JPH11229914A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

内燃機関のバルブタイミング制御装置

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JPH11229914A
JPH11229914A JP10030808A JP3080898A JPH11229914A JP H11229914 A JPH11229914 A JP H11229914A JP 10030808 A JP10030808 A JP 10030808A JP 3080898 A JP3080898 A JP 3080898A JP H11229914 A JPH11229914 A JP H11229914A
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JP
Japan
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camshaft
rotation phase
valve timing
rotation
learning
Prior art date
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Pending
Application number
JP10030808A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Watanabe
渡邊  悟
Yoichiro Yamagishi
陽一郎 山岸
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
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Publication of JPH11229914A publication Critical patent/JPH11229914A/ja
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    • 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

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】可変バルブタイミング機構の回転位相を学習し
て制御精度を向上する。 【解決手段】機関が回転中で回転速度Neが所定回転速
度Ne0以上であり、水温Twが所定温度Tw0以上で
あるときに(S1〜S3) 、カム軸をバルブオーバラッ
プ量が最小となるようにストッパで突き当たる位置に制
御し(S4)、所定時間t0を経過したときに(S5)
、カム軸の基準回転位置からの回転位相差DA1を算
出し(S6) 、該回転回転位相差DA1と基準値DA0
との偏差DDAを算出し(S7) 、該偏差DDAをカム
軸の回転位置の学習値としてRAMに記憶する(S8)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関のバルブタ
イミング制御装置に関し、詳しくは、カム軸の回転位相
を変化させてバルブタイミングを連続的に変化させる可
変バルブタイミング機構において、制御精度を向上させ
る技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、カム軸の回転位相を変化させ
ることで、バルブの開閉タイミングを早めたり遅らせた
りする可変バルブタイミング機構が知られている(特開
平7−233713号公報,特開平8−246820号
公報等参照)。また、前記可変バルブタイミング機構に
おいては、機関の運転条件に応じて設定した回転位相の
目標値に実際の回転位相が一致するように、前記可変バ
ルブタイミング機構に対する制御出力を例えば比例積分
(PI)動作によりフィードバック制御するものがあっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記可変バ
ルブタイミング機構のように、バルブタイミングを連続
的に細かく設定される目標値に制御する場合、その位置
制御精度が性能効果上要求される。しかしながら、前記
可変バルブタイミング機構では、制御基準となるクラン
ク軸と制御対象となるカム軸とがチェーン等で連結さ
れ、バラツキ要素を持つため、所望の精度を確保できな
い場合があった。
【0004】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、前記バラツキ要素の影響を無くして
バルブタイミングを高精度に制御できるようにしたバル
ブタイミング制御装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのため、請求項1記載
の発明は、図1に示すように、カム軸の回転位相を変化
させてバルブタイミングを連続的に変化させる可変バル
ブタイミング機構と、前記カム軸の回転位相を変化させ
る方向の動きを機械的に規制するストッパ手段と、を備
えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前
記ストッパ手段によりカム軸の回転位相を変化させる方
向の動きを機械的に規制した状態で、カム軸の基準回転
位置との位相差を学習する回転位置学習手段を設けて構
成したことを特徴とする。
【0006】請求項1に係る発明によると、ストッパ手
段によってカム軸の動きが規制される位置で、回転位置
学習手段によってカム軸の回転位置を正しく学習するこ
とができる。また、請求項2に係る発明は、図1に点線
で示すように、機関の運転条件に応じて前記カム軸の回
転位相の目標値を設定する目標値設定手段と、前記カム
軸の実際の回転位相を検出する回転位相検出手段と、該
回転位相検出手段で検出された回転位相と、前記目標値
設定手段で設定された目標値とに基づいて回転位相を目
標値に一致させるようにフィードバック制御するフィー
ドバック制御手段と、を含み、かつ、前記回転位置学習
手段による学習結果に基づいて、前記カム軸の回転位相
の目標値又は検出値を補正する回転位置学習補正手段を
含んで構成されたことを特徴とする。
【0007】請求項2に係る発明によると、ストッパ手
段によってカム軸の動きが規制される位置で、回転位置
学習手段によって学習したカム軸の回転位置の学習結果
を用いて、回転位置学習補正手段によりカム軸の回転位
相の目標値又は検出値が補正される。そして、フィード
バック制御手段によって前記カム軸回転位相のいずれか
一方が補正された目標値及び検出値を用いてフィードバ
ック制御されるため、カム軸の回転位相つまり吸・排気
バルブの開閉タイミングを正確に目標値にフィードバッ
ク制御することができる。
【0008】また、請求項3に係る発明は、前記ストッ
パ手段は、カム軸の回転位相を吸・排気バルブのバルブ
オーバラップ量が減少する方向へ変化させる動きを規制
する機能を含み、前記回転位置学習手段による学習は、
前記ストッパ手段の前記機能を作用させた状態で実行さ
れることを特徴とする。
【0009】請求項3に係る発明によると、通常、フェ
ールセーフ時には吸・排気バルブのバルブオーバラップ
量を最小に維持し、この回転位置を基準として機関の運
転条件に応じてバルブオーバラップ量を増大させる方向
に目標値を設定するので、前記ステップ手段の機能によ
りバルブオーバラップ量を最小に維持した状態でのカム
軸の回転位置を学習することにより、バルブタイミング
制御精度の向上を図れる。
【0010】また、請求項4に係る発明は、前記回転位
置学習手段は、前記ストッパ手段によりカム軸の回転位
相を変化させる方向の動きを機械的に規制させる指令を
発してから、所定のディレイ時間経過後に学習更新を行
うことを特徴とする。請求項4に係る発明によると、油
圧制御等でバルブタイミングの制御を行う場合、油温や
機関回転速度等による応答遅れがあるので、該遅れ時間
分を経過してから学習更新を行うことにより、カム軸が
確実にストッパ手段によって規制される位置に維持され
てから学習更新が行われ、高精度な学習を行うことがで
きる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図2は、実施の形態における内燃機
関のシステム構成を示す図である。この図2において、
内燃機関1には、スロットルバルブ2で計量された空気
が吸気バルブ3を介してシリンダ内に供給され、燃焼排
気は、排気バルブ4を介して排出される。前記吸気バル
ブ3,排気バルブ4は、吸気側カム軸,排気側カム軸に
それぞれ設けられたカムによって開閉駆動される。
【0012】吸気側カム軸5には、カム軸の回転位相を
変化させることで、吸気バルブ3の開閉タイミングを連
続的に早めたり遅くしたりする可変バルブタイミング機
構6が備えられている。前記可変バルブタイミング機構
6は、油圧によって前記回転位相を連続的に変化させる
構成であり、油圧を調整するソレノイドバルブ(図示省
略)に対してコントロールユニット7から制御信号を出
力して回転位相が制御される。
【0013】尚、本実施の形態では、可変バルブタイミ
ング機構6が、吸気バルブ3の開閉タイミングを変化さ
せる構成としたが、吸気バルブ3に代えて排気バルブ4
の開閉タイミングを変化させる構成であっても良いし、
吸気バルブ3と排気バルブ4との両方の開閉タイミング
を変化させる構成であっても良い。マイクロコンピュー
タを内蔵するコントロールユニット7には、クランク軸
の回転信号を出力するクランク角センサ8、吸気側カム
軸5の回転信号を出力するカム角センサ9、機関1の吸
入空気量を検出するエアフローメータ10等からの検出信
号が入力される。
【0014】また、前記可変バルブタイミング機構6
は、図3に概要を示すように、クランク軸(図示せず)
に連動、即ち、回転同期して回転駆動される回転軸部材
21に対して吸気側カム軸5の回転位相を可変に制御する
ものであるが、該回転位相を変化させる方向の動きを規
制するように、カム軸5側に径方向外側に突出して突起
5aが設けられ、また、回転軸部材21側に端面から軸方
向に突出して突起21a,21bが2箇所に設けられてい
る。そして、カム軸5側の突起5aが、回転軸部材21側
の突起21aに突き当たる位置で吸気バルブ3と排気バル
ブ4とのバルブオーバラップ量が最小となり、突起5a
が突起21bに突き当たる位置で前記バルブオーバラップ
量が最大となり、これらの間で、バルブオーバラップ量
が任意の目標値となるように制御される。したがって、
前記カム軸5側の突起5aと回転軸部材21側の突起21
a,21bとによりストッパ手段が構成される。但し、ス
トッパ手段の形態は、これに限らず、同様な機能を持つ
ように形成されていればよい。また、カム軸5は、リタ
ーンスプリング(図示せず) により、バルブオーバラッ
プ量を減少させる回転方向に付勢されており、前記回転
位相制御用の油圧を、例えば該バルブオーバラップ量を
増大させる方向の制御デューティ比を0とすると、前記
リターンスプリングの付勢力により、突起5aが突起21
aに突き当たる位置にカム軸5の回転位置が制御され
る。
【0015】そして、コントロールユニット7は、図4
のフローチャートに示すようにして、本発明に係るカム
軸の回転位置の学習を行いつつ、該学習結果を用いて図
5のフローチャートに示すようにして前記可変バルブタ
イミング機構6によって調整される吸気バルブの開閉タ
イミングを制御する。尚、本実施の形態において、回転
位置学習手段,回転位置学習補正手段としての機能は、
前記図4のフローチャートに示すように、また、目標値
設定手段、フィードバック制御手段としての機能は、前
記図5のフローチャートに示すように、コントロールユ
ニット7がソフトウェア的に備えている。また、回転位
相検出手段は、クランク角センサ8,カム角センサ9と
前記コントロールユニット7による演算処理機能とによ
って構成される。
【0016】まず、本発明に係るカム軸の回転位置の学
習を示す図4のフローチャートにおいて、ステップ1
(図中にはS1と記してある。以下同様)では、機関1
が回転中であるか否かを判定する。機関1が回転中と判
定されるとステップ2へ進み、機関回転速度Neが吸気
側カム軸5が回転変動することがない所定回転速度Ne
0以上あるか否かを判定する。
【0017】所定回転速度Ne0以上あると判定された
ときはステップ3へ進み、機関1の冷却水温度が所定温
度Tw0以上あるか否かを判定する。そして、冷却水温
度が所定温度Tw0以上あると判定されたときは、カム
軸5の回転位置学習を実行する運転条件が成立したと判
断してステップ4へ進み、前記したように回転位相制御
用の油圧を、例えば該バルブオーバラップ量を増大させ
る方向の制御デューティ比を0とするなどして、前記リ
ターンスプリングの付勢力により、突起5aが突起21a
に突き当たりバルブオーバラップ量が最小となるように
カム軸5の回転位置を制御する。
【0018】ステップ5で前記カム軸5を所定位置に規
制する制御を開始してからの所定時間t0以上経過した
かを判定し、所定時間t0経過したときにステップ6へ
進む。即ち、油圧制御では油温や機関回転速度等による
応答遅れがあるので、該遅れ分を見込んでカム軸5が確
実に前記所定位置に規制されるのを待つ。ステップ6で
は、前記クランク角センサ8,カム角センサ9による各
検出値に基づいて、基準クランク角位置A1と基準カム
角位置A2との回転位相差DA1(=A2−A1;カム
軸5がクランク軸に対して回転方向に進角する方向を正
とする) を算出する。
【0019】ステップ7では、前記回転位相差DA1と
基準回転位相差DA0との偏差DDA(=DA1−DA
0) を算出する。ステップ8では、前記偏差DDAをカ
ム軸回転位置の学習値としてメモリ(RAM) に記憶す
る。次に、吸気バルブの開閉タイミングの制御を、図5
のフローチャートに従って説明する。
【0020】ステップ11では、吸気バルブの開閉タイミ
ングをフィードバック制御する条件が成立しているか否
かを判定し、非成立時は、ステップ12へ進んで前記バル
ブオーバラップ量を最小とする制御を実行する。ステッ
プ12でフィードバック制御条件が成立していると判定さ
れたときは、ステップ13へ進み、予め機関負荷と機関回
転速度Neとによって区分される運転領域毎に前記吸気
側カム軸5の回転位相の目標値(目標角度)TAを記憶
したマップを参照し、現在の機関負荷,機関回転速度N
eに対応する目標値(目標角度)TAを検索する。
【0021】ステップ14では、クランク角センサ8及び
カム角センサ9からの検出信号に基づいて吸気側カム5
の実際の回転位相RAを検出する。ステップ15では、前
記検出された回転位相RAを、前記図3のフローチャー
トで学習したカム軸回転位置の学習値DDAを加算して
補正し、RAH(=RA+DDA) とする。
【0022】ステップ16では、前記吸気側カム5の目標
値TAと補正された実際値RAHとに基づいて、フィー
ドバック補正値を算出し、前記目標値TAから求めた基
本値に前記フィードバック補正値を加算するなどしてソ
レノイドバルブの制御値を算出する。ステップ17では、
前記制御値に応じた制御信号を可変バルブタイミング機
構6における油圧を制御するソレノイドバルブに出力す
る。これにより、可変バルブタイミング機構6の制御を
介して吸気弁3の開閉タイミングが制御される。
【0023】このようにすれば、バルブオーバラップ量
が最小となるときの吸気側カム軸5の回転位置を学習
し、該学習結果に基づいてカム軸の回転位相の検出値を
補正しつつ目標値にフィードバック制御することができ
るため、チェーンを介した連結等のために生じるカム軸
5の回転位相のバラツキの影響を無くして、カム軸5の
回転位相、つまり吸気バルブ3の開閉タイミングを高精
度に制御することができる。
【0024】また、本実施の形態では、学習結果に基づ
いて回転位相の検出値を補正するものを示したが、目標
値を補正する構成とすることもできる。この場合は、前
記同様に設定された目標値TAを前記のようにして算出
した学習値DDAを減算して補正する構成とすればよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1及び請求項2に係る発明の構成・機能
を示すブロック図。
【図2】実施の形態における内燃機関のシステム構成
図。
【図3】前記実施の形態におけるストッパ手段の構成例
を示す図。
【図4】吸気側カム軸の回転位置の学習の様子を示すフ
ローチャート。
【図5】前記実施の形態におけるバルブタイミング制御
の様子を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 内燃機関 2 スロットルバルブ 3 吸気バルブ 4 排気バルブ 5 吸気側カム軸 6 可変バルブタイミング機構 7 コントロールユニット 8 クランク角センサ 9 カム角センサ 10 エアフローメータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カム軸の回転位相を変化させてバルブタイ
    ミングを連続的に変化させる可変バルブタイミング機構
    と、 前記カム軸の回転位相を変化させる方向の動きを機械的
    に規制するストッパ手段と、を備えた内燃機関のバルブ
    タイミング制御装置において、 前記ストッパ手段によりカム軸の回転位相を変化させる
    方向の動きを機械的に規制した状態で、カム軸の基準回
    転位置との位相差を学習する回転位置学習手段を設けて
    構成したことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング
    制御装置。
  2. 【請求項2】機関の運転条件に応じて前記カム軸の回転
    位相の目標値を設定する目標値設定手段と、 前記カム軸の実際の回転位相を検出する回転位相検出手
    段と、 該回転位相検出手段で検出された回転位相と、前記目標
    値設定手段で設定された目標値とに基づいて回転位相を
    目標値に一致させるようにフィードバック制御するフィ
    ードバック制御手段と、 を含み、 かつ、前記回転位置学習手段による学習結果に基づい
    て、前記カム軸の回転位相の目標値又は検出値を補正す
    る回転位置学習補正手段を含んで構成されたことを特徴
    とする請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミング制
    御装置。
  3. 【請求項3】前記ストッパ手段は、カム軸の回転位相を
    吸・排気バルブのバルブオーバラップ量が減少する方向
    へ変化させる動きを規制する機能を含み、前記回転位置
    学習手段による学習は、前記ストッパ手段の前記機能を
    作用させた状態で実行されることを特徴とする請求項1
    又は請求項2に記載の内燃機関のバルブタイミング制御
    装置。
  4. 【請求項4】前記回転位置学習手段は、前記ストッパ手
    段によりカム軸の回転位相を変化させる方向の動きを機
    械的に規制させる指令を発してから、所定のディレイ時
    間経過後に学習更新を行うことを特徴とする請求項1〜
    請求項3のいずれか1つに記載の内燃機関のバルブタイ
    ミング制御装置。
JP10030808A 1998-02-13 1998-02-13 内燃機関のバルブタイミング制御装置 Pending JPH11229914A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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