JPH08177535A - Valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents

Valve timing control device for internal combustion engine

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JPH08177535A
JPH08177535A JP6322289A JP32228994A JPH08177535A JP H08177535 A JPH08177535 A JP H08177535A JP 6322289 A JP6322289 A JP 6322289A JP 32228994 A JP32228994 A JP 32228994A JP H08177535 A JPH08177535 A JP H08177535A
Authority
JP
Japan
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value
learning
control
phase difference
hydraulic
Prior art date
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Pending
Application number
JP6322289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ikeda
広 池田
Koji Sakakibara
榊原  浩二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP6322289A priority Critical patent/JPH08177535A/en
Publication of JPH08177535A publication Critical patent/JPH08177535A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B67/00Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
    • F02B67/04Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus
    • F02B67/06Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus driven by means of chains, belts, or like endless members
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

PURPOSE: To improve learning accuracy and controllability so as to obtain excellent exhaust gas emission by constructing a learning control system including steady disturbance such as manufacturing tolerance and change with the lapse of time applied to a control object in a variable valve timing control system. CONSTITUTION: On the basis of the positions of a crankshaft 11 and a camshaft 16 detected by position sensors 17, 18 and steady disturbance modeled to dynamic characteristics, a control device 70 controls the position of a spool valve 53 by the linear solenoid 56 of a hydraulic device 50. As a result, oil is fed to phase adjusting mechanism 20 from an oil pan 51 by an oil pump 52 driven by an engine 10 so as to change the phase of the camshaft.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の油圧式バルブ
タイミング制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic valve timing control system for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関の吸排気バルブタイミングを駆
動する油圧調整電磁弁の開度を連続的に制御すると共
に、この電磁弁の開度制御にフィードバック学習制御を
採用することにより、微小角度の進角制御を高い精度で
実現できるバルブタイミング制御装置において、電磁弁
の製造公差、経時変化等により流動特性が変動し、定常
偏差やオーバーシュート等が発生するため、排気ガスの
エミッションが悪化することが知られている。
2. Description of the Related Art By continuously controlling the opening of a hydraulic pressure adjusting solenoid valve for driving intake / exhaust valve timing of an internal combustion engine, and adopting feedback learning control for the opening control of this solenoid valve, In a valve timing control device that can realize advanced angle control with high accuracy, exhaust characteristics are deteriorated because flow characteristics fluctuate due to manufacturing tolerances of the solenoid valve, changes over time, etc., and steady deviations and overshoots occur. It has been known.

【0003】このエミッション悪化を防止するために特
開平6−299813号公報に記載のように電磁弁開度
目標値が所定時間以上一定値にある時、つまり、内燃機
関の負荷変動のない定常状態の時、学習手段により制御
装置からの出力値を学習手段により記憶し、この記憶さ
れた出力値を学習値として使用することが行われてい
る。
In order to prevent this emission deterioration, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-299813, when the electromagnetic valve opening target value is a constant value for a predetermined time or more, that is, a steady state without load fluctuation of the internal combustion engine. At this time, the learning means stores the output value from the control device by the learning means, and the stored output value is used as the learning value.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記油圧調整
電磁弁であるスプール弁の流量特性は運転状態に左右さ
れ、主にエンジン回転数により決定されるポンプ圧力、
油温により決定される油の粘性等に大きく影響を受ける
ことから学習値はエンジン回転数、油温等の多次元マッ
プとなり、学習値データは莫大な量となる。
However, the flow rate characteristic of the spool valve, which is the hydraulic pressure adjusting solenoid valve, depends on the operating condition and is mainly determined by the engine speed.
The learning value is a multidimensional map of the engine speed, the oil temperature, etc., since it is greatly affected by the viscosity of the oil and the like determined by the oil temperature, and the learning value data becomes a huge amount.

【0005】従って、従来技術のように内燃機関の定常
状態にのみ学習を実施すると学習頻度が極めて小さくな
り、前記多次元マップ全ての早期学習は不可能となるた
め、排気ガスのエミッションに大きな影響を与える。ま
た、定常状態判定範囲を広げると学習頻度は向上するが
学習精度の悪化を招き、やはり、排気ガスのエミッショ
ンに大きな影響を与える。
Therefore, if the learning is carried out only in the steady state of the internal combustion engine as in the prior art, the learning frequency becomes extremely small and the early learning of all the multidimensional maps becomes impossible, so that the exhaust gas emission is greatly affected. give. Further, if the steady state determination range is widened, the learning frequency is improved, but the learning accuracy is deteriorated, and again, the exhaust gas emission is greatly affected.

【0006】そこで本発明は前記問題点を解決するため
に、電磁弁の製造公差、経時変化等の定常的外乱を考慮
した動的モデルを構築し、前記定常的外乱の影響を受け
ない制御系を構成することを目的とする。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention constructs a dynamic model considering a steady disturbance such as manufacturing tolerance of an electromagnetic valve and a change with time, and a control system which is not affected by the steady disturbance. The purpose is to configure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、図1に示すよ
うに前記問題点を解決するために、内燃機関のクランク
軸からカム軸に至る回転伝達系内に設けられ、斜線部に
示す両軸間の回転位相差を変更するための位相調整機構
と、前記位相調整機構を駆動するための駆動手段と、内
燃機関各部に設けられ、機関の運転状態を表わす各種セ
ンサと、前記センサにより検出された運転状態量に基づ
いて前記両軸間の実位相差角を算出する回転位相差検出
手段と、前記センサによって検出された運転状態量に基
づいて回転位相差の目標値を決定する目標値決定手段
と、前記位相差角を回転位相差の目標値に一致させるた
めの制御値を生成して前記駆動手段に出力する制御手段
と、前記駆動手段の動特性モデルと前記回転位相差と前
記駆動手段への出力値とにより、定常的外乱を学習する
学習手段と、前記学習手段の学習値により、前記制御値
を補正する補正手段とを備える内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置を提供するものである。
As shown in FIG. 1, the present invention is provided in a rotation transmission system from a crankshaft to a camshaft of an internal combustion engine in order to solve the above-mentioned problems, and is shown by a hatched portion. A phase adjusting mechanism for changing the rotational phase difference between the two shafts, a drive means for driving the phase adjusting mechanism, various sensors provided in each part of the internal combustion engine and indicating the operating state of the engine, and the sensor Rotational phase difference detection means for calculating an actual phase difference angle between the two axes based on the detected operating state quantity, and a target for determining a target value of the rotational phase difference based on the operating state quantity detected by the sensor. Value determining means, control means for generating a control value for causing the phase difference angle to match a target value of the rotational phase difference and outputting the control value to the driving means, a dynamic characteristic model of the driving means, and the rotational phase difference. Output to the driving means And by a learning means for learning a steady disturbance, the learning value of the learning means is to provide a valve timing control apparatus for an internal combustion engine and a correcting means for correcting the control value.

【0008】尚、前記動特性モデルは前記位相調整機構
を駆動するための駆動手段の中心の理論値に対して定常
的外乱が加わったと仮定したモデルとしてもよい。
The dynamic characteristic model may be a model on the assumption that steady disturbance is added to the theoretical value at the center of the driving means for driving the phase adjusting mechanism.

【0009】[0009]

【発明の作用及び効果】前記構成よりなる本発明の学習
制御は定常時のみならず、過渡時においても流量特性が
線形部分であれば実行できるため、常に製造公差、経時
変化等の定常的外乱を考慮したフィードバック制御が実
現できる。このため、フィードバック制御開始直後から
製造公差,経時変化等の早期学習が可能となり、また、
その学習は多次元マップといった複雑なものを必要とし
ないことから、前記定常的外乱を瞬時に吸収し、高精度
のバルブタイミング制御が可能となる効果がある。
The learning control of the present invention having the above-described structure can be executed not only in the steady state but also in the transient state as long as the flow rate characteristic is a linear portion. It is possible to realize feedback control considering For this reason, it is possible to quickly learn manufacturing tolerances, changes with time, etc. immediately after the start of feedback control.
Since the learning does not require a complicated one such as a multidimensional map, there is an effect that the steady disturbance is instantly absorbed and the valve timing control with high accuracy becomes possible.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明を適用した一実施例を図2〜1
1を用いて説明する。図2は本装置を適用したエンジン
の構成図である。図2において、10はエンジン本体、
20はエンジン10内に設けた位相調整機構(斜線部
分)、50は位相調整機構20を駆動するための油圧装
置、70はエンジン10等に設けた各種センサの信号か
らエンジン運転状態を把握し、油圧装置50に制御信号
を出力する制御部を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
This will be described using 1. FIG. 2 is a configuration diagram of an engine to which the present device is applied. In FIG. 2, 10 is the engine body,
Reference numeral 20 denotes a phase adjustment mechanism (hatched portion) provided in the engine 10, 50 is a hydraulic device for driving the phase adjustment mechanism 20, and 70 is an engine operating state grasped from signals of various sensors provided in the engine 10 and the like, The control part which outputs a control signal to the hydraulic device 50 is shown.

【0011】エンジン10のクランク軸11、排気弁用
スプロケット12及び吸気弁用スプロケット13にはタ
イミングチェーン14が架けられており、クランク軸1
1の回転が各カム軸15、16に伝達されている。本実
施例は、このスプロケット13−カム軸16間に調整機
構20を設けてスプロケット13をカム軸回転軸方向に
摺動させ、スプロケット13−カム軸16間の回転位相
を変化させることにより、吸気弁の進角制御を行なう場
合を示している。勿論、上記調整機構20を排気弁側、
あるいはこれら両方に設けて同様な制御を行なうことも
可能である。
A timing chain 14 is mounted on the crankshaft 11, the exhaust valve sprocket 12, and the intake valve sprocket 13 of the engine 10.
One rotation is transmitted to each cam shaft 15 and 16. In this embodiment, an adjusting mechanism 20 is provided between the sprocket 13 and the cam shaft 16, the sprocket 13 is slid in the direction of the cam shaft rotation axis, and the rotation phase between the sprocket 13 and the cam shaft 16 is changed, so that the intake air is absorbed. The case where the advance angle control of the valve is performed is shown. Of course, the adjusting mechanism 20 is installed on the exhaust valve side,
Alternatively, the same control can be performed by providing both of them.

【0012】クランク軸11近傍にはクランク位置検出
センサ17、カム軸16近傍にはカム軸位置検出センサ
18が設けられており、これらは例えば電磁ピックアッ
プ型のセンサが用いられている。各センサ17、18
は、それぞれ各軸11、16の回転に従って制御部70
にパルス状の検出信号を出力する。位置検出センサ17
は、クランク軸1回転あたりN個の信号を発生し、位置
検出センサ18は、カム軸1回転あたり2N個の信号を
発生する。制御部70は、これら検出信号を基にクラン
ク軸11−カム軸16間の回転位相θを計測する。尚、
上記Nは、回転位相角θの最大値θMAX としたとき「N
<360/θMAX 」となるように設定されている。
A crank position detecting sensor 17 is provided near the crank shaft 11, and a cam shaft position detecting sensor 18 is provided near the cam shaft 16. These are electromagnetic pickup type sensors, for example. Each sensor 17, 18
According to the rotation of the shafts 11 and 16 respectively.
A pulsed detection signal is output to. Position detection sensor 17
Generates N signals per revolution of the crankshaft, and the position detection sensor 18 generates 2N signals per revolution of the camshaft. The control unit 70 measures the rotational phase θ between the crankshaft 11 and the camshaft 16 based on these detection signals. still,
When N is the maximum value θ MAX of the rotation phase angle θ, “N
<360 / θ MAX ”.

【0013】制御部70は、例えば空燃比制御及びアイ
ドル回転制御等を行なう電子制御装置(以下ECUと記
す)と組み合わされており、CPU、RAM、ROM、
入出力回路及び電流制御回路を備えて構成されている。
制御部70は上記検出信号の他に、エンジンの冷却水温
信号、スロットル開度信号等を取り込み、後に詳細する
制御演算により制御値を演算して油圧装置50に出力す
る。
The control unit 70 is combined with an electronic control unit (hereinafter referred to as an ECU) that performs, for example, air-fuel ratio control and idle rotation control, and includes a CPU, RAM, ROM,
It is configured to include an input / output circuit and a current control circuit.
In addition to the above detection signal, the control unit 70 takes in an engine cooling water temperature signal, a throttle opening signal, etc., calculates a control value by a control calculation described in detail later, and outputs the control value to the hydraulic device 50.

【0014】次に、図3は位相調整機構20、スプロケ
ット13、及びカム軸16との間の結合状態を断面図で
示したものである。調整機構20は、エンジン10のシ
リンダヘッド21に固定されたハウジング22内に構成
されている。図面右側から延びたカム軸16の端部に
は、略円筒状のカム軸スリーブ23がピン24及びボル
ト25によって固定されている。スリーブ23がカム軸
16を支持している部分にはスプロケット13がかん合
されており、スプロケット13はその回転軸方向の動き
が阻止されているが、回転方向には摺動できるようにな
っている。
Next, FIG. 3 is a sectional view showing a coupling state between the phase adjusting mechanism 20, the sprocket 13, and the cam shaft 16. The adjusting mechanism 20 is configured inside a housing 22 fixed to a cylinder head 21 of the engine 10. A substantially cylindrical camshaft sleeve 23 is fixed by a pin 24 and a bolt 25 to the end of the camshaft 16 extending from the right side of the drawing. The sprocket 13 is engaged with the portion where the sleeve 23 supports the cam shaft 16, and the sprocket 13 is prevented from moving in the rotation axis direction, but can be slid in the rotation direction. There is.

【0015】一方、スプロケット13には略円筒状のス
プロケットスリーブ26がピン27及びボルト28によ
って固定されており、スリーブ26の他端にはエンドプ
レート29が固定されている。このようにスリーブ23
とカム軸16、及びスリーブ26とスプロケット13は
各々一体となり、ハウジング22にノックピン30で固
定されたリングプレート31内で回転可能とされてい
る。
On the other hand, a substantially cylindrical sprocket sleeve 26 is fixed to the sprocket 13 by pins 27 and bolts 28, and an end plate 29 is fixed to the other end of the sleeve 26. Thus the sleeve 23
The cam shaft 16, the sleeve 26, and the sprocket 13 are integrated with each other, and are rotatable within a ring plate 31 fixed to the housing 22 with knock pins 30.

【0016】また、カム軸スリーブ23外周側の一部に
は外歯ヘリカルスプライン32aが形成されており、一
方のスプロケットスリーブ26内周側の一部には内歯ヘ
リカルスプライン33aが形成されている。各スリーブ
23、26間にはシリンダ34がかん合されており、上
記各スリーブ23、26のヘリカルスプライン32a、
33aは、シリンダ34の内周側に形成された内歯ヘリ
カルスプライン32b、同じくその外周側に形成された
外歯ヘリカルスプライン33bと各々噛合している。こ
れによりスリーブ23、26及びシリンダ34は一体と
なって回転してスプロケット13の回転がカム軸16に
伝達される。
An external tooth helical spline 32a is formed on a part of the outer peripheral side of the camshaft sleeve 23, and an internal tooth helical spline 33a is formed on a part of the inner peripheral side of one sprocket sleeve 26. . A cylinder 34 is fitted between the sleeves 23 and 26, and the helical splines 32a of the sleeves 23 and 26 are
33a meshes with an internal tooth helical spline 32b formed on the inner peripheral side of the cylinder 34, and an external tooth helical spline 33b also formed on the outer peripheral side thereof. As a result, the sleeves 23, 26 and the cylinder 34 rotate integrally, and the rotation of the sprocket 13 is transmitted to the cam shaft 16.

【0017】そしてこれらはヘリカルスプライン噛合し
ていることにより、シリンダ34が回転軸方向に摺動し
たときには上記噛合部にスラストが発生され、カム軸1
6が回転方向に摺動され得るようになっている。つまり
スプロケット13−カム軸16間の回転位相が変化され
得るようにされている。本実施例ではシリンダ34を摺
動させるために油圧装置50を用いており、そのために
調整機構20内部には2つの油圧室35、36が形成さ
れている。
Since they are helically spline-engaged with each other, when the cylinder 34 slides in the rotating shaft direction, thrust is generated in the meshing portion, and the camshaft 1
6 can be slid in the rotational direction. That is, the rotation phase between the sprocket 13 and the cam shaft 16 can be changed. In this embodiment, the hydraulic device 50 is used to slide the cylinder 34, and therefore two hydraulic chambers 35 and 36 are formed inside the adjusting mechanism 20.

【0018】図3において左側が進角動作用の油圧室3
5、右側が遅角動作用の油圧室36であり、シリンダ3
4は各油圧室に供給される作動油圧に応じて軸方向に摺
動され得る。尚、各油圧室35、36を形成する領域各
部には適宜オイルシールが施されている。油圧装置50
は、作動油を蓄えているオイルパン51(図2参照)、
エンジン動力で駆動される油圧ポンプ52、油圧ポンプ
52から圧送される作動油を各油圧室に分配するスプー
ル弁53、及びこれらの各間を連通する油圧路とを備え
ている。図3において37は油圧ポンプ52−スプール
弁53間の油圧路、38はスプール弁53−オイルパン
間の油圧路、39はスプール弁53−油圧室35間の油
圧路、40はスプール弁53−油圧室36間の油圧路を
示している。
In FIG. 3, the left side is a hydraulic chamber 3 for advance operation.
5, the right side is the hydraulic chamber 36 for retarding operation, and the cylinder 3
4 can be slid in the axial direction according to the operating hydraulic pressure supplied to each hydraulic chamber. In addition, an oil seal is appropriately applied to each part of the region forming the hydraulic chambers 35 and 36. Hydraulic system 50
Is an oil pan 51 that stores hydraulic oil (see FIG. 2),
It is provided with a hydraulic pump 52 driven by engine power, a spool valve 53 that distributes hydraulic oil pumped from the hydraulic pump 52 to each hydraulic chamber, and a hydraulic path that communicates between these. In FIG. 3, 37 is a hydraulic path between the hydraulic pump 52 and the spool valve 53, 38 is a hydraulic path between the spool valve 53 and an oil pan, 39 is a hydraulic path between the spool valve 53 and the hydraulic chamber 35, and 40 is a spool valve 53-. The hydraulic path between the hydraulic chambers 36 is shown.

【0019】尚、油圧路40の経路は、リングプレート
31をハウジング22に固定するボルト41内に形成さ
れたT字型の連通路40aから、ボルト41とカム軸ス
リーブ23とで囲まれた領域40bを経由し、カム軸ス
リーブ23内に形成された油圧路40cを通して油圧路
36に至っている。次に、図4を用いてスプール弁53
の動作について説明する。
The passage of the hydraulic passage 40 is a region surrounded by the bolt 41 and the camshaft sleeve 23 from a T-shaped communication passage 40a formed in a bolt 41 for fixing the ring plate 31 to the housing 22. The hydraulic passage 36 extends through the hydraulic passage 40c formed in the camshaft sleeve 23 via the hydraulic passage 40b. Next, referring to FIG. 4, the spool valve 53
The operation of will be described.

【0020】図4において54はシリンダ、55はシリ
ンダ54内を摺動するスプール、56は上記制御部70
からの制御信号に従ってスプール55を摺動させるリニ
アソレノイド、57はリニアソレノイド56による駆動
方向と反対にスプール55を付勢するスプリングであ
る。シリンダ54には、油圧ポンプ52と連通された作
動油供給ポート58、オイルパンと連通された作動油排
出ポート59、油圧室35と連通された油圧ポート6
0、及び油圧室36と連通された油圧ポート61が形成
されている。
In FIG. 4, 54 is a cylinder, 55 is a spool that slides in the cylinder 54, and 56 is the control unit 70.
A linear solenoid that slides the spool 55 in accordance with a control signal from the reference numeral 57 is a spring that biases the spool 55 in the opposite direction to the driving direction of the linear solenoid 56. The cylinder 54 has a hydraulic oil supply port 58 that communicates with the hydraulic pump 52, a hydraulic oil discharge port 59 that communicates with an oil pan, and a hydraulic port 6 that communicates with the hydraulic chamber 35.
0, and a hydraulic port 61 communicating with the hydraulic chamber 36 is formed.

【0021】上記各油圧室35、36の作動油量は、ス
プール55が摺動して各油圧ポートの開度が連続的に変
えられることにより増減され、その開度はリニアソレノ
イド56に供給される電流値で決定される。そのために
上記制御部70は、制御信号をデューティ値で生成して
電流制御回路に出力し、電流制御回路からリニアソレノ
イド56に上記デューティ値に対応する電流を供給して
いる。
The amount of hydraulic oil in each of the hydraulic chambers 35 and 36 is increased / decreased by the spool 55 sliding to continuously change the opening of each hydraulic port, and the opening is supplied to the linear solenoid 56. It is determined by the current value. Therefore, the control unit 70 generates a control signal with a duty value and outputs the control signal to the current control circuit, and the current control circuit supplies the current corresponding to the duty value to the linear solenoid 56.

【0022】以下、図4にスプール弁53の代表的な状
態例を示す。図4(a)は、制御部70における制御信
号のデューティ値が約100%のときの例であり、スプ
ール55がリニアソレノイド56によりシリンダ右端に
駆動され、供給ポート58−油圧ポート60間及び、油
圧ポート61−排出ポート59間が連通した状態を示し
ている。このとき上記油圧室35には油圧路39を通し
て作動油が供給される一方、油圧室36からは作動油が
排出される。これにより図3のシリンダ34が図面右方
向に動き、スプロケット13に対するカム軸16の位相
が進んで進角制御となる。
FIG. 4 shows a typical state example of the spool valve 53. FIG. 4A is an example when the duty value of the control signal in the control unit 70 is about 100%. The spool 55 is driven to the right end of the cylinder by the linear solenoid 56, between the supply port 58 and the hydraulic port 60, and The state in which the hydraulic port 61 and the discharge port 59 are in communication is shown. At this time, the hydraulic oil is supplied to the hydraulic chamber 35 through the hydraulic passage 39, while the hydraulic oil is discharged from the hydraulic chamber 36. As a result, the cylinder 34 shown in FIG. 3 moves to the right in the drawing, and the phase of the cam shaft 16 with respect to the sprocket 13 advances so that advance angle control is performed.

【0023】図4(b)は、同デューティ値が約50%
のときの例出であり、相対するリニアソレノイド56と
スプリング57との力が釣り合い、スプール55が両方
の油圧ポート60、61を閉鎖する位置に維持され、油
圧室35、36の作動油の供給及び排出が行われていな
い状態を示している。このとき油圧室35、36から作
動油の漏れがない場合には上記シリンダ34は現在位置
に保持され、スプロケット13、カム軸16間の位相は
現状に維持される。
In FIG. 4B, the same duty value is about 50%.
In this case, the forces of the opposing linear solenoid 56 and spring 57 are balanced, the spool 55 is maintained at a position to close both hydraulic ports 60, 61, and the hydraulic oil is supplied to the hydraulic chambers 35, 36. And the state that the discharge is not performed. At this time, when the hydraulic oil does not leak from the hydraulic chambers 35 and 36, the cylinder 34 is held at the current position, and the phase between the sprocket 13 and the cam shaft 16 is maintained at the current state.

【0024】図4(c)は、デューティ値が約0%のと
きの例であり、スプール55がスプリング57によりシ
リンダ左端に付勢され、供給ポート58−油圧ポート6
1間、及び油圧ポート60−排出ポート59間とが連通
した状態を示している。このとき油圧室36には作動油
が供給される一方、油圧室35からは作動油が排出され
るのでシリンダ34は図面左方向に動き、スプロケット
13に対するカム軸16の位相が遅れて遅角制御とな
る。
FIG. 4C shows an example when the duty value is about 0%. The spool 55 is biased to the left end of the cylinder by the spring 57, and the supply port 58-hydraulic port 6 is shown.
1 and a state in which the hydraulic port 60 and the discharge port 59 communicate with each other. At this time, the hydraulic oil is supplied to the hydraulic chamber 36, while the hydraulic oil is discharged from the hydraulic chamber 35, so that the cylinder 34 moves to the left in the drawing and the phase of the camshaft 16 with respect to the sprocket 13 is delayed so that the retard control is performed. Becomes

【0025】次に図5、6を用いて制御部70の制御動
作について説明する。図5(a)は制御部70で実行さ
れる制御系を表わしている。コントローラ72はPD動
作のコントローラであり、エンジンの運転状態に基づい
て決定された目標カム軸進角値rと現在のカム軸進角値
yとの偏差eが入力される。コントローラ72は、後述
するフローチャートに基づいて操作量uをデューティ値
で決定し、油圧装置及び位相調整機構からなる制御対象
74に出力する。操作量uはパルス幅変調信号で生成さ
れ、上記電流制御回路を経由してリニアソレノイドに供
給される。これにより上記油圧室の作動油が調節され、
作動油量に応じてカム軸がその回転方向に変移される。
このときのカム軸進角値yが制御対象74から検出され
る。
Next, the control operation of the control unit 70 will be described with reference to FIGS. FIG. 5A shows a control system executed by the control unit 70. The controller 72 is a controller for PD operation, and the deviation e between the target camshaft advance angle value r determined based on the operating state of the engine and the current camshaft advance angle value y is input. The controller 72 determines the operation amount u by a duty value based on a flowchart described later, and outputs the operation amount u to a controlled object 74 including a hydraulic device and a phase adjusting mechanism. The manipulated variable u is generated by a pulse width modulation signal and supplied to the linear solenoid via the current control circuit. This adjusts the hydraulic oil in the hydraulic chamber,
The cam shaft is displaced in the rotation direction according to the amount of hydraulic oil.
The camshaft advance value y at this time is detected from the controlled object 74.

【0026】図5(a)の制御対象中のデューティ値
(u)−カム軸進角スピード(u1)特性を示すグラフ
内の実線で表わしている中心理論値は製造公差、経時変
化等の定常的外乱により点線で表わされるように平行移
動的にばらつくことが実験的に確認されている。この定
常的外乱はデューティ値0%及び100%近辺を除き、
一定値の図6に示すモデルに置き換えることができる。
図6は、この定常的外乱dが前記制御系に加わった状態
をモデル化したものである。
The central theoretical value represented by the solid line in the graph showing the duty value (u) -camshaft advance speed (u1) characteristic in the controlled object of FIG. 5 (a) is a steady state such as manufacturing tolerance and aging. It has been experimentally confirmed that the target disturbance causes a parallel displacement as shown by the dotted line. This steady disturbance is except for the duty values near 0% and 100%,
It can be replaced by a constant value of the model shown in FIG.
FIG. 6 is a model of a state in which the steady disturbance d is added to the control system.

【0027】本実施例では文献「モーションコントロー
ルの最新技術(1) − 機械の研究第45巻 第1号
(1993)」等に記載の特に低周波領域、つまり、外
乱が一定である時に有効な「外乱推定オブザーバ」を適
用し、製造公差、経時変化等の定常的外乱dが正確に推
定でき、その定常的外乱dに影響を受けない制御系を構
成することができる。
In this embodiment, it is particularly effective in the low frequency region described in the document "The latest technology of motion control (1) -Research on machinery, Vol. 45, No. 1 (1993)", that is, when the disturbance is constant. By applying the "disturbance estimation observer", the steady disturbance d such as manufacturing tolerance and change with time can be accurately estimated, and a control system that is not affected by the steady disturbance d can be configured.

【0028】以降に外乱推定オブザーバを構築する方法
を示す。まず、図7に電磁弁に流量特性のばらつきの要
因である定常的外乱(以下外乱と記す)dが加わったと
きの制御対象の動的モデルを示す。このモデルにおいて
はデューティ値(u)、外乱(d)及びカム軸進角値
(y)は数式1に記載の関係を有し、この関係式から外
乱dについて変形すると、数式2のようになる。
A method of constructing the disturbance estimation observer will be described below. First, FIG. 7 shows a dynamic model of a controlled object when a steady disturbance (hereinafter referred to as disturbance) d, which is a factor of variation in flow rate characteristics, is applied to the solenoid valve. In this model, the duty value (u), the disturbance (d), and the camshaft advance value (y) have the relationship described in Expression 1, and when the disturbance d is modified from this relational expression, Expression 2 is obtained. .

【0029】[0029]

【数1】 [Equation 1]

【0030】[0030]

【数2】 尚、K、Lは定数であり、特にKは図6に示す流量特
性、Lはむだ時間を表わす。ここで、sはラプラス演算
子である。
[Equation 2] Note that K and L are constants, in particular K represents the flow rate characteristic shown in FIG. 6 and L represents the dead time. Here, s is a Laplace operator.

【0031】数式2を制御系モデルに書き換えると図8
のように表わされる。また、数式2及び図8から理論
上、外乱は外乱ddとして検出できる。しかし、外乱d
dには微分項sが含まれていることから、現状ではノイ
ズの影響を大きくうけるために真の外乱を検出し、制御
系に反映することは不可能となる。このため、真の外乱
drを検出するために数式3に表わされるローパスフィ
ルタを挿入する。
Rewriting Equation 2 into a control system model, FIG.
It is expressed as. Further, from Equation 2 and FIG. 8, theoretically, the disturbance can be detected as the disturbance dd. However, the disturbance d
Since the differential term s is included in d, it is currently impossible to detect a true disturbance and reflect it in the control system because it is greatly affected by noise. Therefore, in order to detect the true disturbance dr, the low-pass filter represented by Expression 3 is inserted.

【0032】[0032]

【数3】 上記数式3を制御系に挿入するために真の外乱drにつ
いて解くと数式4のようになる。
(Equation 3) Solving for the true disturbance dr in order to insert Equation 3 into the control system yields Equation 4.

【0033】[0033]

【数4】 数式4の結果から真の外乱drを検出する外乱推定オブ
ザーバを制御系に挿入すると図9に示すようになり、制
御部70が上記制御系に従い、実行する処理を図10及
び11に示す。
[Equation 4] When the disturbance estimation observer that detects the true disturbance dr from the result of Expression 4 is inserted into the control system, the result is as shown in FIG. 9, and the processing executed by the control unit 70 according to the control system is shown in FIGS. 10 and 11.

【0034】尚、図9中のχ0 、χ1 は以下の式を意味
する。
Χ 0 and χ 1 in FIG. 9 mean the following equations.

【0035】[0035]

【数5】 図10は制御部70にて(例えば20ms毎に)実行さ
れる学習制御処理を示している。kは20ms毎のサン
プリング時点を示す。
(Equation 5) FIG. 10 shows a learning control process executed by the control unit 70 (for example, every 20 ms). k indicates a sampling time every 20 ms.

【0036】まず、上述の各種センサからエンジン内の
各状態信号を取り込み(ステップ100)、エンジン運
転状態及びk時点のカム軸進角値y(k)をクランク位
置とカム軸位置の差の変移量から算出し(ステップ11
0)、内燃機関の負荷、回転数のマップ値から目標進角
値r(k)を算出する(ステップ120)。その後、目
標進角値r(k)と現在カム軸進角値y(k)の偏差e
(k)を数式6により求め(ステップ130)、基本と
なるコントローラの出力u0 (k)を数式7により算出
する(ステップ140)。ここで算出されたコントロー
ラの出力u0 (k)と、図11にて示す処理を用いて求
められた外乱学習値dr(k)とにより数式8を用い
て、最終デューティ値u(k)を算出し、出力する(ス
テップ150、160)。
First, each state signal in the engine is fetched from the above-mentioned various sensors (step 100), and the camshaft advance value y (k) at the engine operating state and the time point k is used as a transition of the difference between the crank position and the camshaft position. Calculate from the amount (step 11
0), the target advance value r (k) is calculated from the map value of the load and the rotation speed of the internal combustion engine (step 120). Then, the deviation e between the target advance value r (k) and the current camshaft advance value y (k)
(K) is calculated by Equation 6 (step 130), and the output u 0 (k) of the basic controller is calculated by Equation 7 (step 140). The final duty value u (k) is calculated by using Equation 8 using the controller output u 0 (k) calculated here and the disturbance learning value dr (k) obtained using the processing shown in FIG. It is calculated and output (steps 150 and 160).

【0037】[0037]

【数6】e(k)=r(k) − y(k)## EQU00006 ## e (k) = r (k) -y (k)

【0038】[0038]

【数7】u0 (k)=KP ・e(k)+ KD ・[e
(k)−e(k−1)]
[Equation 7] u 0 (k) = K P · e (k) + K D · [e
(K) -e (k-1)]

【0039】[0039]

【数8】 u(k)=u0 (k) + dr(k) + 50% ここで、KP 、KD はフィードバックゲインであり、弁
動作タイミング調整に要する負荷に応じて各々別個の値
で設定されても構わない。ここで、50%はカム軸を所
定位置に保持するための電磁弁駆動デューティ値の設計
中心値を示す。
Equation 8] u (k) = u 0 ( k) + dr (k) + 50% Here, K P, K D is the feedback gain, each separate value according to the load required for the valve operation timing control It may be set in. Here, 50% indicates the design center value of the solenoid valve drive duty value for holding the cam shaft at a predetermined position.

【0040】図11に示す(例えば20ms毎に実施さ
れる)外乱dr学習処理では、数式4に基づいて以下の
数式9〜数式11より真の外乱drを算出する。
In the disturbance dr learning process (executed every 20 ms, for example) shown in FIG. 11, the true disturbance dr is calculated from the following equations 9 to 11 based on equation 4.

【0041】[0041]

【数9】 [Equation 9]

【0042】[0042]

【数10】 χ1 (k)=a・χ1 (k−1)+b・χ0 (k)[Equation 10] χ 1 (k) = a · χ 1 (k−1) + b · χ 0 (k)

【0043】[0043]

【数11】 駆動手段が約60msのむだ時間を持つため、演算同期
を20msとする3サンプルの遅れが存在する。この遅
れを補正するため、3サンプル前のu0 (k−3)を使
用している(数式9)。数式10は、χ0 (k)にロー
パスフィルタの処理を行ったものである。
[Equation 11] Since the driving means has a dead time of about 60 ms, there is a delay of 3 samples with the operation synchronization being 20 ms. In order to correct this delay, u 0 (k-3) 3 samples before is used (Equation 9). Formula 10 is the result of low-pass filter processing on χ 0 (k).

【0044】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
本実施例は流量特性を傾きKの直線近似し、それを設計
中心値のモデル定数として使用している。また、流量特
性の非線形性が非常に強い場合、線形部分のみで学習を
行なってもよいし、流量特性を直線近似してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and the following modifications or expansions are possible.
In this embodiment, the flow rate characteristic is linearly approximated with a slope K, and this is used as a model constant of the design center value. When the non-linearity of the flow rate characteristic is very strong, learning may be performed only in the linear portion, or the flow rate characteristic may be linearly approximated.

【0045】また、学習値drが非常に変動する場合
は、drになまし処理等の変化量制限処理を加えてもよ
い。
When the learned value dr varies greatly, a change amount limiting process such as a smoothing process may be added to dr.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のクレーム対応図である。FIG. 1 is a diagram corresponding to a claim of the present invention.

【図2】本装置を適用したエンジンの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an engine to which the present device is applied.

【図3】位相調整機構の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a phase adjusting mechanism.

【図4】(a)は駆動デューティ値100%時のスプー
ル弁の状態を示す図である。(b)は駆動デューティ値
50%時のスプール弁の状態を示す図である。(c)は
駆動デューティ値0%時のスプール弁の状態を示す図で
ある。
FIG. 4A is a diagram showing a state of the spool valve when the drive duty value is 100%. (B) is a diagram showing a state of the spool valve when the drive duty value is 50%. FIG. 7C is a diagram showing a state of the spool valve when the drive duty value is 0%.

【図5】(a)は制御対象の流量特性を表わした制御系
のモデル図である。(b)は制御対象に外乱dが加わっ
た状態を表わす制御系のモデル図である。
FIG. 5A is a model diagram of a control system showing a flow rate characteristic of a controlled object. (B) is a model diagram of a control system showing a state in which the disturbance d is added to the controlled object.

【図6】制御対象に加わった外乱dの特性を表わす制御
対象のモデル図である。
FIG. 6 is a model diagram of a control target representing the characteristics of a disturbance d applied to the control target.

【図7】電磁弁に定常的外乱が加わったときの制御対象
の動的モデル図である。
FIG. 7 is a dynamic model diagram of a control target when a steady disturbance is applied to the solenoid valve.

【図8】制御系から外乱を検出できるように書き換えた
制御系モデル図である。
FIG. 8 is a control system model diagram rewritten so that a disturbance can be detected from the control system.

【図9】検出した外乱にローパスフィルタを挿入して学
習制御系を構成した制御系モデル図である。
FIG. 9 is a control system model diagram in which a learning control system is configured by inserting a low-pass filter into the detected disturbance.

【図10】モデルに従い実行される学習制御の処理図で
ある。
FIG. 10 is a processing diagram of learning control executed according to a model.

【図11】外乱学習値の算出処理図である。FIG. 11 is a disturbance learning value calculation processing diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 エンジン本体 11 クランク軸 13 排気弁用スプロケット 15 カム軸 17 クランク位置検出センサ 18 カム軸位置検出センサ 20 位相調整機構 50 油圧装置 53 スプール弁 56 リニアソレノイド 70 制御部 10 Engine Main Body 11 Crank Shaft 13 Exhaust Valve Sprocket 15 Cam Shaft 17 Crank Position Detection Sensor 18 Cam Shaft Position Detection Sensor 20 Phase Adjustment Mechanism 50 Hydraulic Device 53 Spool Valve 56 Linear Solenoid 70 Control Section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 45/00 340 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display area F02D 45/00 340 C

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関のクランク軸からカム軸に至る
回転伝達系内に設けられ、両軸間の回転位相差を変更す
るための位相調整機構と、前記位相調整機構を駆動する
ための駆動手段と、内燃機関各部に設けられ、機関の運
転状態を表わす各種センサと、前記センサにより検出さ
れた運転状態量に基づいて前記両軸間の実位相差角を算
出する回転位相差検出手段と、前記センサによって検出
された運転状態量に基づいて回転位相差の目標値を決定
する目標値決定手段と、前記位相差角を回転位相差の目
標値に一致させるための制御値を生成して前記駆動手段
に出力する制御手段と、 前記駆動手段の動特性モデルと前記回転位相差と前記駆
動手段への出力値とにより、定常的外乱を学習する学習
手段と、 前記学習手段の学習値により前記制御値を補正する補正
手段とを備える内燃機関のバルブタイミング制御装置。
1. A phase adjusting mechanism provided in a rotation transmission system from a crankshaft to a camshaft of an internal combustion engine for changing a rotational phase difference between the two shafts, and a drive for driving the phase adjusting mechanism. Means, various sensors provided in each part of the internal combustion engine to indicate the operating state of the engine, and rotational phase difference detecting means for calculating the actual phase difference angle between the two shafts based on the operating state amount detected by the sensor. A target value determining means for determining a target value of the rotational phase difference based on the operating state amount detected by the sensor, and a control value for matching the phase difference angle with the target value of the rotational phase difference. Control means for outputting to the driving means, learning means for learning a steady disturbance by a dynamic characteristic model of the driving means, the rotational phase difference and an output value to the driving means, and a learning value of the learning means The control value The valve timing control apparatus for an internal combustion engine and a correcting correcting means.
【請求項2】 前記動特性モデルは前記位相調整機構を
駆動するための駆動手段の中心の理論値に対して定常的
外乱が加わったと仮定したモデルである請求項1記載の
バルブタイミング制御装置。
2. The valve timing control device according to claim 1, wherein the dynamic characteristic model is a model on the assumption that a steady disturbance is added to a theoretical value of a center of a driving unit for driving the phase adjusting mechanism.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980071489A (en) * 1997-02-26 1998-10-26 게르하르트 로터 Method and device for controlling the regulating element
JP2001263103A (en) * 2000-03-17 2001-09-26 Unisia Jecs Corp Control device for variable valve system of internal combustion engine

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