JP5803363B2 - 弁開閉時期調整システム - Google Patents
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Description
この装置では、ロック動作・ロック解除動作制御と回転位相変位制御とで異なる応答速度を設定することでそれぞれの動作が最適に行われることが意図されている。しかしながら、ロック要求またはロック解除要求を判定してから、ロック動作・ロック解除動作制御における応答速度の変更設定が行われるので、その判定タイミングが早すぎたり遅すぎたりすると、適正な弁開閉時期の制御ができないという不都合、特にロックピンがロック凹部から抜けないという不都合が生じる。
例えば、作動油の粘性や油圧の低下でロックピンをロック凹部から係脱する作用力の低下や遅れが生じた場合、待機時間を長くすることで、ロック解除動作が確実なものとなる。
待機時間の変更は、tw=t0+Δtで示されている。
さらに、ロック解除行程における油圧の作用状態からも待機時間の修正量を算定することができるという本願発明者の知見に基づき、実回転位相(実角度)の経時的変化、つまり変化率:rλも特性情報の1つとして採用されている。
このような特性情報を入力パラメータとして、一般にはマップ化される次の関係式:Mによって基本的な待機時間が算定可能である。
t0=M(T,rpm,λ)
あるいはt0=M(T,rpm)でもよいし、t0=M(λ)でもよい。
弁開閉時期制御機構(以下単にVVT機構と称する)1は、エンジンのクランクシャフトに対して同期回転する駆動側回転部材としての外部ロータ2と、外部ロータ2に対して同軸上に配置され、カムシャフト19と同期回転する従動側回転部材としての内部ロータ3とを備えている。
相対回転位相を最遅角位相から中間ロック位相までの範囲(以下、「規制範囲Lr」と称する)に規制する規制機構50の構成について、図4に基づき説明する。中間ロック位相とは、後述のロック機構部60によってロックされるときの相対回転位相を指す。
相対回転位相を中間ロック位相にロックするロック機構部60の構成について、図4に基づき説明する。ロック機構部60は、主に段付き円筒形のロック部材6と、ロック部材6を収容するロック部材収容部61と、ロック部材6が突入可能となるようリアプレート21の表面に形成された円孔形状のロック凹部62とから構成される。
規制解除状態を実現するための規制解除流路は、規制時連通路82と解除時連通路83とを備えている。規制時連通路82は、後述するリアプレート通路84、第1貫通路85a及び供給路85cからなり、規制状態を解除するために第1油圧室55に作動油を供給する流路である。また、解除時連通路83は、規制部材5が規制凹部52から退出しているときに、規制解除状態を保持するために第1油圧室55に作動油を供給する流路である。
完全に規制解除可能範囲Ltの領域に位置していることをいう。
ただし厳密には、規制時連通路82と解除時連通路83との切換時においては、規制時連通路82及び解除時連通路83の何れからも作動油が第1油圧室55に供給されるように構成してある。これは、規制時連通路82と解除時連通路83との切換時に何れの連通路も第1油圧室55に接続されない状況が生じると、第1油圧室55が一時的に密閉状態となり、規制部材5の規制・解除動作の円滑性が損なわれてしまうのを防止するためである。
ドレン流路86は、規制部材5が規制凹部52に突入するときに、規制部材5の移動抵抗となる第1油圧室55内の作動油を速やかに排出するための流路である。ドレン流路86は、供給路85c、第2貫通路85b、排出路85d及び排出孔87からなる。排出孔87は、フロントプレート22を回転軸芯の方向に貫通するよう形成されている。
ロック解除流路88は、内部ロータ3内に形成された管状の通路であり、遅角室42と連通している。ロック解除流路88は、第2油圧室65に遅角室42から作動油を供給して、第2受圧面6dに油圧を作用させ、ロック部材6をロック凹部62から退出させるための流路である。
連通流路89は、内部ロータ3内に形成された管状の通路であり、規制解除状態かつロック部材6がフロントプレート22の側にある程度移動した状態で、第1油圧室55と第3油圧室66とを連通するように構成されている。解除時連通路83、第1油圧室55、連通流路89及び第3油圧室66が連通すると、進角室41から第1油圧室55に供給された作動油が第3油圧室66にも供給されるため、規制解除状態とロック解除状態を保持することができる。
以上説明した規制機構50、ロック機構部60及び各流路を用いて、ロック状態を解除する手順について、図5〜図8に基づき説明する。
次に、上述の手順により規制解除状態及びロック解除状態が実現され、通常の運転状態となったときの動作について、図9及び図10に基づき説明する。
最後に、まず規制状態とした後、ロック状態とする手順について、図11〜図13に基づき説明する。
ロック解除命令部93は、ロック解除不良部97からのロック解除正常信号やロック解除不良及びロック動作またはロック解除動作の有無情報を入力し、ロック解除命令を出力する。
目標算定部94は、データ入出力部91から受け取った基本目標角度、ロック解除命令部93から受け取ったロック動作またはロック解除動作の有無情報、待機時間変更部95から受け取った待機時間などに基づいて、目標角度を算定する。なお、この実施形態の目標算定部94は、回転位相変位制御においてロック解除動作やロック動作を伴うかどうかによって油圧制御の応答性の変更するための信号(図ではHとLで示されている)も出力する。
ロック解除不良は、実角度が変化しないことで検知できるので、ロック解除不良判定部97には目標角度と実角度が入力されており、ロック解除不良判定部97は所定タイミングにおける実角度の無変化からロック解除不良を判定する。
ステップ#61のチェックでNo分岐の場合、ロック解除不良が生じていないとみなされ、ロック解除命令がクリアされるとともに(#64)、ロック解除不良信号もクリアされる(#65)。さらに、待機時間修正量が「0」にリセットされ、この不良判定処理を終了する(#66)。
図示されていないがこの行程の出発点は、運転停止時であり、規制ピン5とロックピン6のそれぞれが規制凹部52とロック凹部62に突入している。
図示されていないが、始動時には、一旦進角室41に油圧がかけられた後、遅角制御のために遅角室42に作動油が供給される。その際、遅角室42に供給された作動油がロック凹部62に進入して、ロックピン6を押し上げる。
ステップ(2)
ロックピン6がロック凹部62から持ち上げられると遅角室42にかけられた油圧により回転位相が遅角方向に変位する。
ステップ(3)
所定の回転位相まで変位すると、遅角室42への作動油の供給が停止され、次いで進角制御のために進角室41に作動油が供給される。進角室41に供給された作動油が規制ピン5を規制凹部52から持ち上げるためと、ロックピン6の持ち上げ(ロック解除)を保持するためにも利用される。
ステップ(4)
規制ピン5が規制凹部52から持ち上げられると進角室41にかけられた油圧により回転位相が進角方向に変位する。
ステップ(5)
さらに、回転位相の進角方向への変位が、ロックピン6の持ち上げ(ロック解除)が保持されているので、ロック位置を越えてさらに進む。これにより、加速に適した進角位置まで変位が続行する。
(1)上述した実施形態では、制御ユニット7の機能を分かりやすく説明するため、その構成を機能別にブロック化しているが、この機能ブロックは説明目的であり、本発明がこのように区画された機能ブロックに限定されるわけではない。例えば、特性取得部92、ロック解除命令部93、目標算定部94、待機時間変更部95、ロック解除不良判定部97、異常判定部98のいずれかを組み合わせて構築してもよい。また、制御ユニット7自体をエンジンECU11内に構築してもよい。逆に、制御ユニット7の機能を分割して、第2の制御ユニットに構築するようなしてもよい。
(2)制御ユニット7に導入されている種々の関数やマップは、便宜上使用された語句であり、入力パラメータに基づいて出力する演算器、テーブル、ニューラルネットワーク、データベースなど、種々の形態を含むものである。
(3)特性取得部92の微分器921で求められる変位変化率:λは、遅角方向の回転位相変位から求めてもよいし、または進角方向の回転位相変位から求めてもよい。
(4)上述した実施の形態での待機時間変更部96の構成は1つの実施形態であり、特性情報に基づいて待機時間を変更する機能を持つ構成であれば、任意の構成を採用することができる。特に複数の入力パラメータから待機時間を導出するマップの構築は好適な実施形態である。
(5)ここで用いられている油圧という言葉は、流体圧を意味しており、ここでの作動油は、本発明の枠内において種々の圧力を伝達する流体に置き換え可能である。
31:仕切部(変位機構部)
32:ベーン(変位機構部)
41:進角室
42:遅角室
5:規制ピン
52:規制凹部
60:ロック機構部
6:ロック部材(ロックピン)
62:ロック凹部
7:油圧回路
71:油圧ポンプ
72:油圧制御弁
9:制御ユニット
92特性取得部
921:微分器
922:油圧推定部
94:目標算定部
95:待機時間変更部
951:修正時間算定部
952:学習型修正部(修正部)
96:フィードバック制御部
961:偏差算出部
962:PID制御器
963:駆動制御部
97:ロック解除不良判定部
98:異常判定分
Claims (5)
- 内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相を最遅角位相と最進角位相との間で変位させる変位機構部と、前記回転位相の変位範囲内に位置する中間ロック位相でロックピンをロック凹部に係入することで前記回転位相をロックするロック機構部と、前記変位機構部と前記ロック機構部とを油圧駆動する油圧制御弁を含む油圧回路と、前記油圧制御弁の動作を制御する制御系を有する制御ユニットとを含み、
前記変位機構部は、規制ピンが規制凹部に係入することで前記回転位相を所定の範囲に規制する規制機構を備え、
前記制御ユニットが、前記クランク軸に対する前記カム軸の実回転位相の経時変化から算出される回転変位変化率を含む前記油圧回路の油圧動特性に関する特性情報を取得する特性取得部を備え、前記ロック機構部のロック解除後かつ前記規制機構の規制解除前において、前記回転位相を前記中間ロック位相とは異なる位相に待機させる待機時間を前記特性情報に基づいて変更する待機時間変更部が備えられている弁開閉時期調整システム。 - 前記特性情報は、前記油圧回路の油温、油圧、油圧ポンプの回転数、油劣化度のうち少なくとも1つを含む請求項1に記載の弁開閉時期調整システム。
- 前記ロック機構部におけるロック解除不良が検知された場合に前記待機時間を延長修正する修正部が前記待機時間変更部に備えられている請求項1または2に記載の弁開閉時期調整システム。
- 前記修正部が複数回のロック解除不良の学習結果から前記待機時間の修正量を算定する学習型修正部である請求項3に記載の弁開閉時期調整システム。
- 前記待機時間変更部によって延長された前記待機時間がしきい値を越えたとき、異常信号を出力する異常判定部が備えられている請求項1から4のいずれか一項に記載の弁開閉時期調整システム。
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