KR100459838B1

KR100459838B1 - 내연기관의 밸브타이밍 제어장치

Info

Publication number: KR100459838B1
Application number: KR10-2002-0082437A
Authority: KR
Inventors: 와다코오지; 다카하시다쓰히코
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2004-12-03
Also published as: US20030200943A1; DE10253892A1; DE10253892B4; KR20030084558A; JP2003314313A; JP3763468B2; US6732689B2

Abstract

캠위상 액추에이터의 록핀 해제 직후에 운전자가 의도하지 않은 쇼크가 발생하는 것을 방지한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치를 얻는다.

록핀 해제 제어의 개시시에서의 토크요구의 유무 xtq를 추정해 토크요구의 유무 xtq에 따라 목표위상각의 변화율를 변경한다. 토크요구가 없을때는 토크요구가 있는 경에 비해 작은 변화율2에 설정해서 록핀 해제 검출후의 목표위상각 θt의 변화를 억제한다. 이로써 토크요구가 없는 경우의 운전자가 의도하지 않은 쇼크의 발생을 방지한다.

한편, 토크요구가 있는 경우에는 변화율을 큰 값

Description

내연기관의 밸브타이밍 제어장치{VALVE TIMING CONTROL APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 운전조건에 따라 흡기밸브나 배기밸브의 개폐타이밍(밸브타이밍)을 조정하기 위한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 관한 것이다.

도 22 ~ 26은 종래의 밸브타이밍 제어장치의 요부를 표시하는 도면이고, 도 22는 배인식 밸브타이밍 조정장치(캠위상 액추에이터)의 내부구성을 표시하는 경방향의 단면도이다.

도 23은 축방향의 구성을 표시하는 종단면도(도 1 내의 A-A선 참조)이다.

도 24는 도 22에 표시한 캠위상 액추에이터의 록기구 및 록해제기구(록핀)의 주변을 확대해서 표시한 사시도이다.

도 25 및 도 26은 도 24에 표시한 록핀 주변의 구성을 표시하는 종단면도이고 각각 체크밸브(19)의 전환상태가 다른 경우를 표시하고 있다.

도 22 ~ 26에서 밸브타이밍 조정용의 액추에이터는 외부 회전축을 구성하는 제 1의 회전체 1(도 23 참조)를 갖는다. 제 1의 회전체 1은 스프로킷(2)와 슈(3a)을 갖는 케이스(3)과 커버(4)와 체결부재(5)를 구비하고 있다.

또 액추에이터의 내부 회전축(제 2의 회전체)를 구성하는 로터(6)는 케이스 (3)의 내주를 접동하는 베인(6a)을 갖는다.

캠샤프트(7)는 체결부재(8)를 소유하고 액추에이터의 회전중심과 관련하고 있다.

케이스(3)의 슈(3a)와 로터(6)의 베인(6a)과의 사이의 공간에 의해 진각측 유압실(9) 및 지각측 유압실(10)이 형성되어 있다.

진각측 유압실(9) 및 지각측 유압실(10)에는, 각각 제 1의 유로(압력실 공급통로)(11) 및 제 2의 유로(압력실 공급통로)(12)가 연통되어 있다.

베인(6a) 및 슈(3a)의 선단부에는 밀폐용의 실수단(13)이 설치되어 있다.

베인(6a)내에는 베압부(14a)를 갖는 수납공(14)이 형성되고 수납공(14)내에는 록핀(록부재)(15)가 설치되어 있다.

록핀(15)은 작동수단(16)에 의해 돌출발향(록방향)에 작동되고 있다.

수납공(14)의 배압부(14a)측에는 배출공(17)이 설치되어 있다. 또 록핀(15)의 록동작측에는 계탑공(18) 및 록 해제유압실(18a)이 마련되어 있다.

록 해제유압실(18a)에는 체크밸브(19)를 통해서 제 1록해제 유압공급로(20) 및 제 2록해제 유압공급로(21)가 연통되어 있다.

체크밸브(19)의 상류측에는 진각측 압력분배통로(22) 및 지각측 압력분배통로(23)가 전환가능하게 연통되어 있다.

관(107)에는, 배기가스내의 잔존 산소량을 검출하는 O2센서(108)와 3원 촉매 (109)가 설치되어 있다.

3원 촉매(109)는, 배기가스내의 유해가스인 THC, CO, NOx를 동시에 정화한다.

내연기관(101)의 연소실내에는 점화코일(110)에 의해 구동되는 점화플러그 (111)가 설치되어 있다.

점화플러그(111)는 점화코일(110)에서 공급되는 코전압 에너지에 의해 연소실내의 혼합기를 연소시키는 불꽃을 발생한다.

내연기관(101)의 흡기밸브에 설치된 캠각센서(112)는 캠각검출용 센서 플레이트(도시않음)의 돌기에 의해 펄스신호를 발생해서 캠각을 검출한다.

여기서는 편의적으로 흡기밸브측의 캠각센서(112)만이 표시되어 있으나, 캠각센서는 배기밸브측에 설치되어도 되고, 흡기밸브 및 배기밸브의 양쪽에 설치해도 된다.

내연기관(101)의 흡기밸브 및 배기밸브에는 크랭크 샤프트에 동기해서 흡배기의 밸브타이밍을 설정하는 캠샤프트가 설치되어 있다. 밸브타이밍 조정장치로서 가능하는 캠위상 액추에이터(이하 단지「액추에이터」로 기재) 113은 캠샤프트에 설치되고 크랭크 샤프트와, 캠샤프트와으 상대각도(캠방위각)의 진각측 또는 지각측으로 변경한다.

또, 수납공(14)의 측면에는 퍼지통로(24)가 설치되어 있다.

퍼지통로(24)는 엔진시동시에 오일펌프(도시않음)로부터의 유압이 지각측 유압실(10)에 공급될때에, 엔진정지중에 들어간 공기를 배출공(17)에서 장치외로 배출하기 위한 것이다.

이와 같이 엔진시동시에 공기가 배출되면 배압부(14a)내에 공급된 기름으로 잔유압이 발생함으로써 해제유압을 높혀서 록해제를 저지하게 된다.

또, 진각측 유압으로 전환되면, 오일펌프에서 공급되는 유압을 작동수단 (16)의 작동력에만 반해서, 록핀(15)의 선단을 해제방향으로 압압해서 록상태를 해제하도록 되어 있다.

도 27은 일반적인 내연기관의 밸브타이밍 제어장치를 표시하는 블록구성도이다.

도 27에서 내연기관(101)에는, 내연기관(101)에 흡입공기를 정화하는 에어 클리너(102)와 내연기관(101)에의 흡입공기량을 계량하는 에어플로센서(103)와 흡기관(104)이 설치되어 있다.

흡기관(104)에는 흡입공기량을 조절해서 내연기관(101)의 출력을 컨트롤하는 스로틀밸브(105)와, 흡입공기량에 맞는 연료를 공급하는 인젝터(106)이 설치되어 있다.

내연기관(101)에는 연소실내에서 연소한 배기가스를 배출하는 배기관(107)이 설치되어 있고, 배기오일 컨트롤밸브(이하「COV」라 기록한다)(114)는 액추에이터 (113)에의 공급유압을 조정해서 캠위상을 제어한다.

센서플레이트(116)에 대향 배치된 크랭크각 센서(115)는 센서 플레이트(116)의 돌기(도시않음)가 크랭크각 센서(115)을 가로지를때에 신호를 발생해서 크랭크 샤프트의 위치(크랭크각)을 검출한다.

크랭크각 검출용의 센서 플레이트(116)는 크랭크 샤프트에 설치되고 크랭크 샤프트와 일체로 회전하고 있고 소정위치(기준 크랭크각)에 돌기가 설치되어 있다.

마이크로 컴퓨터로 된 ECU(117)는 내연기관(101)의 운정상태를 표시하는 각종 센서로부터의 검출정보에 따라 각종 액추에이터를 구동하고, 내연기관(101) 및 캠위상을 제어한다.

오일펌프(118)는, 내연기관(101)의 각 기구부품에 윤활유를 압송하는 동시에 액추에이터(113)를 구동하기 위한 유압을 발생한다. 유압센서(119)는 오일펌프 (118)에서 OCV(114)에 압송되는 오일의 유압을 검출한다. 유온센서(120)는 오일펌피(118)에서 OCV(114)에 압송되는 오일의 온도를 검출한다.

냉각수(121)는 내연기관(101)의 외측에 배치해서 내연기관(101)을 냉각한다. 수온센서(122)는 냉각수(121)의 온도를 검출한다. 각종 센서의 검출정보는 모두 ECU(117)에 입력된다.

다음에, 도 27과 함께, 도 22 ~ 도 26을 참조하면서 종래의 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 의한 동작에 대해 설명한다.

밸브타이밍(캠위상)이 제어는, ECU(117)의 제어하에서 OCV(114) 및 액추에이터(113)에 의해 실행된다.

우선, ECU(117)은 내연기관(101)의 운전상태에 따라 캠위상의 목표위상각을 산출하는 동시에, 크랭크각 센서(115)로 검출된 크랭크각과, 캠각센서(112)에서 검출된 캠각에 의해 검출위상각(밸브타이밍)을 산출한다.

계속해, ECU(117)는 검출위상각과 목표위상각와의 위상각 편차의 피드백제어에 의해 OCV(114)에의 통전전류치(또는 듀티비)를 제어해서, 검출위상각을 목표위상각에 일치시킨다.

OCV(114)는 액추에이터(113)에 대한 오일의 유로를 선택하는 동시에 인가유압을 조정함으로써 밸브타이밍을 제어한다.

여기서 도 22 ~ 도 26을 참조하면서 액추에이터(밸브타이밍 조정장치)(113)의 구체적 동작에 대해 설명한다.

우선, 내연기관(101)의 시동시에, OCV(114)는 액추에이터(113)내의 오일 및 오일펌프(118)로부터 액추에이터(113)까지의 유로내의 오일은, 유압이 인가되지 않으므로 해서, 오일팬내에 떨어지는 가능성이 있다.

따라서, 내연기관(101)의 시동시에는 유로내의 에어(또는 포함한 오일)을 액추에이터(113)의 지각측 유압실(10)에 도입시킨다.

지각측 유압실(10)에 도입된 에어(또는 에어를 포함한 오일)은 퍼지통로24), 배압부(14a), 배출공(17)을 통해 액추에이터(113)의 외부에 배출된다.

내연기관(101)의 시동후에는 지각측 압력분배통로(23)로부터의 유압이 록 해제유압실(18a)에도 도입되나, 작동수단(16)의 작동력에 으해 록핀(15)은 계합공 (18)에서 빠지지 않는 상태가 보존된다.

따라서, 시동시에 록핀(15)이 계합공(18)으로부터 빠지는 일은 없고, 로터 (6)가 진동해서 이상음이 발생하는 것을 억제할 수가 있다.

내연기관(101)의 시동후에 예를 들면 운전자가 엑셀 페달을 밟고, ECU(117)로부터 캠위상의 진각측에의 지령이 생성된 경우, OCV(114)는 액추에이터(113)의 진각측 유압실(9)에 유압을 도입하도록 제어된다.

진각측 유압실(9)의 오일은, 진각측 압력분배통로(22)를 통해서 록 해제유압실(18a)에 도입된다.

이때, OCV(114)는 지각측 유압실(10)의 오일을 배추하는 위치에 제어되므로, 지각측 유압실(10)의 오일은, OCV(114)를 통해서 오일팬에 배출된다.

이로 인해, 록핀(15)이 계합공(18)에서 빠져서, 로터(6)는 가동가능하게 되고, 진각측 유압실(9)의 유압에 의해 로터(6)가 진각측에 동작함으로써 진각제어가 실시된다.

그러나, 록핀(15)이 계합공(18)에 들어 있는 상태로, 목표위상각이 록핀(15)이 계합공(18)에 계합하는 위치에서 급변하게 되면, 록핀(15)이 계합공(18)에서 빠지는 타이밍보다도 로터(6)의 동작이 빨라진다.

이경우, 록핀(15)이 계합공(18)에서 빠지지 않고, 계합공(18)내에서 비틀린 상태가 되고, 로터(6)가 소망방향으로 동작할 수가 없게 된다. 따라서, 록핀(15)이 계합공(18)에 들어 있는 상태에서 로터(6)를 확실하게 작동시키기 위해 ECU (117)는, OCV(114)에의 인가전류의 변화량을 제한함으로써 로터(6)의 동작속도를 지연시켜, 미리 록핀(15)을 확실하게 해제하는 조작을 실행한 후에 통상의 위상피드백제어를 실행한다.

다음 밸브타이밍 제어가 금지되는 사례에 대해 설명한다.

예를 들어 흡기밸브의 밸브 개방타이밍을 진각시키면 배기행정에서 흡기밸브가 밸브개방하게 되므로 불활성가스가 흡기측으로 역류해, 흡기행정에서 다시 불황성가스가 내연기관(101)의 실린더내로 흡입되고 실린더내의 혼합기의 열용량이 증가해서 연속속도가 늦어진다.

이같은 흡기밸브 개방타이밍의 진각제어를 냉기상태에서 실행하면, 내연기관 (101)의 온도가 낮은 상태에서는 원래 연소속도가 느리므로, 연소속도가 현저하게 저하하고 실화나 연소변동이 생겨 드라이버빌리티(drivability)의 악화가 발생할염려가 있다.

따라서 ECU(117)은 수온센서(122)의 검출온도(내연기관 101의 냉각수(121)의 온도)가 소정온도보다도 낮은 경우에는 실화나 연소변동을 방지하기 위해 흡기밸브 개방타이밍의 진각제어를 금지하고 있다.

한편, ECU(117)은, 내연기관(101)의 냉각(121)의 온도가 소정온도를 초과하게 되면, 밸브타이밍 진각제어의 금지상태를 해제해서 위상피드백 제어를 개시한다.

이때 밸브타이밍 진각제어의 금지상태가 해제되는 시점에서는 급격한 밸브타이밍 변화에 의한 토크변동의 발생을 방지하기 위해 목표위상각의 변화량을 제한해서 밸브타이밍의 변화량을 제한하고 있다.

그런데 밸브타이밍 변경시에 사전에 록핀(15)의 해제조작이 필요한 액추에이터(도 22 ~ 도 26 참조)를 사용하는 경우에는 목표위상각이 소정각도를 초과한 시점에서 록핀(15)의 해제동작이 개시되고 OCV(114)에의 인가전류를 천천히 변화시키고 있다.

이경우 통상의 위상피드백 제어와 비교해서 밸브타이밍의 변화개시가 늦어지므로, 검출위상각이 소정각도까지 진각해서 록핀(15)의 해제상태를 검출한 시점에서는 이미 목표위상각과 검출위상각의 편차가 커져버려 있다.

이 시점에서 위상피드백 제어로 전환되면 목표위상각과 검출위상각과의 위상각 편차가 큰것에 기인해서 OCV(114)에의 인가전류가 커지므로 밸브타이밍이 급격하게 변화한다.

이와 같이 밸브타이밍이 급격하게 변화하면 내연기관(101)의 출력토크가 변동해서 운전자가 의도하지 않은 쇼크가 발생하므로 운전자는 위화감을 느끼게 된다.

이 상태를, 도 28의 타이밍 차트를 참조하면서 설명한다.

도 28은 종래장치에 의한 록핀 해제제어시의 검출위상각 θa(밸브타이밍)의 시간변화를 표시하고 있다.

도 28에서 가로축은 시간, 세로축은 액추에이터의 진각량 [deg·CA]이다.

도 28에 표시한 바와 같이 수온제한부 목표위상각 θtw가 증가해서 소정각도 (예를 들면 5 [deg·CA])를 초과한 시점 tps로부터 검출위상각 θa가 증가를 개시하고, 록핀(15)의 해제제어가 개시된다.

한편, 목표위상각 θtw는 록핀(15)의 해제상태가 검출되는 시점 tpe에서 이미 베이스 목표위상각 θmap까지 달하고 있다. 따라서 이 시점 tpe로부터 위상피드백 제어를 하면 검출위상각 θa가 도시한 바와 같이 급격하게 변화하므로 운전자가 의도하지 않은 토크변동에 의한 쇼크가 발생한다.

종래의 내연기관의 밸브타이밍 제어장치는 이상과 같이 도 22 ~ 도 26에 표시하는 액추에이터를 사용한 경우에는 검출위상각이 소정각도까지 진각한(록핀(15)의 해제상태를 검출한)시점 tpw(도 28 참조)로 위상피드백 제어로 전환하면, 밸브타이밍이 급젼해서 내연기관 101의 출력토크가 변동해서 운전자가 의도하지 않은쇼크가 발생한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 된것으로 밸브타이밍 변경시에 사전에 록핀 해제조작이 필요한 액추에이터를 사용한 경우라도 위상피드백 제어에의 전환시의 운전자가 의도하지 않은 쇼크의 발생을 억제할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치는 내연기관의 크랭크 샤프트에 동기해서 적어도 흡기 또는 배기의 밸브타이밍을 설정하는 캠샤프트와 유압이 공급되는 진각유압실 및 지각유압실을 소유하고 크랭크 샤프트에 대한 캠샤프트의 상대각도를 진각측 또는 지각측으로 변경하는 액추에이터와, 액추에이터에 설치되어 상대각도를 소정 상대각도로 록하기 위한 록기구와 유압을 발생하는 오일펌프와, 유압을 액추에이터의 진각유압실 또는 지각유압실에 공급하는 유압조정수단과, 유압조정수단을 제어하는 내연기관 제어장치를 구비하고, 록기구는, 상대각도의 변경시에 진각유압실 또는 지각유압실이 어느 한쪽만에 공급되는 유압에 의해 해제되고 록기구에 의한 록상태로부터 상대각도를 변경하는 경우에, 미리 록상태의 해제제어를 실행한 후에 상대각도의 위상피드백 제어를 하는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 있어서, 내연기관 제어장치는 밸브타이밍의 변화량을 제한하는 변화량 제한수단을 포함하고 록상태의 해제제어로부터의 위상피드백 제어로 이동할때의 밸브타이밍의 변화량을 소정치로 제한하는 것이다.

또 본 발명에 관한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 제한수단은 크랭크 샤프트에 대한 캠샤프트의 목표위상각의 변화량을 제한하는 것이다.

또 본 발명에 관한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 제한수단은 록상태의 해제제어의 개시시에서의 토크요구량을 추정하고, 토크요구량의 추정치에 따라 목표위상각의 변화량의 제한정도를 변경하는 것이다.

또 본 발명에 관한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 제한수단은, 목표위상각을 사용해서 토크요구량을 추정하는 것이다.

또 본 발명에 관한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치는, 내연기관의 스로틀개도를 검출하는 스로틀개도 검출수단을 구비하고, 제한수단은 스로틀개도를 사용해서 토크요구량을 추정하는 것이다.

또 본 발명에 관한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치는 내연기관의 흡입공기량에 대응한 흡기량 파라미터를 검출하는 흡기량 파라미터 검출수단을 구비하고 제한수단은 흡기량 파라미터를 사용해서 토크요구량을 추정하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 록상태의 판정처리 동작을 표시하는 플로차트.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 록핀 해제상태의 판정처리 동작을 표시하는 플로차트.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 각종 제한 실행선의 베이스 목표위상각의 산출처리 동작을 표시하는 플로차트.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 회전속도 및 충전효율로부터 목표위상각을 산출하기 위한 3차원 맵(데이터 테이블)을 표시하는 설명도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 의해 냉각수온에 따라 베이스 목표위상각에 제한을 주기 위한 처리동작을 표시하는 플로차트.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 위상각 제어시의 처리동작을 표시하는 플로차트.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 록핀 해제 제어의 실행요구가 발생한 시점에서의 토크요구의 유무를 추정하기 위한 처리조작을 표시하는 플로차트.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 록핀 해제 제어에서의 OCV전류의 산출처리 동작을 표시하는 플로차트.

도 9는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 록핀 해제상태의 검출 직후에 수온제한부 목표위상작을 제한하기 위한 처리동작을 표시하는 플로차트.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 록핀 해제제어의 실행요구가 밸상한 시점에서 토크요우가 없다고 판정된 경우의 검출위상각의 거동을 표시하는 타이밍 차트.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서 토크요구가 있다고 판정된 경우의 검출위상각의 거동을 표시하는 타이밍 차트.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 스로틀개도의 변화량을 구하기 이한 처리동작을 표시하는 플로차트.

도 13은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 스로틀개도의 변화량으로부터 최종 목표위상각을 산출하기 위한 처리동작을 표시하는 플로차트.

도 14는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 스로틀개도의 변화량으로부터 목표위상각의 변화율을 산출하기 위한 2차원 테이블을 표시하는 설명도.

도 15는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서 토크요구가 없다고 추정된 경우의 검출위상각의 거동을 표시하는 타이밍 차트.

도 16은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서 토크요구가 있다고 추정된 경우의 검출위상각의 거동을 표시하는 타이밍 차트.

도 17은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 충전효율의 변화량을 구하기 위한 처리동작을 표시하는 플로차트.

도 18은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 충전효율의 변화량으로부터 최종 목표위상각을 산출하기 위한 처리동작을 표시하는 플로차트.

도 19는 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 충전효율의 변화량으로부터 목표위상각의 변화율을 산출하기 위한 2차원 테이블을 표시하는 설명도.

도 20은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서 토크요구가 없다고 추정된 경우의 검출위상각의 거동을 표시하는 타이밍 차트.

도 21은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 록핀 해제제어의 실행요구가 있다고 추정된 경우의 검출위상각의 거동을 표시하는 타이밍 차트.

도 22는 종래의 베인식 밸브타이밍 조정장치의 내부구성을 표시하는 횡단면도.

도 23은 도 22내의 A-A선에 의한 종단면도.

도 24는 도 22에 표시하는 밸브타이밍 조정장치의 록기구 및 록 해제기구의 요부(록핀 주변)을 확대해서 표시한 사시도.

도 25는 도 24에 표시한 록기구 및 록 해제기구의 요부를 표시하는 종단면도.

도 26은 도 24에 표시한 록기구 및 록 해제기구의 요부를 표시하는 종단면도.

도 27은 일반적인 내연기관의 밸브타이밍 제어장치를 표시하는 블록구성도.

도 28은 종래의 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 의한 검출위상각의 거동을 표시하는 타이밍 차트.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

9 : 진각측 유압실, 10 : 지각측 유압실,

15 : 록핀(록기구), 18a : 록 해제유압실,

101 : 내연기관, 103 : 에어플로센서,

105 : 스로틀밸브, 112 : 캠각센서,

113 : 액추에이터(캠방위 액추에이터),

114 : OCV(오일컨트롤 밸브), 115 : 크랭크각 센서,

117 : ECU, 118 : 오일펌프,

122 : 수온센서, Ce : 충전효율,

Ne : 회전속도, thw : 냉각수온,

xtq : 토크요구 플래그,

S703 : 캠샤프트의 목표위상각의 변화량을 제한하는 스텝,

θa : 검출위상각, θmap : 베이스 목표위상각,

θt : 최종 목표위상각,: 베이스 목표위상각의 반영율,

: 최종 목표위상각의 변화율,1 : 큰 변화율,

2 : 작은 변화율, △Ce : 충전효율의 변화량,

△tvo : 스로틀개도의 변화량.

실시의 형태 1.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태 1에 대해 상세하게 설명한다.

또 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 전체구성은, 도 27에 표시한대로이고, ECU(117)내의 동작프로그램의 일부가 변경되어 있을 뿐이다. 또 액추에이터(113)로서는 도 22 ~ 도 26에 표시한 것이 사용되고 있는 것으로 한다.

따라서 액추에이터(113)는, 록핀(15)이 진각측의 유압만으로 록상태를 해제할 수 있는 유로구조를 소유하고, 록핀(15)의 계합공(18)은 최지각 위치에 설정되어 있다.

도 1 ~ 도 11은 본 발명의 실시의 형태 1을 표시하는 도면이고 도 1 ~ 도 3 및 도 5 ~ 도 9는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 ECU(117)의 동작을 표시하는 플로차트이다.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 목표위상각 θmap를 산출하기 위한 3차원 맵(데이터 테이블)을 표시하는 설명도이고, 회전속도 Ne와 충전효율 Ce로부터 베이스 목표위상각 θmap를 산출하는 경우를 표시하고 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 베이스 목표위상각 θmap의 시간변화를 표시하는 타이밍 차트이다.

이하, 전술한 바와 같이 크랭크 샤프트에 대한 흡기 캠샤프트의 상대각도(밸브타이밍)를 제어하는 경우를 예를 들어 설명한다.

도 1은 록핀(15)의 록상태를 판정하기 위한 처리루틴을 표시하고 있다.

도 1에서 우선, 검출위상각 θa가 소정각도(예를 들면 5 [deg CA]이상인지의 여부를 판정하고(스텝 S101), θa소정각도(즉, YES)라고 판정되면 핀록 플래그 xpin에「0」를 설정해(스텝 S102), 도 1의 처리루틴을 종료한다.

이때 θa소정각도의 상태는 로터(6)가 진각측으로 동작되어 있고, 록핀 (15)이 계합공(18)에서 빠져있는 상태를 표시하므로 록핀(15)의 록상태가 해제된 것으로 판단된다.

또, 핀록 플래그 xpin은 록상태에서「1」에 설정되어 록해제 상태에서「0」이 설정된다.

한편 스텝(S101)에서,θa < 소정각도(즉 NO)라고 판정되면, 계속해 내연기관 (101)이 시동모드인지 아닌지를 판정한다(스텝 S103)이 모드인지 아닌지를 판정한다(스텝 S103).

스텝 S103에서 시동모드가 아닌(즉 NO)라고 판정되면 계속해서 회전속도 Ne가 소정속도(예를 들면, 600 [r/m])보다도 작고, 또 냉각수온 thw가 소정온도(예를 들면, 90 [℃])보다도 높은지의 여부를 판정한다(스텝 S104).

스텝 S103에서 시동모드라고(즉 YES)판정되면 전술한 바와 같이 내연기관 (101)의 정지시에 오일펌프(118)의 발생유압이 없어져 록핀(15)이 계합되는 것으로부터 핀록상태라고 판단해서 핀록 플래그 xpin에「1」 을 설정하고(스텝 S105) 도 1의 처리루틴을 종료한다.

또, 스텝(S105)에서는 록핀 해제카운터 CP(후술하는 도 8 참조)가「0」에 설정되는 동시에 록핀 해제후의 목표제한 카운터(후술하는 도 9 참조)가「0」에 설정된다.

또 스텝(S103)에서 시동모드가 아닌(즉 NO)라고 판정된 후 스텝(104)에서 Ne < 소정속도, 또 thw > 소정온도(즉 YES)라고 판정되면 스텝 S105로 진행한다.

한편, 스텝(S104)에서 Ne소정속도, 또는 thw소정온도(즉 NO)라고 판정되면 그대로 도 1의 처리루틴을 종료한다.

이로써 스텝(S103)에서 시동모드가 아닌(즉 NO)라고 판정되고, 계속해 스텝 (S104)에서, Ne소정속도, 또는 thw소정온도(즉 NO)라고 판정되면 과거에설정된 핀록 플래그 xpin의 값이 남게된다.

따라서, 일단 내연기관(101)이 시동모드가 되거나, 또는 회전속도 Ne가 소정속도 보다도 작고 또 냉각수온 thw가 소정온도 보다도 높아지면 핀록 플래그 xpin에「1」이 설정된대로가 된다.

록핀(15)은 진각측 유압실(9)에 기름을 도입하지 않으면 계합공(18)에서 빠지지 않으므로 핀록 플래그 xpin상태는 실제의 록핀(15)의 동작상태와 일치하게 된다.

도 2는, 록핀(15)의 해제상태를 판정하기 위한 처리루틴을 표시하고 있다.

도 2에서, 우선 검출위상각 θa가 소정각도(예를 들면 5 [deg·CA])보다도 작은지를 판정한다(스텝 S201).

스텝 S201에서, θa소정각도(즉 NO)라고 판정되면 록핀(15)의 록상태가 해제되어 충분히 진각한 것으로 판단할 수 있으므로 핀록 플래그 xpin을「0」으로 클리어 해서(스텝 S202), 도 2의 처리루틴을 종료한다.

도 3은 각종 제한이 실행되기전의 처리루틴을 표시하는 플로차트이고, 베이스 목표위상각 θmap을 내연기관(101)의 운전상태로부터 산출하기 위한 처리루틴을 표시하고 있다.

도 3에서, 우선 내연기관(101)의 운전상태를 표시하는 파라미터(각종센서의 출력치)를 판독하고(스텝 S301), 내연기관(101)의 회전속도 Ne와 충전효율 Ce와의 3차원 맵(도 4 참조)의 테이블 데이터치를 사용해서 베이스 목표위상각 θmap를 산출한다(스텝 S302).

스텝(S302)에서, Map(Ne, Ce)는 도 4의 3차원 맵치에 대해, 회전속도 Ne 및 충전효율 Ce를 사용해서 θmap를 산출하기 위한 함수이다.

다음 목표위상각 제한처리(후술하는 도 5 참조)를 사용해서 θmap에 제한을 주고(스텝 S303), 핀록 플래그 xpin「0」인지 아닌지를 판정한다(스텝 S304).

스텝(S304)에서 xpin = 0(즉 YES)라고 판정되면 록핀 해제후의 목표위상각 제한처리(후술하는 도 9 참조)를 사용해서 위상피드백 제어에 사용되는 최종적인 목표위상각 θt(록핀 해제후의 제한이 부여된 각도)를 산출하고(스텝 S304). 도 3의 처리루틴을 종료한다.

또 스텝(S304)에서 xpin = 1(즉 NO)라고 판정되면 그대로 도 3의 처리루틴을 종료한다.

다음, 내연기관(101)의 냉각수온 thw에 따라, 도 3에서 산출된 베이스 목표위상각 θmap에 제한을 주기 위한 처리루틴을 대해 도 5의 플로차트를 참조하여 설명한다.

이 처리에서는 내연기관(101)의 시동시에 냉각수온 thw가 소정온도(예를 들면 0 [℃]보다도 낮은 경우에는, 베이스 목표진각량 θmap의 값에 불구하고 밸브타이밍 제어를 금지해서 최지각 위치로 한다.

또, 내연기관(101)의 난기상태가 촉진되고 냉각수온 thw가 소정온도(0 [℃]_이상이 된 경우에는 최종 목표위상각 θt에의 제한을 단화하고, 최지각 위치로부터 베이스 목표위상각 θmap로 서서히 변화시킨다.

도 5에서 우선 냉각수온 thw가 소정온도(0 [℃])이상인가를 판정하고(스텝S501), thw < 소정온도(즉 NO)라고 판정되면 목표위상각 제한 플래그 x1im에「1」을 설정하는 동시에 베이스 목표위상각 θmap의 반영율를「0」으로 클리어해서(스텝 S502), 스텝(S508)(후술한다)로 진행한다.

한편, 스텝(S501)에서 thw소정온도(즉 YES)라고 판정되면 계속해 목표위상각 제한 플래그 x1im이「1」이 설정되고 비제한 상태인 경우에는「0」이 설정된다.

스텝 S503에서 x1im = 0(즉 NO)라고 판정되면, 반영율를「1」에 설정해서(스텝 S504), 스텝S508로 진행한다.

한편 스텝(S503)에서 x1im = 1(즉 YES)라고 판정되면 반영율를 소정치(예를 들면 0,1)만큼 증가시켜서(스텝 S505), 반영율가 1미만인지의 여부를 판정한다(스텝 S506).

스텝(S506)에서 1(즉 NO)라고 판정되면 목표위상각 제한(밸브타이밍 제어금지)플래그 x1im을「0」에 설정하고(스텝 S507), 스텝 S508로 진행한다.

한편, 스텝 S506에서< 1(즉 YES)라고 판정되면 수온제한부 목표위상각 θtw를 아래의 식(1)을 사용해서 산출하고(스텝 S508), 도 5의 처리루틴을 종료한다.

θtw =×θmap …(1)

도 6은 위상각 제어시의 처리루틴을 표시하고 있다.

도 6에서, 우선 최종 목표위상각 θt가 소정각도(예를 들면, 5 [deg CA])이상인지 아닌지를 판정하고(스텝 S601), θt소정각도(즉 YES)라고 판정되면, 계속해 핀록 플래그 xpin이「1」인지 아닌지를 판정한다(스텝 S602).

스텝 S602에서 xpin = 0(즉 NO)라고 판정되면 통상의 위상피드백 제어를 실행해서(스텝 S603), 도 6의 처리루틴을 종료한다.

또, 스텝 S602에서 xpin = 1(즉 YES)라고 판정되면 토크요구 추정처리(후술하는 도 7 참조)를 사용해서 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서의 토크요구를 추정한다(스텝 S604).

또, 토크요구의 추정처리(스텝 S604)에 계속해, 록핀 해제제어처리(후술하는 도 8 참조)를 실행하고(스텝 S605), 도 6의 처리루틴을 종료한다.

한편, 스텝 S601에서 θt < 소정각도(즉 NO)라고 판정되면, 최지각 위치제어를 실행해서(스텝 S606), 밸브타이밍의 진각제어를 실행하지 않고, 도 6의 처리루틴을 종료한다.

도 7은, 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서의 토크요구의 유무를 추정하기 위한 처리루틴을 표시하고 있다.

도 7에서 우선, 록핀 해제카운터 CP가「0」인지 아닌지를 판정하고(스텝 S701), CP = 0(즉 YES)라고 판정되면 계속해서 목표위상각 제한 플래그 x1im가 1인지를 판정한다(스텝 S702).

스텝 S701에서 CP > 0(즉 NO)라고 판정되면 록핀 해제제어가 이미 진행중이므로, 아무 처리를 실행하지 않고, 도 7의 처리루틴을 종료한다.

또 스텝(S702)에서 x1im = 1(즉 YES)라고 판정되면 냉각수온 thw에 의해 베이스 목표진각량 θmap가 제한되어 있는 상태로 록핀 해제제어가 실행된 것으로 판단되므로, 토크요구 플래그 xtg를「0」으로 클리어해서(스텝 S703), 도 7의 처리루틴을 종료한다.

한편 스텝 S702에서 x1im = 0(즉 NO)라고 판정되면 토크요구 플래그 xth에 「1」을 설정하고(스텝 S704), 도 7의 처리루틴을 종료한다.

또 토크요구 플래그 xtg는 운전자의 토크요구가 있다고 판단되는 경우에는 「1」이 설정되고, 토크요구가 없다고 판단할 수 있는 경우에는「이」설정된다.

도 8은 록핀 해제제어에서의 OCV(114)의 전류를 산출하기 위한 처리루틴을 표시하고 있다.

도 8에서 우선 OCV(114)에 공급하는 전류 Iout를 아래의 식(2)을 사용해서 산출한다(스텝 S801).

Iout = A ×CP + (Ih - Iofs) …(2)

단, 식(2)에서 Ih는 보존전류치(예를 들면 500[mA])이고, 밸브타이밍 제어장치를 소정각도위치에서 보존하기 위해 OCV(114)에 공급되는 전류치이다.

또, Iofs는 오프셋 전류치(예를 들면 200[mA])이고 OCV(114)에의 공급전류 Iout을 보존전류치 Ih에 대해 약간 지각측으로부터 서서히 증가시키기 위한 전류치이다.

또, A는 공급전류 Iout을 서서히 증가시키기 위한 전류증가율(예를 들면 0.1[mA/msec])이고, CP록핀 해제카운터의 카운터치이다.

다음, 록핀 해제카운터 CP에 대해, 도 8의 처리주기(예를 들면 25[msec])를가산해서(스텝 S802), 도 8의 처리루틴을 종료한다.

도 9는 록핀(15)의 해제상태를 검출한 직후에 수온제한부 목표위상각 θtw를 제한하기 위한 처리루틴을 표시하고 있다.

도 9에서 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서의 토크요구의 유무에 의해 수온제한부 목표위상각 θtw에의 제한을 전환하고 있다.

우선, 토크요구 플래그 xtq가「1」인지 아닌지를 판정하고(스텝 S901), xtq = 1(즉, YES)라고 판정되면, 목표위상각 θt의 변화율로 해서1을 대입하고(스텝 S902), xtq = 0(즉, NO)하고 판정되면, 변화율로 해서2(<1)을 대입한다(스텝 S903).

다음, 록핀 해제제한부 목표위상각 θtp를 아래의 식(3)을 사용해서 산출한다(스텝 S904).

θtp = θpin +×CP …(3)

단 식(3)에서 θpin을 도 2내의 스텝 S201(록핀 15의 해제판정)에서 사용한 소정각도(예를 들면 5[deg·CA])이다. 또 목표제한 카운터 CT는 록핀(15)의 해제검출시점으로부터 카운트 입을 개시하는 시간카운터이고, 그 값은 록핀 해제후의 경과시간에 상당한다.

다음에 록핀 해제제한부 목표위상각 θtp와 수온제한부 목표위상각 θtw를 비교해 θtpθtw인지 아닌지를 판정한다(스텝 S905).

스텝 S905에서 θtpθtw(즉, YES)라고 판정되면, 최종 목표위상각 θt로해서 록핀 해제제한부 목표위상각 θtp를 대입하고(스텝 S906), θtp > θtw(즉, NO)라고 판정되면 최종 목표위상각 θt로 해서 수온제한부 목표위상각 θtw를 대입한다(스텝 S907).

최후로 록핀 해제후의 목표제한 카운터 CT에 대해 도 9의 처리주기(예를 들면 25[msec])를 가산해서(스텝 S908), 도 9의 처리루틴을 종료한다.

이와 같이, 록핀 해제제어의 개시시에서의 토크요구의 유무(토크요구 플래그 ×xtq)를 추정하고, 추정된 토크요구의 유무에 따라 목표위상각의 변화율를 변경한다.

즉, 토크요구가 없을때(xtq = 0)에는, 토크요구가 있는 경우보다도 작은 변화율2에 설정하고, 록핀 해제검출후의 목표위상각 θt의 변화를 억제한다. 이로써, 토크요구가 없는 경우의 운전자의 의도 내지 쇼크의 발생을 방지한다.

한편, 토크요구가 있는 경우(xtq = 1)에는, 토크요구가 없는 경우 보다도 큰 변화율1에 설정하고, 목표위상각 θt를 신속하게 베이스 목표위상각 θmap에 근접시킨다. 이로써 록핀 해제제어의 실행에 의한 검출위상각 θa의 응답지연을 최소한으로 한다.

이하, 도 10 및 도 11을 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 상기 처리동작에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.

도 10은 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서「토크요구가 없다」고 추정된 경우의 검출위상각의 시간변화를 표시하는 타이밍 차트이다.

도 10에서 우선 전술(도 28 참조)와 같이 수온제한부 목표위상각 θtw가 5[deg·CA]를 초과한 시점 tps로부터 록핀 해제제어가 개시된다.

이 시점 tpe에서는 반영율(도 10내의 최하단 참조)가「1.0미만」이므로, 목표위상각 제한 플래그 x1im(도 10내의 중단 참조)는「1」이 되어 있다.

또 이 시점 tpe에서 록핀 해제카운터 CP는 도 1내의 스텝 S105에 의해「0」으로 클리어 된 상태이고, 도 7내의 스텝 S703에 의해 토크요구 플래그 xtq는 「0」에 설정된다.

또 최종 목표위상각 θt의 변화율는, 도 9내의 스텝 S903에 의해 제 1의 값1보다도 작은 제 2의 값2가 대입된다. 따라서 최종 목표위상각 θt(도 10내의 파선 참조)는 상기 시점 tps의 뒤에 록핀(15)의 해제상태가 검출되는 시점 tps로부터 종래(도 28 참조)의 검출위상각 θa보다도 천천히 증가하고, 베이스 목표위상각 θmap에 수렴된다.

이 결과, 도 10과 같이 록해제 상태의 검출시점 tpe로부터 위상피드백 제어를 실행한 경우에도, 검출위상각 θa의 변화량은 전술(도 28 참조)의 검출위상각 θa와 비해 충분히 억제되는 것을 알 수 있다.

예를 들면 운전자의 액세러 밟는량(스로틀개도)이 일정해 차량이 정상 주행중에 냉각수온 thw가 상승해서 밸브타이밍 제어의 금지상태가 해제되었을때는 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서 토크요구는 발생하고 있지 않다.

또 통상 밸브타이밍 제어의 금지가 해제된 것은 운전자로부터는 인식되지 않는다.

이 경우 도 10과 같이 변화율를 작은값2에 설정해서 밸브타이밍 변화율을 억제하고, 최종 목표위상각 θt를 베이스 목표위상각 θmap에 천천히 근접시킴으로서 토크변동에 의한 쇼크를 운전자에 부여하는 일은 없고 운전자의 의도하지 않은 쇼크의 발생을 방지할 수가 있다.

한편 도 11은 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서「토크요구가 있다」라고 추정된 경우의 검출위상각 θa의 거동을 표시하는 타이밍 차트이다.

단, 도 11은 냉각수온 thw에 의한 제한이 이미 해제되어 있는 경우 즉 베이스 목표위상각 θmap의 반영율가「1」의 경우를 표시하고 있다.

도 11에서 수온제한부 목표위상각 θtw가 5[deg·CA]를 초과한 시점 tps로부터 록핀 해제제어가 개시된다.

이 경우 캠위상의 진각지령이 운전자의 요구에 따라 발생하고 있으므로 록핀(15)의 해제후는, 가능한 한 신속하게 베이스 목표위상각 θmap에 밸브타임ㅇ을 제어한느 것이 바람직하다.

도 11의 경우, 수온제한부 목표위상각 θtw가 소정각도를 초과한 시점 tps에서 반영율가 이미「1.0」이므로 목표위상각 제한 플래그 x1im은「0」 이 되어 있다.

또, 이 시점 tps에서는 록핀 해제카운터 CP = 0로 되어 있고 도 7내의 스텝 S704에 의해 토크요구 플래그 xtq는「1」에 설정된다.

또 도 9내의 스텝 S902에 의해 최종 목표위상각 θt의 변화율는, 제 2의 값보다도 큰 제 1의 값1이 대입된다.

따라서, 록핀(15)의 해제상태가 검출되는 시점 tpe로부터 최종 목표위상각 θt는 급속히 증가하고, 베이스 목표위상각 θmap에 신속하게 수렴한다.

이 결과, 상기 시점 tpe로부터 위상피드백 제어를 실행하면, 검출위상각 θa는 도 10의 경우보다 빨리 베이스 목표위상각 θmap에 추종시킬 수가 있다.

이때, 밸브타이밍의 급격한 진각량 변화(변화율1)에 의해 쇼크가 발생하게 되나 운전자의 의도(액셀 밟는량의 증대)에 의한 운전상태 변화에 기인해서 발생하는 쇼크와 비해 VVT 진각에 의한 쇼크가 충분하게 작으므로 운전자가 위화감을 느끼는 일은 없고, 특히 문제가 생기는 일은 없다.

즉, 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서의 토크요구의 유무를 운전상태에서 결정하는 목표위상각 θmap의 제한상태에 의해 추정하고, 위상피드백 제어에 사용되는 최종 목표위상각 θt의 제한량을 전환함으로서 운전자의 액셀(스로틀)밟는량이 일정(정상 주행)한 경우에는 최종 목표위상각 θt의 변화량이 억제된다.

이로 인해, 밸브타이밍의 변화가 억제됨으로 토크변동에 의한 쇼크를 운전자에게 주지 않는다.

따라서 비교적 간단한 처리방법으로 운전자가 의도하지 않은 쇼크의 발생을 방지할 수가 있다.

또 도 11과 같이 운전자의 의도(액셀 밟는량)에 의해 토크요구가 발생하는 경우에는 최종 목표위상각 θt의 변화량의 제한을 완화시킴으로서 베이스 위상각 θmap에 대해 밸브타이밍이 신속하제 추종시킬 수가 있다.

따라서 토크요구 발생시에는 록핀 해제제어의 실행시의 밸브타이밍 응답지연을 최소한으로 억제할 수가 있고, 비교적 간단한 처리방법으로 록핀(15)을 확실하게 해제하면서, 출력토크나 배기가스 향상등의 성능을 유효하게 발휘시킬 수가 있다.

실시의 형태 2.

또 상기 실시의 형태 1에서는 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점 tps에서의 요구로서 베이스 목표위상각 θmap의 목표위상각 제한 플래그 (제한상태) x1im을 사용했으나 상기 시점 tps에서의 토크요구를 스로틀개도의 변화량에서 추정해도 된다.

이하, 도 12 ~ 도 16을 참조하면서 스로틀개도의 변화량에서 토크요구를 추정한 이 발명의 실시의 형태 2에 대해 설명한다.

여기서는, 전술과 같이 크랭크 샤프트에 대한 흡기 캡샤프트의 상대각도(밸브타이밍)을 제어하는 것으로 한다.

따라서 록핀(15)의 록상태가 진각측 유압만으로 해제 가능한 유로구조를 가지고 록핀(15)의 계합공(18)이 최지각 위치에 있는 것으로 한다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 처리동작을 표시하는 플로차트이고, 도 14는 변화율의 2차원 테이블을 표시하는 설명도, 도 15 및 도 16은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 처리동작을 표시하는 타이밍 차트이다.

도 12는 스로틀개도의 변화량 △tvo를 구하기 위한 처리루틴을 표시하고 있다.

도 12에서, 우선 록핀 해제카운터 CP가「0」 인지 아닌지를 판정하고(스텝 S1201), CP > 0(즉 NO)라고 판정되면 그대로 도 12의 처리루틴을 종료한다.

한편, 스텝 1201에서 CP = 0(즉 YES)라고 판정되면 스로틀개도의 변화량 △tvo를 아래의 식(4)를 사용해서 산출한다(스텝 S1202).

△tvo = tvo[i] - tvo[i - 1] …(4)

단, 식(4)에서 tvo[i]는 이번 처리에서의 스로틀개도 tvo[i - 1]는 1주기전의 처리에서의 스로틀개도를 표시한다.

상기 식(4)에 의해 스로틀개도가 일정한 정상 운전상태에서는 변화량 △tvo의 값은 극히 작아지고, 가속시와 같이 스로틀을 재빨리 연 경우에는 변화량 △tvo의 값은 커진다.

도 13은 스로틀개도의 변화량 △tvo로부터 최종 목표위상각 θt를 산출하기 위한 처리루틴을 표시하고 있다.

또, 도 13내의 스텝 S1303 ~ S1306에 대해서는, 전술(도 9 참조)의 스텝 S905 ~ S908과 같은 처리이므로 여기서는 설명을 생략한다.

도 13에서 우선 록핀 해제제한부 목표위상각 θtp의 변화율을 아래의 식(5)를 사용해서 산출한다(스텝 S1301).

= Table(△tvo) …(5)

단, 식(5)에서 Table(△tvo)는 스로틀개도의 변화량 △tvo의 값을 도 13의 2차원 테이블에서 구하는 함수이다. 다음에 록핀 해제제한부 목표위상각 θtp를 아래의 식(6)을 사용해서 산출한다(스텝 S1302).

θtp = θpin +×CT …(6)

이하, 전술한 스텝 S905 ~ S908과 같은 처리 스텝S1303 ~ S1306를 실행해서 도 13의 처리루틴을 종료한다.

또 스텝 S1301에서 설정되는 최종 목표위상각 θt의 변화율는 도 14에 표시한 바와 같이 스로틀개도의 변화량 △tvo가 큰(즉 토크요구량이 큰)경우에는 큰값이 된다.

이와 같이 스로틀개도의 변화량 △tvo가 큰 상태는 예를 들면 운전자가 가속하고자 하는 의도로 액셀 페달을 밟아 스로틀밸브를 재빨리 연 경우에 상당한다.

이경우, 최종 목표위상각 θt는 록핀 해제검출직후에서 급속하게 베이스 목표위상각 θmap에 근접하므로 밸브타이밍을 급속하제 베이스 목표위상각 θmap에 추종시킬 수가 있다.

한편, 정상운전시이고, 스로틀개도의 변화량 △tvo가「0」또는 미소치인(즉, 토크요구가 없는)경우에는 최종 목표위상각 θt의 변화율가 작은 값으로 설정되고 록핀 해제검출직후로부터의 최종 목표위상각 θt에의 변화량(밸브타이밍의 변화량)을 작게할 수가 있다.

따라서, 정상 운전시에서는 밸브타이밍의 급격한 변화가 발생하는 일이 없으므로 운전가가 의도하지 않은 쇼크의 발생을 억제할 수가 있다.

다음에 도 15 및 도 16의 타이밍 차트를 참조하면서 상기 처리동작에 대해 설명한다.

도 15 및 도 16은 전술한 도 10 및 도 11(정상 주행시 및 액셀 밟을때의 처리)에 대응하고 있다.

도 15는, 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점 tps에서 토크요구가 발생하고 있지 않다고 추정된 경우에서의 검출위상각 θa의 거동을 표시하는 타이밍 차트이다.

도 15에서 우선 수온제한부 목표위상각 θtw가 5[deg ·CA]를 초과하는 시점 tps로부터 록핀 해제제어가 개시된다.

이 시점 tpo에서 록핀 해제카운터 CP는「0」으로 되어 있으므로 전술한 식(4)(도 12내의 스텝 S1202)에 의해 스로틀개도의 변화량 △tvo를 산출한다.

단 상기 시점 tps에 이르기까지의 스로틀개도 tvo는 일정(△tvp = 0)이므로, 도 14의 2차원 테이블을 참조하면서 전술한 식(5)(도 13내의 스텝 S1301)로부터 변화율를 산출하면, 변화율에는 최소의 값이 설정된다.

따라서 최종 목표위상각 θt(도 15내의 파선 참조)는 록핀(15)의 해제상태가 검출되는 시점 tpe로부터 점차 증가해서 베이스 목표위상각 θmap에 수렴한다.

이결과, 록핀 해제상태의 검출시점 tpe로부터 위상피드백 제어를 하면 검출위상각 θa(도 15의 실선 참조)의 변화량은, 종래(도 28 참조)의 검출위상각 θa의변화량의 비해 억제된다.

예를 들면 전술한 바와 같이 정상 주행(운전자의 스로틀 밟는량이 일정)중에 냉각수온 thw가 상승해서 밸브타이밍 제어의 금지가 해제된 경우는, 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서의 토크요구는 없고, 또 밸브타이밍 제어의 금지가 해제된 것은 통상 운전자로부터는 인식되지 않는다.

이경우, 변화를를 충분히 작게 설정해서 최종 목표위상각 θt를 베이스 목표위상각 θmap에 천천히 근접시킴으로서 밸브타이밍의 변화는 작게 억제되고, 토크변동에 의한 쇼크를 운전자에게 부여하는 일은 없고, 운전자가 의도하지 않은 쇼크의 발생을 방지할 수가 있다.

한편 도 16은 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점 tps에 토크요구가 있다고 추정된 경우의 검출위상각 θa의 거동을 표시하는 타이밍 차트이다.

도 16에서 전술한 바와 같이 수온제한부 목표위상각 θtw(도 15 참조)가 [deg·CA]를 초과하는 시점 tps로부터 록핀 해제제어가 개시된다.

이경우, 시점 tps에서 액세 페달이 운전자에 의해 밟혀있는 상태이고 스로틀개도의 변화량 △tvo는 도 15의 경우와 비교해 큰 값이 된다.

따라서 도 14의 2차원 테이블(도 13내의 스텝 S1301)로부터 최종 목표위상각 θt의 변화율를 산출하면, 변화율는 도 15의 경우와 비해 큰값이 설정되므로 최종 목표위상각 θt는 록핀(15)의 해제상태가 검출되는 시점 tpe로부터 급속하게 증가해서 베이스 목표위상각 θmap에 신속하게 수렴한다.

이결과, 상기 시점 tpe로부터 위상피드백 제어를 실행하면 검출위상각 θa는, 도 15의 경우과 비교해 신속하게 베이스 목표위상각 θmap에 추종한다.

도 16의 경우 밸브타이밍의 급격한 변화에 의해 쇼크가 발생하나, 이 쇼크는 스로틀 밟을때의 운전상태 변화(운전자의 의도)에 기인해서 발생하는 쇼크와 비해 충분히 작으므로 운전자가 위화감을 느끼지 않고 특히 문제는 생기지 않는다.

또, 도 16에서는 베이스 목표위상각 θmap에 대해 밸브타이밍이 신속하게 추종하므로 록핀 해제제어의 실행에 의한 밸브타이밍 응답지연을 최소한으로 억제할 수가 있다.

이와 가이, 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서의 토크요구량을 운전자의 의도가 직접적으로 반영되는 스로틀개도의 변화량 △tvo에 의해 추정하고, 위상피드백 제어에 사용되는 최종 목표위상각 θt의 제한 정도를 변경함으로서 내연기관(101)에 대한 토크요구를 고정밀도로 추정할 수가 있다.

이와 같이 고정밀도로 추정된 토크요구량을 사용해서 최종 목표위상각 θt의 변화량을 조정함으로서 밸브타이밍 변화량을 높은 자유도로 조정할 수가 있다.

이결과, 운전자가 의도하지 않은 쇼크의 발생을 방지하는 동시에 록핀(15)을 확실하게 해제하면서 출력토크나 배기가스등의 개선성능을 최대한으로 발휘시킬 수가 있다.

실시의 형태 3.

또, 상기 실시의 형태 2에서는 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점 tps에서의 토크요구량을 스로틀개도의 변화량 △tvo를 사용해서 추정하였으나, 내연기관(101)에의 흡입공기량을 표시하는 파라미터의 변화량을 사용해서 추정해도 된다.

이하, 도 17 ~ 도 21을 참조함녀서 흡입공기량을 표시하는 파라미터의 변화량에서 토크요구를 추정한 이 발명의 실시의 형태 3에 대해 설명한다.

도 17 ~ 도 21은 전술한 도 12 ~ 도 16에 각각 대응하고 있고 도 17 및 도 18은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 처리동작을 표시하는 플로차트, 도 19는 변화율의 테이블을 표시하는 설명도, 도 20 및 도 21은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 처리동작을 표시하는 타이밍 차트이다.

이 경우도, 전술한 바와 같이 크랭크 샤프트에 대한 흡기캠샤프트의 상대각도 (밸브타이밍)을 제어하는 것으로 하고, 록핀(15)이 록상태가 진각측 유입만으로 해제가능한 유로구조를 가지고 록핀(15)의 계합공(18)이 최지각 위치에 있는 것으로 한다.

여기서, 전술한 실시의 형태 2와 다른점은 록핀 해제저의 실행요구가 발생했을때의 요구량을 스로틀개도의 변화량 △tvp에서 추정하는 것이 아니고, 흡입공기량을 표시하는 파라미터(예를 들면 충전효율 Ce)의 변화량 △Ce로부터 추정하는 점뿐이다.

도 17은 충전효율 Ce의 변화량 △Ce를 구하기 위한 처리루틴을 표시하고 있다.

도 17에서 우선 록핀 해제카운터 CP가「0」인지 아닌지를 판정해(스텝 S1701), CP > 0(즉 NO)라고 판정되면, 그래도 도 17의 처리루틴을 종료한다.

한편, 스텝 S1701에서 CP = 0(즉 YES)라고 판정되면, 충전효율 Ce의 변화량△Ce를 아래의 식(7)을 사용해서 산출하고(스텝 S1702), 도 17의 처리루틴을 종료한다.

△Ce = Ce[i] - Ce[i - 1] …(7)

단, 식(7)에서 Ce[i]는 이번의 처리에서의 충전효율, Ce[i - 1]은 1주기전의 처리에서의 충전효율을 표시한다.

도 17의 처리에 의해 구해진 충전효율의 변화량 △Ce는 충전효율 Ce가 일정한 정상 운전상태에는 극히 작은 값이 되고 가속시와 같이 흡입공기량이 급증한 경우에는 큰값이 된다.

도 18은 충전효율의 변화량 △Ce로부터 최종 목표위상각 θt를 산출하는 처리루틴을 표시하고 있다.

도 18에서 스텝 S1801 및 S1802는 전술(도 13 참조)의 스텝 S1301 및 스텝 S1302에 대응하고 있다.

또 도 18내 스텝 S1803 ~ S1806에 대해서는 전술(도 9 참조)의 스텝 S905 ~ S908과 같은 처리이므로 여기서는 설명을 생략한다.

우선, 록핀 해제제한부 목표위상각 θtp의 변화율를 아래의 식(8)을 사용해서 산출한다(스텝 S1801).

= Table(△Ce) …(8)

단, 식(8)에서 Table(△Ce)는 스로틀개도의 변화량 △tvo의 값을 도 19의 테이블에서 구하는 함수이다.

다음에 록핀 해제제한부 목표위상각 θtp를 아래의 식(9)를 사용해서 산출한다(스텝 S1802).

θtp + θpin +×CT …(9)

이하 전술한 스텝 S905 ~ S908과 같은 처리 스텝 S1303 ~ S1306을 실행해서 도 13의 처리루틴을 종료한다.

여기서는, 흡입공기량을 파라미터로서 충전효율의 변화량 △Ce를 사용하였으나 다른 파라미터로서 흡기관 압력이나 체적요율등을 사용해도 된다.

이경우도 최종 목표위상각 θt의 변화율(도 19 참조)는 전술한 도 14와 같이 설정되고 예를 들면 운전자의 가속의 도로 스로틀을 재빨리 개방한(흡입공기량이 급증한)경우에는 변화량 △Ce가 큰(즉, 토크요구량이 크다)것으로부터 큰 값에 설정된다.

이로 인해 록핀 해제의 검출직후로부터 최종 목표위상각 θt를 급속하게 베이스 목표위상각 θmap에 근접시킬 수가 있고 밸브타이밍을 급속하게 베이스 목표위상각 θmap 추종시킬 수가 있다.

한편, 정상 운전시에는 충전효율의 변화량 △Ce가「0」또는 미소한(즉 토크요구가 없다)것으로부터 최종 목표위상각 θt의 변화율는 작은 값에 설정된다.

이로 인해 록핀 해제상태의 검출직후로부터의 최종 목표위상각 θt의 변화량을 억제해서 밸브타이밍의 변화량을 작게할 수가 있고 밸브타이밍의 급격한 변화가 발생하지 않으므로 운전자가 의도하지 않은 쇼크의 발생을 억제할 수가 있다.

다음에 도 20 및 도 21의 타이밍 차트를 참조하면서 상기 처리동작에 대해설명한다.

도 20 및 도 21은 전술한 도 15 및 도 16(정상 주행시 및 액셀 밟을때의 처리)에 대응하고 있다.

도 20은 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점 tps에서 토크요구가 발생하고 있지 않다고 추정된 경우에서의 검출위상각 θa의 거동을 표시하느 타이밍 차트이다.

도 20에서 우선 수온제한부 목표위상각 θtw가 5[deg ·CA]를 초과하는 시점 tps로부터 록핀 해제제어가 개시된다.

이 시점 tps에서 록핀 해제카운터 CP는「0」으로 되어 있으므로 전술한 식(7)(도 17내의 스텝 S1702)에 의해 충전효율의 변화량 △Ce를 산출한다.

단, 상기 시점 tps에 이르기까지의 스로틀개도 tvo는 일정(△tvo = 0)가 되고 도 19의 테이블을 참조하면서 전술한 식(8)(도 18내의 스텝 S1801)에서 변화율를 산출하면 변화율에는 최소의 값이 설정된다.

따라서 최종 목표위ㅣ상각 θt(도 20의 파선 참조)는 록핀(15)의 해제상태가 검출되는 시점 tpe로부터 천천히 점증해서 베이스 목표위상각 θmap에 수렴한다.

이결과, 록핀 해제상태의 검출시점 tpe로부터 위상피드백 제어를 하면 검출위상각 θa(도 20내의 실선 참조)의 변화량은 종래(도 28 참조)의 검출위상각 θa의 변화량과 억제되고 전술과 같이 운전자의 의도치 않은 쇼크의 발생을 방지할 수 있다.

한편, 도 21은 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점 tps에 토크요구가있다고 추정된 경우의 검출위상각 θa의 거동을 표시하는 타이밍 차트이다.

도 21의 경우는, 록핀 해제제어가 개시되는 시점 tps로부터 액셀 페달(스로틀)이 운전자에 의해 밟히고 있는 상태에 있고 충전효율 Ce가 증가하므로 충전효율의 변화량 △Ce가 큰값이 되고, 최종 목표위상각 θt의 변화율는 도 20의 경우와 비교해 큰값이 설정된다.

이결과, 최종 목표위상각 θt는, 록핀(15)의 해제상태가 검출되는 시점 tpe로부터 급속하게 베이스 목표위상각 θmap에 수렴하므로 상기 시점 tps로부터 위상피드백 제어를 실행하면, 도 21내의 실선으로 표시한 바와 같이 검출위상각 θa는 도 20의 경우와 비해 신속하게 베이스 목표위상각 θmap에 추종한다.

이때 밸브타이밍의 급변에 의해 쇼크를 발생하나, 액셀(스로틀)을 밟음으로 인한 운전상태 변화에 기인하는 쇼크와 비교해 충분히 작으므로 운전자가 위화감을 느끼는 일은 없고 지장은 전혀 없다.

또 베이스 목표위상각 θmap에 대해 밸브타이밍이 신속하제 추종되고, 록핀 해제제어의 실행에 의한 밸브타이밍의 응답지연을 최소한으로 억제할 수 있으므로 전술과 같이 록핀(15)을 확실하게 해제하면서 출력토크나 배가스등의 개선성능을 최대한으로 발휘시킬 수가 있다.

또 록핀 해제제어의 실행요구가 발생한 시점에서의 토크요구량을 내연기관 (101)의 토크발생의 직접적 요인이 되는 흡입공기량의 변화량(△Ce)로부터 추정하고 위상피드백 제어에 사용되는 최종 목표위상각 θt이 제한 정도를 변경함으로서 고정밀도로 추정된 토크요구량을 사용해서 최종 목표위상각 θt의 변화량이 조저오디므로 밸브타이밍 변화량을 높은 자유도로 조정할 수 있고, 운전자가 의도하지 않은 쇼크의 발생을 방지하는 동시에 록핀을 확실하게 해제하면서 출력토크나 배가스등의 개선성능을 최대하능로 발휘시킬 수가 있다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 베이스 목표위상각 θmap에 대해 최종 목표위상각 θt가 제한하는 사례에 관해 내연기관의 운전상태를 표시하는 파라미터로서 냉각수온 thw를 사용한 경우를 설명하였으나 냉각수온 thw이외의 파라미터를 사용해서 최종 목표위상각 θt가 제한되는 경우라도 전술한 바와 같은 처리에 의해 같은 작용효과를 나타내는 것을 말할 필요가 없다.

또 최종 목표위상각 θt가 제한되는 조건으로서 내연기관의 운전상태를 사용한 경우에 대해 설명하였으나 밸브타이밍 제저장치의 상태를 적용해도 된다.

예를 들면 밸브타이밍 제어에서의 각종 제어파라미터(예를 들면 밸브타이밍의 최지각 위치등의 학습치)가 미교정의 경우는 제어파라미터의 교정이 완료될때까지의 밸브타이밍 제어를 금지하는 일이 있으나 이러한 사례에 대해서도 전술한 처리를 사용함으로서 같은 작용효과를 나타낼 수가 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 내연기관의 크랭크 샤프트에 동기해서 적어도 흡기 또는 배기의 밸브타이밍을 설정하는 캠샤프트와 유압이 공급되는 진각유압실 및 지각유압실을 소유하고, 크랭크 샤프트에 대한 캠샤프트의 상대각도를 진각측 또는 지각측으로 변경하는 액추에이터와 액추에이터에 설치되어 상대각도를 소정상대각도를 록하기 위한 록기구와, 유압을 발생하는 오일펌프와 유압을 액추에이터의 진각유압실 또는 지각유압실에 공급하는 유압조정수단과 유압조정수단을 제어하는 내연기관 제어장치를 구비하고 록기구는 상대각도의 변경시에 진각유압실 또는 지각유압실의 어느 한쪽에만 공급되는 유압에 의해 해제되고 록기구에 의한 록상태에서 상대각도를 변경하는 경우에 미리 록상태의 해제제어를 실행한 후에 상대각도의 위상피드백 제어를 하는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에서 내연기관 제어장치는 밸브타이밍의 변화량을 제한하는 변화량 수단을 포함하고 록상태의 해제제어로부터 위상피드백 제어로 이행할때에 밸브타이밍의 변화량을 소정치로 제한하므로 밸브타이밍 변경시에 사전에 록핀 해제조작이 필요한 액추에이터를 사용한 경우라도 위상피드백 제어로 전환시의 운전자가 의도하지 않은 쇼크의 발생을 억제할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치가 얻어지는 효과가 있다.

또 본 발명에 의하면 제한수단은, 크랭크 샤프트에 대한 캠샤프트의 목표위상각의 변화량을 제한하므로 밸브타이밍 변경시에 사전에 록핀 해제조작이 필요한 액추에이터를 사용한 경우라도 위상피드백 제어에의 전환시의 운전가가 의도하지 않은 쇼크의 밟생을 억제할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치가 얻어지는 효과가 있다.

또 본 발명에 의하면 제한수단은 록상태의 해제제어의 개시시의 토크요구량을 추정하고 토크요구량의 추정치에 따라 목표위상각 변화량에 제한정도를 변경하므로 밸브타이밍 변경시에 사전에 록핀 해제조작이 필요한 액추에이터를 사용한 경우에도 비교적 간단한 처리에 의해 위상피드백 제어에의 전환시의 운전자가 의도하지 않은 쇼크의 발생을 억제할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치가 얻어지는 효과가 있다.

Claims

내연기관의 크랭크 샤프트에 동기해서 적어도 흡기 또는 배기의 밸브타이밍을 설정하는 캠샤프트와 유압이 공급되는 진각유압실 및 지각유압실을 소요하고 상기 크랭크 샤프트에 대한 상기 캠샤프트의 상대각도를 진각측 또는 지각측으로 변경하는 액추에이터와, 상기 액추에이터에 설치되어 상기 상대각도를 소정 상대각도로 록하기 위한 록기구와, 상기 유압을 발생하는 오일펌프와, 상기 유압을 상기 액추에이터의 진각유압실 또는 지각유압실에 공급하는 유압조정수단과, 상기 유압조정수단을 제어하는 내연기관 제어장치를 구비하고 상기 록기구는, 상기 상대각도의 변경시에 상기 진각유압실 또는 상기 지각유압실의 어느 한쪽에만 공급되는 유압에 의해 해제되고, 상기 록기구에 의한 록상태에서 상기 상대각도를 변경하는 경우에 미리 상기 록상태의 해제제어를 실행한 후에 상기 상대각도의 위상피드백 제어를 하는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 있어서, 상기 내연기관 제어장치는 상기 밸브타이밍의 변화량을 제한하는 변화량 제어수단을 포함하고, 상기 록상태의 해제제어에서 상기 위상피드백 제어로 이행할때에 상기 밸브타이밍의 변화량을 소정치로 제한하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 제한수단은 상기 크랭크 샤프트에 대한 상기 캠샤프트의 목표위상각의 변화량을 제한하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브타이밍제어장치.
제 2항에 있어서, 상기 제한수단은 상기 록상태의 해제제어의 개시시의 토크요구량을 추정하고, 상기 토크요구량의 추정치에 따라 상기 목표위상각의 변화량의 제한정도를 변경하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치.