JPH04506851A - 可変バルブタイミング装置におけるカムシャフト位相フィードバック制御による自動校正法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 可変バルブタイミング装置におけるカムシャフト位相フィードバック制御による 自動校正瞥誉ｍ法発明の背景と概要 一般的には、本発明は、エンジンサイクルの間にバルブの開閉の望ましい時間関 係（タイミング）を得るため吸気および／または排気カムシャフトがエンジンの クランクシャフトに関連して調節されるような、内燃エンジンのための可変バル ブタイミング装置に関する。さらに特定化すれば、本発明は、フィードバックセ ンサーによって測定されるような見掛けのカムシャフト位相とクランクシャフト に関するカムシャフトの結合機構に基づいて存在している実際のカムシャフト位 相との間に不一致を実質的に除去するための、カムシャフト位相フィードバック の自動校正に関する。

クランクシャフトに関連して、単数のカムシャフトまたは複数のカムシャフトの 位相を調節することにより動作する可変バルブタイミング装置の例は、共通的に 割当てられた米国特許第４，７４４，３３８号の中で説明されている。カムシャ フト調節は電気機械式アクチュエーターによって動作させられる機械式調節機構 による閉ループ方法で実行される。

この電気機械式アクチュエーターは電子制御ユニット（ＥＣＵ）の制御の下にあ る。カムシャフトの忠実な調節を実現するために、フィードバックセンサーがＥ ＣＵの制御の下で各カムシャフトに結び付いていて、ＥＣＵにカムシャフト位相 フィードバックを提供する。そのようなフィードバックによって備えられる閉ル ープ制御は、指令された位相と実際の位相との間の誤差をな（し、装置が適正に 校正されると考えられるセンサー取付誤差、機構許容差、エンジン毎の差異等に よって、カム位相フィードバックにおいてはある量の不確実さが存在し、そして このことは閉ループ制御によって消滅させることはできない。各センサーの個々 の校正、ということは可能な解決策ではあるが、時間のかかることであり、また 製造工程に適用した場合には高価なものとなる。本発明は、極めて時間消費の少 ない、そして高価にならない解決策に関する。本発明は、そのような校正が装置 の寿命期間内にわたって行なわれ、その結果、初期校正の後に生じたセンサー位 相関係のどのような変化の影響をも装置内に取込まないという、結果的に付加さ れた利点を有する校正をＥＣＵ自身が実行することを意図している。

ＥＣＵがマイクロプロセッサ−を基にした制御を有する場合には、本発明は容易 に、主としてソフトウェアにおいて、実行できるのであるが、調節機構内に組述 べた特許に含まれるような型式の装置においては、短かいドエルが機械式の調節 カム内に組み込まれるように、機構が変更されなくてはならない。このドエルは 、カムプロフィールの特定の場所に設けられ、このドエルが、カムと関係してい るカムフロツー上に作用する時には、カムシャフト位相がクランクシャフトに対 して既知の関係にあるようにされる。このドエルがカムフロワーに作用すると、 カムシャフト位相には結果として何の変化も起こらず、そしてセンサー出力も結 果として何の変化も生じさせない。ＥＣＵは位相変化におけるこの欠損を検出す るので、こうしてドエルがいつカムフロツー上に作用したかを知ることができる 。ドエルがカムフロツー上に作用した時に存在しているカムシャフト位相は知ら れているので、ＥＣＵは、正しいカムシャフト位相を正確に表わしていると思わ れているセンサーフィードバックを受信すると同時に、実際の、または正しい、 カムシャフト位相を知ることになる。センサーフィードバックが、この時点で期 待されている位相に相応していないならば、ＥＣＵはセンサーフィードバックが 適正に校正されていないことを知る。ＥＣＵは実際のセンサー測定値をそれが示 すべき値から差し引くことによって相違の量を計算し、そしてこの計算の結果は 、適正に校正されたフィードバック測定値を得るためにセンサーからのフィード バックに代数的に加えられるオフセット値とされる。この自動校正ルーチンはエ ンジンが動作している間のある時間に生ずるようプログラムされているので、フ ィードバック測定値の正確さが維持される。自動校正ルーチンの発生をプログラ ムする１つの方法は、エンジンのアイドリング（閉スロットル）が感知された時 には常にそのルーチンを開始させることである。いずれかのアイドリングの期間 が十分に長ければ、このルーチンは完了する。このオフセット値はマイクロプロ セッサ−と結合しているメモリー内に蓄積されるが、自動校正ルーチンの完了の 後にオフセット値の変更があった場合には更新される。

本発明の、これまでに述べた特色、長所および利得は付加されている実施例を基 に、添付図面を参照しながら詳細な説明と請求の範囲を調べることにより理解さ れる。

図面類は、本発明の望ましい実施例として現在時点で考えられる最善の方法で、 本発明の原理を開示する図面の簡単な説明 第１図は本発明の自動校正の特色を組み込んだ可変バルブタイミング装置のブロ ック図であり、第２図は自動校正処理手順（過程）内の段階を表わすブロック図 であり、 第３図は本発明の原理を理解するのに有益な説明図である。

望ましい実施例の説明 第１図に開示されている装置１０は全体的に特許第４．７４４．３３８号に含ま れるものと類似である。

これはＥＣＵ１２．モーター１４．カムシャフト調節機構１６．および位相セン サー１８とを含んでおり、それらの総ては内燃エンジンのカムシャフト２０と結 び付いている。このカムシャフトはエンジンシリンダーと関連づけられているバ ルブを制御している。よく知られているように、排気カムシャフトは排気バルブ を制御し、そして吸気カムシャフトは吸気バルブを制御する。制御されているも のとして単に１つのカムシャフトだけが示されているとしても、単独の調節機構 によ、て２つ以上のカムシャフトが制御されるということを理解すべきである。

ＥＣＵ１２はい（つかの入力を受けるものとして示されている。それらの１つは 閉スロツトル信号であり、他の１つはセンサー１８からのフィードバック信号で ある。ＥＣＵは、カムシャフト２０の相応する位相における結果を意図して、モ ーター１４のある動作を指令する出力信号を提供する。カムシャフトの応答はセ ンサー１８によってモニターされて、カムシャフトの位相が閉ループ制御される 。

カムシャフト調節用機構１６は、モーター１４によってカムシャフト２０の望ま しい位相にセットするよう位置決めされるカム２２を有している。このカムプロ フィールは、カム回転の進展がカムシャフト位相に何らかの変化を生じさせるよ うに設計されているが、特別の場所においてプロフィール内に故意に設計された ドエル２４においてはそうではない。ドエル２４が、結び付けているカムフォロ ワー上に作用する時に、カムシャフト２０は、機構１６により特定の既知の位相 角まで動作される。同時に、センサー１８からのフィードバック信号は、フィー ドバック系内のジッターを表わす一定の許容値内で、正確な位相の同じ角度を表 示する。センサーが適正なカムシャフト位相を正確に表示することに失敗すれば 、校正が必要とされる。

校正は以下の方法で行なわれる。

ドエル２４が、結び付いているカムフォロワー上に作用するセツティング位置ま で、調節機構１６がカム２２を持って（ると、センサー１８からの信号は、ドエ ルがフォロワー上にある間、何の変化もしない。これは、ＥＣＵ１２によって位 相変化が指令されているとしても、フォロワー上のドエルの作用がカムシャフト ２０の位相に何の変化をも生じさせないので当然のことである。センサー１８か らの信号における、この変化の欠損はＥＣＵ１２によって検出され、その結果、 ドエル２４がフォロワー上に作用する範囲をカム２２が回転していることを、Ｅ ＣＵが知ることになる。

この時、ＥＣＵはまた、調節用機構１６を介して、クランクシャフトへのカムシ ャフトの機械的結合によって、カムシャフト２０の本当の位相をも知っているの で、ＥＣＵはセンサー１８からの信号がカムシャフトの現在の実際の位相に合致 しているかどうか判断することができる。もしそれらジッター許容値以内で等し ければ、センサーは適正に校正されている。しかし、それらが等しくなければ、 オフセットをフィードバック信号に加えることによって、閉ループ制御によって 処理される前にフィードバック信号を補正することができる。このオフセットは 、調節用機構１６のこの条件において存在が知られている真の位相からフィード バック測定値を差し引くことによって計算され、そしてこのオフセットはフィー ドバック信号に代数的に加えられる。第３図の図表（ダイヤグラム）はこれを示 している。

この図表においては、位相の実際の範囲はセンサー１８によって供給されるよう な見た目の範囲に等しいが、しかし見た目の範囲は右側にオフセットしている。

ドエル２４の場所は位相の実際の範囲において、固定された、既知の場所である 。しかし、位相の見た目の範囲においては、ドエルはその範囲内の異なる、そし て誤った場所に表われる。この場所は、見た目の範囲が実際の範囲からオフセッ トされている量だけ誤差がある。見た目の範囲において、補正された場所で見え るドエルに関しては、オフセットの量はセンサー信号に加えられるべきである。

同様に、見た目の範囲が実際の範囲よりも左側にオフセットしているのであれば 、オフセットはセンサー信号から差し引かれる。第１図から知られるように、セ ンサー信号が閉ループ制御によって処理される前に、オフセットはセンサーフィ ードバック信号に加えられ、こうして誤差は装置内から排除される。

第２図は自動校正を行う際に実行される一般的な段階２６．２８および３０を示 したブロック図である。

本発明は容易に実施可能である。特許第４，７４４．３３８号に示される装置に 必要とされる唯一のハードウェア変更は調節機構の調節カムにドエルを組み込む ことである。他の変更は電子回路とソフトウェアに組み込まれれる。

ここでは本発明の１つの望ましい実施例が開示されているが、この原理は池の実 施例においても適用できるということは理解されるべきである。

第１図 第２図 第３゛図 国際調査報告 国際調査報告 ：：；、二ニー゛−″、：’ａｔ’；二二ｚに”Ｍ　：’ｓ　１に；フ：；＝： ＝二；二ｉニー；：コ：：、７：：：：ｍ、二＝τ：二＝：X゛１１ｈａｍ　ｌ ”−“軸°“°”ｅｌ　１Ｍ１ｆｉａ１１−“°“１“＄７１１．。。ＨａｓＰ ａ＋ａｍ。＋ｂｃ＋＋１ｌＩ１１．．ｌｔＱ＋、ａｍａｍ＋ｍ＋、、、ｒｂｍｍ ｗｈｖｋ＠ｆｆ−ｙｅｌｖｍｍ＋エユSＬａｌ＋ｌｌＩＬ

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．エンジンのシリンダーに関連づけられているバルブを作動させるカムシャフ トが、クランクシャフトの位相に対するカムシャフトの位相を感知するセンサー を含む閉ループ制御系によって、エンジンのクランクシャフトに対して位相調節 可能とされている、自動車エンジンのための可変パルプタイミング装置において 、クランクシャフトに対する実際のカムシャフト位相と前記センサーによって求 められる見た目のカムシャフト位格との間の相違が実質的に除去されるように自 動的に当該タイミング装置を校正することができる自動校正用装置を有し、前記 校正用装置は、カムシャフトに対する既知の位相において前記装置に関する動作 のゾーンを規定する手段を有し、ここにおいてカムシャフト位相の所定の指令さ れた調節はカムシャフト位相の何らの相応する調節も、よって、前記センサーに よって指示されるカムシャフト位相においても何の相応する変更をも生じさせな いものであり、前記センサーによって同時に指示されるカムシャフトの位相を、 動作の前記ゾーンの既知の位格に比較し、指命された調節に対するカムシャフト の応答のこの欠如に応答する比較装置、を有し、そして前記比較の量だけ、前記 センサーからの表示されたカムシャフト位相を変更させて、それによって、前記 センサーを校正するための変更装置を有することを特徴とする可変パルプタイミ ング装置。
2. ２．前記比較装置は、動作の前記ゾーンにおいて存在する既知のカムシャフト位 相と、前記センサーによって同時に指示されるカムシャフトの位相との間の差（ 異）を形成し、そしてその差（異）を前記センサーによって同時に表示されるカ ムシャフトの位相に代数的に加えて前記センサーを校正するための装置を有する ような、請求の範囲第１項記載の可変バルブタイミング装置。
3. ３．前記閉ループ制御系は、カムシャフトの位相を調節するためのカムを含み、 そして動作の前記ゾーンを規定する前記装置は、前記カム内のドエルを含むよう な、請求の範囲第１項記載の可変パルプタイミング装置。
4. ４．エンジン動作のある条件に応答して、前記自動校正を生じさせるための装置 を有するような、請求の範囲第１項記載の可変バルタイミング装置。
5. ５．自動校正を生じさせるための前記装置は、エンジンの閉じられたスロットル に応答して自動校正を生じさせる装置を含むような、請求の範囲第４項記載の可 変パルプタイミング装置。
6. ６．エンジンのシリンダーと結び付いている（と関連づけられた）パルプを動作 させるカムシャフトが、クランクシャフトの位相に対するカムシャフトの位格を 感知するセンサーを含む閉ループ制御系によって、エンジンのクランクシャフト に対して位相調節可能とされている、自動車エンジンのための可変パルプタイミ ング装置に、使用される自動校正方法であって、クランクシャフトに対する実際 のカムシャフト位相と前記センサーによって求められる見た目のカムシャフト位 相との間の相違が実質的に除去されるように自動的に当該タイミング装置を校正 することができる自動校正方法において、前記自動校正方法は、カムシャフトに 対する既知の位相において前記装置に関する動作のゾーンを規定すること、ここ においてカムシャフト位相の一定の指令された調節はカムシャフト位相の何の相 応する調節も、そしてその結果、前記センサーによって表わされるカムシャフト 位相においても何の相応する変更をも生じさせないこと、 前記装置を動作の前記ゾーンに指令すること、と動作の前記ゾーンにおいて、前 記センサーによって同時に表示されるカムシャフトの位相を、動作の前記ゾーン の既知の位相に比較し、カムシャフトの応答の欠如に応答すること、と そして前記比較の量だけ、前記センサーからの表示（指示）されたカムシャフト 位相を変更させること、それによって前記センサーを校正する、ことの各ステッ プ（段階）を有することを特徴とする自動校正方法。
7. ７．前記比較段階は、動作の前記ゾーンにおいて存在する既知のカムシャフト位 相と、前記センサーによって同時に表示されるカムシャフトの位相との間の差（ 異）を形成し、そしてその差（異）を前記センサーによって同時に表示されるカ ムシャフトの位相に代数的に加えて前記センサーを校正することを含むような請 求の範囲第６項記載の方法。
8. ８．エンジン動作のある条件に応答して、自動校正が行なわれるような、請求の 範囲第６項記載の方法。
9. ９．エンジンの閉じられたスロットルに応答して、自動校正が行なわれるような 、請求の範囲第８項記載の方法。
10. １０．エンジンのシリンダーと結び付いているパルプを作動させるカムシャフト が、クランクシャフトの位相に対す前記カムシャフトの位相を感知するセンサー を含む閉ループ制御を有する可変パルプタイミング装置によってエンジンのクラ ンクシャフトに対して位相調節可能とされている自動車エンジンにおいて、 前記クランクシャフトに対する実際のカムシャフト位相と前記センサーによって 求められる見た目のカムシャフト位相との間の相違が実質的に除去されるように 自動的に装置自身を校正することができる自動校正用装置、前記自動校正用装置 は、前記カムシャフトに対する既知の位相において前記装置に関する動作のゾー ンを規定する装置、ここにおいてカムシャフト位相の一定の指令された調節はカ ムシャフト位相の何の相応する調節も、そしてその結果、センサーによって表わ されるカムシャフト位相においても何の相応する変更をも生じさせない、と前記 センサーによって同時に表示される前記カムシャフトの位相を、動作の前記ゾー ンの既知の位相に比較して、指令された調節に対す前記カムシャフトの応答のこ の欠如に応答する比較装置、とそして前記比較の量だけ、前記センサーからの表 示されたカムシャフト位相を変更させて、それによって前記センサーを校正する ための変更装置、とを含む校正用装置、を有することを特徴とするエンジン。
11. １１．前記比較装置が、動作の前記ゾーンにおいて存在する既知のカムシャフト 位相と、前記センサーによって同時に表示される前記カムシャフトの位相との間 の差異を取り上げ、そしてその差異を前記センサーによって同時に表示される前 記カムシャフトの位相に代数的に加えて、前記センサーを校正するための装置を 有するような、請求の範囲第１０項記載のエンジン。
12. １２．前記閉ループ制御が、前記カムシャフトの位相を調節するためのカムを含 み、そして動作の前記ゾーンを規定する前記装置が、前記カム内のドエルを含む ような、請求の範囲第１０項記載のエンジン。
13. １３．エンジン動作のある条件に応答して、前記自動校正を生じさせるための装 置を有するような、請求の範囲第１０項記載のエンジン。
14. １４．自動校正を生じさせるための前記装置は、エンジンの閉じられたスロット ルに応答して自動校正を生じさせる装置を含むような、請求の範囲第１３項記載 のエンジン。
15. １５．エンジンのシリンダーと結び付いているパルプを動作させるカムシャフト がクランクシャフトの位相に対する前記カムシャフトの位相を感知するセンサー を含む閉ループ制御を有する可変パルプタイミング装置によってエンジンのクラ ンクシャフトに対して位相調節可能とされている自動車エンジンにおける前記ク ランクシャフトに対する実際のカムシャフト位相と前記センサーによって求めら れる見た目のカムシャフト位相との間の相違が実質的に除去されるように自動的 に装置自身を校正することができる自動校正方法において、 前記自動校正方法は、前記カムシャフトに対する既知の位相において前記装置に 関す動作のゾーンを規定すること、ここにおいてカムシャフト位相の一定の指令 された調節はカムシャフト位相の何の相応する調節も、そしてその結果、前記セ ンサーによって表わされるカムシャフト位相においても何の相応する変更をも生 じさせないこと、 前記装置を動作の前記ゾーンに指令すること、と動作の前記ゾーンにおいて、前 記センサーによって同時に表示される前記カムシャフトの位相を、動作の前記ゾ ーンの既知の位相に比較して、前記カムシャフトの応答の欠如に反応すること、 とそして前記比較の量だけ、前記センサーからの表示されたカムシャフト位相を 変更させること、それによって前記センサーを校正することの各ステップ（過程 ）を有することを特徴とする方法。
16. １６．前記比較段階は、動作の前記ゾーンにおいて存在する既知のカムシャフト 位相と、前記センサーによって同時に表示される前記カムシャフトの位相との間 の差異を取り上げ、そしてその差異を前記センサーにようて同時に表示される前 記カムシャフトの位相に代数的に加えて前記センサーを校正することを含むよう な、請求の範囲第１５項記載の方法。
17. １７．エンジン動作のある条件に応答して、自動校正が行なわれるような、請求 の範囲第１５項記載の方法。
18. １８．エンジンの閉られたスロットルに応答して、自動校正が行なわれるような 、請求の範囲第１７項記載の方法。