JPH0774607B2 - 可変バルブタイミングのためのモジュール式位置制御器 - Google Patents

可変バルブタイミングのためのモジュール式位置制御器

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JPH0774607B2
JPH0774607B2 JP2510835A JP51083590A JPH0774607B2 JP H0774607 B2 JPH0774607 B2 JP H0774607B2 JP 2510835 A JP2510835 A JP 2510835A JP 51083590 A JP51083590 A JP 51083590A JP H0774607 B2 JPH0774607 B2 JP H0774607B2
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Description

【発明の詳細な説明】 従来技術および発明の要約 本発明は一般的に内燃機関に関するものであり、より詳
細には、内燃機関のバルブタイミングまたはバルブフェ
ーズの制御装置に関する。
内燃機関の吸入弁および排気弁のタイミングを調整する
ことにより、内燃機関の能力が改善されることが示され
ている。吸入弁および排気弁が機械的に、機関クランク
軸により駆動されるカムシャフトによって作動される内
燃機関では、バルブタイミング合わせ機能を実行するた
めに、カムシャフトの位相をクランク軸の位相に対して
変化させるための駆動装置を使用しなければならない。
この駆動装置は位相合わせ機構によってカムシャフトに
作用する。カムシャフトの位相をセンサにより検出する
ことによって、カムシャフト位相の閉ループ制御が得ら
れる。
最適制御のためには、バルブタイミング合わせ機能を内
燃機関の他のタイミング合わせ機能に関連させることが
所望される。この他のタイミング合わせ機能、例えば燃
料噴射タイミング合わせ機能および点火タイミング合わ
せ機能は内燃機関の電子制御ユニット（ECU）によって
行われる。機関ECUは通常、マイクロコンピュータを有
しており、このマイクロコンピュータは内燃噴射および
点火制御機能のための最適値を種々の入力量に基づいて
計算する。機関ECUはまた適切なカムシャフト位相を計
算することができる。しかしカムシャフト位相を計算す
るには閉ループ制御を使用しなければならない。通常の
機関ECUはそのための十分な能力に欠けている。より強
力なECUを使用することもできよう。しかしそのような
解決策は、種々異なるECUにより制御される内燃機関を
大量生産することすべてを勘案すると必ずしも最善のも
のとは言えない。
本発明は、バルブタイミング合わせ機能またはバルブフ
ェーズ合わせ機能を行い、かつ機関ECUが複雑化するの
を回避する新規な装置に関するものである。本発明はさ
らに、第２のECU（以下モジュール式位置制御器（MPC）
と称する）を有し、これがバルブタイミングまたはバル
ブフェーズの能動的閉ループ制御を行う。さらに本発明
は、MPCの動作を機関ECUの動作に関連させようとするも
のである。これはMPCを機関ECUと交信させ、機関ECUが
バルブタイミング情報またはバルブフェーズ情報をMPC
に所定の形式で供給するようにして行われる。MPCはこ
の情報に基づいて、バルブタイミングの閉ループ制御を
行うことができる。
カムシャフト位相制御の行われる本発明の実施例では、
ECUが位相情報を単線を介して供給する。これは本発明
の非常に有利な点である。実施例では、矩形波形でこの
単線に供給される。この波形は、上死点（TDC）信号の
形のクランク軸位置情報とカムシャフトに対する所望の
位相を含む。矩形波信号はTCDと同期した上昇エッジ
と、TDCから測定した、所望のカムシャフト位相に相応
するパルス幅を有する。
図１は、本発明による可変バルブフェーズのためのモジ
ュール式位置制御器の実施例のブロック回路図、 図２は、第１のブロックの一部を詳細に示すブロック回
路図、 図３は、本発明の装置の説明に供する線図である。
有利な実施例の説明 図１は本発明によるモジュール方式の位置制御装置10を
示す。図１に示された実施例は、右側シリンダバンクと
左側シリンダバンクを有し、それらの吸入弁と排気弁が
それぞれ右側カムシャフト12および左側カムシャフト14
により制御されるＶ型機関に対するものである。それぞ
れのカムシャフトの機関クランク軸に対する位相は相応
の位相合わせ機構16および18によりそれぞれ制御され、
それらは相応のアクチュエータまたは駆動装置20と22に
よりそれぞれ交互動作される。機関カムシャフトの位相
合わせ機構に対する例は種々のUS特許明細書、例えばU.
S4744338の“可変カムシャフトタイミングシステム"198
8年５月17日に一般的に示されている。
駆動装置20と22はモジュール式位置制御器（MPC）コン
トロールユニット24の制御下にある。
MPC24は相応の制御ループを介して各カムシャフト12と2
4の位相を閉ループ制御するために設けられている。MPC
24への命令入力は機関ECU26から行われ、機関ECUは燃料
噴射、点火およびカム位相合わせ機能に関する制御を行
う。ECU26はセンサ28から入力信号を受け取る。センサ2
8は機関クランク軸30と関連されている。センサ28によ
り供給される入力信号は機関上死点（TDC）位置を示
す。右側シリンダバンクに関連するループはセンサ32に
よって閉じられている。右側カムシャフトターゲット板
34によって右側カムシャフト12の位相を検出する。この
ターゲット板34はカムシャフトと共に回転し、センサ32
の近傍に配置されている。右側シリンダバンクには４つ
のシリンダがあるので、ターゲット板は等間隔に４つの
ノッチ36を有している。同様に左側カムシャフト14周り
のループはセンサ38により閉じられる。このセンサ38
は、左側カムシャフトにより駆動される。左側カムシャ
フトターゲット板40により左側カムシャフトの位相を検
出する。左側シリンダバンクは４つのシリンダを有して
いるから、左側カムシャフトターゲット板は等間隔の４
つのノッチ42を有している。各カムシャフト12、14の位
相は相応の位相合わせ機構16、18により変化するから、
相応のターゲット板34、40の位相も同様に変化し、これ
はそれぞれのセンサ32、38によりMPC24に供給される信
号に反映される。
図２はMPC24の詳細を拡大して示す。MPC24はそれぞれの
センサ入力調節回路44、46を有しており、それらはそれ
ぞれのセンサ32、38からの入力を調節する。センサ入力
調節回路44、46はカムシャフト位相信号を論理回路48に
供給するため調節する。論理回路48はマイクロプロセッ
サを有している。機関ECU26からの命令信号は論理回路4
8の入力としても供給される。命令入力はスイッチ50を
通過する。スイッチ50は診断目的のため、図２に点線で
示した選択位置へ操作することができる。この位置で
は、論理回路48への命令入力を遮断し、反対に論理回路
48からの診断出力信号を命令入力側に発生させる。
論理回路48は従来のプログラミング技法によりPID関数
を提供するようにプログラムされている。このPID関数
は比例−積分−微分制御のためである。比例微分積分制
御は、制御ループの応答を最適化するための閉ループ型
制御装置における常套手段である。所定の制御器に対す
る詳細は、ループ内の種々の構成要素の伝達関数に依存
する。このような値は従来の閉ループ制御理論を用いて
計算することができる。
論理回路48は、駆動装置20、22を作動させるのに所要の
電力レベルを供給する能力を有していないから、MPC24
はさらに２つの電力駆動回路52、54を、それぞれ駆動装
置20と22を操作するために有している。MPCはさらに電
力供給回路56を有しており、この電力供給回路はバッテ
リー電圧から、MPCの既に述べた種々の構成要素に対し
て適切な電力を導出する。
本発明の別の構成では、ECU26はMPC24に、図３の波形58
で表される信号を供給する。これはMPCへの命令入力ま
たは制御入力であり、MPCはECU26によって制御される他
の関数と関連して最適なバルブタイミングを供給するた
めECUによって計算された値に基づいて動作する。
図３の波形58は矩形波形であり、一方のエッジがクラン
ク軸の上死点位置に相応し、またデューティサイクルが
所望のカムシャフト位相に相応する。、図３の波形58に
おいて、デューティサイクルはTct1対Trpmの比である。
波形58の“制御レンジ”と示された部分は、カムシャフ
トの位相が調整される典型的な制御範囲を表す。
図３はまたターゲット板からのフィードバックを表す波
形60を示す。波形の各パルスはノッチ42の相応のセンサ
の通過に相当する。波形60自体はカムシャフトの位相と
は関連していない。しかしMPC24はTDC信号情報をECU26
から受信するから、MPC24は、相応の波形60において各
カムシャフトと上死点との間隔を測定することによって
カムシャフトの位相位置を知ることができる。図３に示
された計算式は制御角、フィードバック角および波形58
と60の種々異なる部分に関連したエラー角の関係を示
す。
種々のバルブタイミング制御を行うためには、機関ECU
は例えば波形58のような単純な制御入力信号のみを供給
すれば良い。このようにして、種々のバルブタイミング
を機関に組み込んでも、機関ECUにより行われる他の機
関制御関数は重大な干渉を受けない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライト，ダニー オーレン アメリカ合衆国 23601 ヴァージニア ニューポート ニューズ チャッツワース ドライヴ 947 (56)参考文献 特開 昭61−277849（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−108847（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−117207（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】クランク軸（30）に関連したタイミングで
    作動されるシリンダに関連して、クランク軸（30）およ
    びバルブを駆動するためシリンダ内を往復運動するピス
    トンと； 機関の燃料噴射および点火機能を制御する第１の機関電
    子ユニット（26）と； 機関上死点位置（TDC）を検出するための手段と（2
    8）； 機関のバルブの動作位相を検出するための手段と（32、
    38）； 前記バルブの位相を調整するための駆動装置（20、22）
    とを有する内燃機関において、 駆動装置（20、22）を閉ループ制御するための第２の電
    子制御ユニット（24）が設けられており、該第２の電子
    制御ユニットによってバルブの動作位相が、前記第１の
    電子制御ユニット（26）により命令される所望の位相を
    追従し、 該第２の電子制御ユニット（24）は、バルブ動作の瞬時
    位相を表すフィードバック信号を受信する入力側と、 前記第１の電子制御ユニット（26）からの制御波形（5
    8）を受信する入力側とを有し、 ここで制御波形の一部は機関上死点（TDC）に相応し、
    別の一部はバルブ作動の所望の位相に相応することを特
    徴とする、可変バルブタイミングのためのモジュール式
    位置制御器。
  2. 【請求項２】前記制御波形（58）は矩形波形を有し、該
    矩形波形の上昇エッジは機関上死点に相応し、当該上昇
    エッジから相応の機関上死点まで測定されたデューティ
    サイクルはバルブ作動の所望の位相に相応する請求項１
    記載の可変バルブタイミングためのモジュール式位置制
    御器。
  3. 【請求項３】機関は、それぞれバルブを備えた２つのシ
    リンダバンクを有するＶ型機関であり、前記第２の電子
    制御ユニット（24）は、第１の駆動装置（20）および位
    相合わせ機構（16）を介して第１バンクのバルブタイミ
    ングを制御し、さらに第２の駆動装置（22）および位相
    合わせ機構（18）を介して第２バンクのバルブタイミン
    グを制御する可変バルブタイミングのためのモジュール
    式位置制御器。
  4. 【請求項４】第２の電子制御ユニット（24）はマイクロ
    コンピュータを備えた論理回路（48）を有し、さらに制
    御スイッチ（50）が設けられており、該制御スイッチは
    選択的に前記論理回路（48）からの入力を、該入力回路
    （48）を診断目的のために監視できるように遮断する請
    求項１記載の可変バルブタイミングのためのモジュール
    式位置制御器。
JP2510835A 1989-07-20 1990-07-13 可変バルブタイミングのためのモジュール式位置制御器 Expired - Lifetime JPH0774607B2 (ja)

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US07/383,382 US4909194A (en) 1989-07-20 1989-07-20 Modular position controller for variable valve timing
US383,382 1989-07-20
PCT/EP1990/001154 WO1991001435A1 (en) 1989-07-20 1990-07-13 Modular position controller for variable valve timing

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JPH04504155A JPH04504155A (ja) 1992-07-23
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EP (1) EP0483243B1 (ja)
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WO (1) WO1991001435A1 (ja)

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