される操作量を算出する操作量算出手段と、
を含んで構成した可変動弁機構の制御装置において、
機関側からの反力トルクの影響を除去すべく、前記フィードフォワード操作量とフィードバック操作量とを同一の平滑化特性を用いて平滑化するフィルタ手段を設け、
フィルタ手段で平滑化した操作量を、可変動弁機構の駆動手段に出力することを特徴とする。
For this reason, the invention according to claim 1
Equipped with a variable valve mechanism that changes the valve opening characteristics of the engine valve,
Target value calculating means for calculating a target value of the variable valve mechanism corresponding to a target value of the valve opening characteristic of the engine valve;
Normative response value calculating means for calculating a normative response value when the variable valve mechanism is caused to respond with a response characteristic defined with respect to the target value;
A feedforward manipulated variable calculating means for calculating a feedforward manipulated variable for causing the variable valve mechanism to respond with a response characteristic defined with respect to the target value;
Feedback manipulated variable calculating means for calculating a feedback manipulated variable for eliminating a deviation between the reference response value and the actual response value of the variable valve mechanism;
Based on the feedforward operation amount and the feedback operation amount, an operation amount calculation unit that calculates an operation amount output to the drive unit of the variable valve mechanism,
In a control device for a variable valve mechanism configured to include:
In order to remove the influence of the reaction force torque from the engine side, a filter means for smoothing the feedforward manipulated variable and the feedback manipulated variable using the same smoothing characteristic is provided.
The operation amount smoothed by the filter means is output to the drive means of the variable valve mechanism.

かかる構成によれば、周期的に印加される駆動反力に対し、フィードバック操作量の振幅の増大がフィルタ手段によって平滑化されて駆動手段に出力されるため、駆動力が過大となることを防止して発熱や燃費悪化を抑制できると共に、フィルタ手段を駆動手段の直前に設けたことにより、実応答値をそのまま用いてフィードバック操作量を算出することにより、平滑化に伴う位相遅れによる実応答値と規範応答値との位相差が無くなり、規範応答値に正確に追従させるように制御することができる。   According to such a configuration, an increase in the amplitude of the feedback operation amount is smoothed by the filter unit and output to the drive unit with respect to the drive reaction force applied periodically, and thus the drive force is prevented from becoming excessive. In addition to suppressing heat generation and fuel consumption deterioration, by providing the filter means immediately before the drive means, calculating the feedback manipulated variable using the actual response value as it is, the actual response value due to phase delay due to smoothing And the reference response value are eliminated, and control can be performed so that the reference response value can be accurately followed.

また、請求項2に係る発明は、
請求項1の構成に加え、
規範応答値算出手段を、規定した応答特性とフィルタ手段の平滑化特性とに基づいて規範応答値を算出する構成とした。
かかる構成によれば、平滑化に伴う可変動弁機構の応答遅れを規範応答値にも与えることで、フィードバック制御で用いる規範応答値と実応答値との位相差が無くなり、うねりや変動の発生を抑制できる。
The invention according to claim 2
In addition to the configuration of claim 1,
The normative response value calculating means is configured to calculate the normative response value based on the prescribed response characteristic and the smoothing characteristic of the filter means.
According to such a configuration, by giving the response delay of the variable valve mechanism due to smoothing to the reference response value as well, the phase difference between the reference response value used in the feedback control and the actual response value is eliminated, and undulation and fluctuation occur. Can be suppressed.

また、請求項3に係る発明は、
請求項1,2と同様の基本構成を有した可変動弁機構の制御装置において、
前記フィードフォワード操作量を平滑化する第1フィルタ手段と、
前記フィードバック操作量を平滑化する第2フィルタ手段と、
前記第1フィルタ手段を経由したフィードフォワード操作量と第2フィルタ手段を経由したフィードバック操作量とを加算した操作量を、可変動弁機構の駆動手段に出力する操作量出力手段と、
前記操作量の算出値が前記駆動手段の最大駆動力以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記操作量が最大駆動量以上であると判定されたときから最大駆動力未満となって所定時間を経過するまでの間は、それ以外の通常時における第2フィルタ手段による通常の平滑化を停止または弱めるように切り換える平滑化切換手段と、
を設けたことを特徴とする。
The invention according to claim 3
In the control device for the variable valve mechanism having the same basic configuration as in claims 1 and 2,
First filter means for smoothing the feedforward manipulated variable;
Second filter means for smoothing the feedback manipulated variable;
An operation amount output means for outputting an operation amount obtained by adding the feedforward operation amount via the first filter means and the feedback operation amount via the second filter means to the drive means of the variable valve mechanism;
Determining means for determining whether or not the calculated value of the operation amount is equal to or greater than a maximum driving force of the driving means;
Normal smoothing by the second filter means at other normal times is stopped from when it is determined that the manipulated variable is greater than or equal to the maximum drive amount until less than the maximum drive force and a predetermined time elapses. Or smoothing switching means for switching so as to weaken,
Is provided.

かかる構成とすれば、目標値がランプ応答で変化したり、変化量の小さいステップ応答の場合は、請求項2同様、駆動力が過大となることを防止して発熱や燃費悪化を抑制できると共に、フィルタ手段での平滑化に伴う位相遅れによる実応答値のうねりや変動の発生を抑制できる。
また、目標値の変化量が大きく、操作量の算出値が可変動弁機構の駆動手段の最大駆動力以上となるときは、最大駆動力で飽和され、フィードバック制御機能が働かず、規範応答値と実応答値との偏差が増大するため、フィルタで平滑化されたフィードバック操作量を用いると、収束性が悪化してしまうが、飽和状態のときから飽和状態が解消されてから所定時間の間、フィードバック制御によって該偏差を吸収しようとする際には、第2フィルタによる平滑化を停止または弱められることにより、実偏差に即したフィードバック操作量を用いることにより、収束性の悪化を防止できる。
With this configuration, when the target value changes with a ramp response or a step response with a small change amount, as in claim 2, it is possible to prevent excessive driving force and suppress heat generation and fuel consumption deterioration. Thus, the swell and fluctuation of the actual response value due to the phase delay accompanying the smoothing by the filter means can be suppressed.
In addition, when the amount of change in the target value is large and the calculated value of the manipulated variable is equal to or greater than the maximum driving force of the driving mechanism of the variable valve mechanism, the maximum driving force is saturated, the feedback control function does not work, and the norm response value Since the deviation between the actual response value and the actual response value increases, using a feedback manipulated variable smoothed by a filter degrades the convergence, but for a predetermined time after the saturated state is eliminated from the saturated state. When the deviation is to be absorbed by feedback control, smoothing by the second filter is stopped or weakened, and the use of a feedback operation amount that matches the actual deviation can prevent deterioration of convergence.

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、実施形態における車両用内燃機関のシステム図である。
図1において、内燃機関101は、左右2つのバンクからなるV型機関である。
前記機関101の吸気管102には、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を通過した空気は、各バンクに分配された後、更に、各気筒に分配される。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a system diagram of an internal combustion engine for a vehicle according to an embodiment.
In FIG. 1, an internal combustion engine 101 is a V-type engine composed of two banks on the left and right.
An electronic control throttle 104 is interposed in the intake pipe 102 of the engine 101, and the air that has passed through the electronic control throttle 104 is distributed to each bank and then to each cylinder.

各気筒では、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を介して排出された後、バンク毎に排気が集合され、バンク毎に設けられるフロント触媒108a,108b及びリア触媒109a,109bで浄化される。
前記リア触媒109a,109bで浄化された後のバンク毎の排気は、合流してマフラーに103に流入し、その後大気中に放出される。
In each cylinder, air is sucked into the combustion chamber 106 via the intake valve 105.
The combustion exhaust gas is discharged from the combustion chamber 106 via the exhaust valve 107, and then exhaust gas is collected for each bank and purified by the front catalyst 108a, 108b and the rear catalyst 109a, 109b provided for each bank.
The exhausts of the banks after being purified by the rear catalysts 109a and 109b merge and flow into the muffler 103, and are then released into the atmosphere.

前記排気バルブ107は、排気側カム軸110に軸支されたカムによって一定のリフト,作動角及びバルブタイミング(作動角の中心位相)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のリフトを作動角と共に連続的に可変とする第1の可変動弁機構である作動角・リフト可変機構112a,112bがバンク毎に設けられる。なお、リフトと作動角のいずれか一方のみを可変とする可変動弁機構を適用することもできる。
The exhaust valve 107 is opened and closed by a cam pivotally supported by the exhaust side camshaft 110 while maintaining a certain lift, operating angle, and valve timing (center phase of the operating angle).
On the other hand, on the intake valve 105 side, operating angle / lift variable mechanisms 112a and 112b, which are first variable valve operating mechanisms for continuously changing the lift of the intake valve 105 together with the operating angle, are provided for each bank. It is also possible to apply a variable valve mechanism that makes only one of the lift and the operating angle variable.

更に、吸気バルブ105側には、クランク軸に対する吸気バルブ駆動軸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連続的に可変制御する第2の可変動弁機構である中心位相可変機構113a,113bがバンク毎に設けられる。
マイクロコンピュータを内蔵する電子制御ユニット(ECU)114は、アクセル開度などに対応する目標吸入空気量が得られるように、前記電子制御スロットル104,作動角・リフト可変機構112a,112b及び中心位相可変機構113a,113bを制御する。
Further, on the intake valve 105 side, there is a second variable valve mechanism that continuously and variably controls the center phase of the operating angle of the intake valve 105 by changing the rotational phase of the intake valve drive shaft relative to the crankshaft. Center phase variable mechanisms 113a and 113b are provided for each bank.
An electronic control unit (ECU) 114 with a built-in microcomputer has the electronic control throttle 104, the operating angle / lift variable mechanisms 112a and 112b, and the center phase variable so that a target intake air amount corresponding to the accelerator opening is obtained. The mechanisms 113a and 113b are controlled.

前記電子制御ユニット114には、機関101の吸入空気流量を検出するエアフローメータ115(流量計)、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ116、クランク軸の回転角を検出するクランク角センサ117、電子制御スロットル104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、各バンクの排気空燃比を検出する空燃比センサ111a,111b等からの検出信号が入力される。   The electronic control unit 114 includes an air flow meter 115 (flow meter) that detects the intake air flow rate of the engine 101, an accelerator sensor 116 that detects the amount of depression of the accelerator pedal, a crank angle sensor 117 that detects the rotation angle of the crankshaft, Detection signals from a throttle sensor 118 that detects the opening TVO of the electronically controlled throttle 104, a water temperature sensor 119 that detects the coolant temperature of the engine 101, and air-fuel ratio sensors 111a and 111b that detect the exhaust air-fuel ratio of each bank 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部には、燃料噴射弁131が設けられる。
前記燃料噴射弁131には、燃料タンク132内の燃料が燃料ポンプ133により圧送され、該燃料噴射弁131が、前記電子制御ユニット114からの噴射パルス信号(空燃比制御信号)によって開弁駆動されると、噴射パルス幅(開弁時間)に比例する量の燃料が機関101に噴射される。
A fuel injection valve 131 is provided at the intake port portion upstream of the intake valve 105 of each cylinder.
The fuel in the fuel tank 132 is pumped to the fuel injection valve 131 by a fuel pump 133, and the fuel injection valve 131 is driven to open by an injection pulse signal (air-fuel ratio control signal) from the electronic control unit 114. Then, an amount of fuel proportional to the injection pulse width (valve opening time) is injected into the engine 101.

次に、前記作動角・リフト可変機構112a,112b及び中心位相可変機構113a,113bの構造を、図2〜図4に基づいて説明する。
本実施形態の機関101は、各気筒に一対の吸気バルブ105,105が設けられており、これら吸気バルブ105,105の上方に、クランク軸によって回転駆動される吸気バルブ駆動軸3が気筒列方向に沿って回転可能に支持されている。
Next, the structure of the operating angle / lift variable mechanisms 112a and 112b and the center phase variable mechanisms 113a and 113b will be described with reference to FIGS.
In the engine 101 of this embodiment, a pair of intake valves 105, 105 are provided for each cylinder, and an intake valve drive shaft 3 that is rotationally driven by a crankshaft is above the intake valves 105, 105 in the cylinder row direction. Is supported rotatably.

前記吸気バルブ駆動軸3には、吸気バルブ105のバルブリフタ2aに当接して吸気バルブ105を開閉駆動する揺動カム4が相対回転可能に外嵌されている。
前記吸気バルブ駆動軸3と揺動カム4との間には、吸気バルブ105の作動角及びバルブリフト量を連続的に変更する作動角・リフト可変機構112a,112bが設けられている。
A swing cam 4 that contacts the valve lifter 2a of the intake valve 105 and opens and closes the intake valve 105 is fitted on the intake valve drive shaft 3 so as to be relatively rotatable.
Between the intake valve drive shaft 3 and the swing cam 4, operating angle / lift variable mechanisms 112a and 112b for continuously changing the operating angle and valve lift amount of the intake valve 105 are provided.

また、前記吸気バルブ駆動軸3の一端部には、クランク軸に対する前記吸気バルブ駆動軸3の回転位相を変化させることにより、吸気バルブ105の作動角の中心位相を連続的に変更する中心位相可変機構113a,113bが配設されている。
前記作動角・リフト可変機構112a,112bは、図2及び図3に示すように、吸気バルブ駆動軸3に偏心して固定的に設けられる円形の駆動カム11と、この駆動カム11に相対回転可能に外嵌するリング状リンク12と、吸気バルブ駆動軸3と略平行に気筒列方向へ延びる制御軸13と、この制御軸13に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム14と、この制御カム14に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク12の先端に連結されたロッカアーム15と、このロッカアーム15の他端と揺動カム4とに連結されたロッド状リンク16と、を有している。
Further, at one end of the intake valve drive shaft 3, a center phase variable for continuously changing the center phase of the operation angle of the intake valve 105 by changing the rotational phase of the intake valve drive shaft 3 with respect to the crankshaft. Mechanisms 113a and 113b are provided.
As shown in FIGS. 2 and 3, the operating angle / lift variable mechanisms 112 a and 112 b are rotatable relative to the circular drive cam 11 that is fixedly provided eccentrically to the intake valve drive shaft 3. A ring-shaped link 12 that fits externally, a control shaft 13 that extends substantially parallel to the intake valve drive shaft 3 in the direction of the cylinder row, a circular control cam 14 that is fixed to the control shaft 13 in an eccentric manner, A rocker arm 15 that is externally fitted to the control cam 14 so as to be relatively rotatable, and has one end connected to the tip of the ring-shaped link 12, and a rod-shaped link 16 connected to the other end of the rocker arm 15 and the swing cam 4 ,have.

前記制御軸13は、電動アクチュエータ17(モータ)によりギア列18を介して所定の制御角度範囲内で回転駆動される。
上記の構成により、クランク軸に連動して吸気バルブ駆動軸3が回転すると、駆動カム11を介してリング状リンク12がほぼ並進移動するとともに、ロッカアーム15が制御カム14の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク16を介して揺動カム4が揺動して吸気バルブ105が開閉駆動される。
The control shaft 13 is rotationally driven within a predetermined control angle range via a gear train 18 by an electric actuator 17 (motor).
With the above configuration, when the intake valve drive shaft 3 rotates in conjunction with the crankshaft, the ring-shaped link 12 moves substantially in translation through the drive cam 11 and the rocker arm 15 swings around the axis of the control cam 14. Then, the swing cam 4 swings through the rod-shaped link 16 and the intake valve 105 is driven to open and close.

また、前記制御軸13の回転角度を変化させることにより、ロッカアーム15の揺動中心となる制御カム14の軸心位置が変化して揺動カム4の姿勢が変化する。
これにより、吸気バルブ105の作動角の中心位相を略一定としたままで、吸気バルブ105の作動角及びリフトが連続的に増減変化する。
図4は、前記中心位相可変機構113a,113bを示している。
Further, by changing the rotation angle of the control shaft 13, the axial center position of the control cam 14 serving as the rocking center of the rocker arm 15 is changed, and the posture of the rocking cam 4 is changed.
As a result, the operating angle and lift of the intake valve 105 continuously increase or decrease while the center phase of the operating angle of the intake valve 105 is kept substantially constant.
FIG. 4 shows the center phase variable mechanisms 113a and 113b.

前記中心位相可変機構113a,113bは、クランク軸と同期して回転するスプロケット25に固定され、このスプロケット25と一体的に回転する第1回転体21と、ボルト22aにより前記吸気バルブ駆動軸3の一端に固定され、吸気バルブ駆動軸3と一体的に回転する第2回転体22と、ヘリカルスプライン26により第1回転体21の内周面と第2回転体22の外周面とに噛合する筒状の中間ギア23と、を有している。   The center phase variable mechanisms 113a and 113b are fixed to a sprocket 25 that rotates in synchronization with a crankshaft, and a first rotating body 21 that rotates integrally with the sprocket 25 and a bolt 22a of the intake valve drive shaft 3 are fixed. A second rotating body 22 fixed to one end and rotating integrally with the intake valve drive shaft 3, and a cylinder meshed with the inner peripheral surface of the first rotating body 21 and the outer peripheral surface of the second rotating body 22 by a helical spline 26. Intermediate gear 23.

前記中間ギア23は、ネジ28を介してドラム27が連結されており、このドラム27と中間ギア23との間にねじりスプリング29が介装されている。
前記中間ギア23は、ねじりスプリング29によって遅角方向(図4の左方向)へ付勢されており、電磁リターダ24に電圧を印加して磁力を発生すると、ドラム27及びネジ28を介して進角方向(図4の右方向)へ動かされる。
The intermediate gear 23 is connected to a drum 27 via a screw 28, and a torsion spring 29 is interposed between the drum 27 and the intermediate gear 23.
The intermediate gear 23 is biased in the retarding direction (left direction in FIG. 4) by a torsion spring 29. When a voltage is applied to the electromagnetic retarder 24 to generate a magnetic force, the intermediate gear 23 advances through the drum 27 and the screw 28. It is moved in the angular direction (right direction in FIG. 4).

この中間ギア23の軸方向位置に応じて、回転体21,22の相対位相が変化して、クランク軸に対する吸気バルブ駆動軸3の位相が変化し、吸気バルブ105の作動角の中心位相が連続的に変化する。
前記電動アクチュエータ17及び電磁リターダ24は、前記電子制御ユニット114からの制御信号により駆動制御される。
In accordance with the axial position of the intermediate gear 23, the relative phase of the rotating bodies 21 and 22 changes, the phase of the intake valve drive shaft 3 with respect to the crankshaft changes, and the central phase of the operating angle of the intake valve 105 continues. Changes.
The electric actuator 17 and the electromagnetic retarder 24 are driven and controlled by a control signal from the electronic control unit 114.

尚、前記中心位相可変機構113a,113bの構造を、上記のものに限定するものではなく、クランク軸に対する吸気バルブ駆動軸3(吸気側カム軸)の回転位相を可変とする公知の機構を適用できる。
前記電子制御ユニット114は、前記制御軸13の目標角度(目標リフト)を設定し、角度センサ32で検出される実際の角度が前記目標角度に近づくように、前記電動アクチュエータ17の操作量をフィードバック制御する。
The structure of the center phase variable mechanisms 113a and 113b is not limited to the above-described structure, and a known mechanism that makes the rotational phase of the intake valve drive shaft 3 (intake side camshaft) variable with respect to the crankshaft is applied. it can.
The electronic control unit 114 sets a target angle (target lift) of the control shaft 13 and feeds back an operation amount of the electric actuator 17 so that an actual angle detected by the angle sensor 32 approaches the target angle. Control.

更に、前記電子制御ユニット114は、前記吸気バルブ駆動軸3の所定角度位置で検出信号を出力する駆動軸センサ31からの信号と、前記クランク角センサ117からの検出信号とから、クランク軸に対する吸気バルブ駆動軸3の回転位相を検出し、この検出結果が目標の回転位相に近づくように、前記電磁リターダ24の操作量をフィードバック制御する。   Further, the electronic control unit 114 performs intake air to the crankshaft from a signal from the drive shaft sensor 31 that outputs a detection signal at a predetermined angular position of the intake valve drive shaft 3 and a detection signal from the crank angle sensor 117. The rotational phase of the valve drive shaft 3 is detected, and the operation amount of the electromagnetic retarder 24 is feedback-controlled so that the detection result approaches the target rotational phase.

次に可変動弁機構である作動角・リフト可変機構112a,112b及び中心位相可変機構113a,113bの制御の詳細を説明する。
図5は、作動角・リフト可変機構112(112a,112b)の第1実施形態における制御ブロック図を示す。
目標値算出部Aは、機関運転状態に基づいて、吸気バルブ105の作動角・リフト特性の目標値(目標作動角)に対応する作動角・リフト可変機構112の目標値(制御軸13の目標回転角)θを算出する。
Next, details of control of the variable operating valve / operating angle / lift variable mechanisms 112a and 112b and the center phase variable mechanisms 113a and 113b will be described.
FIG. 5 is a control block diagram of the first embodiment of the variable operating angle / lift mechanism 112 (112a, 112b).
The target value calculation unit A is based on the engine operating state and the target value of the variable operating angle / lift mechanism 112 (target of the control shaft 13) corresponding to the target value (target operating angle) of the operating angle / lift characteristic of the intake valve 105. It calculates a rotation angle) theta T.

規範応答値演算部Bは、作動角・リフト可変機構112の目標値θを入力し、設計者が希望する規定の応答特性(規範応答特性)にしたがって応答させたときの規範応答値θを算出する。すなわち、規範値θは、最終的な目標値θに所望の応答特性で収束させる過渡的な目標値として設定される。
具体的には、下式(1)に示す作動角・リフト可変機構112の下記の動特性(運動方程式)に対し、安定した応答が得られる規範応答特性R(s)を、式(2)のように設定し、式(3)により規範応答値θを算出する。
Nominal response value calculation unit B receives the target value theta T operating angle lift variable mechanism 112, nominal response value when the response according to the response characteristic of the provisions designer desires (nominal response characteristic) theta M Is calculated. That is, the reference value θ M is set as a transient target value that converges to the final target value θ T with a desired response characteristic.
Specifically, the norm response characteristic R (s) for obtaining a stable response to the following dynamic characteristic (motion equation) of the variable operating angle / lift mechanism 112 shown in the following expression (1) is expressed by the expression (2) Then, the normative response value θ M is calculated by the equation (3).

T=J(dθ/dt)+μ(dθ/dt)+Kθ・・・(1)
ただし、T:駆動トルク、θ:作動角・リフト可変機構112の制御軸13の回転角、J:作動角・リフト可変機構112の慣性モーメント、μ:作動角・リフト可変機構112の摩擦係数、K:作動角・リフト可変機構112のバネ定数
R(s)=ω/(s+2ζωs+ω)・・・(2)
ただし、s:ラプラス演算子、ω:周波数、ζ:減衰係数
θ=θ・R(s)・・・(3)
フィードフォワード操作量演算部Cは、作動角・リフト可変機構112を規範応答特性にしたがって応答させるためのフィードフォワード操作量を算出して出力する。
T = J (d 2 θ / dt 2 ) + μ (dθ / dt) + Kθ (1)
Where T: drive torque, θ: rotation angle of the control shaft 13 of the operating angle / lift variable mechanism 112, J: moment of inertia of the operating angle / lift variable mechanism 112, μ: friction coefficient of the operating angle / lift variable mechanism 112, K: Spring constant of operating angle / lift variable mechanism 112 R (s) = ω 2 / (s 2 + 2ζωs + ω 2 ) (2)
S: Laplace operator, ω: frequency, ζ: damping coefficient θ M = θ T · R (s) (3)
The feedforward manipulated variable calculator C calculates and outputs a feedforward manipulated variable for causing the operating angle / lift variable mechanism 112 to respond according to the norm response characteristics.

具体的には、フィードフォワード伝達関数FFF(s)を、次式(4)のように、前記作動角・リフト可変機構112の下記の動特性の伝達関数P(s)を逆変換した関数P−1(s)と規範応答特性R(s)との積P−1(s)・R(s)として設定する。
FF(s)=P−1(s)・R(s)・・・(4)
そして、次式(5)のように、入力した目標値θに伝達関数F(s)を乗じることによりフィードフォワード駆動電流iFFを算出する。
Specifically, the feedforward transfer function F FF (s) is a function obtained by inversely transforming the transfer function P (s) of the following dynamic characteristics of the operating angle / lift variable mechanism 112 as shown in the following equation (4). It is set as the product P −1 (s) · R (s) of P −1 (s) and the reference response characteristic R (s).
F FF (s) = P −1 (s) · R (s) (4)
Then, the feedforward drive current i FF is calculated by multiplying the input target value θ T by the transfer function F F (s) as in the following equation (5).

FF=FFF(s)・θ・・・(5)
電動アクチュエータ17の駆動電流iを、駆動電圧によって制御する場合は、フィードフォワード操作量として、前記フィードフォワード駆動電流iFFを得るフィードフォワード駆動電圧VFFに変換して出力する。
フィードバック操作量演算部Dは、前記規範応答値θと作動角・リフト可変機構112の実応答値(実回転角)θとの偏差θERR(=θ−θ)に基づき、次式(5)により比例要素P、積分要素Iを用いて次式(6)によりフィードバック駆動電流iFBを算出し、フィードバック操作量としてフィードバック駆動電圧VFBに変換して出力する。
i FF = F FF (s) · θ T (5)
When the drive current i of the electric actuator 17 is controlled by the drive voltage, it is converted into a feed-forward drive voltage V FF to obtain the feed-forward drive current i FF as a feed-forward operation amount and output.
Based on the deviation θ ERR (= θ M −θ R ) between the reference response value θ M and the actual response value (actual rotation angle) θ R of the operating angle / lift variable mechanism 112, the feedback manipulated variable calculation unit D The feedback drive current i FB is calculated by the following equation (6) using the proportional element P and the integral element I by the equation (5), converted into the feedback drive voltage V FB as the feedback operation amount, and output.

FB=(P+I/s+Ds)・θERR・・・(6)
フィルタ処理部Eは、前記フィードフォワード駆動電圧VFFとフィードバック駆動電圧VFBとを加算した駆動電圧に対して、平滑化処理を行い最終的な操作量として、作動角・リフト可変機構112(電動アクチュエータ17)に出力する。
すなわち、作動角・リフト可変機構112を規範応答特性にしたがって応答するようにフィードフォワード操作量で制御しつつ、機構のバラツキや使用条件などにより生じる規範値と実際値とのずれを、フィードバック操作量で吸収する制御において、算出された操作量をフィルタ処理して電動アクチュエータ17に出力する構成とした。
i FB = (P + I / s + Ds) · θ ERR (6)
The filter processing unit E performs a smoothing process on the drive voltage obtained by adding the feedforward drive voltage VFF and the feedback drive voltage VFB, and uses the operating angle / lift variable mechanism 112 (electrically driven) as a final operation amount. Output to the actuator 17).
That is, while controlling the operating angle / lift variable mechanism 112 with the feedforward operation amount so as to respond according to the norm response characteristic, the deviation between the normative value and the actual value caused by the variation of the mechanism or the use condition is determined as the feedback operation amount. In the control to be absorbed by the motor, the calculated operation amount is filtered and output to the electric actuator 17.

これにより、該フィルタ処理後の操作量によって駆動された電動アクチュエータ17の実応答値を、フィードバックして規範応答値と比較される実応答値として用いることとなるため、該実応答値の機関バルブ反力による振動を無くし、該振動を抑制すべくフィードバック操作量が過大な値となることが防止されて、消費電力増大による燃費の悪化、電動アクチュエータ17の発熱による耐久性低下を防止できる。   As a result, the actual response value of the electric actuator 17 driven by the manipulated variable after the filter processing is used as an actual response value that is fed back and compared with the reference response value. The vibration due to the reaction force is eliminated, and the feedback operation amount is prevented from becoming an excessive value so as to suppress the vibration, and the deterioration of the fuel consumption due to the increase in power consumption and the decrease in the durability due to the heat generation of the electric actuator 17 can be prevented.

ここで、従来のように実応答値にフィルタ処理を行ってフィードバック値とする構成としても、上記の課題は解消されるが、フィードバック値は規範応答値に追従するが、実応答値が進み側に制御されて変動を生じる。
これに対し、本実施形態のように、操作量にフィルタ処理を行うことにより、実応答値とフィードバック値とが同一値となって位相差を無くすことができる。
Here, even when the actual response value is filtered to obtain the feedback value as in the conventional case, the above problem is solved, but the feedback value follows the reference response value, but the actual response value is advanced. Controlled to cause fluctuations.
On the other hand, by performing the filtering process on the operation amount as in the present embodiment, the actual response value and the feedback value become the same value, and the phase difference can be eliminated.

上記実施形態では、実応答値とフィードバック値との位相差は無くなるが、操作量に対する可変動弁機構の応答が位相遅れを生じたままであるから、うねりや収束性の悪化を生じる。
そこで、第2実施形態では、規範応答値と可変動弁機構の応答との位相差も無くす構成とする。
In the above embodiment, the phase difference between the actual response value and the feedback value is eliminated, but the response of the variable valve mechanism with respect to the manipulated variable remains in phase lag, resulting in swell and deterioration of convergence.
Therefore, in the second embodiment, the phase difference between the reference response value and the response of the variable valve mechanism is eliminated.

そのため、フィルタ処理部Eと作動角・リフト可変機構112とを合わせて1つのプラントと考える。
本第2実施形態の制御ブロック図を、図6に示す。
規範応答値演算部Bは、前記フィルタ処理部Eと作動角・リフト可変機構112とを合わせたプラントに対する規範応答特性R(s)’を、下記(7)式のように、作動角・リフト可変機構112の規範応答特性R(s)と、フィルタ特性F(s)とを合成した算出値として設定し、式(8)により規範応答値θを算出する。
Therefore, the filter processing unit E and the variable operating angle / lift mechanism 112 are considered as one plant.
A control block diagram of the second embodiment is shown in FIG.
The reference response value calculation unit B calculates the reference response characteristic R (s) ′ for the plant in which the filter processing unit E and the variable operating angle / lift mechanism 112 are combined, as shown in the following equation (7). the nominal response characteristics of the variable mechanism 112 R (s), and sets the filter characteristic F (s) as synthesized calculated value, calculates the nominal response value theta M by equation (8).

R(s)’=R(s)・F(s)・・・(7)
θ=θ・R(s)’=θ・R(s)・F(s)・・・(8)
フィードフォワード操作量演算部Cにおけるフィードフォワード伝達関数F(s)は、以下のように設定される。
前記フィルタ処理部Eと作動角・リフト可変機構112とを合わせたプラントの伝達関数P(s)’は、次式(9)で示される。
R (s) '= R (s) · F (s) (7)
θ M = θ T・ R (s) '= θ T・ R (s) ・ F (s) (8)
The feedforward transfer function F F (s) in the feedforward manipulated variable calculation unit C is set as follows.
A transfer function P (s) ′ of the plant in which the filter processing unit E and the operating angle / lift variable mechanism 112 are combined is expressed by the following equation (9).

P(s)’=F(s)・P(s)・・・(9)
したがって、これらプラントの伝達関数P(s)’と規範応答特性R(s)’とに基づいて、フィードフォワード伝達関数FFF(s)は、以下のように設定される。
FF(s)=P−1(s)’・R(s)’
=F−1(s)・P−1(s)・R(s)・F(s)
=P(s)−1・R(s)・・・(10)
結果としては、前記第1実施形態における式(4)と同一となるが、ここで用いる規範応答特性R(s)は、プラントの規範応答特性R(s)’ではなく、フィルタ処理を行わないものに対して設定される規範応答特性である。
P (s) '= F (s) · P (s) (9)
Therefore, the feedforward transfer function F FF (s) is set as follows based on the transfer function P (s) ′ and the reference response characteristic R (s) ′ of these plants.
F FF (s) = P −1 (s) ′ · R (s) ′
= F -1 (s), P -1 (s), R (s), F (s)
= P (s) −1・ R (s) (10)
As a result, although it is the same as Expression (4) in the first embodiment, the normative response characteristic R (s) used here is not the normative response characteristic R (s) ′ of the plant, and no filtering is performed. It is a normative response characteristic set for a thing.

作動角・リフト可変機構112の実応答を所望の規範応答に追従させるには、プラントの規範応答特性R(s)’を、所望の規範応答特性R0(s)とする必要がある。このため、フィルタ処理を含まない規範応答特性R(s)を次式のように逆算すればよい。
R0(s)=R(s)・F(s)
R(s)=R0(s)・F−1(s)・・・・(11)
このようにすれば、操作量が過大となることを防止しつつ、規範応答値と、フィードフォワード操作量とフィードバック操作量を加算した操作量に対する作動角・リフト可変機構112の応答との位相差も無くなるため、規範応答値に実応答値を良好に追従させることができる。
In order to make the actual response of the operating angle / lift variable mechanism 112 follow a desired normative response, the normative response characteristic R (s) ′ of the plant needs to be a desired normative response characteristic R0 (s). For this reason, the normative response characteristic R (s) that does not include the filter processing may be calculated back as in the following equation.
R0 (s) = R (s) · F (s)
R (s) = R0 (s) · F -1 (s) ··· (11)
In this way, the phase difference between the normative response value and the response of the operating angle / lift variable mechanism 112 to the operation amount obtained by adding the feedforward operation amount and the feedback operation amount is prevented while preventing the operation amount from being excessive. Therefore, the actual response value can be satisfactorily followed by the reference response value.

したがって、目標値がランプ応答で変化する場合は、図7(A),(B)に示すように、実応答値をフィルタ処理した値をフィードバックした場合の制御軸回転角(実応答値)の変動(同図(C)参照)も解消される。
また、ステップ応答で変化する場合も、図8に示すように、制御軸回転角(実応答値)の変化量が小さくフィードバック制御が良好に機能する場合は、位相差によるうねりの発生も解消される。
Accordingly, when the target value changes due to the ramp response, as shown in FIGS. 7A and 7B, the control shaft rotation angle (actual response value) when the filtered value of the actual response value is fed back is shown. Fluctuations (see (C) in the figure) are also eliminated.
In addition, even when the step response changes, as shown in FIG. 8, when the control shaft rotation angle (actual response value) is small and the feedback control functions well, the occurrence of the undulation due to the phase difference is eliminated. The

しかし、目標値が大きく変化するステップ応答の過渡時など操作量(算出値)が電動アクチュエータ17の電源電圧を上回り、実際の操作量(駆動電圧)が飽和している状態(通電デューティ比で制御する場合はデューティ比が100%近傍に維持されている状態)ではフィードバック制御が機能しておらず、この飽和状態が解消されて実質的なフィードバック制御を再開する際に、フィルタ処理を行ったフィードバック操作量では、偏差の吸収に遅れを生じ、うねりを発生して収束性が低下するおそれがある。   However, the manipulated variable (calculated value) exceeds the power supply voltage of the electric actuator 17 and the actual manipulated variable (driving voltage) is saturated (controlled by the energization duty ratio) such as when the target value changes greatly in the step response transition. When the duty ratio is maintained in the vicinity of 100%), the feedback control is not functioning, and when this saturation state is eliminated and the substantial feedback control is resumed, the feedback that has been subjected to the filter processing is performed. With the manipulated variable, there is a risk of delay in absorption of the deviation, generating undulations and lowering the convergence.

図9は、上記のような操作量が飽和状態となったときの問題を解消した第3実施形態の制御ブロック図を示す。
本実施形態では、第2実施形態に対し、フィードバック制御におけるフィルタ処理を、条件に応じて変更するものである。そのため、第2実施形態でフィードフォワード操作量とフィードバック操作量とを加算した操作量に対して1個のフィルタ処理部でフィルタ処理を行う構成としていたのに対し、本実施形態では、フィードフォワード操作量演算部Cの後段に第1フィルタ処理部F、フィードバック操作量演算部Dの後段に第2フィルタ処理部Gを接続し、第1フィルタ処理部F及び第2フィルタ処理部Gでそれぞれフィルタ処理された後のフィードバック操作量およびフィードバック操作量を加算して、作動角・リフト可変機構112に出力する。
FIG. 9 shows a control block diagram of the third embodiment in which the problem when the operation amount is saturated as described above.
In the present embodiment, the filter processing in the feedback control is changed according to the conditions with respect to the second embodiment. For this reason, in the second embodiment, the filter processing is performed by one filter processing unit with respect to the operation amount obtained by adding the feedforward operation amount and the feedback operation amount. The first filter processing unit F is connected to the subsequent stage of the amount calculation unit C, and the second filter processing unit G is connected to the subsequent stage of the feedback manipulated variable calculation unit D, and the first filter processing unit F and the second filter processing unit G perform filter processing, respectively. The feedback operation amount and the feedback operation amount after being added are added and output to the variable operating angle / lift mechanism 112.

そして、第1フィルタ処理部Fは、第1、第2実施形態のフィルタ処理部Eと同様の一定のフィルタ処理機能を有するが、第2フィルタ処理部Gは、第1フィルタ処理部Fと同一のフィルタ処理機能を最大レベルとし、フィルタ処理停止状態のレベル0まで徐々にレベルを変更できるように構成されている。
操作量飽和状態判定部Hは、操作量の算出値が電動アクチュエータ17の最大駆動力以上である飽和状態であるか否かを判定する。
The first filter processing unit F has a certain filter processing function similar to the filter processing unit E of the first and second embodiments, but the second filter processing unit G is the same as the first filter processing unit F. The filter processing function is set to the maximum level, and the level can be gradually changed to level 0 in the filter processing stopped state.
The operation amount saturation state determination unit H determines whether or not the calculated value of the operation amount is a saturation state that is equal to or greater than the maximum driving force of the electric actuator 17.

フィルタレベル切換部Iは、前記操作量飽和状態判定部Hからの判定結果に基づいて、第2フィルタ処理部Gのフィルタ機能のレベルを以下のように切り換える。
操作量の算出値が電動アクチュエータ17の最大駆動力以上である飽和状態であるときは、第2フィルタ処理部Gのフィルタ処理を停止(レベル=0)させる。
この結果、第2フィルタ処理部Gから出力されるフィードバック操作量は、第2フィルタ処理部G前段のフィードバック操作量演算部Dで演算されたフィードバック操作量と等しい。
Based on the determination result from the manipulated variable saturation state determination unit H, the filter level switching unit I switches the level of the filter function of the second filter processing unit G as follows.
When the calculated value of the manipulated variable is in a saturated state that is equal to or greater than the maximum driving force of the electric actuator 17, the filter processing of the second filter processing unit G is stopped (level = 0).
As a result, the feedback operation amount output from the second filter processing unit G is equal to the feedback operation amount calculated by the feedback operation amount calculation unit D preceding the second filter processing unit G.

操作量の飽和状態の判定は、操作量(駆動電圧V)の算出値(絶対値)が電源電圧V0以上となっているかによって判定する。また、操作量を通電デューティ比として制御する場合は、通電デューティ比が100%近傍になっているかによって判定することができる。
前記飽和状態が解消されたことが判定されると、該解消後所定時間t0の間に第2フィルタ処理部Gのフィルタ機能レベルを徐々に増大して第1フィルタ処理部Fと同一の最大レベルに切り換える。
The operation amount saturation state is determined by determining whether the calculated value (absolute value) of the operation amount (drive voltage V) is equal to or higher than the power supply voltage V0. Further, when the operation amount is controlled as the energization duty ratio, it can be determined depending on whether the energization duty ratio is near 100%.
When it is determined that the saturated state has been eliminated, the filter function level of the second filter processing unit G is gradually increased during the predetermined time t0 after the cancellation, and the same maximum level as that of the first filter processing unit F is obtained. Switch to.

この間の第2フィルタ処理部Gから出力されるフィードバック操作量FFBは、次式(12)で示される。
FB=[FFB1・(t0−t)+FFB2・t]/t0
FB1:フィードバック操作量演算部で算出したフィードバック操作量
FB2:FFB1を、第2フィルタ処理部により最大レベルでフィルタ処理したときのフィードバック操作量算出値
t:飽和状態解消してからの経過時間
これら以外のときは、第2フィルタ処理部Gを最大レベルでフィルタ処理を行う。
The feedback manipulated variable F FB output from the second filter processing unit G during this period is expressed by the following equation (12).
F FB = [F FB1 · (t0−t) + F FB2 · t] / t0
F FB1 : Feedback manipulated variable calculated by the feedback manipulated variable calculation unit F FB2 : Calculated feedback manipulated variable value when F FB1 is filtered at the maximum level by the second filter processing unit t: Elapsed time since the saturated state was canceled At times other than these, the second filter processing unit G performs the filtering process at the maximum level.

このようにすれば、前記第1及び第2の実施形態と同様に、発熱防止、位相差によるうねり変動防止の効果が得られる。
また、目標値が大きく変化するときなど操作量が飽和した場合においても、飽和状態が解消され、規範応答値と実応答値との偏差をフィードバック制御によって吸収する際に、飽和状態解消直後の偏差が大きいときは、フィルタ処理を行わず、もしくはフィルタ機能のレベルを小さくして設定されたフィードバック操作量を用いることにより、速やかに偏差を減少して収束性を改善できる。また、時間経過によって定常状態に近づいてから最大レベルまでフィルタ機能を高めることで、操作量の振幅が過大となることを抑制して発熱及び燃費の悪化を抑制できる。
In this way, as in the first and second embodiments, the effects of preventing heat generation and preventing undulation fluctuations due to the phase difference can be obtained.
In addition, even when the manipulated variable is saturated, such as when the target value changes significantly, the saturation state is eliminated, and when the deviation between the normative response value and the actual response value is absorbed by feedback control, the deviation immediately after the saturation state is eliminated When is large, the deviation can be quickly reduced and the convergence can be improved by using the feedback operation amount set without performing the filtering process or by reducing the level of the filter function. Further, by increasing the filter function up to the maximum level after approaching the steady state over time, it is possible to suppress the amplitude of the manipulated variable from being excessive and to suppress heat generation and fuel consumption deterioration.

図10は、本実施形態における状態変化の様子を示す。飽和状態解消してからフィルタ処理を停止から徐々にレベルを増大させて前記フィードバック操作量FFB1を用いた操作量Aからフィードバック操作量FFB2を用いた操作量Bに移行する。
本発明を、第2の可変動弁機構である中心位相可変機構113に適用した場合、制御量が吸気バルブ駆動軸3の回転位相、操作量が電磁リターダ24の操作量に代わるだけで、作動角・リフト可変機構112における制御と同様に作用し、同様の効果が得られる。
FIG. 10 shows a state change in the present embodiment. After the saturation state is eliminated, the filtering process is stopped and the level is gradually increased to shift from the operation amount A using the feedback operation amount F FB1 to the operation amount B using the feedback operation amount F FB2 .
When the present invention is applied to the center phase variable mechanism 113 that is the second variable valve mechanism, the control amount is changed only by the rotational phase of the intake valve drive shaft 3 and the operation amount is replaced by the operation amount of the electromagnetic retarder 24. It acts in the same manner as the control in the variable corner / lift mechanism 112, and the same effect is obtained.

作動角・リフト可変機構112に適用した第1〜第3実施形態の制御ブロック図に対し、同様の各実施形態を中心位相可変機構113に適用した場合の制御ブロック図は、作動角・リフト可変機構112を中心位相可変機構113に変更するだけの構成となるから記載を省略する。
これら、作動角・リフト可変機構112および中心位相可変機構113に本発明を適用すれば、各機構で上記効果が得られて望ましいが、一方のみに適用しても十分な効果が得られることは勿論である。
In contrast to the control block diagrams of the first to third embodiments applied to the operating angle / lift variable mechanism 112, the control block diagram when the same embodiments are applied to the center phase variable mechanism 113 is shown in FIG. Since the mechanism 112 is simply changed to the center phase variable mechanism 113, the description is omitted.
If the present invention is applied to the operating angle / lift variable mechanism 112 and the center phase variable mechanism 113, it is desirable that the above effects are obtained in each mechanism, but a sufficient effect can be obtained even if only one of them is applied. Of course.

また、以上の実施形態では、吸気バルブの特性を可変とする可変動弁機構(作動角・リフト可変機構112、中心位相可変機構113)に適用したものを示したが、排気バルブの特性を可変とする可変動弁機構においても、排気バルブの特性を可変とすることによって、吸入空気量特性を可変とすることができるから、本発明を適用することにより、同様の効果を得られる。   In the above embodiment, the variable valve mechanism (variable operating angle / lift mechanism 112, variable center phase mechanism 113) that varies the characteristics of the intake valve is shown. However, the characteristics of the exhaust valve are variable. Also in the variable valve mechanism, the intake air amount characteristic can be made variable by making the exhaust valve characteristic variable, so that the same effect can be obtained by applying the present invention.

また、上記可変動弁機構の性能向上により、特にアイドル時などのエンジン振動抑制効果が得られ、また、実施形態のように、V型機関のバンク毎の可変動弁機構に適用することにより、バンク間の性能をバランスさせることができ、トルク段差回避及び該トルク段差回避による加速性能向上などの効果も得られるものである。   Further, by improving the performance of the variable valve mechanism, an engine vibration suppressing effect can be obtained particularly during idling, and by applying to a variable valve mechanism for each bank of a V-type engine as in the embodiment, Performance between banks can be balanced, and effects such as avoiding a torque step and improving acceleration performance by avoiding the torque step can be obtained.

本発明の実施形態における内燃機関の構成図。The block diagram of the internal combustion engine in embodiment of this invention. 上記実施形態における作動角・リフト可変機構の構造を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the working angle / lift variable mechanism in the said embodiment. 前記作動角・リフト可変機構の側面図。The side view of the said working angle and lift variable mechanism. 上記実施形態における中心位相可変機構を示す断面図。Sectional drawing which shows the center phase variable mechanism in the said embodiment. 上記作動角・リフト可変機構の第1実施形態における制御ブロック図。The control block diagram in 1st Embodiment of the said operating angle and lift variable mechanism. 上記作動角・リフト可変機構の第2実施形態における制御ブロック図。The control block diagram in 2nd Embodiment of the said operating angle and lift variable mechanism. 第2実施形態において、目標値がランプ応答で変化した場合の作用・効果を示す図。The figure which shows an effect | action and effect when a target value changes with a lamp response in 2nd Embodiment. 第2実施形態において、目標値がステップ応答で変化した場合の作用・効果を示す図。The figure which shows an effect | action and effect when a target value changes by step response in 2nd Embodiment. 上記作動角・リフト可変機構の第3実施形態における制御ブロック図。The control block diagram in 3rd Embodiment of the said operating angle and lift variable mechanism. 第3実施形態の作用・効果を示す図。The figure which shows the effect | action and effect of 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101…内燃機関、104…電子制御スロットル、105…吸気バルブ、107…排気バルブ、111a,111b…酸素センサ、112a,112b…作動角・リフト可変機構(VEL)、113a,113b…中心位相可変機構(VTC)、114…電子制御ユニット(ECU)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Internal combustion engine, 104 ... Electronically controlled throttle, 105 ... Intake valve, 107 ... Exhaust valve, 111a, 111b ... Oxygen sensor, 112a, 112b ... Operating angle / lift variable mechanism (VEL), 113a, 113b ... Center phase variable mechanism (VTC), 114 ... Electronic control unit (ECU)

Claims (9)

機関バルブの開弁特性を変更する可変動弁機構を備え、
前記機関バルブの開弁特性の目標値に対応する前記可変動弁機構の目標値を算出する目標値算出手段と、
前記可変動弁機構を、前記目標値に対し規定した応答特性で応答させたときの規範応答値を算出する規範応答値算出手段と、
前記可変動弁機構を、前記目標値に対し規定した応答特性で応答させるためのフィードフォワード操作量を算出するフィードフォワード操作量算出手段と、
前記可変動弁機構の前記規範応答値と実応答値との偏差を無くすためのフィードバック操作量を算出するフィードバック操作量算出手段と、
前記フィードフォワード操作量と前記フィードバック操作量とに基づいて、前記可変動弁機構の駆動手段へ出力される操作量を算出する操作量算出手段と、
を含んで構成した可変動弁機構の制御装置において、
機関側からの反力トルクの影響を除去すべく、前記フィードフォワード操作量とフィードバック操作量とを同一の平滑化特性を用いて平滑化するフィルタ手段を設け、
フィルタ手段で平滑化した操作量を、可変動弁機構の駆動手段に出力することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
Equipped with a variable valve mechanism that changes the valve opening characteristics of the engine valve,
Target value calculating means for calculating a target value of the variable valve mechanism corresponding to a target value of the valve opening characteristic of the engine valve;
Normative response value calculating means for calculating a normative response value when the variable valve mechanism is caused to respond with a response characteristic defined with respect to the target value;
A feedforward manipulated variable calculating means for calculating a feedforward manipulated variable for causing the variable valve mechanism to respond with a response characteristic defined with respect to the target value;
Feedback manipulated variable calculating means for calculating a feedback manipulated variable for eliminating a deviation between the reference response value and the actual response value of the variable valve mechanism;
Based on the feedforward operation amount and the feedback operation amount, an operation amount calculation unit that calculates an operation amount output to the drive unit of the variable valve mechanism,
In a control device for a variable valve mechanism configured to include:
In order to remove the influence of the reaction force torque from the engine side, a filter means for smoothing the feedforward manipulated variable and the feedback manipulated variable using the same smoothing characteristic is provided.
A control apparatus for a variable valve mechanism, wherein the operation amount smoothed by the filter means is output to a drive means for the variable valve mechanism.
機関バルブの開弁特性を変更する可変動弁機構を備え、
前記機関バルブの開弁特性の目標値に対応する前記可変動弁機構の目標値を算出する目標値算出手段と、
前記可変動弁機構を、前記目標値に対し規定した応答特性で応答させたときの規範応答値を算出する規範応答値算出手段と、
前記可変動弁機構を、前記目標値に対し規定した応答特性で応答させるためのフィードフォワード操作量を算出するフィードフォワード操作量算出手段と、
前記可変動弁機構の前記規範応答値と実応答値との偏差を無くすためのフィードバック操作量を算出するフィードバック操作量算出手段と、
前記フィードフォワード操作量と前記フィードバック操作量とに基づいて、前記可変動弁機構の駆動手段へ出力される操作量を算出する操作量算出手段と、
を含んで構成した可変動弁機構の制御装置において、
機関側からの反力トルクの影響を除去すべく、前記フィードフォワード操作量とフィードバック操作量とを同一の平滑化特性を用いて平滑化するフィルタ手段を設け、
フィルタ手段で平滑化した操作量を、可変動弁機構の駆動手段に出力すると共に、
前記規範応答値算出手段は、規定した応答特性とフィルタ手段の平滑化特性とに基づいて規範応答値を算出する構成としたことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
Equipped with a variable valve mechanism that changes the valve opening characteristics of the engine valve,
Target value calculating means for calculating a target value of the variable valve mechanism corresponding to a target value of the valve opening characteristic of the engine valve;
Normative response value calculating means for calculating a normative response value when the variable valve mechanism is caused to respond with a response characteristic defined with respect to the target value;
A feedforward manipulated variable calculating means for calculating a feedforward manipulated variable for causing the variable valve mechanism to respond with a response characteristic defined with respect to the target value;
Feedback manipulated variable calculating means for calculating a feedback manipulated variable for eliminating a deviation between the reference response value and the actual response value of the variable valve mechanism;
Based on the feedforward operation amount and the feedback operation amount, an operation amount calculation unit that calculates an operation amount output to the drive unit of the variable valve mechanism,
In a control device for a variable valve mechanism configured to include:
In order to remove the influence of the reaction force torque from the engine side, a filter means for smoothing the feedforward manipulated variable and the feedback manipulated variable using the same smoothing characteristic is provided.
The operation amount smoothed by the filter means is output to the drive means of the variable valve mechanism,
The control apparatus for a variable valve mechanism, wherein the reference response value calculating means is configured to calculate a reference response value based on a prescribed response characteristic and a smoothing characteristic of the filter means.
機関バルブの開弁特性を変更する可変動弁機構を備え、
前記機関バルブの開弁特性の目標値に対応する前記可変動弁機構の目標値を算出する目標値算出手段と、
前記可変動弁機構を、前記目標値に対し規定した応答特性で応答させたときの規範応答値を算出する規範応答値算出手段と、
前記可変動弁機構を、前記目標値に対し規定した応答特性で応答させるためのフィードフォワード操作量を算出するフィードフォワード操作量算出手段と、
前記可変動弁機構の前記規範応答値と実応答値との偏差を無くすためのフィードバック操作量を算出するフィードバック操作量算出手段と、
前記フィードフォワード操作量と前記フィードバック操作量とに基づいて、前記可変動弁機構の駆動手段へ出力される操作量を算出する操作量算出手段と、
を含んで構成した可変動弁機構の制御装置において、
前記フィードフォワード操作量を平滑化する第1フィルタ手段と
前記フィードバック操作量を平滑化する第2フィルタ手段と、
前記第1フィルタ手段を経由したフィードフォワード操作量と第2フィルタ手段を経由したフィードバック操作量とを加算した操作量を、可変動弁機構の駆動手段に出力する操作量出力手段と、
前記操作量の算出値が前記駆動手段の最大駆動力以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記操作量が最大駆動量以上であると判定されたときから最大駆動力未満となって所定時間を経過するまでの間は、それ以外の通常時における第2フィルタ手段による通常の平滑化を停止または弱めるように切り換える平滑化切換手段と、
を設けたことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
Equipped with a variable valve mechanism that changes the valve opening characteristics of the engine valve,
Target value calculating means for calculating a target value of the variable valve mechanism corresponding to a target value of the valve opening characteristic of the engine valve;
Normative response value calculating means for calculating a normative response value when the variable valve mechanism is caused to respond with a response characteristic defined with respect to the target value;
A feedforward manipulated variable calculating means for calculating a feedforward manipulated variable for causing the variable valve mechanism to respond with a response characteristic defined with respect to the target value;
Feedback manipulated variable calculating means for calculating a feedback manipulated variable for eliminating a deviation between the reference response value and the actual response value of the variable valve mechanism;
Based on the feedforward operation amount and the feedback operation amount, an operation amount calculation unit that calculates an operation amount output to the drive unit of the variable valve mechanism,
In a control device for a variable valve mechanism configured to include:
First filter means for smoothing the feedforward manipulated variable; second filter means for smoothing the feedback manipulated variable;
An operation amount output means for outputting an operation amount obtained by adding the feedforward operation amount via the first filter means and the feedback operation amount via the second filter means to the drive means of the variable valve mechanism;
Determining means for determining whether or not the calculated value of the operation amount is equal to or greater than a maximum driving force of the driving means;
Normal smoothing by the second filter means at other normal times is stopped from when it is determined that the manipulated variable is greater than or equal to the maximum drive amount until less than the maximum drive force and a predetermined time elapses. Or smoothing switching means for switching so as to weaken,
A control apparatus for a variable valve mechanism, comprising:
前記規範応答値特性手段は、前記規定した応答特性と、前記第1フィルタ手段による平滑化特性とに基づいて規範応答値を算出することを特徴とする請求項3に記載の可変動弁機構の制御装置。   The variable valve mechanism according to claim 3, wherein the reference response value characteristic means calculates a reference response value based on the prescribed response characteristic and a smoothing characteristic by the first filter means. Control device. 前記平滑化切換手段は、前記操作量の算出値が最大駆動力以上のときは、第2フィルタ手段の平滑化を停止し、最大駆動量未満となって所定時間を経過するまでの間は、平滑化を徐々に通常時レベルに戻すことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の可変動弁機構の制御装置。   When the calculated value of the manipulated variable is equal to or greater than the maximum driving force, the smoothing switching unit stops the smoothing of the second filter unit, and is less than the maximum driving amount until a predetermined time elapses. 5. The control device for a variable valve mechanism according to claim 3, wherein smoothing is gradually returned to a normal level. 前記駆動手段は、操作量を駆動電圧とする電動アクチュエータであり、前記最大駆動量以上であることを、駆動電源電圧以上であることによって判定することを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれか1つに記載の可変動弁機構の制御装置。   6. The drive means according to claim 3, wherein the drive means is an electric actuator having an operation amount as a drive voltage, and it is determined that the drive amount is equal to or greater than the maximum drive amount by being equal to or greater than a drive power supply voltage. The control apparatus of the variable valve mechanism as described in any one. 前記駆動手段は、操作量を通電デューティ比とする電動アクチュエータであり、前記最大駆動量以上であることを、通電デューティ比が100%近傍であることによって判定することを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれか1つに記載の可変動弁機構の制御装置。   The drive means is an electric actuator having an operation amount as an energization duty ratio, and determines that the operation amount is equal to or greater than the maximum drive amount based on an energization duty ratio in the vicinity of 100%. The control device for a variable valve mechanism according to claim 5. 前記可変動弁機構は、機関バルブの作動角、リフト量の少なくとも一方を可変とする機構であることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の可変動弁機構の制御装置。   The variable valve mechanism according to any one of claims 1 to 7, wherein the variable valve mechanism is a mechanism that varies at least one of an operating angle and a lift amount of an engine valve. Control device. 前記可変動弁機構は、機関バルブの中心位相を可変とする機構であることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の可変動弁機構の制御装置。   The variable valve mechanism control apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the variable valve mechanism is a mechanism that varies a center phase of the engine valve.
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