KR100669303B1 - 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

목표 밸브 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차(D)를 작게 하도록 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 산출하고, 이 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 기초하여 모터(26)와 캠축(16)의 요구 회전 속도차(DMCRreq)를 산출한다. 그리고, 편차(D)가 소정값보다 클 때에는 캠축 회전 속도(RC)에 요구 회전 속도차(DMCRreq)를 가산하여 요구 모터 회전 속도(Rmreq)를 산출하고, 모터 회전 속도(RM)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)로 제어하도록 모터 제어값을 산출한다. 편차(D)가 소정값 이하일 때에는 캠축 회전 속도(RC)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)로 하고, 모터 회전 속도(RM)를 캠축 회전 속도(RC)로 제어하도록 모터 제어값을 산출한다.
흡기 밸브, 배기 밸브, 밸브 타이밍, 내연 기관, 가변 밸브 타이밍

Description

내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치{VARIABLE VALVE TIMING CONTROL DEVICE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관의 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍을 가변하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 관한 것이다.
최근, 차량에 탑재되는 내연 기관에 있어서는 출력 향상, 연비 절감, 배기 에미션 저감 등을 목적으로 하여 흡기 밸브나 배기 밸브의 밸브 타이밍을 가변하는 가변 밸브 타이밍 장치를 채택한 것이 계속 증가하고 있다. 현재, 실용화되어 있는 가변 밸브 타이밍 장치는 유압으로 위상 가변 기구를 구동하여 크랭크축에 대한 캠축의 회전 위상을 변화시킴으로써, 캠축에 의해 개폐 구동되는 흡기 밸브나 배기 밸브의 밸브 타이밍을 변화시키는 것이 많다. 그러나, 이 유압 구동 방식의 가변 밸브 타이밍 장치에서는 한랭시나 엔진 시동시에 유압이 부족하거나 유압 제어의 응답성이 저하되어 밸브 타이밍 제어 정밀도가 저하된다는 결점이 있다.
따라서, 예컨대 일본 특허공개 평6-213021호에 기재되어 있는 바와 같이, 모터의 구동력으로 위상 가변 기구를 구동하여 크랭크축에 대한 캠축의 회전 위상을 변화시켜 밸브 타이밍을 변화시키는 모터 구동 방식의 가변 밸브 타이밍 장치가 개발되어 있다.
그러나, 상기 종래의 모터 구동 방식의 가변 밸브 타이밍 장치는 크랭크축에 의해 회전 구동되는 풀리와 일체로 모터 전체가 회전하는 구성이기 때문에, 가변 밸브 타이밍 장치의 회전계의 관성 중량이 무거워져서 가변 밸브 타이밍 장치의 내구성이 저하된다는 결점이 있다. 게다가, 회전하는 모터와 외부의 전기 배선을 접속하기 위해 브러시 등을 사용한 슬라이딩 접촉식 접속 구조로 해야만 하며, 이것도 내구성을 저하시키는 원인으로 되어 있다. 또한, 종래의 모터 구동 방식의 가변 밸브 타이밍 장치는 전반적으로 구성이 복잡하고 고가라는 결점도 있다.
본 발명은 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 가변 밸브 타이밍 장치의 내구성 향상, 비용 절감의 요구를 만족시키면서, 모터 구동 방식으로 밸브 타이밍을 제어할 수 있고, 밸브 타이밍 제어 정밀도를 향상시킬 수 있는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관한 가변 밸브 타이밍 장치는, 캠축과 동심상(同心狀)으로 배치되고 또한 크랭크축의 회전 구동력에 의해 회전 구동되는 제1 회전 부재와, 캠축과 일체적으로 회전하는 제2 회전 부재와, 제1 회전 부재의 회전력을 제2 회전 부재로 전달하고 또한 제1 회전 부재에 대한 제2 회전 부재의 회전 위상을 변화시키는 위상 가변 부재와, 이 위상 가변 부재의 회전 위상을 제어하도록 캠축과 동심으로 배치된 모터를 구비하고, 밸브 타이밍을 변화시키지 않을 때에는 모터의 회전 속도를 캠축의 회전 속도에 일치시켜 위상 가변 부재의 선회 속도를 캠축의 회전 속도에 일치시킴으로써, 제1 회전 부재와 제2 회전 부재 의 회전 위상의 차이를 현상 유지하며 캠축 위상을 현상 유지하고, 밸브 타이밍을 변화시킬 때에는 모터의 회전 속도를 캠축의 회전 속도에 대해 변화시켜 위상 가변 부재의 선회 속도를 캠축의 회전 속도에 대해 변화시킴으로써, 제1 회전 부재와 제2 회전 부재의 회전 위상의 차이를 변화시켜 캠축 위상을 변화시키도록 구성하고 있다.
이 구성에서는 모터 전체를 회전시킬 필요가 없기 때문에, 가변 밸브 타이밍 장치의 회전계의 관성 중량을 경량화할 수 있음과 아울러, 모터와 외부의 전기 배선을 고정적인 접속 수단에 의해 직접 접속할 수 있고, 대체로 가변 밸브 타이밍 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 가변 밸브 타이밍 장치의 구성이 비교적 간단하고, 비용 절감의 요구도 만족시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 목표 밸브 타이밍과 실 밸브 타이밍의 편차에 기초하여 요구 밸브 타이밍 변화 속도를 산출하고, 이 요구 밸브 타이밍 변화 속도에 기초하여 모터와 캠축의 요구 회전 속도차를 산출하고, 모터와 캠축의 회전 속도차를 요구 회전 속도차로 제어하도록 모터 제어값을 산출하도록 하고 있다. 이렇게 하면, 모터와 캠축의 회전 속도차를 요구 회전 속도차에 일치시키도록 모터의 회전 속도를 피드포워드(feedforward)적으로 정밀도 좋게 제어할 수 있어서, 모터 구동 방식으로 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍으로 제어할 수 있어, 밸브 타이밍 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이 경우, 모터와 캠축의 회전 속도차를 요구 회전 속도차로 제어하는데 필요한 모터 제어값을 산출하는 구체적인 방법으로서, 예컨대 캠축의 회전 속도와 요구 회전 속도차에 기초하여 요구 모터 회전 속도를 산출하고, 모터의 회전 속도를 요구 모터 회전 속도로 제어하도록 모터 제어값을 산출하도록 해도 된다. 또는, 모터의 회전 속도를 캠축의 회전 속도와 동일한 기본 모터 회전 속도로 제어하기 위한 기본 제어값을 산출함과 아울러 모터의 회전 속도를 기본 모터 회전 속도에 대해 요구 회전 속도차만큼 변화시키기 위한 변화 제어값을 산출하고, 기본 제어값과 변화 제어값에 기초하여 모터 제어값을 산출하도록 해도 된다. 어느 방법을 사용하든, 모터와 캠축의 회전 속도차를 요구 회전 속도차로 제어하는데 필요한 모터 제어값을 정밀도 좋게 산출할 수 있다.
그리고, 목표 밸브 타이밍과 실 밸브 타이밍의 편차가 소정값 이하일 때에는, 모터의 회전 속도를 캠축의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 제어하도록 모터 제어값을 산출하도록 해도 된다. 이렇게 하면, 실 밸브 타이밍이 목표 밸브 타이밍 또는 그 근방에 있을 때에는 실 밸브 타이밍을 그대로 안정되게 유지할 수 있다.
그런데, 모터의 출력 토크는 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 마찰 손실이나 캠축측의 구동 손실로 인한 손실 토크로서도 소비되기 때문에, 모터와 캠축의 회전 속도차를 요구 회전 속도차로 제어하는데 필요한 모터 제어값(인가 전압값, 듀티값 등)은 가변 밸브 타이밍 장치 내부나 캠축측의 구동 손실에 따라 변화한다. 또한, 모터가 회전하면 모터에 역기전력이 발생하기 때문에, 모터와 캠축의 회전 속도차를 요구 회전 속도차로 제어하는데 필요한 모터 제어값은 모터의 역기전력에 의해서도 변화한다.
이러한 사정을 고려하여, 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 마찰 손실 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터, 캠축측의 구동 손실 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터, 모터의 역기전력 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터 중 적어도 1개를 사용하여 모터 제어값을 산출하도록 하면 된다. 이렇게 하면, 가변 밸브 타이밍 장치 내부나 캠축측의 구동 손실의 변화, 모터의 역기전력의 변화를 고려하여 모터 제어값을 산출할 수 있기 때문에, 마찰 손실이나 역기전력 등의 영향을 받지 않고, 모터와 캠축의 회전 속도차를 요구 회전 속도차로 제어하는데 필요한 모터 제어값을 정밀도 좋게 산출할 수 있다.
본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치에서는, 모터와 캠축의 회전 속도차에 따라 밸브 타이밍 변화 속도가 변화하기 때문에, 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 마찰 손실은 모터와 캠축의 회전 속도차에 따라 변화한다. 따라서, 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 마찰 손실 파라미터(마찰 손실 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터)를 사용하는 경우에는, 모터와 캠축의 실 회전 속도차에 따라 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 마찰 손실 파라미터를 산출하도록 해도 되는데, 모터와 캠축의 요구 회전 속도차에 따라 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 마찰 손실 파라미터를 산출하도록 해도 된다. 이렇게 하면, 모터 제어값의 산출에 이용하는 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 마찰 손실 파라미터를 피드포워드적으로 산출할 수 있어서 모터 회전 제어의 응답성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 레이싱시(공회전시)와 같이 엔진 회전 속도(캠축의 회전 속도)가 급변화하는 운전 조건하에서도 캠축의 회전 속도 변화에 대해 모터 회전 속도를 응답성 좋게 추종시킬 수 있고, 밸브 타이밍 제어 정밀도를 확보할 수 있다.
또한, 모터의 역기전력은 모터의 회전 속도에 따라 변화하기 때문에, 모터의 역기전력 파라미터(역기전력 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터)를 사용하는 경우에는, 모터의 실 회전 속도에 따라 모터의 역기전력 파라미터를 산출하도록 해도 되는데, 캠축의 회전 속도와 요구 회전 속도차에 기초하여 산출한 요구 모터 회전 속도에 따라 모터의 역기전력 파라미터를 산출하도록 해도 된다. 이렇게 하면, 모터 제어값의 산출에 이용하는 모터의 역기전력 파라미터를 피드포워드적으로 산출할 수 있어서, 상술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
그런데, 도 12에 나타낸 바와 같이 모터의 회전 속도가 변화하면, 모터의 역기전력이 변화하여 유효 전압(배터리 전압과 역기전력의 차이)이 변화한다. 또한, 모터의 증속시에는 모터의 회전 속도가 빨라질수록 유효 전압이 감소하고, 반대로 모터의 증속시에는 모터의 회전 속도가 빨라질수록 유효 전압이 증가한다.
따라서, 모터의 회전 속도 및/또는 증감 상태에 기초하여 모터 제어값을 보정하도록 해도 된다. 이렇게 하면, 모터의 회전 속도나 그 증감 상태에 따라 유효 전압이 변화해도 이에 대응해서 모터 제어값을 보정할 수 있다. 따라서, 유효 전압의 변화의 영향을 받지 않고 적정한 모터 제어값을 산출할 수 있다. 이 모터 제어값의 보정은 모터로의 공급 전력을 듀티 제어하기 위한 듀티값(통전율)을 모터 제어값으로서 산출하는 시스템에 적용하면 된다. 듀티 제어에서는 공급 전압의 듀티값을 조정함으로써, 공급 전압의 펄스폭을 조정하여 모터로의 공급 전력을 조정한다. 그러나, 듀티값이 동일해도 유효 전압(배터리 전압과 역기전력의 차이)이 변화하면, 공급 전압 펄스의 진폭이 변화하기 때문에 그 만큼 모터로의 공급 전력이 변화한다. 따라서, 모터의 회전 속도나 그 증감 상태에 기초하여 듀티값을 보정하면, 모터의 회전 속도나 그 증감 상태에 따라 유효 전압이 변화하여 공급 전압 펄스의 진폭이 변화하는 것에 대응하여 듀티값을 보정해서 공급 전압의 펄스폭을 보정할 수 있다. 그 결과, 공급 전압 펄스의 진폭 변화에 의한 공급 전력의 변화분을 공급 전압의 펄스폭의 보정에 의해 보상할 수 있다.
또한, 밸브 타이밍의 변화 속도, 모터와 캠축의 회전 속도차, 모터의 회전 속도 중 적어도 1개에 대해 제한값을 설정하도록 해도 된다. 이렇게 하면, 밸브 타이밍의 변화 속도, 모터와 캠축의 회전 속도차, 모터의 회전 속도를 제한값으로 제한할 수 있으므로, 가변 밸브 타이밍 장치의 보증 한계를 넘어선 작동으로 인한 고장이나 손상을 미연에 회피할 수 있다.
또, 본 발명의 그 외의 특징이나 우수한 효과에 관해서는 이하의 도면을 사용한 실시 형태의 설명에 의해 분명해질 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제어 시스템 전체의 개략 구성도이다.
도2는 가변 밸브 타이밍 장치의 개략 구성도이다.
도3은 제1 실시 형태의 가변 밸브 타이밍 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도4는 제1 실시 형태의 모터 제어값 산출 프로그램의 처리의 흐름을 나타내 는 플로우차트이다.
도5는 요구 토크(TAreq)의 맵을 개념적으로 나타내는 그래프이다.
도6은 캠축측의 손실 토크(TB)의 맵을 개념적으로 나타내는 그래프이다.
도7은 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 손실 토크(TC)의 맵을 개념적으로 나타내는 그래프이다.
도8은 모터의 역기전력(E)의 맵을 개념적으로 나타내는 그래프이다.
도9는 제2 실시 형태의 모터 제어값 산출 프로그램의 처리의 흐름의 일부를 나타내는 플로우차트이다.
도10은 제3 실시 형태의 모터 제어값 산출 프로그램의 처리의 흐름의 일부를 나타내는 플로우차트이다.
도11a는 모터 증속시의 유효 전압 보정 계수(K)의 맵을 개념적으로 나타내는 그래프이고, 도11b는 모터 감속시의 유효 전압 보정 계수(K)의 맵을 개념적으로 나타내는 그래프이다.
도12는 모터 회전 속도 및 그 증감 상태와 유효 전압의 관계를 나타내는 그래프이다.
도13은 제4 실시 형태의 모터 제어값 산출 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도14는 제5 실시 형태의 모터 제어값 산출 프로그램의 처리의 흐름의 일부를 나타내는 플로우차트이다.
도15 내지 도17은 제6 실시 형태에 있어서의 실 밸브 타이밍 산출 프로그램 의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도18 및 도19는 제7 실시 형태에 있어서의 실 밸브 타이밍 산출 프로그램을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도20은 제7 실시 형태에 있어서의 실 밸브 타이밍 산출의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도21은 본 발명의 제8 실시 형태에 있어서의 밸브 타이밍의 가변 범위 및 속도 제한 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도22는 엔진 회전 속도와 실 밸브 타이밍의 관계를 나타내는 그래프이다.
도23은 밸브 타이밍 변화 속도와 감속시 변화량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도24는 제8 실시 형태의 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도25는 제9 실시 형태의 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도26은 제9 실시 형태의 목표 밸브 타이밍 산출 프로그램의 제어의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도27은 제10 실시 형태의 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도28은 제11 실시 형태의 기준 위치 학습 우선 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도29는 제12 실시 형태의 기준 위치 학습 이상 판정 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도30은 제12 실시 형태의 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플루우차트이다.
도31은 제13 실시 형태의 기준 위치 학습 우선 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도32는 제14 실시 형태의 시동전 기준 위치 학습 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도33은 제15 실시 형태의 시동전 기준 위치 학습 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도34는 제16 실시 형태의 시동전 기준 위치 학습 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도35는 제17 실시 형태에 있어서의 밸브 타이밍 메인 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도36은 제17 실시 형태의 엔진 정회전·역회전 판정 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도37은 제17 실시 형태의 엔진 정회전 중의 밸브 타이밍 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도38은 제17 실시 형태의 엔진 정지중의 밸브 타이밍 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도39는 제17 실시 형태의 엔진 역회전 중의 밸브 타이밍 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도40은 제17 실시 형태의 기준 위치 도달 판정 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도41은 제17 실시 형태에 있어서의 가변 밸브 타이밍 제어의 실행 예를 나타내는 타임 차트이다.
도42는 제18 실시 형태의 엔진 정회전·역회전 판정 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도43은 제19 실시 형태의 엔진 회전 상태 판정 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도44는 제20 실시 형태의 엔진 정지중의 밸브 타이밍 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도45는 제21 실시 형태의 엔진 정지중의 밸브 타이밍 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도46은 제22 실시 형태의 엔진 정지중의 밸브 타이밍 제어 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도47은 제23 실시 형태의 기준 위치 도달 판정 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도48은 제24 실시 형태의 기준 위치 도달 판정 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도49는 제25 실시 형태의 기준 위치 도달 판정 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도50은 제26 실시 형태의 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 조건 변경 프로그램의 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
(제1 실시 형태)
이하, 본 발명을 흡기 밸브의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 적용한 제1 실시 형태를 도1 내지 도8에 기초하여 설명한다. 우선, 도1에 기초하여 시스템 전체의 개략 구성을 설명한다. 내연 기관인 엔진(11)은 크랭크축(12)으로부터의 동력이 타이밍 체인(13)(또는 타이밍 벨트)에 의해 각 스프로킷(14, 15)을 통해 흡기측 캠축(16)과 배기측 캠축(17)에 전달되도록 이루어져 있다. 또한, 흡기측 캠축(16)측에는 모터 구동식 가변 밸브 타이밍 장치(18)가 설치되어 있다. 이 가변 밸브 타이밍 장치(18)에 의해 크랭크축(12)에 대한 흡기측 캠축(16)의 회전 위상(캠축 위상)을 가변함으로써, 흡기측 캠축(16)에 의해 개폐 구동되는 흡기 밸브(도시 생략)의 밸브 타이밍을 가변하도록 이루어져 있다.
또한, 흡기측 캠축(16)의 외주측에는 소정 캠각마다 캠각 신호를 출력하는 캠각 센서(19)가 부착되어 있다. 한편, 크랭크축(12)의 외주측에는 소정 크랭크각마다 크랭크각 신호를 출력하는 크랭크각 센서(20)가 부착되어 있다.
이어서, 도 2에 기초하여 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 개략 구성을 설명한다. 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 위상 가변 기구(21)는 흡기측 캠축(16)과 동심 상으로 배치된 내치(內齒)가 형성된 아우터 기어(22)(제1 회전 부재)와, 이 아우터 기어(22)의 내주측에 동심상으로 배치된 외치(外齒)가 형성된 이너 기어(23)(제2 회전 부재)와, 이들 아우터 기어(22)와 이너 기어(23) 사이에 배치되어 양자에 맞물리는 유성 기어(24)(위상 가변 부재)로 구성되어 있다. 아우터 기어(22)는 크랭크축(12)과 동기하여 회전하는 스프로킷(14)과 일체적으로 회전하도록 설치되고, 이너 기어(23)는 흡기측 캠축(16)과 일체적으로 회전하도록 설치되어 있다. 또한, 유성 기어(24)는 아우터 기어(22)와 이너 기어(23)에 맞물린 상태에서 이너 기어(23)의 둘레를 원궤도를 그리도록 선회함으로써, 아우터 기어(22)의 회전력을 이너 기어(23)에 전달하는 역할을 함과 아울러, 이너 기어(23)의 회전 속도(흡기측 캠축(16)의 회전 속도)에 대한 유성 기어(24)의 선회 속도(공전 속도)를 변화시킴으로써, 아우터 기어(22)에 대한 이너 기어(23)의 회전 위상(캠축 위상)을 조정한다.
한편, 엔진(11)에는 유성 기어(24)의 선회 속도를 가변하기 위한 모터(26)가 설치되어 있다. 이 모터(26)의 회전축(72)은 흡기측 캠축(16), 아우터 기어(22) 및 이너 기어(23)와 동축상에 배치되고, 이 모터(26)의 회전축(27)과 유성 기어(24)의 지지축(25)이 직경 방향으로 연장되는 연결 부재(28)를 통해 연결되어 있다. 이에 따라, 모터(26)의 회전에 수반하여 유성 기어(24)가 지지축(25)을 중심으로 회전(자전)하면서 이너 기어(23)의 외주의 원궤도를 선회(공전)할 수 있도록 되어 있다. 또한, 모터(26)에는 모터(26)의 회전 속도(RM)[회전축(27)의 회전 속도]를 검출하는 모터 회전 속도 센서(29)(도1 참조)가 부착되어 있다.
이 가변 밸브 타이밍 장치(18)에서는 모터(26)의 회전 속도(RM)를 흡기측 캠 축(16)의 회전 속도(RC)에 일치시켜 유성 기어(24)의 공전 속도를 이너 기어(23)의 회전 속도[아우터 기어(22)의 회전 속도]에 일치시키면, 아우터 기어(22)와 이너 기어(23)의 회전 위상의 차이가 현상 유지되어 밸브 타이밍(캠축 위상)이 현상 유지된다.
그리고, 흡기 밸브의 밸브 타이밍을 진각할 경우에는, 모터(26)의 회전 속도(RM)를 흡기측 캠축(16)의 회전 속도(RC)보다 빠르게 하여, 유성 기어(24)의 공전 속도를 이너 기어(23)의 회전 속도보다 빨리 한다. 이에 따라, 아우터 기어(22)에 대한 이너 기어(23)의 회전 위상이 진각되어 밸브 타이밍(캠축 위상)이 진각된다.
한편, 흡기 밸브의 밸브 타이밍을 지각할 경우에는, 모터(26)의 회전 속도(RM)를 흡기측 캠축(16)의 회전 속도(RC)보다 느리게 하여 유성 기어(24)의 공전 속도를 이너 기어(23)의 회전 속도보다 느리게 한다. 이에 따라, 아우터 기어(22)에 대한 이너 기어(23)의 회전 위상이 지각(遲角)되어 밸브 타이밍이 지각된다.
상술한 각종 센서의 출력은 엔진 제어 회로(이하, 「ECU」라 함)(30)에 입력된다. 이 ECU(30)는 마이크로 컴퓨터를 주체로 하여 구성되고, 이 ROM(기억 매체)에 기억된 각종 엔진 제어 프로그램을 실행함으로써, 엔진 운전 상태에 따라 연료 분사 밸브(도시 생략)의 연료 분사량이나 점화 플러그(도시 생략)의 점화 시기를 제어한다.
또한, ECU(30)는 후술하는 도 3에 나타내는 가변 밸브 타이밍 제어 프로그램 및 도 14에 나타내는 모터 제어값 산출 타이밍을 실행한다. 이들 프로그램을 실행함으로써, 우선 흡기 밸브의 목표 밸브 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차 (D)를 작게 하도록 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 산출한다. 이 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 기초하여 모터(26)와 캠축(16)의 요구 회전 속도차(DMCreq)를 산출한다. 그리고, 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)를 요구 회전 속도차(DMCreq)로 제어하도록 모터 제어값(예컨대, 모터 인가 전압값)을 산출한다. 이에 따라, 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)를 요구 회전 속도차(DMCreq)로 제어하도록 모터(26)의 회전을 제어하여 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍(VT)을 목표 밸브 타이밍(VTtg)으로 제어한다. 이하, 이들 프로그램의 구체적인 처리 내용을 설명한다.
도3에 나타내는 가변 밸브 타이밍 제어 프로그램은, 예컨대 이그니션 스위치(도시 생략)의 ON 후에 소정 주기로 실행된다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 101에서 엔진 운전 상태 등에 기초하여 목표 밸브 타이밍(VTtg)을 산출한다. 그 후, 단계 102로 진행하여 크랭크각 센서(20)로부터 출력되는 크랭크각 신호와 캠각 센서(19)로부터 출력되는 캠각 신호에 기초해서 실 밸브 타이밍(VT)을 산출한다. 또, 실 밸브 타이밍(VT)의 산출은 후술하는 제6 실시 형태와 같이 행할 수도 있다.
실 밸브 타이밍(VT)의 산출후, 단계 103으로 진행하여 목표 밸브 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차(D)를 산출한다. 이어서, 단계 104에서 이 편차(D)를 작게 하도록 이 편차(D)에 따라 맵 등에 의해 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 산출한다. 이 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)는 예컨대 밸브 타이밍의 변화 방향이 진각측일 때에 플러스값, 지각측일 때에 마이너스값이 된다. 이 단계 104의 처리가 특허 청구 범위에서 말하는 요구 밸브 타이밍 변화 속도 산출 수단으로서의 역할을 한다.
그 후, 단계 105로 진행하여 밸브 타이밍 변화 속도에 대해 제한 속도(Vs)가 설정되어 있는지의 여부를 판정한다. 이 제한 속도(Vs)는 예컨대 위상 가변 기구(21)의 가변 범위를 제한하기 위한 가동부가 스토퍼부에 충돌해도 기어 기구(기어 22∼24)의 물림이나 손상이 발생하지 않는 비교적 느린 밸브 타이밍 변화 속도이다. 그리고, ① 실 밸브 타이밍(VT)이 최지각(最遲角) 위치 부근이나 최진각(最進角) 위치 부근에 설정된 속도 제한 영역 내에 있을 때, ② 밸브 타이밍의 기준 위치 학습이 완료되지 않았을 때, ③ 기준 위치 학습의 이상 있음(기준 위치의 학습 오류)으로 판정되었을 때 등에 제한 속도(Vs)가 설정된다. 또, 밸브 타이밍 변화 속도에 대한 제한 속도(Vs)의 설정에 관해서는 후술하는 제7 실시 형태에 있어서 상세하게 설명한다.
이 단계 105에서 제한 속도(Vs)가 설정되어 있다고 판정된 경우에는, 단계 106으로 진행하여 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)의 절대값이 제한 속도(Vs)보다 큰지의 여부를 판정한다. 그 결과, 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)의 절대값이 제한 속도(Vs)보다 크다고 판정된 경우에는, 단계 107로 진행하여 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)의 절대값을 제한 속도(Vs)로 가드 처리한다. 그 후, 단계 108로 진행한다.
한편, 상기 단계 105에서 제한 속도(Vs)가 설정되어 있지 않다고 판정된 경우, 또는 상기 단계 106에서 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)의 절대값이 제한 속도(Vs) 이하라고 판정된 경우에는, 목표 밸브 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차(D)에 따라 산출한 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 변경하지 않고 단계 108로 진행한다.
이 단계 108에서 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)[℃A/s]를 사용하여 수학식 1에 의해 모터(26)와 캠축(16)의 요구 회전 속도차(DMCreq)[rpm]를 산출한다.
DMCreq=Vreq×60×G/720℃A
여기에서, G는 위상 가변 기구(21)의 감속도이고, 캠축(16)에 대한 모터(26)의 상대 회전량과 밸브 타이밍 변화량(캠축 위상의 변화량)의 비이다. 이 단계 108의 처리가 특허 청구 범위에서 말하는 요구 회전 속도차 산출 수단으로서의 역할을 한다.
요구 회전 속도차(DMCreq)의 산출후, 단계 109로 진행하여 도4에 나타내는 모터 제어값 산출 프로그램을 실행하여 모터 제어값을 산출한다. 이 도4의 모터 제어값 산출 프로그램은 특허 청구 범위에서 말하는 모터 제어값 산출 수단으로서의 역할을 한다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 201에서 목표 밸브 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차(D)가 소정값 이하인지의 여부를 판정한다. 편차(D)가 소정값 이하이면, 단계 202로 진행하여 수학식 2와 같이 요구 모터 회전 속도(RMreq)를 캠축 회전 속도(RC)로 설정한다.
RMreq=RC
한편, 상기 단계 201에서 편차(D)가 소정값보다 크다고 판정된 경우에는, 단계 203으로 진행하여 수학식 3과 같이 요구 모터 회전 속도(RMreq)를 캠축 회전 속도(RC)에 요구 회전 속도차(DMCreq)를 가산한 값으로 설정한다.
RMreq=RC＋DMCreq
이상과 같이 하여 단계 202 또는 203에서 요구 모터 회전 속도(RMreq)를 설정한 후, 단계 204로 진행한다. 단계 204에서는, 도5에 나타내는 요구 토크(TAreq)의 맵 또는 수학식을 이용하여 요구 모터 회전 속도(RMreq)와 캠축 회전 속도(RC)의 차이에 따른 요구 토크(TAreq)를 산출한다. 이 요구 토크(TAreq)는 유성 기어(24)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)로 공전시키는데 필요한 정미(正味)의 토크(가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크나 캠축(16)측의 손실 토크를 포함하지 않는 토크)이다. 도5에 나타내는 요구 토크(TAreq)의 맵은 요구 모터 회전 속도(RMreq)와 캠축 회전 속도(RC)의 차이에 대한 요구 토크(TAreq)의 변화 특성에 기초하여 설정되어 있다.
그 후, 단계 205로 진행하여 도6에 나타내는 캠축(16)측의 손실 토크(TB)의 맵 또는 수학식을 이용하여 캠축 회전 속도(RC)에 따른 캠축(16)측의 손실 토크(TB)를 산출한다. 이 캠축(16)측의 손실 토크(TB)는 캠축(16)측의 구동 손실에 의해 소비되는 토크이다. 도6에 나타낸 캠축(16)측의 손실 토크(TB)의 맵은 캠축 회전 속도(RC)에 대한 캠축(16)측의 손실 토크(TB)의 변화 특성에 기초하여 설정되어 있다.
그리고, 다음 단계 206에서 도7에 나타내는 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)의 맵 또는 수학식을 이용하여, 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)[모터 회전 속도(RM)와 캠축 회전 속도(RC)의 차이]에 따른 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)를 산출한다. 이 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)는 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 마찰 손실에 의해 소비되는 토크이다. 도7에 나타내는 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)의 맵은 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)에 대한 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)의 변화 특성에 기초하여 설정되어 있다.
그 후, 단계 207로 진행하여 수학식 4에 나타내는 바와 같이, 요구 토크(TAreq)에 캠축(16)측의 손실 토크(TB)와 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)를 가산하여 모터 회전 속도(RM)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)로 제어하는데 필요한 요구 모터 토크(TMreq)를 구한다.
TMreq=TAreq＋TB＋TC
그 후, 단계 208로 진행하여 요구 모터 토크(TMreq)를 맵 등에 의해 요구 모터 전압(VD)으로 환산한다. 그 후, 단계 209로 진행하여 도8에 나타내는 모터(26)의 역기전력(E)의 맵 또는 수학식을 이용하여 모터 회전 속도(RM)에 따른 모터(26)의 역기전력을 산출한다. 도8에 나타낸 모터(26)의 역기전력(E)의 맵은 모터 회전 속도(RM)에 대한 모터(26)의 역기전력(E)의 변화 특성에 기초하여 설정되어 있다.
그리고, 다음 단계 210에서 수학식 5에 나타내는 바와 같이 요구 모터 전압 (VD)에 역기전력(E)을 가산하여 모터 회전 속도(RM)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)로 제어하는데 필요한 모터 인가 전압(VM)을 구한다.
VM=VD＋E
이상의 처리에 의해 목표 밸브 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차(D)가 소정값보다 커졌을 때에는, 요구 모터 회전 속도(RMreq)를 캠축 회전 속도(RC)에 요구 회전 속도차(DMCreq)를 가산한 값으로 설정하여, 모터 회전 속도(RM)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)[=캠축 회전 속도(RC)＋요구 회전 속도차(DMCreq)]로 제어하는데 필요한 모터 인가 전압(VM)을 산출한다. 이에 따라, 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)를 요구 회전 속도차(DMCreq)에 일치시키도록 모터(26)의 회전 속도를 피드포워드적으로 제어하여, 실 밸브 타이밍(VT)을 목표 밸브 타이밍(VTtg)의 방향으로 응답성 좋게 변화시킬 수 있다.
그리고, 목표 밸브 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차(D)가 소정값 이하로 된 시점에서 요구 모터 회전 속도(RMreq)를 캠축 회전 속도(RC)로 설정하여 모터 회전 속도(RM)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)[=캠축 회전 속도(RC)]로 제어하는데 필요한 모터 인가 전압(VM)을 산출한다. 이에 따라, 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)를 0으로 하도록 모터(26)의 회전을 제어하여, 실 밸브 타이밍(VT)을 목표 밸브 타이밍(VTtg) 또는 그 근방에 안정되게 유지한다. 이렇게 하면, 모터 구동 방식으로 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍으로 정밀도 좋게 제어할 수 있고, 밸브 타이밍 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 제1 실시 형태의 가변 밸브 타이밍 장치(18)는 캠축(16)과 동심상으로 배치되고 또한 크랭크축(12)의 회전 속도력에 의해 회전 구동되는 아우터 기어(22)와, 캠축(16)과 일체적으로 회전하는 이너 기어(23)와, 아우터 기어(22)의 회전력을 이너 기어(23)로 전달하고 또한 양 기어(22, 23) 사이의 상대적인 회전 위상을 변화시키는 유성 기어(24)와, 이 유성 기어(24)를 캠축(16)과 동심의 원궤도를 따라 선회시키는 모터(26)를 구비한 구성으로 하였다. 따라서, 모터(26) 전체를 회전시킬 필요가 없고, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 회전계의 관성 중량을 경량화시킬 수 있음과 아울러 모터(26)와 외부의 전기 배선을 고정적인 접속 수단에 의해 직접 접속할 수 있고, 대체로 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 구성이 비교적 간단하고, 비용 절감의 요구도 만족시킬 수 있다.
그런데, 모터(26)의 출력 토크는 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 마모 손실이나 캠축(16)측의 구동 손실로 인한 손실 토크로서도 소비된다. 따라서, 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)를 요구 회전 속도차(DMCreq)로 제어하는데 필요한 모터 제어값(예컨대, 모터 인가 전압)은 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부나 캠축(16)측의 구동 손실로 인해 변화한다. 또한, 모터(26)가 회전하면 모터(26)에 역기전력이 발생하기 때문에, 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)를 요구 회전 속도차(DMCreq)로 제어하는데 필요한 모터 제어값은 모터(26)의 역기전력에 의해서도 변화한다.
이러한 사정을 고려하여, 본 제1 실시 형태에서는 가변 밸브 타이밍 장치 (18) 내부의 마찰 손실로 인해 소비되는 손실 토크(TC)와, 캠축(16)측의 구동 손실로 인해 소비되는 손실 토크(TB)와, 모터(26)의 역기전력(E)를 사용하여 모터 제어값을 산출하도록 하였다. 이와 같이 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부나 캠축(16)측의 구동 손실의 변화, 모터(26)의 역기전력의 변화를 고려하여 모터 제어값을 산출하였기 때문에, 마찰 손실이나 역기전력 등의 영향을 받지 않고 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)를 요구 모터 회전 속도차(DMCreq)로 제어하는데 필요한 모터 제어값을 정밀도 좋게 산출할 수 있다.
또한, 본 제1 실시 형태에서는 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 제한 속도(Vs)로 제한하도록 하였기 때문에, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 급작동에 의한 고장이나 손상을 미연에 회피할 수 있다.
(제2 실시 형태)
본 발명의 제2 실시 형태에서 실행하는 도9에 나타내는 모터 제어값 산출 프로그램은 제1 실시 형태에서 설명한 도4의 단계 206과 단계 209의 처리를 각각 단계 206a와 단계 209a의 처리로 변경한 것으로서, 그 이외의 단계의 처리는 도4와 동일하다.
상술한 제1 실시 형태에서는, 도4의 단계 206에서 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)[모터 회전 속도(RM)와 캠축 회전 속도(RC)의 차이]에 따라 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)를 산출하고, 단계 209에서 모터 회전 속도(RM)에 따라 모터(26)의 역기전력(E)을 산출하도록 하였다. 그러나, 본 제2 실시 형태에서는 도9의 단계 206a에서 모터(26)와 캠축(16)의 요구 회전 속도차 (DMCreq)[요구 모터 회전 속도(RMreq)와 캠축 회전 속도(RC)의 차이]에 따라 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)를 산출하고, 단계 209a에서 요구 모터 회전 속도(RMreq)에 따라 모터(26)의 역기전력(E)을 산출하도록 하였다.
이렇게 하면, 모터 제어값의 산출에 이용하는 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)와 모터(26)의 역기전력(E)을 피드포워드적으로 산출할 수 있기 때문에, 모터 회전 제어의 응답성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 레이싱시(공회전시)와 같이 엔진 회전 속도[캠축 회전 속도(RC)]가 급변화하는 운전 조건하에서도 캠축 회전 속도(RC)의 변화에 대해 모터 회전 속도(RM)를 응답성 좋게 추종시킬 수 있고, 밸브 타이밍 제어 정밀도를 확보할 수 있다.
(제3 실시 형태)
이어서, 도10 내지 도12를 사용하여 본 발명의 제3 실시 형태를 설명한다. 도12에 나타내는 바와 같이 모터 회전 속도(RM)가 변화하면, 모터(26)의 역기전력이 변화하여 유효 전압(배터리 전압과 역기전력의 차이)이 변화한다. 또한, 모터 회전 속도(RM)의 증속시와 감속시에서는 유효 전압이 다르다.
본 제3 실시 형태에서는 도10에 나타내는 모터 제어값 산출 프로그램을 실행함으로써, 모터(26)로의 공급 전력을 듀티 제어하기 위한 듀티값을 모터 제어값으로서 산출한다. 이 듀티 제어에서는 공급 전압의 듀티값(통전율)을 조정함으로써, 공급 전압의 펄스폭을 조정하여 모터(26)로의 공급 전력을 조정한다. 이 경우, 듀티값이 같아도 유효 전압(배터리 전압과 역기전력의 차이)이 변화하면, 공급 전압 펄스의 진폭이 변화하기 때문에 그 만큼 모터(26)로의 공급 전력이 변화한다.
따라서, 제3 실시 형태에서는 도10에 나타내는 모터 제어값 산출 프로그램을 실행함으로써, 모터 회전 속도(RM) 및 그 증감 상태에 기초하여 듀티값을 보정한다. 이에 따라, 모터 회전 속도(RM)나 그 증감 상태에 따라 유효 전압이 변화하는 것에 대응하여 듀티값을 보정할 수 있다.
도10에 나타내는 모터 제어값 산출 프로그램은 상술한 제1 실시 형태에서 설명한 도4의 단계 208 내지 단계 210의 처리를 단계 208b 내지 단계 210b의 처리로 변경한 것으로서, 그 이외의 단계의 처리는 도4와 동일하다.
본 프로그램은 단계 207에서 모터 회전 속도(RM)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)로 제어하는데 필요한 요구 모터 토크(TMreq)를 산출한다. 그 후, 단계 208b로 진행하여 요구 모터 토크(TMreq)를 맵 등에 의해 요구 듀티값(DDuty)으로 환산한다.
그 후, 단계 209b로 진행하여 도11a 및 도11b에 나타내는 모터 증속시 및 모터 감속시의 유효 전압 보정 계수(K)의 맵 또는 수학식을 이용하여 모터 회전 속도(RM) 및 그 증감 상태에 따른 유효 전압 보정 계수(K)를 산출한다.
도12에 나타내는 바와 같이, 모터 증속시에는 모터 회전 속도(RM)가 빨라질수록 유효 전압(배터리 전압과 역기전력의 차이)이 작아지고, 모터 감속시에는 모터 회전 속도(RM)가 느려질수록 유효 전압이 작아진다. 따라서, 도11a에 나타내는 모터 증속시의 유효 전압 보정 계수(K)의 맵은 모터 회전 속도(RM)가 빨라질수록 유효 전압 보정 계수(K)를 크게 하여 최종 듀티값(Duty)을 크게 하도록 설정된다. 또한, 도11b에 나타내는 모터 감속시의 유효 전압 보정 계수(K)의 맵은 모터 회전 속도(RM)가 느려질수록 유효 전압 보정 계수(K)를 크게 하여 최종 듀티값(Duty)을 크게 하도록 설정되어 있다.
유효 전압 보정 계수(K)의 산출후, 단계 210b로 진행하여 수학식 6과 같이 요구 듀티값(DDuty)을 유효 전압 보정 계수(K)로 보정하여 모터 회전 속도(RM)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)로 제어하는데 필요한 최종 듀티값(Duty)을 구한다.
Duty=DDuty×K
이상 설명한 본 제3 실시 형태에서는, 모터 회전 속도(RM) 및 그 증감 상태에 따라 듀티값을 보정하도록 하였다. 따라서, 모터 회전 속도(RM)나 그 증감 상태에 따라 유효 전압이 변화하여 공급 전압 펄스의 진폭이 변화하는 데 대응하여 듀티값을 보정하여 공급 전압의 펄스폭을 보정할 수 있다. 그 결과, 공급 전압 펄스의 진폭 변화에 따른 공급 전력의 변화분을 공급 전압의 펄스폭의 보정으로 보충할 수 있다. 이에 따라, 모터 회전 속도(RM)나 그 증감 상태에 따라 변화하는 유효 전압의 영향을 받지 않는 안정된 모터 회전 제어를 행할 수 있다.
(제4 실시 형태)
상술한 제1 실시 형태에서는 캠축 회전 속도(RC)에 요구 회전 속도차(DMCreq)를 가산하여 요구 모터 회전 속도(RMreq)를 구하고, 모터 회전 속도(RM)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)로 제어하도록 모터 제어값을 산출하도록 하였다. 이에 대해, 도13에 나타내는 본 발명의 제4 실시 형태에서는 모터 회전 속도(RM)를 캠축 회전 속도(RC)와 동일한 기본 모터 회전 속도(RMbase)로 제어하기 위한 기본 제어값을 산출함과 아울러, 모터 회전 속도(RM)를 기본 모터 회전 속도(RMbase)에 대해 요구 회전 속도차(DMCreq)만큼 변화시키기 위한 변화 제어값을 산출하고, 기본 제어값과 변화 제어값에 기초하여 모터 제어값을 산출하도록 하고 있다.
본 제4 실시 형태에서 실행하는 도13의 모터 제어값 산출 프로그램에서는, 우선 단계 301에서 목표 밸브 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차(D)가 소정값 이하인지의 여부를 판정한다. 이 편차(D)가 소정값 이하이면, 단계 302로 진행하여 후술하는 요구 토크(TAreq), 손실 토크 변화량(ΔTB), 손실 토크(TC), 역기전력 변화량(ΔE)을 모두 「0」으로 리셋한 후, 단계 307로 진행한다.
한편, 단계 301에서 목표 밸브 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차(D)가 소정값보다 크다고 판정된 경우에는 단계 303으로 진행한다. 단계 303에서는 도5에 나타내는 요구 토크(TAreq)의 맵 또는 수학식을 이용하여 요구 회전 속도차(DMCreq)[요구 모터 회전 속도(RMreq)와 캠축 회전 속도(RC)의 차이]에 따른 요구 토크(TAreq)를 산출한다. 그 후, 단계 304로 진행하여 과도시(캠축 회전 속도(RC)의 변화시)라면, 도6에 나타내는 캠축(16)측의 손실 토크(TB)의 맵 또는 수학식을 이용하여 캠축 회전 속도 변화량(ΔRC)에 따른 캠축(16)측의 손실 토크 변화량(ΔTB)을 산출한다.
그 후, 단계 305로 진행하여 도7에 나타내는 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)의 맵 또는 수학식을 이용하여 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)[모터 회전 속도(RM)와 캠축 회전 속도(RC)의 차이(DMC)]에 따른 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)를 산출한다. 이어서, 단계 306에서는 도 8에 나타내는 모터(26)의 역기전력(E)의 맵 또는 수학식을 이용하여 모터 회전 속도 변화량(ΔRM)[모터 회전 속도(RM)－기본 모터 회전 속도(RMbase)]에 따른 모터(26)의 역기전력 변화량(ΔE)을 산출한다.
이들 요구 토크(TAreq), 캠축(16)측의 손실 토크 변화량(ΔTB), 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC), 모터(26)의 역기전력 변화량(ΔE)이 모터 회전 속도(RM)를 기본 모터 회전 속도(RMbase)[=캠축 회전 속도(RC)]에 대해 요구 회전 속도차(DMCreq)만큼 변화시키기 위한 변화 제어값에 상당한다.
그 후, 단계 307로 진행하여 도6에 나타내는 캠축(16)측의 손실 토크(TB)의 맵 또는 수학식을 이용하여 캠축 회전 속도(RC)에 따른 캠축(16)측의 손실 토크(TB)를 산출한다. 단계 308에서는, 도8에 나타내는 모터(26)의 역기전력(E)의 맵 또는 수학식을 이용하여 기본 모터 회전 속도(RMbase)[=캠축 회전 속도(RC)]에 따른 모터(26)의 기본 역기전력(Ebase)을 산출한다. 이들 캠축(16)측의 손실 토크(TB)와 모터(26)의 기본 역기전력(Ebase)이 모터 회전 속도(RM)를 기본 모터 회전 속도(RMbase)[=캠축 회전 속도(RC)]로 제어하기 위한 기본 제어값에 상당한다.
다음 단계 309에서, 수학식 7에 나타내는 바와 같이 요구 토크(TAreq)에 캠축(16)측의 손실 토크(TB)와 손실 토크 변화량(ΔTB)과 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)를 가산하여 모터 회전 속도(RM)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)로 제어하는데 필요한 요구 모터 토크(TMreq)를 구한다.
TMreq=TAreq＋TB＋ΔTB＋TC
그 후, 단계 310으로 진행하여 요구 모터 토크(TMreq)를 맵 등에 의해 요구 모터 전압(VD)으로 환산한다. 단계 311에서는, 수학식 8에 나타내는 바와 같이 요구 모터 전압(VD)에 기본 역기전력(Ebase)과 역기전력 변화량(ΔE)을 가산하여 모터 회전 속도(RM)를 요구 모터 회전 속도(RMreq)로 제어하는데 필요한 모터 인가 전압(VM)을 구한다.
VM=VD＋Ebase＋ΔE
이상의 처리에 의해, 목표 펄스 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차(D)가 소정값보다 커졌을 때에는, 모터 회전 속도(RM)를 기본 모터 회전 속도(RMbase)[=캠축 회전 속도(RC)]로 제어하기 위한 기본 제어값(TAreq, ΔTB, TC, ΔE)과, 모터 회전 속도(RM)를 기본 모터 회전 속도(RMbase)에 대해 요구 회전 속도차(DMCreq)만큼 변화시키기 위한 변화 제어값(TB, Ebase)에 기초하여 모터 인가 전압(VM)을 산출한다. 이에 따라, 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)를 요구 회전 속도차(DMCreq)에 일치시키도록 모터(26)의 회전 속도를 피드포워드적으로 제어하여 실 밸브 타이밍(VT)을 목표 밸브 타이밍(VTtg)의 방향으로 응답성 좋게 변화시킬 수 있다.
그리고, 목표 밸브 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차(D)가 소정값 이하로 되었을 때에 모터 회전 속도(RM)를 기본 모터 회전 속도(RMbase)[=캠축 회전 속도(RC)]로 제어하는데 필요한 모터 인가 전압(VM)을 산출한다. 이에 따라, 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)를 0으로 하도록 모터(26)의 회전 속도를 제어하고, 실 밸브 타이밍(VT)을 목표 밸브 타이밍(VTtg) 또는 그 근방에 안정되게 유지한다. 이렇게 해도 모터 구동 방식으로 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍으로 정밀도 좋게 제어할 수 있고, 밸브 타이밍 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(제5 실시 형태)
본 발명의 제5 실시 형태에서 실행하는 도14에 나타내는 모터 제어값 산출 프로그램은 상술한 제4 실시 형태에서 설명한 도13의 단계 305와 단계 306의 처리를 각각 단계 305a와 단계 306a의 처리로 변경한 것으로서, 그 이외의 단계의 처리는 도13과 동일하다.
상술한 제4 실시 형태는 도13의 단계 305에서 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)[모터 회전 속도(RM)와 캠축 회전 속도(RC)의 차이]에 따라 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)를 산출하고, 다음 단계 306에서 모터 회전 속도 변화량(ΔRM)[모터 회전 속도(RM)－기본 모터 회전 속도(RMbase)]에 따라 모터(26)의 역기전력 변화량(ΔE)을 산출하였다. 이에 대해, 본 제5 실시 형태에서는 도14의 단계 305a에서 모터(26)와 캠축(16)의 요구 회전 속도차(DMCreq)[요구 모터 회전 속도(RMreq)와 캠축 회전 속도(RC)의 차이]에 따라 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)를 산출한다. 그리고, 다음 단계 306a에서 요구 모터 회전 속도 변화량(ΔRMreq)[요구 모터 회전 속도(RMreq)－기본 모터 회전 속도(RMbase)]에 따라 모터(26)의 역기전력 변화량(ΔE)을 산출한다.
이렇게 하면, 모터 제어값의 산출에 이용하는 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC)와 모터(26)의 역기전력 변화량(ΔE)을 피드포워드적으로 산출 할 수 있다. 따라서, 모터 회전 제어의 응답성을 향상시킬 수 있고, 상술한 제2 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 제4 및 제5 실시 형태에서는, 모터 제어값으로서 모터 인가 전압을 산출하도록 하였으나, 모터 제어값으로서 듀티값을 산출하도록 해도 된다. 이 때, 제3 실시 형태와 마찬가지로 모터 회전 속도 및 그 증감 상태에 기초하여 듀티값을 보정하도록 하면 된다.
또한, 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태에서는 밸브 타이밍 변화 속도에 대해 제한값[제한 속도(Vs)]을 설정하도록 하였으나, 모터(26)와 캠축(16)의 회전 속도차나 모터 회전 속도에 대해 제한값을 설정하도록 해도 된다. 그리고, 이들 제한값을 엔진 운전 상태(예컨대, 엔진 회전 속도, 냉각수온, 흡입 공기량, 부하 등)에 따라 변화시키도록 해도 된다.
또한, 밸브 타이밍이나 밸브 타이밍 변화 속도의 목표값에 대한 수속 상태에 기초하여 모터 제어값 또는 모터 제어값의 산출에 이용하는 제어 파라미터[요구 토크(TAreq), 캠축(16)측의 손실 토크(TB), 가변 밸브 타이밍 장치(18) 내부의 손실 토크(TC), 모터(26)의 역기전력(E), 유효 전압 보정 계수(K) 등]를 수정하고, 그 수정 결과를 학습하도록 해도 된다. 또한, 그 수정 결과에 기초하여 각 제어 파라미터의 산출에 이용하는 맵이나 수학식을 수정하도록 해도 된다.
(제6 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제6 실시 형태에 대해 설명한다.
현재, 실용화되어 있는 가변 밸브 타이밍 장치는 내연기관의 크랭크축에 대 한 캠축의 회전 위상(이하 「캠축 위상」이라 함)을 가변함으로써, 캠축에 의해 개폐 구동되는 흡기 밸브나 배기 밸브의 밸브 타이밍을 가변하는 것이 많다. 이 때에 실 밸브 타이밍(실 캠축 위상)을 검출하는 방법으로서, 예컨대 일본 특허 공개 2001-355462호에 기재되어 있는 바와 같이, 소정 크랭크각마다 크랭크각 센서로부터 출력되는 크랭크각 신호와 소정 캠각마다 캠각 센서로부터 출력되는 캠각 신호에 기초하여 실 밸브 타이밍을 산출하도록 한 것이 있다.
그러나, 상기 종래의 밸브 타이밍 산출 방법에서는, 전회의 캠각 신호가 출력되고 나서 다음 캠각 신호가 출력되기까지의 기간(즉, 캠각 신호가 출력되지 않는 기간)은 실 밸브 타이밍을 산출할 수 없다. 따라서, 실제로는 실 밸브 타이밍이 연속적으로 변화해도 실 밸브 타이밍의 산출값을 계단적으로만 갱신할 수 있고, 그 만큼 가변 밸브 타이밍 제어 정밀도가 저하된다는 결점이 있었다.
따라서, 본 제6 실시 형태에서는 캠각 신호가 출력되지 않는 기간에도 실 밸브 타이밍을 산출할 수 있고, 가변 밸브 타이밍 제어 정밀도를 향상시킬 수 있는 내연기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
우선, 본 제6 실시 형태에 의한 내연기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 개략에 대해 설명한다. 본 제6 실시 형태에 의한 가변 밸브 타이밍 장치는, 캠축과 동심상으로 배치되고 또한 크랭크축의 회전 구동력에 의해 회전 구동되는 제1 회전 부재와, 캠축과 일체적으로 회전하는 제2 회전 부재와, 제1 회전 부재의 회전력을 제2 회전 부재에 전달하고 또한 제1 회전 부재에 대한 제2 회전 부재의 회전 위상을 변화시키는 위상 가변 부재와, 이 위상 가변 부재의 회전 위상을 제어하도 록 캠축과 동심으로 배치된 모터를 구비하고, 밸브 타이밍을 변화시키지 않을 때에는 모터의 회전 속도를 캠축의 회전 속도에 일치시켜 위상 가변 부재의 선회 속도를 캠축의 회전 속도에 일치시킴으로써, 제1 회전 부재와 제2 회전 부재의 회전 위상의 차이를 현상 유지하여 캠축 위상을 현상 유지하고, 밸브 타이밍을 변화시킬 때에는 모터의 회전 속도를 캠축의 회전 속도에 대해 변화시켜 위상 가변 부재의 선회 속도를 캠축의 회전 속도에 대해 변화시킴으로써, 제1 회전 부재와 제2 회전 부재의 회전 위상의 차이를 변화시켜 캠축 위상을 변화시키도록 구성하고 있다. 이 구성에서는 모터 전체를 회전시킬 필요가 없기 때문에, 가변 밸브 타이밍 장치의 회전계의 관성 중량을 경량화시킬 수 있음과 아울러 모터와 외부의 전기 배선을 고정적인 접속 수단에 의해 직접 접속할 수 있고, 대체로 가변 밸브 타이밍 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 가변 밸브 타이밍 장치의 구성이 비교적 간단하고, 비용 절감의 요구도 만족시킬 수 있다.
또한, 제6 실시 형태와 같이 모터의 회전 속도를 캠축의 회전 속도에 대해 변화시켜 밸브 타이밍을 가변하는 가변 밸브 타이밍 장치에서는, 모터의 회전 속도와 캠축의 회전 속도의 차이에 따라 밸브 타이밍 변화량(캠축 위상 변화량)이 변화한다. 따라서, 모터의 회전 속도와 캠축의 회전 속도의 차이에 기초하여 밸브 타이밍 변화량을 산출할 수 있다.
이 점에 착안하여, 제6 실시 형태에서는 캠각 센서로부터 캠각 신호가 출력될 때마다 이 캠각 신호와 크랭크각 센서로부터 출력되는 크랭크각 신호에 기초하여 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍을 산출함과 아울러, 소정 연산 주기로 모터 의 회전 속도와 캠축의 회전 속도의 차이에 기초하여 밸브 타이밍 변화량을 산출하고, 소정 연산 주기로 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍과 밸브 타이밍 변화량에 기초하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 산출하도록 하였다.
구체적으로는, 연산 주기당 밸브 타이밍 변화량을 산출하여 그 산출값을 적산함과 아울러 캠각 신호가 출력될 때마다 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 리셋하고, 최신의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍의 산출값에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하도록 하면 된다.
모터의 회전 속도와 캠축의 회전 속도의 차이에 기초하여 산출하는 밸브 타이밍 변화량은, 캠각 신호가 출력되지 않는 기간에서도 산출할 수 있기 때문에, 캠각 신호가 출력되지 않는 기간에 최신의 캠각 신호 출력후의 밸브 타이밍 변화량을 산출하면, 최신의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 정밀도 좋게 구할 수 있다. 이에 따라, 캠각 신호가 출력되지 않는 기간에서도 실 밸브 타이밍을 연속적으로 정밀도 좋게 산출할 수 있게 되어 가변 밸브 타이밍 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
그런데, 밸브 타이밍 변화량을 산출할 때에 사용하는 캠축의 회전 속도는 캠각 신호의 출력 주기에 기초하여 산출할 수 있음을 생각할 수 있는데, 일반적으로 캠축 1회전당 캠각 신호의 출력수는 적기 때문에, 각 기통의 폭발 행정마다 변동하는 캠축의 회전 속도의 변동을 캠각 신호의 출력 주기로부터 검출하는 것은 어렵다.
한편, 크랭크각 센서로부터 출력되는 크랭크각 신호의 수는 캠각 신호의 수 와 비교하여 훨씬 많기 때문에, 크랭크각 신호를 사용하면 각 기통의 폭발 행정마다 변동하는 크랭크축의 회전 속도의 변동을 검출할 수 있다.
따라서, 크랭크축이 2회전하는 동안에 캠축이 1회전한다는 관계를 고려하여 캠축의 회전 속도의 데이터로서 크랭크각 센서의 크랭크각 신호의 출력 주기에 기초하여 검출되는 크랭크축의 회전 속도의 1/2의 값을 사용하도록 하면 된다. 이렇게 하면, 적은 캠각 신호로부터 캠축의 회전 속도를 검출하는 경우보다 정밀도가 좋은 캠축의 회전 속도를 사용하여 밸브 타이밍 변화량을 산출할 수 있고, 실 밸브 타이밍의 산출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
내연 기관의 정지중에는 캠축의 회전 속도가 0이 되기 때문에, 정지시의 실 밸브 타이밍의 산출시에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하거나 또는 기준 위치로부터 밸브 타이밍의 변화량의 적산값으로 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하도록 하면 된다. 이에 따라, 내연 기관의 정지중이라도 실 밸브 타이밍을 정밀도 좋게 산출할 수 있고, 내연 기관의 정지중에도 실 밸브 타이밍을 목표값으로 제어할 수 있다. 또한, 정지시의 실 밸브 타이밍이 불분명한 경우에도 기계적인 기준 위치(예컨대, 최지각 위치) 또는 다른 수단으로 검출한 기준 위치로부터의 밸브 타이밍 변화량의 적산값으로 실 밸브 타이밍을 산출할 수 있다.
또한 캠각 센서가 고장나면, 캠각 신호가 출력되지 않게 되는 것을 고려하여 캠각 센서의 고장시에는 고장전의 최후의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍의 산출시에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이 밍을 구하거나 또는 기준 위치로부터 밸브 타이밍의 변화량의 적산값으로 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하도록 하면 된다. 이에 따라, 캠각 센서의 고장시에도 실 밸브 타이밍을 정밀도 좋게 산출할 수 있고, 캠각 센서의 고장중에도 실 밸브 타이밍을 목표값으로 제어할 수 있다. 또한, 캠각 센서 고장전의 실 밸브 타이밍이 불분명한 경우에도 기계적인 기준 위치(예컨대, 최지각 위치) 또는 다른 수단으로 검출한 기준 위치로부터의 밸브 타이밍 변화량의 적산값으로 실 밸브 타이밍을 산출할 수 있다.
이하, 제6 실시 형태에 의한 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 대해 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또, 제6 실시 형태에 의한 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 시스템 구성은 도1 및 도2에 도시한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.
제6 실시 형태에 있어서의 ECU(30)는 가변 밸브 타이밍 제어 프로그램(도시 생략)을 실행함으로써, 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시키도록 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 피드백 제어한다.
이 때, ECU(30)는 도15 내지 도17에 나타내는 실 밸브 타이밍 산출 프로그램을 실행함으로써, 크랭크각 센서(20)로부터 출력되는 크랭크각 신호와 캠각 센서(19)로부터 출력되는 캠각 신호에 기초하여 센서 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)을 산출한다. 그리고, 모터(26)의 회전 속도(RM)와 흡기측 캠축(16)의 회전 속도(RC)의 차이에 기초하여 밸브 타이밍 변화량(ΔVT)을 산출한다. 그리고, 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량(ΔVT)을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 구한다.
도15 내지 도17에 나타내는 실 밸브 타이밍 산출 프로그램은 이그니션 스위치(도시 생략)의 ON 후에 소정 시간마다 실행된다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 401에서 엔진 회전중인지의 여부를, 예컨대 크랭크각 센서(20)로부터 출력되는 크랭크각 신호의 출력 주기로부터 산출한 엔진 회전 속도가 0인지의 여부에 따라 판정한다.
엔진 회전중이라고 판정되면, 단계 402로 진행하여 캠각 센서(19)가 정상인지의 여부를 캠각 센서 고정 진단 프로그램(도시 생략)에 의한 고장 진단 결과에 기초하여 판정한다. 그 결과, 캠각 센서(19)가 정상이라고(고장나지 않았다고) 판정되면, 단계 403으로 진행하여 캠각 센서(19)로부터 출력되는 캠각 신호가 입력되었는지의 여부를 판정한다.
그리고, 캠각 신호가 입력되었다고 판정되었을 때에, 단계 404로 진행하여 캠각 신호의 입력 시각(Tcam)을 ECU(30)의 메모리(도시 생략)에 기억한다. 그 후, 단계 405로 진행하여 그 직후에 크랭크각 센서(20)로부터 출력된 크랭크각 신호의 입력 시각(Tcrk)을 메모리에 기억한다.
그 후, 단계 406으로 진행하여 크랭크각 신호에 대한 캠각 신호의 시각차(TVT)를 수학식 9에 의해 산출한다.
TVT=Tcrk－Tcam＋K
여기에서, K는 캠각 센서(19)와 크랭크각 센서(20)의 응답 지연의 차이를 보정하기 위한 보정량이다.
그리고, 다음 단계 407에서 크랭크각 신호에 대한 캠각 신호의 시각차(TVT)를 사용하여 수학식 10에 의해 크랭크각 신호에 대한 캠각 신호의 회전 위상(VTB)을 산출한다.
VTB=TVT/T120×120℃A
여기에서, T120은 크랭크축(12)이 120℃A 회전하는데 필요한 시간이고, 크랭크각 센서(20)의 출력 신호에 기초하여 산출된다.
그 후, 단계 408로 진행하여 밸브 타이밍이 기준 위치(예컨대, 최지각 위치)로 제어된 상태인지의 여부를 판정한다. 밸브 타이밍이 기준 위치이면 단계 409로 진행하여 수학식 11에 나타내는 바와 같이 현재의 크랭크각 신호에 대한 캠각 신호의 회전 위상(캠축 위상)(VTB)을 크랭크축(12)에 대한 흡기측 캠축(16)의 회전 위상의 기준 위치(기준 캠축 위상)(VTBK)로서 학습한 후에 단계 410으로 진행한다.
VTBK=VTB
한편, 단계 408에서 밸브 타이밍이 기준 위치가 아니라고 판정된 경우에는, 단계 409의 기준 위치 학습 처리를 하지 않고 단계 410으로 진행한다. 단계 410에서는 수학식 12에 나타내는 바와 같이 현재의 크랭크각 신호에 대한 캠각 신호의 회전 위상(VTB)과 기준 위치(VTBK)를 사용하여 기준 위치(VTBK)를 기준으로 한 캠각 신호의 회전 위상(VTC)을 산출한다. 이것이 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)으로 된다.
VTC=VTB－VTBK
이들 단계 403 내지 단계 410의 처리가 특허 청구 범위에서 말하는 캠각 신호 출력시 밸브 타이밍 산출 수단으로서의 역할을 하고, 캠각 신호가 입력(출력)될 때마다 캠각 신호와 크랭크각 신호에 기초하여 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)을 산출한다.
그 후, 단계 411로 진행하여 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)이 산출될 때마다(캠각 신호가 입력될 때마다) 후술하는 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH, ΔVTS)을 양쪽 모두 「0」으로 리셋한다. 그 후, 단계 419로 진행하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 수학식 13에 의해 산출한다.
VT=VTC＋ΔVTH＋ΔVTS
따라서, 캠각 신호의 입력시(출력시)에는 단계 411의 리셋 처리에 의해 ΔVTH=0, ΔVTS=0이 되기 때문에 VT=VTC로 된다.
한편, 단계 403에서 캠각 신호가 입력되어 있지 않다고 판정된 경우에는, 도 16의 단계 412로 진행하여 수학식 14와 같이 모터(26)의 회전 속도(RM)[rpm]와 흡기측 캠축(16)의 회전 속도(RC)[rpm]의 회전 속도차(DMC)[rpm]를 산출한다.
DMC=RM－RC
이 경우, 흡기측 캠축(16)의 회전 속도(RC)는 수학식 15에 나타낸 바와 같이 크랭크각 센서(20)로부터 출력되는 크랭크각 신호의 출력 주기에 기초하여 산출한 크랭크축(12)의 회전 속도(엔진 회전 속도)×1/2의 값을 사용한다.
캠축 회전 속도(RC)=크랭크축 회전 속도×1/2
그 후, 단계 413으로 진행하여 수학식 16에 따라 회전 속도차(DMC)[rpm]를 1초당 회전차(RVT)[rev/s]로 환산한다.
RVT=DMC/60
그리고, 다음 단계 414에서 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)의 연산 주기(본 프로그램의 실행 주기) P[s]당의 밸브 타이밍 변화량(dVTH)을 수학식 17에 의해 산출한다.
dVTH=RVT/G×720℃A×P
여기에서, G는 위상 가변 기구(21)의 감속비이고, 흡기측 캠축(16)에 대한 모터(26)의 상대 회전량과 밸브 타이밍 변화량(캠축 위상의 변화량)의 비이다.
그 후, 단계 415로 진행하여 수학식 18에 나타내는 바와 같이 연산 주기(P)당 밸브 타이밍 변화량(dVTH)을 적산하여 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 산출한다.
ΔVTH=ΔVTH+dVTH
이들 단계 412 내지 단계 415의 처리가 특허 청구 범위에서 말하는 밸브 타 이밍 변화량 산출 수단으로서의 역할을 하고, 캠각 신호가 입력되지 않는 기간에 연산 주기(P)당 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 적산하여 최신의 캠각 신호 출력후의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 구한다.
또한, 도15의 단계 402에서 캠각 신호(19)가 고장났다고 판정된 경우에도 이들 단계 412 내지 단계 415의 처리를 실행한다. 즉, 캠각 센서(19)의 고장 중에 연산 주기(P)당 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 적산하여, 캠각 센서(19)의 고장전의 최후의 캠각 신호 출력시부터 현재까지의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 구한다.
밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)의 산출후, 도15의 단계 419로 진행하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 상술한 수학식 13에 의해 산출한다. 캠각 센서(19)의 고장시에는 ΔVTS=0이기 때문에 VT=VTC＋ΔVTH로 된다.
한편, 단계 401에서 엔진 정지중이라고 판정된 경우에는 도17의 단계 416으로 진행한다. 단계 416에서는 수학식 19에 나타내는 바와 같이 모터(26)의 회전 속도(RM)[rpm]만을 사용하여 1초당 회전차(RVT)[rev/s]를 산출한다.
RVT=RM/60
그 후, 단계 417로 진행하여 밸브 타이밍 변화량(ΔVTS)의 연산 주기(즉, 본 프로그램의 실행 주기) P[s]당의 밸브 타이밍 변화량(dVTS)을 수학식 20에 의해 산출한다.
dVTS=RVT/G×720℃A×P
여기에서, G는 위상 가변 기구(21)의 감속비이다.
그 후, 단계 418로 진행하여 수학식 21에 나타내는 바와 같이 연산 주기(P)당 밸브 타이밍 변화량(ΔVTS)을 적산하여 정지전의 최후의 캠각 신호 출력부터 현재까지의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTS)을 구한다.
ΔVTS=ΔVTS＋dVTS
이들 단계 416 내지 단계 418의 처리도 특허 청구 범위에서 말하는 밸브 타이밍 변화량 산출 수단으로서의 역할을 한다.
밸브 타이밍 변화량(ΔVTS)의 산출후, 도15의 단계 419로 진행하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 상술한 수학식 13에 의해 산출한다. 여기에서, 엔진 정지 중에는 ΔVTH=0이기 때문에 VT=VTC＋ΔVTS로 된다. 또, 이 단계 419의 처리가 특허 청구 범위에서 말하는 최종 밸브 타이밍 산출 수단으로서의 역할을 한다.
이상의 처리에 의해, 엔진 회전 중에 캠각 신호가 입력될 때마다 캠각 신호와 크랭크각 신호에 기초하여 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)이 산출된다. 그리고, 캠각 신호의 입력시(출력시)에는 단계 411의 리셋 처리에 의해 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH, ΔVTS)이 0으로 리셋되기 때문에, 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)이 그대로 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)이 된다.
한편, 캠각 신호가 입력되지 않는 기간에는 모터(26)와 흡기측 캠축(16)의 회전 속도차(DMC)에 기초하여 연산 주기당 밸브 타이밍 변화량(dVTH)을 산출하여 적산한다. 그리고, 최신의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)(dVTH의 연산값)을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 구한다. 이에 따라, 캠각 신호가 출력되지 않는 기간이라도 실 밸브 타이밍(VT)을 연속적으로 정밀도 좋게 산출할 수 있게 되어, 가변 밸브 타이밍 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 엔진 정지시에는 정지전의 최후의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTS)을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 구한다. 따라서, 엔진 정지중이라도 실 밸브 타이밍(VT)을 정밀도 좋게 산출할 수 있고, 실 밸브 타이밍(VT)을 목표값으로 제어할 수 있다.
또한, 캠각 센서(19)의 고장시에는 고장전의 최후의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 구한다. 따라서, 캠각 센서(19)의 고장시에도 실 밸브 타이밍(VT)을 정밀도 좋게 산출할 수 있고, 실 밸브 타이밍(VT)을 목표값으로 제어할 수 있다.
또, 엔진 정지시나 캠각 센서(19)의 고장시에, 기계적인 기준 위치(예컨대, 최지각 위치) 또는 다른 수단으로 검출한 기준 위치로부터의 밸브 타이밍 변화량의 적산값으로 실 밸브 타이밍을 산출하도록 해도 된다.
(제7 실시 형태)
이어서, 제7 실시 형태에 대해 설명한다. 상술한 제6 실시 형태에서는 모터(26)의 회전 속도(RM)와 흡기측 캠축(16)의 회전 속도(RC)의 차이에 기초하여 밸브 타이밍 변화량(ΔVT)을 산출하고, 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량(ΔVT)을 산출하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 구했다.
이에 대해, 제7 실시 형태에서는 모터(26)의 회전 속도(RM)와 흡기측 캠축(16)의 회전 속도(RC)의 차이[밸브 타이밍 변화량(ΔVT)]를 모터(26)의 회전 각도의 변화량과 캠축의 회전 각도의 변화량에 기초하여 산출하고, 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량(ΔVT)을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구한다.
이하, 밸브 타이밍 변화량(ΔVT)을 모터(26)의 회전 각도의 변화량과 캠축의 회전 각도의 변화량에 기초하여 산출하는 제7 실시 형태를 도18, 도19의 플로우차트를 사용하여 설명한다. 또, 도18은 제6 실시 형태에서 설명한 도16의 엔진 운전중의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 산출하기 위한 처리 대신에 행해지는 처리를 나타낸다. 또한, 도19는 도17의 엔진 정지중의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTS)을 산출하기 위한 처리 대신에 행해지는 처리를 나타낸다. 또, 제6 실시 형태에 있어서의 도15의 플로우차트에 나타낸 처리는 제7 실시 형태에 있어서도 완전히 동일하게 실행된다.
우선, 도18의 플로우차트에 대해 설명한다. 도18은 엔진 운전중에 캠각 센서 신호가 입력된 후의 실 밸브 타이밍을 산출하기 위한 처리이다. 이 처리에 있어서는, 모터 회전각의 변화량과 캠축 회전각의 변화량을 비교한다. 모터 회전각의 변화량과 캠축 회전각의 변화량을 비교하기 위해, 제7 실시 형태에서는 모터 각도 신호의 출력 회수 카운터의 카운트값과 크랭크 각도 신호의 출력 회수 카운터의 카운트값을 비교하고 있다.
여기에서, 캠축 신호를 사용하는 대신에 크랭크 각도 신호를 사용하는 이유는, 크랭크축과 캠축이 감속비 1/2로 접속되어 있고, 크랭크 각도 신호를 사용해도 캠축의 각도 신호를 파악할 수 있는 것에 추가하여 일반적으로 캠축 펄스에 대해 크랭크축 펄스의 쪽이 다(多) 펄스이기 때문이다. 이에 따라, 캠 각도 신호를 사용하는 것보다 크랭크 각도 신호를 사용하는 것이 정밀도 좋게 캠축 회전각의 변화량을 구할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 크랭크축의 펄스는 10°CA마다 합계 36개 있고, 실제의 연산에 사용되는 펄스는 30°CA마다의 펄스이다. 즉, 12개의 펄스가 사용되고 있다. 한편, 모터(26)에는 30°CA마다의 펄스를 사용하고 있다.
그러나, 캠축과 크랭크축에는 1/2의 감속비가 있다. 따라서, 우선 단계 420에서는 모터(26)의 회전 각도의 카운트값과, 크랭크 각도 신호의 카운트값의 1 카운트당 변화 각도를 동일하게 하도록, 예컨대 크랭크 각도 신호의 카운트값을 1/2로 보정한다. 반대로 모터(26)의 회전 각도의 카운트값을 2배로 하도록 보정해도 된다. 이렇게 해서 양 카운터의 1카운트값의 각도 변화량을 정리하여 단계 421로 진행한다.
단계 421에서는 크랭크 회전 각도의 변화량을 산출한다. 실제로는 전회의 연산시부터 금회의 연산시까지 카운트된 크랭크 각도 신호의 카운트값에 기초하여 변화량을 산출한다(크랭크각 카운터의 변화량=금회 연산시 크랭크각 카운터－전회 연산시 크랭크각 카운터).
이어서, 단계 422로 진행하여 모터(26)의 회전 각도의 변화량을 산출한다. 실제로는 전회의 연산시부터 금회의 연산시까지 카운트된 모터(26)의 회전 각도 신호의 카운트값에 기초하여 변화량을 산출한다(모터각 카운터의 변화량=금회 연산 시 모터각 카운터－전회 연산시 모터각 카운터).
그리고, 계속되는 단계 423에 있어서 크랭크각 카운터의 변화량과 모터각 카운터의 변화량의 차이를 산출하고, 단계 424에 있어서 캠축에 대한 모터의 각도 변화량을 산출한다. 구체적으로는, 단계 424에 있어서 「캠축에 대한 모터의 각도 변화량=(모터각 카운터의 변화량－크랭크각 카운터의 변화량)×1카운트당 회전 각도」로 표시되는 연산식을 이용하여 캠축에 대한 모터의 각도 변화량을 연산한다.
이어서, 단계 425에서는 캠축에 대한 모터의 각도 변화량에 펄스 타이밍 변경부의 감속비 1/G분을 보정하여 연산 주기당 밸브 타이밍의 변화량(dVTH)을 산출한다[밸브 타이밍 변화량(dVTH)=캠축에 대한 모터의 각도 변화량/G(감속비)]. 여기에서, G는 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 위상 가변 기구(21)의 감속비이고, 흡기측 캠축(16)에 대한 모터(26)의 상대 회전량과 밸브 타이밍 변화량(캠축 위상의 변화량)의 비이다.
그 후, 단계 426으로 진행하여 수학식 22에 나타내는 바와 같이 전회의 연산부터 금회의 연산까지 변화한 밸브 타이밍의 위상, 즉 밸브 타이밍 변화량(dVTH)을 전회까지의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)에 적산하여 최종적인 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 산출한다.
ΔVTH=ΔVTH(i-1)＋dVTH
이들 단계 420 내지 단계 426의 처리가 특허 청구 범위에서 말하는 밸브 타이밍 변화량 산출 수단으로서의 역할을 하고, 캠각 신호가 입력되지 않는 기간의 펄스 타이밍의 변화량(ΔVTH)을 산출한다.
또한, 도15의 단계 402에 있어서 캠각 센서(19)가 고장났다고 판정된 경우에도, 도18의 처리를 실행하여 캠각 센서(19)의 고장중의 펄스 타이밍 변화량(dVTH)을 적산하여 캠각 센서(19)의 고장전의 최후의 캠각 신호 출력시부터 현재까지의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 구하는 것도 가능하다. 이에 따라, 캠각 센서(19)가 고장난 경우라도 정밀도 좋게 실 밸브 타이밍을 연산할 수 있다.
밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)의 산출후에는 도15의 단계 419로 진행하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 상술한 수학식 13에 의해 산출된다. 또, 캠각 센서(19)의 고장시에는 ΔVTS=0이기 때문에 VT=VTC＋ΔVTH로 된다.
상술한 도18의 플로우차트에 의한 처리에 의한 실 밸브 타이밍의 산출예를 도 20의 타이밍 차트에 나타낸다. 도18의 플로우차트에 나타낸 처리에서는 모터(26)의 회전 각도의 변화량과 캠축의 회전 각도의 변화량의 차이에 기초하여 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 구하고 있다. 따라서, 도20의 타이밍 차트에 나타내는 바와 같이 캠각 신호가 입력되지 않는 기간에서도 실 밸브 타이밍(VT)을 연속적으로 정밀도 좋게 산출할 수 있게 되고, 가변 밸브 타이밍 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
한편, 도15의 플로우차트의 단계 401에서 엔진 정지중이라고 판정된 경우에는 도19의 처리를 실행한다. 이 도19의 처리는 엔진 정지중의 펄스 타이밍 변화량(ΔVTS)을 산출하기 위한 것이다.
우선, 단계 427에서는 모터(26)의 회전 각도의 변화량을 산출한다. 실제로는 전회의 연산시부터 금회의 연산시까지 카운트된 모터(26)의 회전 각도 신호의 카운트값에 기초하여 변화량을 산출한다(모터각 카운터의 변화량=금회 연산시 모터각 카운터－전회 연산시 모터각 카운터). 그리고, 단계 428에 있어서 모터(26)의 모터 회전 각도의 변화량만으로 캠축에 대한 모터(26)의 각도 변화량을 산출한다. 구체적으로는, 「캠축에 대한 모터의 각도 변화량=모터각 카운터의 변화량×1카운트값당 회전 각도」의 연산식을 이용하여 산출한다.
이어서, 단계 429에서는 캠축에 대한 모터(26)의 각도 변화량에 밸브 타이밍 변경부의 감속비 1/G분을 보정하여 밸브 타이밍 변화량(dVTS)을 산출한다[밸브 타이밍(dVTS)=캠축에 대한 모터의 각도 변화량/G(감속비)].
그 후, 단계 430으로 진행하여 수학식 23에 나타내는 바와 같이, 전회의 연산 시기부터 금회의 연산 시기까지 변화한 밸브 타이밍, 즉 밸브 타이밍 변화량(dVTS)을 전회까지의 ΔVTS에 적산하여 현재까지의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTS)을 산출한다.
ΔVTS=ΔVTS(i-1)＋dVTS
따라서, 도19의 플로우차트에 나타내는 처리가 특허 청구 범위에서 말하는 밸브 타이밍 변화량 산출 수단으로서의 역할을 한다.
밸브 타이밍 변화량(ΔVTS)을 산출한 후, 도15의 단계 419로 진행하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 산출한다(VT=VTC＋ΔVTH＋ΔVTS). 여기에서, 엔진 정지중이기 때문에 VTH=0이 되어 VT=VTC＋ΔVTS로 된다. 또, 상기 단계 419의 처리가 특허 청구 범위에서 말하는 최종 밸브 타이밍 산출 수단으로서의 역할을 한다.
이상 설명한 바와 같이, 도18의 처리에서는 엔진 운전중에 있어서 모터 회전 각도의 변화량과 캠축 회전 각도의 변화량의 비교로부터 밸브 타이밍 변화량을 산출한 경우도, 모터와 흡기측 캠축의 회전 속도차에 기초하여 밸브 타이밍 변화량을 산출한 경우와 마찬가지로 지침이 되는 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 구한다. 이에 따라, 캠각 신호가 출력되지 않는 기간에도 실 밸브 타이밍(VT)을 연속적으로 정밀도 좋게 산출할 수 있게 되어 가변 밸브 타이밍 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 엔진 정지중에는 정지전의 최종의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTS)을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 구하도록 하였다. 따라서, 엔진 정지중이라도 실 밸브 타이밍(VT)을 정밀도 좋게 산출할 수 있고, 엔진 정지중에도 실 밸브 타이밍(VT)을 목표값으로 제어할 수 있다.
또한, 캠각 센서(19)의 고장시에는 고장전의 최후의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍(VTC)에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량(ΔVTH)을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍(VT)을 구하도록 하였다. 따라서, 캠각 센서(19)의 고장시에도 실 밸브 타이밍(VT)을 정밀도 좋게 산출할 수 있고, 실 밸브 타이밍(VT)을 목표값으로 제어할 수 있다.
또, 엔진 정지시나 캠각 센서(19)의 고장시에 기계적인 기준 위치(예컨대, 최지각 위치) 또는 다른 수단으로 검출한 기준 위치로부터의 밸브 타이밍 변화량의 적산값으로 실 밸브 타이밍을 산출하도록 해도 된다.
또한, 상술한 제6 및 제7 실시 형태의 가변 밸브 타이밍 장치(18)는, 캠축(16)과 동심상으로 배치되고 또한 크랭크축(12)의 회전 구동력에 의해 회전 구동되는 아우터 기어(22)(제1 회전 각도)와, 캠축(16)과 일체적으로 회전하는 이너 기어(23)(제2 회전 부재)와, 아우터 기어(22)의 회전력을 이너 기어(23)로 전달하고 또한 양 기어(22, 23) 사이의 상대적인 회전 위상을 변화시키는 유성 기어(24)(위상 가변 부재)와, 이 유성 기어(24)를 캠축(16)과 동심의 원궤도를 따라 선회시키는 모터(26)를 구비하고, 밸브 타이밍을 변화시키지 않을 때에는 모터(26)의 회전 속도를 캠축(16)의 회전 속도에 일치시켜 유성 기어(24)의 선회 속도를 캠축(16)의 회전 속도에 일치시킴으로써, 아우터 기어(22)와 이너 기어(23)의 회전 위상의 차이를 현상 유지하며 캠축 위상을 현상 유지하고, 밸브 타이밍을 변화시킬 때에는 모터(26)의 회전 속도를 캠축(16)의 회전 속도에 대해 변화시켜 유성 기어(24)의 선회 속도를 캠축(16)의 회전 속도에 대해 변화시킴으로써, 아우터 기어(22)와 이너 기어(23)의 회전 위상의 차이를 변화시켜 캠축 위상을 변화시키도록 구성하고 있다. 이 구성에서는 모터(26) 전체를 회전시킬 필요가 없기 때문에, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 회전계의 관성 중량을 경량화시킬 수 있음과 아울러 모터(26)와 외부의 전기 배선을 고정적인 접속 수단에 의해 직접 접속할 수 있고, 대체로 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 구성이 비교적 간단하고, 비용 절감의 요구도 만족시킬 수 있다.
또, 상술한 제1 실시 형태 내지 제7 실시 형태에서는 흡기 밸브의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 대해 설명하였으나, 본 발명은 흡기 밸브의 가변 밸브 타이밍 제어 장치로 한정되지 않고, 배기 밸브의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 적용해도 된다. 그리고, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 위상 가변 기구는 상술한 실시 형태와 같은 유성 기어 기구를 사용한 것으로 한정되지 않고, 다른 방식의 위상 가변 기구를 사용해도 되며, 필요한 점은 모터의 회전 속도를 캠축의 회전 속도에 대해 변화시킴으로써 밸브 타이밍을 가변하는 모터 구동식 가변 밸브 타이밍 장치이면 된다.
(제8 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제8 실시 형태에 대해 설명한다.
일반적으로 가변 밸브 타이밍 장치는 밸브 타이밍의 가변 범위의 한계 위치(가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치)를 위상 가변 기구의 가동 부품을 스토퍼부에 맞닿게 하여 기계적으로 제한하도록 하고 있다. 따라서, 밸브 타이밍을 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치(최지각 위치나 최진각 위치) 또는 그 근방으로 제어할 때에 오버슈트하여 위상 가변 기구의 가동 부품이 충분히 감속되지 않고 스토퍼부에 격돌하는 경우가 있다. 이 격돌시의 충격 하중에 의해 위상 가변 기구의 기어의 맞물림 부분에 큰 하중이 가해져서 기어끼리 물고 들어가서 로크 상태로 되거나 기어 기구가 손상될 우려가 있고, 밸브 타이밍을 정상으로 제어할 수 없게 될 가능성이 있다.
따라서, 제8 실시 형태에서는 밸브 타이밍을 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치 또는 그 근방으로 제어할 때에 가변 밸브 타이밍 장치의 기어 기구의 물림이나 손상을 미연에 방지할 수 있고, 가변 밸브 타이밍 장치의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있는 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
우선, 제8 실시 형태에 의한 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 개략에 대해 설명한다. 제8 실시 형태에 의한 가변 밸브 타이밍 제어 장치는 실 밸브 타이밍이 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치 부근에 설정된 소정 속도 제한 영역 내에 있을 때에 밸브 타이밍 변화 속도를 소정 속도 이하로 제한하는 속도 제한 제어를 실행하도록 한 것이다. 이렇게 하면, 실 밸브 타이밍이 한계 위치 부근의 속도 제한 영역 내에 있을 때에 밸브 타이밍 변화 속도를 소정 속도 이하로 감속하여 위상 가변 기구의 가동 부품의 동작 속도를 강제적으로 감속할 수 있다. 따라서, 위상 가변 기구의 가동 부품이 감속되지 않아 스토퍼부에 격돌하는 것을 회피할 수 있어, 기어 기구의 물림이나 손상을 미연에 방지할 수 있다.
이 경우, 실 밸브 타이밍이 속도 제한 영역 내에 있을 경우라도 그 속도 제한 영역의 한계 위치와 반대 방향으로 실 밸브 타이밍을 변화시킬 때(예컨대, 최지각 위치 부근에서 진각 방향으로 실 밸브 타이밍을 변화시킬 때)에는, 밸브 타이밍 변화 속도가 커도 위상 가변 기구의 가동 부품과 스토퍼부의 충돌은 발생하지 않는다. 따라서, 실 밸브 타이밍이 속도 제한 영역 내에 있는 경우라도 그 속도 제한 영역의 한계 위치와 반대 방향으로 실 밸브 타이밍을 변화시킬 때에는, 속도 제한 제어를 실행하지 않도록 하면 된다. 이렇게 하면, 실 밸브 타이밍이 속도 제한 영역 내라도 위상 가변 기구의 가동 부품과 스토퍼부의 충돌이 발생하지 않는 방향으로 실 밸브 타이밍을 변화시킬 때에는, 밸브 타이밍 변화 속도를 감속하지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 실 밸브 타이밍을 신속하게 목표 밸브 타이밍으로 변화시킬 수 있고, 가변 밸브 타이밍 제어의 응답성도 확보할 수 있다.
그런데, 속도 제한 영역의 폭이 좁으면, 속도 제한 영역으로 들어가는 밸브 타이밍 변화 속도가 느릴 때에 밸브 타이밍 변화 속도가 충분히 감속되지 않아 위상 가변 기구의 가동 부품이 스토퍼부에 격돌할 가능성이 있다. 또한, 실 밸브 타이밍의 검출 오차(편차)가 크면, 실 밸브 타이밍이 속도 제한 영역으로 들어갔음을 검출하는 타이밍이 늦어져서 밸브 타이밍 변화 속도가 충분히 감속되지 않아 위상 가변 기구의 가동 부품이 스토퍼부에 격돌할 가능성이 있다. 이러한 사정을 고려하여 속도 제한 영역은 밸브 타이밍 변화 속도를 소정 속도 이하로 감속하는데 필요한 밸브 타이밍 변화량 및/또는 실 밸브 타이밍의 검출 오차에 기초하여 설정하도록 하면 된다. 이렇게 하면, 감속에 필요한 밸브 타이밍 변화량이나 실 밸브 타이밍의 검출 오차를 고려하여 밸브 타이밍 변화 속도를 확실하게 소정 속도 이하로 감속할 수 있는 폭을 갖는 속도 제한 영역을 설정할 수 있다. 이에 따라, 실 밸브 타이밍의 검출 오차나 밸브 타이밍 변화 속도의 영향을 받지 않는 안정된 속도 제 한 제어를 행할 수 있다. 이 경우, 가변 밸브 타이밍 제어중에 밸브 타이밍 변화 속도(또는 실 밸브 타이밍의 검출 오차)를 연산하여 그 연산값에 따라 속도 제한 영역을 설정해도 되고, 미리 설계 단계 등에서 기술자가 밸브 타이밍의 최대 변화 속도(또는 실 밸브 타이밍의 최대 검출 오차)를 측정 또는 연산하여 그 값에 따라 일정한 속도 제한 영역을 설정하여 메모리에 기억해 두도록 해도 된다.
이하, 제8 실시 형태에 의한 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또, 제8 실시 형태에 의한 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 시스템 구성은 기본적으로 도1 및 도2에 도시한 것과 동일하다.
단, 도1 및 도2에 도시한 가변 밸브 타이밍 장치(18)에는 밸브 타이밍의 가변 범위(위상 가변 기구(21)의 가동 범위)를 제어하기 위해, 예컨대 위상 가변 기구(21)에 가동부와 스토퍼부(모두 도시 생략)가 설치되어 있다. 그리고, 도21에 도시한 바와 같이 위상 가변 기구(21)의 가동 범위를 가동부가 지각측 스토퍼부에 맞닿는 위치부터 진각측 스토퍼부에 맞닿는 위치까지의 범위로 제한하여 밸브 타이밍의 가변 범위를 제한하도록 하고 있다. 이 경우, 위상 가변 기구(21)의 가동부가 지각측 스토퍼부에 맞닿는 위치가 위상 가변 기구(21)의 최지각 위치(지각측의 한계 위치), 즉 밸브 타이밍의 최지각 위치로 된다. 한편, 위상 가변 기구(21)의 가동부가 진각측 스토퍼부에 맞닿는 위치가 위상 가변 기구(21)의 최진각 위치(진각측의 한계 위치), 즉 밸브 타이밍의 최진각 위치로 된다.
또, 제8 실시 형태에 의한 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 제어 대상이 되는 가변 밸브 타이밍 장치(18)는 도1 및 도2에 도시한 구성의 것으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 기어 기구를 갖는 가변 밸브 타이밍 장치라면, 구동원이나 위상 가변 기구의 종류에 관계없이 제8 실시 형태에 의한 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 적용할 수 있다.
ECU(30)는 도3에 나타낸 제1 실시 형태와 동일한 가변 밸브 타이밍 제어 프로그램을 실행한다. 따라서, 흡기 밸브의 목표 밸브 타이밍(VTtg)과 실 밸브 타이밍(VT)의 편차(D)를 작게 하도록 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 산출하고, 이 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 실현하도록 모터(26)의 회전 속도(RM)를 제어한다. 이렇게 하여, 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍(VT)을 목표 밸브 타이밍(VTtg)에 일치시킨다.
그리고, ECU(30)는 후술하는 도24에 나타내는 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램을 실행한다. 이에 따라, 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍(VT)이 최지각 위치 부근에 설정된 지각측 속도 제한 영역 또는 최진각 위치 부근에 설정된 진각측 속도 제한 영역 내에 있을 때에 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 제한하는 제한 속도(Vs)를 설정하여 속도 제한 제어를 실행한다.
도21에 나타내는 바와 같이, 지각측 속도 제한 영역은 최지각 위치에서 진각 방향으로 소정 폭 α[℃A]의 범위로 설정되고, 진각측 속도 제한 영역은 최진각 위치에서 지각 방향으로 소정 폭 α[℃A]의 범위로 설정되어 있다. 이들 속도 제한 영역의 폭 α[℃A]은 수학식 24에 나타내는 바와 같이 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 오차 C[℃A]와 밸브 타이밍 변화 속도(V)를 제한 속도(Vs)까지 감속하는데 필요한 밸브 타이밍 변화량 D[℃A]을 합계한 값으로 설정되어 있다.
α=C＋D
도22에 나타내는 바와 같이 엔진 회전 속도(NE)가 높아질수록 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 오차(C)가 커지기 때문에, 본 실시 형태에서는 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 오차(C)로서 그 최대 검출 오차(Cmax)[최대 엔진 회전 속도(NEmax)에 대응하는 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 오차(Cmax)]를 사용한다.
또한, 도23에 나타내는 바와 같이 밸브 타이밍 변화 속도(V)가 빨라질수록 제한 속도(Vs)까지 감속하는데 필요한 밸브 타이밍 변화량(D)이 커지기 때문에, 본 실시 형태에서는 감속에 필요한 밸브 타이밍 변화량(D)으로서 그 최대값(Dmax)[밸브 타이밍 변화속도(V)를 최고 속도(Vmax)에서 제한 속도(Vs)까지 감속하는데 필요한 밸브 타이밍 변화량(Dmax)]을 이용한다.
이하, ECU(30)가 실행하는 도24에 나타내는 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램의 처리 내용을 설명한다. 도24에 나타내는 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램은, 예컨대 이그니션 스위치의 ON 후에 소정 주기로 실행된다.
본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 501에서 실 밸브 타이밍(VT)이 지각측 속도 제한 영역 내인지의 여부(|최지각 위치－VT|≤지각측 속도 제한 영역의 폭(α)인지의 여부)를 판정한다. 실 밸브 타이밍(VT)이 지각측 속도 제한 영역 내라고 판정되면, 단계 502로 진행한다. 단계 502에서는 목표 밸브 타이밍(VTtg)이 실 밸브 타이밍(VT)보다 지각측인지의 여부(VTtg－VT＜0인지의 여부)를 판정한다.
그 결과, 목표 밸브 타이밍(VTtg)이 실 밸브 타이밍(VT)보다 지각측이라고 판정된 경우에는, 실 밸브 타이밍(VT)이 지각측 속도 제한 영역 내에서 그 한계 위치인 최지각 위치의 방향으로 변화하기 때문에, 위상 가변 기구(21)의 가동부가 지각측 스토퍼부에 충돌할 가능성이 있다고 판단하여 단계 505로 진행한다. 단계 505에서는 기어 기구[기어(22∼24)]의 맞물림이나 손상을 방지하기 위해, 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 제한하는 제한 속도(Vs)를 설정하여 속도 제한 제어를 실행한다.
이에 대해, 상기 단계 502에서 목표 밸브 타이밍(VTtg)이 실 밸브 타이밍(VT)보다 진각측(VTtg－VT＞0)이라고 판정된 경우에는, 실 밸브 타이밍(VT)이 지각측 속도 제한 영역 내에서 최지각 위치와 반대 방향(진각 방향)으로 변화하기 때문에, 위상 가변 기구(21)의 가동부가 지각측 스토퍼부에 충돌할 가능성이 없다고 판단하여 단계 506으로 진행한다. 단계 506에서는 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 대한 제한 속도(Vs)를 해제한다.
한편, 상기 단계 501에서 실 밸브 타이밍(VT)이 지각측 속도 제한 영역 내가 아니라고 판정된 경우에는, 단계 503으로 진행한다. 단계 503에서는 실 밸브 타이밍(VT)이 진각측 속도 제한 영역 내인지의 여부[최진각 위치－VT≤진각측 속도 제한 영역의 폭(α)인지의 여부]를 판정한다. 실 밸브 타이밍(VT)이 진각측 속도 제한 영역내라고 판정되면, 단계 504로 진행하여 목표 밸브 타이밍(VTtg)이 실 밸브 타이밍(VT)보다 진각측인지의 여부(VTtg－VT＜0인지의 여부)를 판정한다.
그 결과, 목표 밸브 타이밍(VTtg)이 실 밸브 타이밍(VT)보다 진각측이라고 판정된 경우에는, 실 밸브 타이밍(VT)이 진각측 속도 제한 영역 내에서 그 한계 위 치인 최진각 위치의 방향으로 변화하기 때문에, 위상 가변 기구(21)의 가동부가 진각측 스토퍼부에 충돌할 가능성이 있다고 판단하여 단계 505로 진행한다. 단계 505에서는 기어 기구(기어 22∼24)의 물림이나 손상을 방지하기 위해, 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 제한하는 제한 속도(Vs)를 설정하여 속도 제한 제어를 실행한다.
이에 대해, 상기 단계 504에서 목표 밸브 타이밍(VTtg)이 실 밸브 타이밍(VT)보다 지각측이라고 판정된 경우에는, 실 밸브 타이밍(VT)이 진각측 속도 제한 영역 내에서 최진각 위치와 반대 방향(지각 방향)으로 변화하기 때문에, 위상 가변 기구(21)의 가동부가 진각측 스토퍼부에 충돌할 가능성이 없다고 판단하여 단계 506으로 진행한다. 단계 506에서는 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 대한 제한 속도(Vs)를 해제한다.
이상의 처리에 의해, 실 밸브 타이밍(VT)이 지각측·진각측 속도 제한 영역 내에서 그 한계 위치의 방향으로 변화할 때에 제한 속도(Vs)를 설정하여 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 제한 속도(Vs) 이하로 제한하는 속도 제한 제어를 실행한다. 이에 따라, 지각측·진각측 속도 제한 영역 내에서 밸브 타이밍 변화 속도(V)를 제한 속도(Vs) 이하로 감속하여 위상 가변 기구(21)의 가동부의 동작 속도를 느리게 할 수 있다. 따라서, 위상 가변 기구(21)의 가동부가 고속으로 스토퍼부에 충돌하는 것을 회피할 수 있다. 그 결과, 기어 기구(기어 22∼24)의 물림이나 손상을 미연에 방지할 수 있고, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 실 밸브 타이밍(VT)이 지각측·진각측 속도 제한 영역 내라도 그 한계 위치와 반대 방향으로 변화할 때에는, 제한 속도(Vs)를 해제하여 속도 제한 제어를 실행하지 않는다. 이에 따라, 실 밸브 타이밍(VT)이 지각측·진각측 속도 제한 영역 내라도 위상 가변 기구(21)의 가동부와 스토퍼부의 충돌이 발생하지 않는 방향으로 실 밸브 타이밍(VT)이 변화할 때에는, 밸브 타이밍 변화 속도를 감속하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 실 밸브 타이밍(VT)을 신속하게 목표 밸브 타이밍(VTtg)으로 변화시킬 수 있고, 가변 밸브 타이밍 제어의 응답성도 확보할 수 있다.
그런데, 지각측·진각측 속도 제한 영역의 폭(α)이 좁으면, 지각측·진각측 속도 제한 영역으로 들어오는 밸브 타이밍 변화 속도가 빠를 때에 밸브 타이밍 변화 속도가 충분히 감속되지 않아, 위상 가변 기구(21)의 가동부가 스토퍼부에 충돌할 가능성이 있다. 또한, 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 오차(편차)가 크면, 실 밸브 타이밍(VT)이 지각측·진각측 속도 제한 영역에 들어왔음을 검출하는 타이밍이 늦어져서 밸브 타이밍 변화 속도가 충분히 감속되지 않아, 위상 가변 기구(21)의 가동부가 스토퍼부에 충돌할 가능성이 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는 지각측·진각측 속도 제한 영역의 폭(α)을 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 오차(C)와 충분한 감속에 필요한 밸브 타이밍 변화량(D)을 합계한 값으로 설정하도록 하였다. 따라서, 밸브 타이밍 변화 속도를 확실하게 소정 제한 속도(Vs) 이하로 감속할 수 있는 폭을 갖는 지각측·진각측 속도 제한 영역을 설정할 수 있다. 따라서, 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 오차나 밸브 타이밍 변화 속도의 영향을 받지 않는 안정된 속도 제한 제어를 행할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 밸브 타이밍 가변 범위(위상 가변 기구(21)의 가동 범위)의 최지각측과 최진각측의 양쪽에 동일 폭의 속도 제한 영역을 설정하였다. 그러나, 밸브 타이밍의 실용 범위 등에 따라서는 지각측 속도 제한 영역의 폭과 진각측 속도 제한 영역의 폭을 달리 하도록 하거나 지각측과 진각측 중 어느 일측에만 속도 제한 영역을 설정하도록 해도 된다.
(제9 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제9 실시 형태를 도25 및 도26을 사용하여 설명한다.
ECU(30)는 제6 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 소정 학습 조건이 성립할 때마다(예컨대, 캠각 신호의 입력마다, 엔진 시동마다 등) 밸브 타이밍의 기준 위치(예컨대, 최지각 위치)를 학습함으로써, 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 정밀도를 유지하도록 하고 있다. 따라서, 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않을 때에는 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 정밀도가 저하되기(검출 오차가 증대하기) 때문에, 이 상태에서 밸브 타이밍을 그 가변 범위의 한계 위치 또는 그 부근으로 제어하면, 위상 가변 기구(21)의 가동부를 고속으로 스토퍼부에 충돌시킬 가능성이 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는 ECU(30)는 도25에 나타내는 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램을 소정 주기로 실행함으로써, 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않을 때에 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 제한하는 제한 속도(Vs)를 설정하여 속도 제한 제어를 실행하도록 하고 있다.
그리고, ECU(30)는 도26에 나타내는 목표 밸브 타이밍 산출 프로그램을 소정 주기로 실행함으로써, 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않은 상태에서 가변 밸브 타이밍 제어를 실행할 때에 속도 제한 제어에 의해 제한 속도(Vs) 이하로 제한된 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 따른 목표 밸브 타이밍(VTtg)을 산출하도록 하고 있다. 이하, 이들 각 프로그램의 처리 내용을 설명한다.
도25에 나타내는 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램이 기동되면, 우선 단계 601에서 기준 위치 학습이 미완료인지의 여부를 판정한다. 기준 위치 학습이 미완료라고 판정된 경우에는, 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 정밀도가 저하되기(검출 오차가 증대하기) 때문에 위상 가변 기구(21)의 가동부를 고속으로 스토퍼부에 충돌시킬 가능성이 있다. 따라서, 단계 602로 진행하여 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 제한하는 제한 속도(Vs)를 설정하여 속도 제한 제어를 실행한다.
그 후, 본 프로그램이 기동되어 단계 601에서 기준 위치 학습이 완료되었다고 판정된 단계에서 단계 603으로 진행하고, 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 대한 제한 속도(Vs)를 해제한다.
또한, 도26에 나타내는 목표 밸브 타이밍 산출 프로그램이 기동되면, 우선 단계 701에서 기준 위치 학습의 미완료에 의한 속도 제한 제어를 실행중인지의 여부를 판정한다. 속도 제한 제어를 실행중이라고 판정된 경우에는, 단계 702로 진행하여 제한 속도(Vs) 이하로 제한된 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 따른 목표 밸브 타이밍(VTtg)을 산출한다. 이 속도 제한 제어 실행중인 목표 밸브 타이밍(VTtg)은 감속된 밸브 타이밍 변화 속도에서도 실화 등의 문제점이 발생하지 않는 목표 밸브 타이밍으로 설정된다.
한편, 속도 제한 제어의 실행중이 아니라고 판정된 경우에는, 단계 703으로 진행하여, 엔진 운전 상태 등에 기초하여 통상의 목표 밸브 타이밍(VTtg)을 산출한다.
이상 설명한 제9 실시 형태에서는, 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않을 때에 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 제한 속도(Vs) 이하로 제한하는 속도 제한 제어를 실행하도록 하였다. 따라서, 기준 위치 학습의 완료전에서 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 정밀도가 저하되어 있을 때에 밸브 타이밍을 그 가변 범위의 한계 위치 또는 그 부근으로 제어하는 경우에도, 위상 가변 기구(21)의 가동부가 고속으로 스토퍼부에 충돌하는 것을 회피할 수 있고, 기어 기구의 물림이나 손상을 미연에 방지할 수 있다.
그리고, 제9 실시 형태에서는 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않은 상태에서 가변 밸브 타이밍 제어를 실행할 때에 속도 제한 제어에 의해 제한 속도(Vs) 이하로 제한된 밸브 타이밍 변화 속도에 따른 목표 밸브 타이밍(VTtg)을 설정한다. 따라서, 속도 제한 제어에 의해 감속된 밸브 타이밍 변화 속도로 가변 밸브 타이밍 제어를 행하는 경우에도, 엔진(11)의 연소성 등을 어느 정도 확보하여 운전을 계속할 수 있도록 목표 밸브 타이밍(VTtg)을 설정할 수 있다.
(제10 실시 형태)
상술한 제9 실시 형태에서는 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않을 때에 모든 밸브 타이밍 영역에서 속도 제한 제어를 실행하도록 하였으나, 제10 실시 형태에서는 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않을 때에 실 밸브 타이밍(VT)과 한계 위치(최지각 위치나 최진각 위치)의 차이가 소정값 이내인 영역(학습전 속도 제한 제 어)에서만 속도 제한 제어를 실행하도록 하고 있다.
본 실시 형태에 있어서의 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램을 도27에 나타낸다. 도27의 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램은, 도25의 단계 601과 단계 602의 처리 사이에 단계 601a의 처리를 추가한 것으로서, 그 이외의 단계의 처리는 도25와 동일하다.
도27에 나타내는 프로그램에서는, 단계 601에서 기준 위치 학습이 미완료라고 판정되었을 때에 단계 601a로 진행하고, 실 밸브 타이밍(VT)이 소정의 학습전 속도 제한 영역 내인지의 여부를 판정한다. 이 학습전 속도 제한 영역은 기준 위치의 미학습에 의한 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 정밀도의 저하(검출 오차의 증대) 등을 고려하여 위상 가변 기구(21)의 가동부와 스토퍼부의 충돌이 발생할 가능성이 있는 영역으로서, 상술한 제7 실시 형태에서 설명한 속도 제한 영역(도21 참조)보다 넓은 영역으로 설정된다.
기준 위치 학습이 완료되어 있지 않을 때에 실 밸브 타이밍(VT)이 학습전 속도 제한 영역 내라고 판정된 경우에는, 위상 가변 기구(21)의 가동부와 스토퍼부의 충돌이 발생할 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 따라서, 단계 602로 진행하여 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 제한하는 제한 속도(Vs)를 설정하여 속도 제한 제어를 실행한다. 또, 실 밸브 타이밍(VT)이 학습전 속도 제한 영역 내라도 그 한계 위치와 반대 방향으로 변화할 때에는 제한 속도(Vs)를 해제하여 속도 제한 제어를 실행하지 않도록 해도 된다.
이에 대해, 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않을 때라도 실 밸브 타이밍 (VT)이 학습전 속도 제한 영역 내가 아니라고 판정된 경우에는, 위상 가변 기구(21)의 가동부와 스토퍼부의 충돌이 발생할 가능성이 낮다고 판단할 수 있다. 따라서, 단계 603으로 진행하여 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 대한 제한 속도(Vs)를 해제한다.
이상 설명한 제10 실시 형태에서는 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않을 때에 실 밸브 타이밍(VT)이 학습전 속도 제한 영역 내에 있으면, 속도 제한 제어를 실행하도록 하였다. 따라서, 기준 위치 학습시에 위상 가변 기구(21)의 가동부와 스토퍼부의 충돌이 발생하지 않는 영역에서는 밸브 타이밍 변화 속도를 제한하지 않고 실 밸브 타이밍(VT)을 신속하게 변화시킬 수 있고, 기준 위치 학습의 소요 시간을 짧게 할 수 있다.
또, 제10 실시 형태에 있어서도 도 26의 목표 밸브 타이밍 산출 프로그램을 실행하여, 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않은 상태에서 가변 밸브 타이밍 제어를 실행할 때에, 속도 제한 제어에 의해 제한 속도(Vs) 이하로 제한된 밸브 타이밍 변화 속도에 따른 목표 밸브 타이밍(VTtg)을 설정하도록 해도 된다.
(제11 실시 형태)
본 발명의 제11 실시 형태에서는 도28에 나타내는 기준 위치 학습 우선 제어 프로그램을 실행함으로써, 기준 위치 학습이 완료될 때까지 통상의 가변 밸브 타이밍 제어를 금지하여 기준 위치 학습만을 실행 가능하게 하고 있다.
도28에 나타내는 기준 위치 학습 우선 제어 프로그램은, 예컨대 이그니션 스위치의 ON후에 소정 주기로 실행된다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 801에 서 기준 위치 학습이 미완료인지의 여부를 판정한다. 기준 위치 학습이 미완료라고 판정된 경우에는 단계 802로 진행하여 통상의 가변 밸브 타이밍 제어를 금지한다. 그 후, 단계 803으로 진행하여 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 대한 제한 속도(Vs)를 설정한다.
그 후, 단계 804로 진행하여 기준 위치 학습을 실행한다. 이 기준 위치 학습에서는 밸브 타이밍을 기준 위치로 제어한 상태(예컨대, 최지각 위치를 기준 위치로 할 경우에는, 위상 가변 기구(21)의 가동부를 지각측 스토퍼부에 부딪치게 한 상태)에서 실 밸브 타이밍(VT)을 산출하고, 이것을 기준 위치로서 학습한다.
그 후, 단계 801에서 기준 위치 학습이 완료되었다고 판정되었을 때에 단계 805로 진행하여 통상의 가변 밸브 타이밍 제어를 허가한다. 그 후, 단계 806으로 진행하여, 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 대한 제한 속도(Vs)를 해제한다.
이상 설명한 제11 실시 형태에서는 기준 위치 학습이 완료될 때까지 통상의 가변 밸브 타이밍 제어를 금지하여 기준 위치 학습만을 실행 가능하도록 하였다. 따라서, 기준 위치 학습이 완료되어 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 정밀도를 확보할 수 있게 되고 나서 통상의 가변 밸브 타이밍 제어로 이행할 수 있다.
(제12 실시 형태)
기준 위치 학습이 완료되었다 해도, 만일 기준 위치 학습에 이상이 발생하여 기준 위치를 잘못 학습하고 있으면, 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 오차가 커진다. 따라서, 밸브 타이밍을 그 가변 범위의 한계 위치 또는 그 부근으로 제어할 때에 위상 가변 기구(21)의 가동부를 고속으로 스토퍼부에 충돌시킬 가능성이 있다.
따라서, 본 발명의 제12 실시 형태에서는 도29에 나타내는 기준 위치 학습 이상 판정 프로그램 및 도30에 나타내는 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램을 실행한다. 이들 프로그램에 의해 기준 위치 학습의 이상의 유무를 판정하고, 기준 위치 학습의 이상 있음으로 판정되었을 때에, 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 대한 제한 속도(Vs)를 설정하여 속도 제한 제어를 실행할 수 있다.
도29에 나타내는 기준 위치 학습 이상 판정 프로그램은, 예컨대 이그니션 스위치의 ON 후에 소정 주기로 실행되어 특허 청구 범위에서 말하는 학습 이상 판정 수단으로서의 역할을 한다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 901에서 현재의 기준 위치 학습값(VT0)이 상한측 학습 가드값(VTGmax) 이하인지의 여부를 판정한다. 단계 902에서는 현재의 기준 위치 학습값(VT0)이 하한측 학습 가드값(VTGmin) 이상인지의 여부를 판정한다. 여기에서, 상한측 학습 가드값(VTGmax)과 하한측 학습 가드값(VTGmin)은 시스템의 개체차나 시간의 경과에 따른 변화 등에 의한 기준 위치의 정상적인 편차 범위를 고려하여 설정된 값이다.
그리고, 기준 위치 학습값(VT0)이 하한측 학습 가드값(VTGmin)으로부터 상한측 학습 가드값(VTGmax)까지의 정상 범위내(VTGmin≤VT0≤VTGmax)이면, 단계 903으로 진행하여 기준 위치 학습의 이상 없음(정상)이라고 판정한다.
이에 대해, 기준 위치 학습값(VT0)이 상한측 학습 가드값(VTGmax)보다 크거나 또는 하한측 학습 가드값(VTGmin)보다 작은 경우, 즉 기준 위치 학습값(VT0)이 상하한의 학습 가드값(VTGmax, VTGmin)의 범위에 들어 있지 않는 경우에는 단계 904로 진행한다. 단계 904에서는 기준 위치 학습값의 이상 있음(기준 위치의 학습 오류)으로 판정한다.
또한, 도30에 나타내는 밸브 타이밍 변화 속도 제한 제어 프로그램이 기동되면, 우선 단계 1001에서 상술한 도29의 기준 위치 학습 이상 판정 프로그램에 의한 이상 판정 결과에 기초하여 기준 위치 학습이 이상인지의 여부(기준 위치를 잘못 학습하고 있는지의 여부)를 판정한다.
그 결과, 기준 위치 학습이 이상하다고(기준 위치를 잘못 학습하고 있다고) 판정된 경우에는, 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 정밀도가 저하되어 있기(검출 오차가 증대되어 있기) 때문에 위상 가변 기구(21)의 가동부를 고속으로 스토퍼부에 충돌시킬 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 따라서, 단계 1002로 진행하여 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 제한하는 제한 속도(Vs)를 설정하여 속도 제한 제어를 실행한다.
한편, 단계 1001에서 기준 위치 학습이 정상이라고 판정된 경우에는, 단계 1003으로 진행하여 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 대한 제한 속도(Vs)를 해제한다.
이상 설명한 제12 실시 형태에서는 기준 위치 학습이 이상하다고(기준 위치를 잘못 학습하고 있다고) 판정되었을 때에, 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)를 제한 속도(Vs) 이하로 한정하는 속도 제한 제어를 실행하도록 하였다. 따라서, 기준 위치가 잘못 학습되어 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 오차가 커져도, 위상 가변 기구(21)의 가동부가 고속으로 스토퍼부에 충돌하는 것을 회피할 수 있고, 기어 기구의 맞물림이나 손상을 미연에 방지할 수 있다.
또, 제12 실시 형태에 있어서도 도26의 목표 밸브 타이밍 산출 프로그램을 실행하여 기준 위치 학습의 이상 있음이라고 판정된 상태에서 가변 밸브 타이밍 제어를 행할 때에 속도 제한 제어에 의해 제한 속도(Vs) 이하로 제한된 밸브 타이밍 변화 속도에 따른 목표 밸브 타이밍(VTtg)을 설정하도록 해도 된다.
(제13 실시 형태)
본 발명의 제13 실시 형태에서는 도31에 나타내는 기준 위치 학습 우선 제어 프로그램을 실행함으로써, 기준 위치 학습이 정상이라고 판정될 때까지 통상의 가변 밸브 타이밍 제어를 금지하여 기준 위치 학습만을 실행 가능하도록 하고 있다.
도31에 나타내는 기준 위치 학습 우선 제어 프로그램은 도28의 단계 801의 처리를 단계 801a의 처리로 변경한 것으로서, 그 이외의 단계의 처리는 도28과 동일하다.
본 프로그램에서는, 우선 단계 801a에서 상술한 도29의 기준 위치 학습 이상 판정 프로그램에 의한 이상 판정 결과에 기초하여 기준 위치 학습이 이상인지의 여부(기준 위치를 잘못 학습하고 있는지의 여부)를 판정한다.
그 결과, 기준 위치 학습이 이상하다고 판정된 경우에는 통상의 가변 밸브 타이밍 제어를 금지함과 아울러, 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 대한 제한 속도(Vs)를 설정한 후, 기준 위치 학습을 실행한다(단계 802 내지 단계 804). 그 후, 단계 801a에서 기준 위치 학습이 정상이라고 판정되었을 때에 통상의 가변 밸브 타이밍 제어를 허가함과 아울러, 요구 밸브 타이밍 변화 속도(Vreq)에 대한 제한 속도(Vs)를 해제한다(단계 805, 806).
이상 설명한 제13 실시 형태에서는 기준 위치 학습이 정상이라고 판정될 때까지, 통상의 가변 밸브 타이밍 제어를 금지하여 기준 위치 학습만을 실행하도록 하였다. 따라서, 기준 위치 학습이 정상적으로 완료되어 실 밸브 타이밍(VT)의 검출 정밀도를 확보할 수 있게 되고 나서 통상의 가변 밸브 타이밍 제어로 이행할 수 있다.
(제14 실시 형태)
모터 구동식 가변 밸브 타이밍 장치(18)(도2 참조)는 엔진(11)의 시동전(엔진의 정지중)에도 제어 가능하다. 따라서, 제14 실시 형태에서는 도32에 나타내는 시동전 기준 위치 학습 제어 프로그램을 실행함으로써, 엔진(11)의 시동전(크랭킹전)에 기준 위치 학습을 실행하도록 하고 있다.
도32에 나타내는 시동전 기준 위치 학습 제어 프로그램은 ECU(30)로의 전원 투입 직후(이그니션 스위치를 OFF 위치에서 ACC 위치 또는 ON 위치로 조작한 직후)부터 소정 주기로 실행된다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 1101에서 이그니션 스위치가 ON 위치로 조작되어 있는지의 여부를 판정한다. 이그니션 스위치가 ON 위치로 조작되어 있으면, 단계 1102로 진행하여 기준 위치 학습이 완료되어 있는지의 여부를 판정한다. 아직 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않으면, 단계 1103으로 진행하여 기준 위치 학습을 실행한다.
이상의 처리에 의해 엔진(11)의 시동전에 기준 위치 학습이 실행되기 때문에, 엔진(11)의 시동 당초부터 실 밸브 타이밍(VT)을 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 따라서, 실 밸브 타이밍(VT)을 시동에 적합한 목표 밸브 타이밍(VTtg)으로 정밀도 좋게 제어할 수 있어, 엔진(11)의 시동성을 향상시킬 수 있다.
(제15 실시 형태)
제15 실시 형태에서는 도33에 나타내는 시동전 기준 위치 학습 제어 프로그램을 실행함으로써, 엔진(11)의 시동전에 기준 위치 학습을 실행하고, 기준 위치 학습이 완료될 때까지 엔진(11)의 시동 제어(스타터의 작동)를 금지하도록 하고 있다.
도33에 나타내는 시동전 기준 위치 학습 제어 프로그램이 기동되면, 우선 단계 1201에서 이그니션 스위치가 ON 위치로 조작되어 있는지의 여부를 판정한다. 이그니션 스위치가 ON 위치로 조작되어 있으면, 단계 1202로 진행하여 기준 위치 학습이 완료되어 있는지의 여부를 판정한다. 아직 기준 위치 학습이 완료되어 있지 않으면, 단계 1203으로 진행하여 엔진(11)의 스타터의 작동(크랭킹)을 금지한다. 그 후, 단계 1204로 진행하여 기준 위치 학습을 실행한다. 상기 단계 1203의 처리가 특허 청구 범위에서 말하는 시동 금지 수단으로서의 역할을 한다.
그 후, 단계 1202에서 기준 위치 학습이 완료되었다고 판정되었을 때에 단계 1205로 진행하여 엔진(11)의 스타터의 작동을 허가한다. 그 후에는 이그니션 스위치를 START 위치로 조작하면, 스타터가 작동하여 엔진(11)이 시동된다.
이상 설명한 제15 실시 형태에서는 기준 위치 학습이 완료될 때까지 스타터의 작동을 금지하도록 하였기 때문에, 기준 위치 학습의 완료전에 스타터의 작동을 개시하는 것을 방지할 수 있다. 다시 말하면, 기준 위치 학습이 확실하게 완료되고 나서 스타터의 작동을 개시하여 엔진(11)을 시동할 수 있다.
(제16 실시 형태)
제16 실시 형태에서는 도34에 나타내는 시동전 기준 위치 학습 제어 프로그램을 실행함으로써, 기준 위치 학습이 완료될 때까지 엔진(11)의 시동 제어(스타터의 작동)를 금지하는 처리를 이그니션 스위치의 ON부터 소정 시간내에 한하여 실행하도록 하고 있다.
도34에 나타내는 시동전 기준 위치 학습 제어 프로그램은 도33의 단계 1201의 처리후에 단계 1201a의 처리를 추가한 것으로서, 그 이외의 단계의 처리는 도33과 동일하다.
본 프로그램에서는, 단계 1201에서 이그니션 스위치의 ON(ON 위치로의 조작)이라고 판정된 후에 단계 1201a로 진행하여, 이그니션 스위치의 ON부터 소정 시간이 경과하였는지의 여부를 판정한다. 이그니션 스위치의 ON부터 소정 시간이 경과하기 전이라면, 단계 1202 및 단계 1203의 처리에 의해 기준 위치 학습이 완료될 때까지 엔진(11)의 스타터의 작동을 금지한다. 그리고, 기준 위치 학습이 완료된 후에 엔진(11)의 스타터의 작동을 허가한다(단계 1205).
이에 대해, 기준 위치 학습이 완료되기 전에 이그니션 스위치의 ON부터 소정 시간이 경과한 경우에는, 단계 1201a에서 단계 1205로 진행하여 기준 위치 학습의 완료전이라도 엔진(11)의 스타터의 작동을 허가한다.
이상 설명한 제16 실시 형태에서는 기준 위치 학습이 완료될 때까지 엔진(11)의 스타터의 작동을 금지하는 처리를 이그니션 스위치의 ON부터 소정 시간 내에 한하여 실행하도록 하였다. 따라서, 여러 원인으로 이그니션 스위치의 ON부터 소정 시간 내에 기준 위치 학습을 완료할 수 없는 경우라도, 그 후에 엔진(11)의 시동 제어(스타터 작동)를 개시할 수 있어 엔진(11)이 시동 불능에 빠지는 장애를 방지할 수 있다.
이상 설명한 제8 실시 형태 내지 제16 실시 형태에서는 본 발명을 흡기 밸브의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 적용하였으나, 이것으로 한정되지 않고 본 발명을 배기 밸브의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 적용해도 된다. 그리고, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 구성은 적절히 변경해도 되고, 요는 기어 기구를 사용하여 밸브 타이밍을 가변하는 가변 밸브 타이밍 장치이면 된다. 또한, 가변 밸브 타이밍 장치의 구동원도 모터로 한정되지 않고, 유압을 구동원으로 하는 것이라도 기어 기구를 사용하고 있다면 본 발명을 적용하여 실시할 수 있다.
그 외, 본 발명은 상술한 제8 실시 형태 내지 제16 실시 형태를 적절히 조합하여 실시해도 되는 등 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있다.
(제17 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제17 실시 형태에 대해 설명한다.
모터 구동식 가변 밸브 타이밍 장치는 엔진 운전 상태에 관계없이 밸브 타이밍을 가변할 수 있다는 특징이 있다. 따라서, 엔진의 시동시나 정지시에도 가변 밸브 타이밍 제어를 행할 수도 있다. 그러나, 엔진의 시동시나 정지시에는 엔진의 역회전이 발생하는 경우가 있다. 엔진의 시동시나 정지에 있어서 가변 밸브 타이밍 제어를 실행하고 있을 때, 엔진이 역회전하면 다음과 같은 문제가 발생한다.
크랭크각 센서나 캠각 센서의 출력 신호에 기초한 실 밸브 타이밍의 산출은, 엔진이 정회전, 즉 크랭크축과 캠축이 정회전하고 있는 것을 전제로 하여 행하고 있다. 따라서, 엔진이 역회전하면, 실 밸브 타이밍을 잘못 산출한다. 따라서, 엔진 시동시나 정지시의 가변 밸브 타이밍 제어중에 엔진이 역회전하면, 잘못 산출한 실 밸브 타이밍에 기초하여 가변 밸브 타이밍 장치를 제어하게 된다.
따라서, 제17 실시 형태에서는 내연 기관의 역회전에 의해 발생하는 가변 밸브 타이밍 제어에 관한 문제점을 미연에 방지할 수 있고, 내연 기관의 시동시나 정지시의 제어성을 향상시킬 수 있는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
우선, 제17 실시 형태에 의한 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 개략에 대해 설명한다. 제17 실시 형태에 의한 가변 밸브 타이밍 제어 장치는 내연 기관과는 별도로 설치된 구동원에 의해 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍을 가변하는 가변 밸브 타이밍 장치를 밸브 타이밍 제어 수단에 의해 제어하는 시스템에 있어서, 내연 기관의 회전 상태를 회전 상태 판정 수단에 의해 판정하고, 내연 기관이 정회전중 또는 정지중이라고 판정되었을 때에 실 밸브 타이밍의 산출 및/또는 가변 밸브 타이밍 제어를 행하도록 한 것이다.
이렇게 하면, 내연 기관의 회전 상태를 감시하여 내연 기관이 정회전하고 있을 때나 정지하고 있을 때에만 실 밸브 타이밍의 산출이나 가변 밸브 타이밍 제어를 행하도록 할 수 있다. 한편, 내연 기관의 역회전이 발생했을 때에는 캠각 센서나 크랭크각 센서로부터의 출력 신호에 기초한 실 밸브 타이밍의 산출이나 통상의 가변 밸브 타이밍 제어를 정지할 수 있다. 이에 따라, 내연 기관의 시동시나 정지 시에 내연 기관의 연회전이 발생해도 역회전에 의한 밸브 타이밍 제어 정밀도의 악화를 미연에 방지할 수 있고, 내연 기관의 시동시나 정지시의 가변 밸브 타이밍 제어의 제어성을 향상시킬 수 있다.
이 경우, 크랭크각 센서 및/또는 캠각 센서의 출력 신호에 기초하여 내연 기관의 회전 상태를 판정하도록 하면 된다. 크랭크각 센서는 소정 크랭크각마다 크랭크각 신호를 출력하고, 캠각 센서는 소정 캠각마다 캠각 신호를 출력한다. 따라서, 크랭크각 센서나 캠각 센서의 출력 신호를 감시하면 내연 기관의 회전중과 정지중을 판별할 수 있다.
그리고, 스타터가 ON되어 있을 때 또는 스타터가 OFF된 시점의 기관 회전 속도가 소정값 이상이라고 판정된 내연 기관의 회전 중에 내연 기관이 정회전하고 있다고 판정하도록 하면 된다. 스타터의 ON중에는 스타터의 구동력으로 내연 기관이 강제적으로 정회전 구동되고 있기 때문에, 내연 기관이 정회전하고 있다고 판정할 수 있다. 또한, 기관 회전 속도가 충분히 상승하고 있지 않을 때에 스타터가 OFF되면, 내연 기관이 역회전할 가능성이 있으나, 기관 회전 속도가 충분히 상승하고 나서 스타터가 OFF된 경우에는 내연 기관의 시동이 정상적으로 완료되어 스타터 OFF후에도 내연 기관이 계속해서 정회전한다. 따라서, 스타터가 OFF된 시점의 기관 회전 속도가 소정값 이상이라고 판정된 내연 기관의 회전중이라면, 내연 기관이 정회전하고 있다고 판정할 수 있다.
그런데, 내연 기관의 정지중에는 크랭크각 센서나 캠각 센서로부터 신호가 출력되지 않게 되기 때문에, 크랭크각 센서나 캠각 센서의 출력 신호에 기초한 실 밸브 타이밍의 산출을 행할 수 없다.
따라서, 내연 기관의 정지중에 가변 밸브 타이밍 제어를 실행할 때에는, 기관 정지후의 가변 밸브 타이밍 장치의 작동량을 제어하여 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시키도록 하면 된다. 기관 정지후의 가변 밸브 타이밍 장치의 작동량은 기관 정지후의 밸브 타이밍 변화량을 나타내는 파라미터로 된다. 따라서, 기관 정지후의 가변 밸브 타이밍 장치의 작동량을 제어하면, 기관 정지 직전에 산출한 실 밸브 타이밍으로부터의 밸브 타이밍 변화량을 제어할 수 있다. 이에 따라, 내연 기관의 정지중에 실 밸브 타이밍을 직접 산출하지 않아도 간접적으로 기관 정지중인 실 밸브 타이밍(기관 정지 직전의 실 밸브 타이밍＋밸브 타이밍 변화량)을 목표 밸브 타이밍에 일치시킬 수 있고, 가변 밸브 타이밍 제어를 정밀도 좋게 실행할 수 있다.
내연 기관의 정지중에 가변 밸브 타이밍 제어를 실행할 때에 가변 밸브 타이밍 장치가 모터 구동식인 경우에는, 가변 밸브 타이밍 장치의 작동량으로서 모터의 회전량(회전수, 회전 각도, 위상 변화량)을 제어하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 내연 기관의 정지중에 가변 밸브 타이밍 제어를 높은 정밀도로 실행할 수 있다.
또한, 내연 기관이 역회전하였다고 판정되었을 때에는 실 밸브 타이밍을 기준 위치로 제어하도록 하면 된다. 이렇게 하면, 신속하게 다음 가변 밸브 타이밍 제어의 준비 상태로 할 수 있다.
기준 위치가 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 설정되어 있는 경우에는, 내연 기관의 역회전중 또는 역회전후의 정지중에 실 밸브 타이밍을 기준 위치로 제어하도록 해도 된다. 기준 위치가 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치로 설정되어 있는 경우에는, 실 밸브 타이밍을 몰라도 가변 밸브 타이밍 장치의 위상 가변 기구의 가동부가 진각측 또는 지각측의 스토퍼부에 부딪친 위치가 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)로 된다. 따라서, 내연 기관의 역회전중·정지중 중 어느 한 시기에라도 실 밸브 타이밍을 기준 위치로 제어할 수 있다.
이 경우, 가변 밸브 타이밍 장치에 대한 제어 출력에 기초하여 실 밸브 타이밍이 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치로 설정된 기준 위치에 도달하였는지의 여부를 판정하도록 하면 된다. 즉, 가변 밸브 타이밍 장치에 대한 제어 출력이 실 밸브 타이밍을 기준 위치에 도달시키는(위상 가변 기구의 가동부를 스토퍼부에 부딪치게 하는) 데 필요한 소정값을 초과하고 있는지의 여부에 따라 실 밸브 타이밍이 기준 위치에 도달하였는지의 여부를 판정할 수 있다.
한편, 기준 위치가 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 중간적인 위치로 설정되어 있는 경우에는, 내연 기관의 역회전후의 정지중에 실 밸브 타이밍을 기준 위치로 제어하도록 하면 된다. 기준 위치가 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 중간 위치로 설정되어 있는 경우에는 실 밸브 타이밍을 모르면 실 밸브 타이밍을 기준 위치로 제어할 수 없다. 따라서, 내연 기관의 역회전후의 정지중으로 되기를 기다려서 실 밸브 타이밍을 예컨대 한계 위치로부터의 밸브 타이밍 변화량 등에 의해 파악할 수 있는 상태로 되고 나서 실 밸브 타이밍을 기준 위치로 제어하면 된 다.
이하, 제17 실시 형태에 의한 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 구체예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또, 제17 실시 형태에 의한 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 시스템 구성은 기본적으로 도1 및 도2에 도시한 것과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
제17 실시 형태에 있어서의 ECU(30)는 후술하는 도35 내지 도40에 나타내는 밸브 타이밍 제어용 각 프로그램을 실행함으로써, 회전 상태 판정 수단 및 밸브 타이밍 제어 수단으로서 기능하고, 엔진(11)의 회전 상태를 감시하면서 가변 밸브 타이밍 장치(18)를 제어한다.
제17 실시 형태에서는 도41에 나타내는 바와 같이, 이그니션 스위치(이하, 「IG 스위치」라 함)가 ON된 시점에서 가변 밸브 타이밍 장치 구동 릴레이(이하, 「VCT 구동 릴레이」라 함)가 ON되어 배터리(도시 생략)로부터의 전원 전압이 ECU(30)나 가변 밸브 타이밍 장치(18) 등으로 공급된다. 그리고, IG 스위치가 OFF된 후에도 소정 시간이 경과할 때까지는 VCT 구동 릴레이가 ON 상태로 유지되어 전원 전압이 ECU(30), 가변 밸브 타이밍 장치(18) 등으로 계속 공급된다. 그리고, IG 스위치의 OFF부터 소정 시간이 경과한 시점에서 VCT 구동 릴레이가 OFF되어 ECU(30)나 가변 밸브 타이밍 장치(18) 등으로의 전원 전압의 공급이 정지된다. 이에 따라, ECU(30)는 엔진 정지중에도 VCT 구동 릴레이가 OFF될 때까지 가변 밸브 타이밍 장치(18)를 제어할 수 있게 되어 있다.
ECU(30)는 크랭크각 센서(20)와 캠각 센서(19)의 출력 신호, 스타터(도시 생 략)의 ON/OFF 신호 등에 기초하여 엔진(11)의 회전 상태(정회전, 역회전, 정지)를 판정한다. 엔진(11)이 정회전중 또는 정지중이라고 판정되었을 때, 실 밸브 타이밍의 산출이나 가변 밸브 타이밍 제어를 행한다. 엔진(11)의 역회전이 발생하였을 때에는 실 밸브 타이밍의 산출이나 가변 밸브 타이밍 제어를 정지한다.
엔진(11)의 정회전 중에는 엔진 운전 상태 등에 기초하여 목표 밸브 타이밍을 산출함과 아울러 크랭크각 센서(20)와 캠각 센서(19)의 출력 신호에 기초하여 실 밸브 타이밍을 산출한다. 그리고, 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시키도록 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 모터(26)를 피드백 제어한다.
한편, 엔진(11)의 정지중에는 크랭크각 센서(20)나 캠각 센서(19)로부터 신호가 출력되지 않게 되기 때문에, 크랭크각 센서(20)나 캠각 센서(19)의 출력 신호에 기초한 실 밸브 타이밍의 산출을 행할 수 없다. 따라서, 엔진(11)의 정지중에는 엔진 정지후의 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 모터(26)의 회전량(회전수, 회전 각도, 위상 변화량)을 제어하여 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시킨다. 즉, 엔진 정지후의 모터(26)의 회전량은 엔진 정지후의 밸브 타이밍 변화량을 나타내는 파라미터로 되기 때문에, 엔진 정지후의 모터(26)의 회전량을 제어하면, 엔진 정지 직전에 산출한 실 밸브 타이밍으로부터의 밸브 타이밍 변화량을 제어할 수 있다. 이에 따라, 엔진 정지중에 실 밸브 타이밍을 직접 산출하지 않아도 간접적으로 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍(엔진 정지 직전의 실 밸브 타이밍＋밸브 타이밍 변화량)을 목표 밸브 타이밍에 일치시킬 수 있다.
또한, 만약 엔진(11)이 역회전하였다고 판정되었을 때에는, 통상의 가변 밸 브 타이밍 제어와는 달리 실 밸브 타이밍을 기준 위치로 제어하여 신속하게 다음 가변 밸브 타이밍 제어의 준비 상태로 한다. 이 기준 위치는 예컨대 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 가변 범위의 한계 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)로 설정된다.
이하, ECU(30)가 실행하는 도35 내지 도40에 나타내는 밸브 타이밍 제어용 각 프로그램의 처리 내용을 설명한다.
[밸브 타이밍 메인 제어]
도35의 밸브 타이밍 메인 제어 프로그램은 IG 스위치의 ON부터 VCT 구동 릴레이의 OFF까지의 사이에 소정 주기로 실행된다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 1301에서 크랭크각 센서(20)의 출력 신호에 기초하여 엔진 회전·정지 판정을 행한다. 또, 캠각 센서(19)의 출력 신호에 기초하여 엔진 회전·정지 판정을 행하도록 해도 된다.
그 후, 단계 1302로 진행하여 상기 단계 1301의 판정 결과에 기초하여 엔진 회전중인지의 여부를 판정한다. 엔진 회전중이 아니라고(엔진 정지중이라고) 판정되면, 단계 1305로 진행하여 후술하는 도38의 엔지 정지중의 밸브 타이밍 제어 프로그램을 실행하여 본 프로그램을 종료한다.
한편, 상기 단계 1302에서 엔진 회전중이라고 판정된 경우에는, 단계 1303으로 진행하여 후술하는 도33의 엔진 정회전·역회전 판정 프로그램을 실행하여 스타터(도시 생략)의 ON/OFF 신호 등에 기초하여 엔진 정회전·역회전 판정을 행한다. 그 후, 단계 1304로 진행하여 상기 단계 1303의 판정 결과에 기초하여 엔진 정회전 중인지의 여부를 판정한다. 엔진 정회전중이라고 판정되면, 단계 1306으로 진행하여 후술하는 도37의 엔진 정회전 중의 밸브 타이밍 제어 프로그램을 실행하여 본 프로그램을 종료한다. 한편, 상기 단계 1304에서 엔진 정회전중이 아니라고(엔진 역회전중이라고) 판정된 경우에는, 단계 1307로 진행하여 후술하는 도39의 엔진 역회전 중의 밸브 타이밍 제어 프로그램을 실행하여 본 프로그램을 종료한다.
[엔진 정회전·역회전 판정]
도35의 밸브 타이밍 메인 제어 프로그램의 단계 1303에서 도36의 엔진 정회전·역회전 판정 프로그램이 기동되면, 우선 단계 1401에서 스타터가 ON되어 있는지의 여부를 판정한다. 그 결과, 스타터가 ON되어 있다고 판정된 경우에는 스타터의 구동력으로 엔진(11)이 강제적으로 정회전 구동되고 있다고 판단하여 단계 1402로 진행한다. 단계 1402에서는 엔진 정회전중이라고 판정하여 본 프로그램을 종료한다.
한편, 상기 단계 1401에서 스타터가 ON되어 있지 않다고(스타터가 OFF되어 있다고) 판정된 경우에는, 단계 1403으로 진행한다. 단계 1403에서는 스타터가 OFF된 시점의 엔진 회전 속도가 정회전을 유지할 수 있는 소정 회전 속도 이상인지의 여부를 판정한다. 스타터 OFF시의 엔진 회전 속도가 소정 회전 속도 이상이라고 판정된 경우에는, 엔진 회전 속도가 충분히 상승하고 나서 스타터가 OFF되었기 때문에, 엔진(11)의 시동이 정상적으로 완료되어 스타터 OFF후에도 엔진(11)이 계속해서 정회전하고 있다고 판단할 수 있다. 따라서, 단계 1402로 진행하여 엔진 정회전중이라고 판정하여 본 프로그램을 종료한다.
이에 대해, 상기 단계 1403에서 스타터 OFF시의 엔진 회전 속도가 소정 회전 속도보다 낮다고 판정된 경우에는, 엔진 회전 속도가 충분히 상승하고 있지 않을 때에 스타터가 OFF되었기 때문에 스타터 OFF후에 엔진(11)이 역회전하고 있을 가능성이 있다. 따라서, 단계 1404로 진행하여 엔진 역회전중이라고 판정하고, 본 프로그램을 종료한다.
[엔진 정회전 중의 밸브 타이밍 제어]
도35의 밸브 타이밍 메인 제어 프로그램의 단계 1306에서 도37의 엔진 정회전 중의 밸브 타이밍 제어 프로그램이 기동되면, 우선 단계 1501에서 엔진 운전 상태 등에 기초하여 목표 밸브 타이밍을 산출한다. 그 후, 단계 1502로 진행하여 예컨대 크랭크각 센서(20)로부터 출력되는 크랭크각 신호와 캠각 센서(19)로부터 출력되는 캠각 신호에 기초하여 실 밸브 타이밍을 산출한다.
그 후, 단계 1503으로 진행하여 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시키도록 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 모터(26)를 피드백 제어한다.
또, 이 엔진 정회전 중의 밸브 타이밍 제어는 상술한 제1 실시 형태와 동일한 제어를 행해도 된다.
[엔진 정지중의 밸브 타이밍 제어]
도35의 밸브 타이밍 메인 제어 프로그램의 단계 1305에서 도38의 엔진 정지중의 밸브 타이밍 제어 프로그램이 기동되면, 우선 단계 1601에서 목표 밸브 타이밍(예컨대, 다음 엔진 시동에 적합한 밸브 타이밍)을 산출한다. 이 때, 단계 1602로 진행하여 엔진 정지 직전에 산출한 실 밸브 타이밍과 목표 밸브 타이밍의 차이( 목표 밸브 타이밍 변화량)에 따라 모터(26)의 목표 회전수(목표 회전량)를 산출한다.
그 후, 단계 1603으로 진행하여 엔진 정지후의 모터(26)의 회전수(회전량)를 적산하여 모터(26)의 실회전수(실회전량)를 구한다. 또, 모터(26)의 회전수는 예컨대 모터 정회전 방향의 경우에 플러스값으로 하고, 모터 역회전 방향의 경우에 마이너스값으로 한다.
그 후, 단계 1604로 진행하여 엔진 정지후의 모터(26)의 실회전수가 목표 회전수와 일치하는지의 여부를 판정한다. 그 결과, 엔진 정지후의 모터(26)의 실회전수가 목표 회전수와 일치하고 있지 않다고 판정된 경우에는, 단계 1605로 진행하여 엔진 정지후의 모터(26)의 실회전수가 목표 회전수보다 적은지의 여부를 판정한다. 모터(26)의 실회전수가 목표 회전수보다 적으면, 단계 1606으로 진행하여 모터(26)를 정회전 제어한 후, 단계 1603으로 되돌아간다. 한편, 모터(26)의 실회전수가 목표 회전수 이상이면, 단계 1607로 진행하여 모터(26)를 역회전 제어한 후 단계 1603으로 되돌아간다.
그 후, 단계 1604에서 엔진 정지후의 모터(26)의 실회전수가 목표 회전수와 일치했다고 판정되었을 때에 단계 1608로 진행하고, 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍(엔진 정지 직전의 실 밸브 타이밍＋밸브 타이밍 변화량)이 목표 밸브 타이밍과 일치하였다고 판정한다. 그 후, 단계 1606으로 진행하여 모터(26)를 정지하고, 그 시점의 실 밸브 타이밍을 유지하여 본 프로그램을 종료한다.
[엔진 역회전 중의 밸브 타이밍 제어]
도35의 밸브 타이밍 메인 제어 프로그램의 단계 1307에서 도39의 엔진 역회전 중의 밸브 타이밍 제어 프로그램이 기동되면, 우선 단계 1701에서 목표 밸브 타이밍으로서 기준 위치를 판독한다. 상술한 바와 같이 이 기준 위치는 예컨대 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 가변 범위의 한계 위치인 최진각 위치 또는 최지각 위치로 설정된다.
그 후, 단계 1702로 진행하여 목표 밸브 타이밍(기준 위치)이 최진각 위치 또는 최지각 위치인지의 여부를 판정하고, 목표 밸브 타이밍(기준 위치)이 최진각 위치 또는 최지각 위치라고 판정되면, 단계 1703 이후의 처리를 실행하여 엔진 역회전 중에 실 밸브 타이밍을 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)로 제어한다. 기준 위치가 최진각 위치 또는 최지각 위치로 설정되어 있는 경우에는, 실 밸브 타이밍을 모르더라도 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 위상 가변 기구(21)의 가동부가 진각측 또는 지각측 스토퍼부에 부딪친 위치가 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)로 된다. 따라서, 엔진 역회전중이라도 실 밸브 타이밍을 기준 위치로 다음과 같이 하여 제어할 수 있다.
우선, 단계 1703에서 후술하는 도40의 기준 위치 도달 판정 프로그램을 실행하여 모터(26)의 제어 출력에 기초해서 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하였는지의 여부를 판정한다.
그 후, 단계 1704로 진행하여 상기 단계 1703의 판정 결과에 기초하여 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하였는지의 여부를 판정한다. 그 결과, 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치) 에 도달하지 않았다고 판정된 경우에는, 단계 1705로 진행하여 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)의 방향으로 이동하도록 모터(26)의 제어값을 출력한다.
그 후, 상기 단계 1704에서 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하였다고 판정되었을 때에 단계 1706으로 진행하여 실 밸브 타이밍의 기억값을 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)로 갱신한다. 그 후, 단계 1707로 진행하여 현재의 밸브 타이밍을 유지하도록 모터(26)를 제어하여 본 프로그램을 종료한다.
또, 엔진 역회전후의 정지중에 단계 1703 내지 단계 1707의 처리를 실행하여 엔진 역회전후의 정지중에 실 밸브 타이밍을 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)로 제어하도록 해도 된다.
한편, 기준 위치가 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 가변 범위의 중간 위치로 설정되어 있는 경우에는, 상기 단계 1702에서 「No」라고 판정되어 단계 1703 내지 단계 1707의 처리를 실행하지 않고 본 프로그램을 종료한다. 이 경우, 엔진 역회전후의 정지중에 실 밸브 타이밍을 기준 위치(중간 위치)로 제어하도록 하면 된다. 기준 위치가 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 가동 범위의 중간 위치로 설정되어 있는 경우에는, 실 밸브 타이밍을 모르면 실 밸브 타이밍을 기준 위치(중간 위치)로 제어할 수 없다. 따라서, 엔진 역회전후의 정지중으로 되기를 기다려서 실 밸브 타이밍을 예컨대 한계 위치로부터의 밸브 타이밍 변화량 등에 의해 파악할 수 있는 상태가 되고 나서 실 밸브 타이밍을 기준 위치로 제어한다.
[기준 위치 도달 판정]
도39의 엔진 역회전 중의 밸브 타이밍 제어 프로그램의 단계 1703에서 도40의 기준 위치 도달 판정 프로그램이 기동되면, 우선 단계 1801에서 실 밸브 타이밍을 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달시키는(위상 가변 기구(21)의 가동부를 스토퍼부에 부딪치게 하는) 데 필요한 모터(26)의 목표 제어 출력 적산값을 산출한다. 그 후, 단계 1802로 진행하여 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)의 방향으로 이동하도록 모터(26)를 제어하기 시작하고 나서의 모터 제어값을 적산하여 모터(26)의 실 제어 출력 적산값을 구한다.
그 후, 단계 1803으로 진행하여 모터(26)의 실 제어 출력 적산값이 목표 제어 출력 적산값을 초과하였는지의 여부를 판정한다. 모터(26)의 실 제어 출력 적산값이 목표 제어 출력 적산값을 초과하였다고 판정되었을 때에 단계 1804로 진행하여 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달했다고 판단하여 본 프로그램을 종료한다.
이상 설명한 제17 실시 형태의 실행 예를 도41의 타임 차트를 사용하여 설명한다. 엔진(11)을 시동할 때에는 IG 스위치가 ON(VCT 구동 릴레이가 ON)되고 나서 스타터가 ON될 때까지의 엔진 정지중에는 엔진 정지중의 밸브 타이밍 제어를 실행한다. 즉, 엔진 정지후의 모터(26)의 실회전수를 목표 회전수로 제어하여 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시킨다.
그 후, 스타터가 ON되어 있는 엔진 정회전 중에는 엔진 정회전 중의 밸브 타이밍 제어를 실행한다. 즉, 크랭크각 센서(20)와 캠각 센서(19)의 출력 신호에 기 초하여 산출한 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시키도록 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 모터(26)를 피드백 제어한다.
그리고, 스타터의 OFF후에 엔진 정회전중이라고 판정되면, 다시 엔진 정회전 중의 밸브 타이밍 제어를 실행한다. 그러나, 스타터의 OFF후에 엔진 역회전중이라고 판정된 경우에는 실 밸브 타이밍의 산출 및 가변 밸브 타이밍 제어를 정지하고, 실 밸브 타이밍을 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)로 되돌린다.
한편, 엔진(11)을 정지할 때에는 IG 스위치가 OFF된 직후의 엔진 정회전 중에는 엔진 정회전 중의 밸브 타이밍 제어를 실행한다. 그 후, 엔진 정지중이라고 판정되면, VCT 구동 릴레이가 OFF될 때까지 엔진 정지중의 밸브 타이밍 제어를 실행한다. 단, 엔진 역회전중이라고 판정된 경우에는 실 밸브 타이밍의 산출 및 가변 밸브 타이밍 제어를 정지하고, 실 밸브 타이밍을 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)로 되돌린다.
이상 설명한 제17 실시 형태에 의하면, 엔진(11)의 회전 상태를 감시하여 엔진 정회전중이나 정지중에만 실 밸브 타이밍의 산출이나 가변 밸브 타이밍 제어를 행하고, 엔진 역회전이 발생했을 때에는 실 밸브 타이밍의 산출이나 가변 밸브 타이밍 제어를 정지하도록 하였다. 따라서, 엔진 시동시나 정지시에 엔진 역회전이 발생해도 역회전에 의한 밸브 타이밍 제어 정밀도의 악화를 미연에 방지할 수 있고, 엔진 시동시나 정지시의 가변 밸브 타이밍 제어의 제어성을 향상시킬 수 있다.
단, 엔진 정지중에는 크랭크각 센서(20)나 캠각 센서(19)의 출력 신호에 기초한 실 밸브 타이밍의 산출을 행할 수 없다. 따라서, 제17 실시 형태에서는 엔진 정지중에 가변 밸브 타이밍 제어를 실행할 때에 엔진 정지후의 모터(26)의 실회전수가 목표 회전수에 일치하도록 제어하여 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍(엔진 정지 직전의 실 밸브 타이밍＋밸브 타이밍 변화량)을 목표 밸브 타이밍에 일치시키도록 하였다. 이에 따라, 엔진 정지중에 실 밸브 타이밍을 직접 산출하지 않아도 간접적으로 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시킬 수 있고, 가변 밸브 타이밍 제어를 정밀도 좋게 실행할 수 있다.
그리고, 제17 실시 형태에서는 엔진 역회전이 발생한 때에 실 밸브 타이밍을 기준 위치로 제어하도록 하였기 때문에, 신속하게 다음 가변 밸브 타이밍 제어의 준비 상태로 할 수 있다.
(제18 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제18 실시 형태에 대해 설명한다.
본 실시 형태에 있어서의 가변 밸브 타이밍 장치(18)는 모터(26)를 구동하고 있지 않을 때에 모터(26)의 회전축(27)이 흡기측 캠축(16)과 동기하여 회전하는 구조로 되어 있다. 모터(26)의 회전 상태(정회전·역회전·정지)는 모터 회전 속도 센서(29)의 출력 신호 등에 기초하여 판정할 수 있다. 따라서, 모터(26)가 흡기측 캠축(16)과 동기하여 회전하는 상태로 되어 있을 때에 모터(26)의 회전 상태를 판정하면, 엔진(11)의 회전 상태를 판정할 수 있다.
제18 실시 형태에서 실행하는 도42의 엔진 정회전·역회전 판정 프로그램은 제17 실시 형태에서 설명한 도36의 단계 1403과 단계 1404의 사이에 2개의 단계 1403a, 1403b의 처리를 추가한 것으로서, 그 이외의 각 단계의 처리는 도36과 동일 하다.
본 프로그램에서는 단계 1403에서 스타터 OFF시의 엔진 회전 속도가 정회전을 유지할 수 있는 소정 회전 속도보다 낮다고 판정된 경우에 단계 1403a로 진행한다. 단계 1403a에서는 가변 밸브 타이밍 장치(18)가 실 밸브 타이밍을 현상 유지하는 상태로 되어 있을 때, 즉 모터(26)가 흡기측 캠축(16)과 동기하여 회전하는 상태로 되어 있을 때에, 모터 회전 속도 센서(29)의 출력 신호 등에 기초하여 모터(26)의 정회전·역회전을 판정한다. 이 모터(26)의 정회전·역회전은 엔진(11)의 정회전·역회전에 대응하고 있다.
그 후, 단계 1403b로 진행하여 스타터의 OFF후에 모터(26)의 회전 상태에 기초하여 정회전이라고 판정되는 상태가 소정 시간(또는 소정 회전수) 이상 계속되었는지의 여부를 판정한다. 그 결과, 모터(26)의 회전 상태에 기초하여 정회전이라고 판정되는 상태가 소정 시간(또는 소정 회전수) 이상 계속되면, 단계 1402로 진행하여 엔진 정회전중이라고 판정한다. 한편, 모터(26)의 회전 상태에 기초하여 정회전이라고 판정되는 상태가 소정 시간(또는 소정 회전수) 이상 계속되지 않으면, 단계 1404로 진행하여 엔진 역회전중이라고 판정한다.
이렇게 하면, 스타터 OFF후의 엔진(11)의 정회전·역회전을 더 정밀도 좋게 판정할 수 있다.
(제19 실시 형태)
본 발명의 제19 실시 형태에 있어서도 가변 밸브 타이밍 장치(18)는 모터(26)를 구동하고 있지 않을 때에 모터(26)의 회전축(27)이 흡기측 캠축(16)과 동기 하여 회전하는 구조로 되어 있다. 따라서, 흡기측 캠축(16)과 동기하여 회전하는 모터(26)의 회전 상태를 판정하면, 엔진(11)의 회전 상태를 판정할 수 있다.
본 발명의 제19 실시 형태에서는 도43의 엔진 회전 상태 판정 프로그램을 실행한다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 1901에서 가변 밸브 타이밍 장치(18)를 실 밸브 타이밍이 현상 유지되는 상태, 즉 모터(26)가 흡기측 캠축(16)과 동기하여 회전하는 상태로 설정한다. 그 후, 단계 1902로 진행하여 모터 회전 속도 센서(29)의 출력 신호 등에 기초하여 모터(26)의 회전 상태(정회전·역회전·정지)를 판정한다.
그 후, 단계 1903으로 진행하여 상기 단계 1902의 판정 결과에 기초하여 모터 회전중인지의 여부를 판정한다. 모터 회전중이 아니라고(모터 정지중이라고) 판정되면, 단계 1905로 진행하여 엔진 정지중이라고 판정하고 본 프로그램을 종료한다.
한편, 상기 단계 1903에서 모터 회전중이라고 판정된 경우에는 단계 1904로 진행하여 상기 단계 1902의 판정 결과에 기초해서 모터 정회전중인지의 여부를 판정한다. 모터 정회전중이라고 판정되면, 단계 1906으로 진행하여 엔진 정회전중이라고 판정하고 본 프로그램을 종료한다.
이에 대해, 상기 단계 1904에서 모터 정회전중이 아니라고(모터 역회전중이라고) 판정된 경우에는, 단계 1907로 진행하여 엔진 역회전중이라고 판정하고 본 프로그램을 종료한다.
이상 설명한 제19 실시 형태에서는 모터(26)가 흡기측 캠축(16)과 동기하여 회전하는 상태로 설정한 후, 흡기측 캠축(16)과 동기하여 회전하는 모터(26)의 회전 상태에 기초해서 엔진(11)의 회전 상태(정회전·역회전·정지)를 판정하도록 하였기 때문에, 엔진(11)의 회전 상태를 정밀도 좋게 판정할 수 있다.
(제20 실시 형태)
엔진 정지중에 가변 밸브 타이밍 제어를 실행할 때에 제17 실시 형태에서는 엔진 정지후의 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 모터(26)의 회전량으로서 모터(26)의 실회전수가 목표 회전수에 일치하도록 제어하여, 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시키도록 하였다. 이에 대해, 제20 실시 형태에서는 모터(26)의 회전량으로서 위상 변화량을 사용하는 것이다. 즉, 엔진 정지후의 모터(26)의 실 위상 변화량(실 회전 각도)을 목표 위상 변화량(목표 회전 각도)에 일치시키도록 제어하여 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시키도록 한다.
또, 모터(26)의 위상 변화량(회전 각도)은 모터(26)가 소정 각도 회전할 때마다 모터 회전 속도 센서(29)로부터 출력되는 펄스 신호를 카운트함으로써 검출할 수 있다.
제20 실시 형태에서는 도44에 나타내는 엔진 정지중의 밸브 타이밍 제어 프로그램을 실행한다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 2001에서 목표 밸브 타이밍을 산출한다. 이어서, 단계 2002에서 엔진 정지 직전에 산출한 실 밸브 타이밍과 목표 밸브 타이밍의 차이(목표 밸브 타이밍 변화량)에 따라 모터(26)의 목표 위상 변화량을 산출한다. 그리고, 단계 2003에서 엔진 정지후의 모터(26)의 위상 변 화량을 적산하여 모터(26)의 실 위상 변화량을 구한다. 또, 모터(26)의 위상 변화량은 예컨대 모터 정회전 방향의 경우에 플러스값으로 하고, 모터 역회전 방향의 경우에 마이너스값으로 한다.
그 후, 단계 2004 및 단계 2005에서 엔진 정지후의 모터(26)의 실 위상 변화량과 목표 위상 변화량을 비교한다. 모터(26)의 실 위상 변화량이 목표 위상 변화량보다 적으면, 단계 2006에서 모터(26)를 정회전 제어하고, 모터(26)의 실 위상 변화량이 목표 위상 변화량 이상이면, 단계 2007에서 모터(26)를 역회전 제어한다.
그 후, 단계 2004에서 엔진 정지후의 모터(26)의 실 위상 변화량이 목표 위상 변화량에 일치하였다고 판정되면, 단계 2008에서 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍(엔진 정지 직전의 실 밸브 타이밍＋밸브 타이밍 변화량)이 목표 밸브 타이밍에 도달하였다고 판정한다. 그리고, 단계 2009에서 모터(26)를 정지하여 그 시점의 실 밸브 타이밍을 유지한다.
이상 설명한 제20 실시 형태의 같이 해도, 간접적으로 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 산출하고, 그 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시킬 수 있고, 가변 밸브 타이밍 제어를 정밀도 좋게 실행할 수 있다.
(제21 실시 형태)
상술한 제17 실시 형태나 제20 실시 형태와 같이, 엔진 정지후의 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 작동량을 나타내는 모터(26)의 회전량(회전수, 회전 각도, 위상 변화량)을 제어함으로써, 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시킬 수 있다. 단, 엔진 정지후의 밸브 타이밍 변화량을 나타내는 파라미터는 상술한 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 작동량(모터(26)의 회전량)으로 한정되지 않고, 예컨대 가변 밸브 타이밍 장치로의 공급 구동력량을 채택할 수도 있다.
도45에 나타내는 본 발명의 제21 실시 형태에서는 엔진 정지중에 가변 밸브 타이밍 제어를 실행할 때에 상술한 가변 밸브 타이밍 장치(18)로의 공급 구동력량으로서 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 모터(26)로의 공급 전력량을 사용한다. 즉, 엔진 정지후의 모터(26)로의 실 공급 전력량을 목표 공급 전력량에 일치시키도록 제어하여 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시킨다.
제21 실시 형태에서는 도45에 나타내는 엔진 정지중의 밸브 타이밍 제어 프로그램을 실행한다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 2101에서 목표 밸브 타이밍을 산출한다. 이어서, 단계 2102에서 엔진 정지 직전에 산출한 실 밸브 타이밍과 목표 밸브 타이밍의 차이(목표 밸브 타이밍 변화량)에 따라 모터(26)로의 목표 공급 전력량을 산출한다. 그 후, 단계 2103에서 엔진 정지후의 모터(26)로의 공급 전력량을 적산하여 모터(26)로의 실 공급 전력량을 구한다. 또, 모터(26)로의 공급 전력량은 예컨대 모터 정회전 방향의 경우에 플러스값으로 하고, 모터 역회전 방향의 경우에 마이너스값으로 한다.
그 후, 단계 2104 및 단계 2105에 있어서 엔진 정지후의 모터(26)로의 실 공급 전력량과 목표 공급 전력량을 비교한다. 모터(26)로의 실 공급 전력량이 목표 공급 전력량보다 적으면, 단계 2106에서 모터(26)로 정회전 방향의 전력을 공급한다. 한편, 모터(26)로의 실 공급 전력량이 목표 공급 전력량 이상이면, 단계 2107에서 모터(26)로 역회전 방향의 전력을 공급한다.
그 후, 단계 2104에서 엔진 정지후의 모터(26)로의 실 공급 전력량이 목표 공급 전력량에 일치하였다고 판정하였을 때, 단계 2108에서 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍(엔진 정지 직전의 실 밸브 타이밍＋밸브 타이밍 변화량)이 목표 밸브 타이밍에 도달하였다고 판정한다. 그리고, 단계 2109에서 모터(26)로의 전력 공급을 정지하여 그 시점의 실 밸브 타이밍을 유지한다.
이상 설명한 제21 실시 형태와 같이 해도 간접적으로 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 산출하고, 이 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시킬 수 있고, 가변 밸브 타이밍 제어를 정밀도 좋게 실행할 수 있다.
(제22 실시 형태)
상술한 제21 실시 형태에서는 가변 밸브 타이밍 장치(18)가 모터 구동식이었기 때문에, 가변 밸브 타이밍 장치(18)로의 공급 구동력량으로서 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 모터(26)로의 공급 전력량을 이용하였다.
제22 실시 형태에서는 유압 구동식 가변 밸브 타이밍 장치를 사용한 경우에, 가변 밸브 타이밍 장치로의 공급 구동력량으로서 유압 구동원(전동 오일 펌프)으로부터 공급되는 공급 유량을 채택하는 것이다. 즉, 도46에 나타내는 본 발명의 제22 실시 형태에서는 엔진(11)과는 별도로 설치된 전동 오일 펌프 등으로부터 공급되는 유압으로 구동하는 유압 구동식 가변 밸브 타이밍 장치(이하, 「유압 VCT」라 함)에 있어서, 엔진 정지후의 유압 VCT로의 실 공급 유량을 목표 공급 유량에 일치시키도록 제어하여 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시키도록 한다.
제22 실시 형태에서는 도46에 나타내는 엔진 정지중의 밸브 타이밍 제어 프로그램을 실행한다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 2201에서 목표 밸브 타이밍을 산출한다. 이어서, 단계 2202에서 엔진 정지 직전에 산출한 실 밸브 타이밍과 목표 밸브 타이밍의 차이(목표 밸브 타이밍 변화량)에 따라 유압 VCT로의 목표 공급 유량을 산출한다. 그리고, 단계 2203에서 엔진 정지후의 유압 VCT로의 공급 유량을 적산하여 유압 VCT로의 실 공급 유량을 구한다. 또, 유압 VCT로의 공급 유량은 예컨대 밸브 타이밍 진각 방향의 경우에 플러스값으로 하고, 밸브 타이밍 지각 방향의 경우에 마이너스값으로 한다.
그 후, 단계 2204 및 단계 2205에서 엔진 정지후의 유압 VCT로의 실 공급 유량과 목표 공급 유량을 비교한다. 유압 VCT로의 실 공급 유량이 목표 공급 유량보다 적으면, 단계 2206에서 유압 VCT로 밸브 타이밍 진각 방향의 유압을 공급한다. 한편, 유압 VCT로의 실 공급 유량이 목표 공급 유량 이상이면, 단계 2207에서 유압 VCT로 밸브 타이밍 지각 방향의 유압을 공급한다.
그 후, 단계 2204에서 엔진 정지후의 유압 VCT로의 실 공급 유량이 목표 공급 유량에 일치했다고 판정하였을 때, 단계 2208에서 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍(엔진 정지 직전의 실 밸브 타이밍＋밸브 타이밍 변화량)이 목표 밸브 타이밍에 일치하였다고 판정한다. 그리고, 단계 2209에서 유압 VCT로의 오일 공급 조건을 유지하고, 그 시점의 실 밸브 타이밍을 유지한다.
이상 설명한 제22 실시 형태와 같이 해도 간접적으로 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 산출하고, 산출한 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시킬 수 있 고, 가변 밸브 타이밍 제어를 정밀도 좋게 실행할 수 있다.
(제23 실시 형태)
엔진 역회전중 또는 역회전후의 정지중에 실 밸브 타이밍을 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)로 제어할 때에, 상술한 제17 실시 형태에서는 모터(26)의 실 제어 출력 적산값이 목표 제어 출력 적산값을 초과하였는지의 여부에 따라 실 밸브 타이밍이 기준 위치에 도달하였는지의 여부를 판정하도록 하였다. 이에 대해, 제23 실시 형태에서는 모터(26)의 실 제어 시간 적산값이 목표 제어 시간 적산값을 초과하였는지의 여부에 따라 실 밸브 타이밍이 기준 위치에 도달하였는지의 여부를 판정하는 것이다. 즉, 가변 밸브 타이밍 장치(18)에 대한 제어 출력을 판정할 때에 그 제어 출력의 적산값 이외에 제어 시간의 적산값을 사용해도 실 밸브 타이밍이 기준 위치에 도달하였는지의 여부를 판정할 수 있다.
제23 실시 형태에서는 도47에 나타내는 기준 위치 도달 판정 프로그램을 실행한다. 본 프로그램에서는, 우선 단계 2301에서 실 밸브 타이밍을 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달시키는(위상 가변 기구(21)의 가동부를 스토퍼부에 부딪치게 하는)데 필요한 모터(26)의 목표 제어 시간 적산값을 산출한다. 그 후, 단계 2302로 진행하여 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)의 방향으로 이동하도록 모터(26)를 제어하기 시작하고 나서의 모터 제어 시간을 적산하여 모터(26)의 실 제어 시간 적산값을 구한다.
그 후, 단계 2303에서 모터(26)의 실 제어 시간 적산값과 목표 제어 시간 적산값을 비교한다. 모터(26)의 실 제어 시간 적산값이 목표 제어 시간 적산값을 초 과하였을 때, 단계 2304에서 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하였다고 판단한다.
이상 설명한 제23 실시 형태와 같이 해도 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하였는지의 여부를 정밀도 좋게 판정할 수 있다.
(제24 실시 형태)
상술한 제17 실시 형태 및 제23 실시 형태에서는 가변 밸브 타이밍 장치(18)에 대한 제어 출력에 기초하여, 실 밸브 타이밍이 기준 위치에 도달하였는지의 여부를 판정하였다. 그러나, 실 밸브 타이밍이 기준 위치에 도달하였는지의 여부는 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 작동 상태에 기초하여 판정할 수도 있다.
도48에 나타내는 본 발명의 제24 실시 형태에서는 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하여 위상 가변 기구(21)의 가동부가 스토퍼부에 부딪쳤을 때에 모터(26)의 회전이 캠축 회전 속도와 동등 속도로 급저하 또는 급정지하여 모터(26)의 전류값 또는 전압값이 증가하는 데 착안하였다. 즉, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 작동 상태로서 모터(26)의 실전류값 또는 실전압값을 감시하고, 실전류값 또는 실전압값이 소정 임계값을 초과하였는지의 여부에 따라 실 밸브 타이밍이 기준 위치에 도달하였는지의 여부를 판정하는 것이다.
제24 실시 형태에서는 도48에 나타내는 기준 위치 도달 판정 프로그램을 실행한다. 본 프로그램에서는, 우선 단계 2401에서 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하였는지의 여부(즉, 모터(26)의 회전이 제한되어 모터(26)의 전류값 또는 전압값이 증가하였는지의 여부)를 판정하기 위한 모 터 전류 임계값 또는 모터 전압 임계값을 산출한다. 그 후, 단계 2402에서 모터(26)의 실전류값 또는 실전압값을 검출한다.
그 후, 단계 2403에서 모터(26)의 실전류값(또는 실전압값)과 모터 전류 임계값(또는 모터 전압 임계값)을 비교한다. 모터(26)의 실전류값(또는 실전압값)이 모터 전류 임계값(또는 모터 전압 임계값)을 초과하였을 때, 단계 2404에서 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하였다고 판단한다.
이상 설명한 제23 실시 형태과 같이 해도, 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하였는지의 여부를 정밀도 좋게 판정할 수 있다.
(제25 실시 형태)
제25 실시 형태는 상술한 제24 실시 형태의 변형예에 상당한다. 즉, 제25 실시 형태에서는 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하여 위상 가변 기구(21)의 가동부가 스토퍼부에 부딪쳤을 때에, 모터(26)의 회전이 캠축 회전 속도와 동등 속도로 급저하 또는 급정지하였음을 모터(26)의 실 회전 속도에 의해 검출한다. 구체적으로는 모터(26)의 회전이 캠축 회전 속도와 동등 속도로 급저하 또는 급정지하여 모터(26)의 실 회전 속도가 소정 임계값 이하로 되었을 때, 실 밸브 타이밍이 기준 위치에 도달하였다고 판정한다.
제25 실시 형태에서는 도49에 나타내는 기준 위치 도달 판정 프로그램을 실행한다. 본 프로그램에서는, 우선 단계 2501에서 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하였는지의 여부(즉, 모터(26)의 회전 속도가 급저하하였는지의 여부)를 판정하기 위한 모터 회전 속도 임계값을 산출한다. 그 후, 단계 2502에서 모터(26)의 실 회전 속도를 검출한다.
그 후, 단계 2503에서 모터(26)의 실 회전 속도와 모터 회전 속도 임계값을 비교한다. 모터(26)의 실 회전 속도가 모터 회전 속도 임계값 이하로 되었을 때에, 단계 2504에서 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하였다고 판단한다.
이상 설명한 제25 실시 형태와 같이 해도 실 밸브 타이밍이 기준 위치(최진각 위치 또는 최지각 위치)에 도달하였는지의 여부를 정밀도 좋게 판정할 수 있다.
(제26 실시 형태)
이어서, 도50을 사용하여 본 발명의 제26 실시 형태를 설명한다.
엔진 시동시나 정지시 등의 엔진 회전 속도가 낮을 때에는, 엔진(11)으로 구동되는 알터네이터의 발전량(배터리의 충전량)이 저하되어 배터리 전압이 저하되기 쉬워진다. 엔진 시동시나 정지시의 가변 밸브 타이밍 제어중에 배터리 전압이 지나치게 낮아지면, 가변 밸브 타이밍 장치(18)로의 공급 전력이 부족 상태로 되어 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 동작 불량이 발생하거나 스타터로의 공급 전력이 부족 상태로 되어 엔진(11)의 시동성이 저하될 가능성이 있다.
그 대책으로서, 제26 실시 형태에서는 도50에 나타내는 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 조건 변경 프로그램을 실행함으로써, 엔진 회전 속도가 소정값보다 낮을 때에 배터리 전압에 따라 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 작동 조건을 변경한다. 이에 따라 엔진 시동시나 정지시 등의 엔진 회전 속도가 낮을 때에 배터리 전압이 저하되어도, 그 배터리 전압 조건하에서 가변 밸브 타이밍 장치(18)가 정상 동작할 수 있도록 또는 스타터로의 공급 전력을 확보할 수 있도록, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 작동 조건을 변경할 수 있다.
도50에 나타내는 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 조건 변경 프로그램은, IG 스위치의 ON부터 VCT 구동 릴레이의 OFF까지의 기간에 소정 주기로 실행된다. 본 프로그램이 기동되면, 우선 단계 2601에서 현재의 배터리 전압을 검출한다. 그 후, 단계 2602로 진행하여 현재의 엔진 회전 속도를 검출한다. 이어서, 단계 2603에서 엔진 회전 속도가 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. 이 소정값은 엔진(11)으로 구동되는 알터네이터의 발전량(배터리의 충전량)을 충분히 확보할 수 있는 엔진 회전 속도로 설정된다. 그 결과, 엔진 회전 속도가 소정값 이상이라고 판정되면, 배터리 전압 저하로 인한 문제점은 발생하지 않는다고 판단하여 본 프로그램을 종료한다.
한편, 단계 2603에서 엔진 회전 속도가 소정값보다 낮다고 판정된 경우에는, 단계 2604로 진행하여 배터리 전압이 제1 소정값(V1) 이상인지의 여부를 판정한다. 그 결과, 배터리 전압이 제1 소정값(V1) 이상이라고 판정되면, 배터리 전압 저하로 인한 문제점은 발생하지 않는다고 판단하여 본 프로그램을 종료한다.
상기 단계 2604에서 배터리 전압이 제1 소정값(V1)보다 낮다고 판정되었을 때에는, 단계 2605로 진행하여 배터리 전압이 제2 소정값(V2) 이상인지의 여부를 판정한다. 이 제2 소정값(V2)은 제1 소정값(V1)보다 낮은 전압값으로 설정되어 있다. 그 결과, 배터리 전압이 제1 소정값(V1)보다 낮고 또한 제2 소정값(V2) 이상이라고 판정된 경우에는 단계 2606으로 진행하고, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 작 동 속도를 소정 속도 이하로 제한하여 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 소비 전력을 저감한다. 이에 따라, 가변 밸브 타이밍 장치(18)를 저소비 전력 모드로 정상 동작시키면서 스타터 등으로의 공급 전력을 확보할 수 있도록 한다.
이에 대해, 배터리 전압이 제2 소정값(V1)보다 낮다고 판정된 경우에는, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 작동 속도 제한으로는 대처할 수 없다고 판단하고, 단계 2607로 진행하여 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 작동을 금지한다. 이에 따라, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 동작 불량이나 스타터로의 공급 전력 부족을 확실하게 방지할 수 있도록 한다.
이상 설명한 제26 실시 형태에 의하면, 엔진 회전 속도가 소정값보다 낮을 때에 배터리 전압에 따라 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 작동 속도를 제한하거나 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 작동을 금지하도록 하였다. 이에 따라, 엔진 시동시나 정지시에 배터리 전압의 저하가 발생해도 그 전압 저하로 인해 발생하는 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 동작 불량이나 엔진 시동성의 저하를 미연에 방지할 수 있고, 엔진 시동시나 정지시의 제어성을 향상시킬 수 있다.
또, 제26 실시 형태에 있어서의 엔진 회전 속도의 소정값(임계값)이나 배터리 전압의 소정값(임계값)은 엔진 상태(온도, 엔진 부하, 전기 부하, 오일 점도 등)에 따라 변경해도 된다. 이렇게 하면, 예컨대 저온 시동시와 같이 배터리 부하가 큰 경우에, 엔진 회전 속도의 소정값 또는 배터리 전압의 소정값을 크게 하여 배터리 전압 부족으로 인한 문제점을 방지할 수 있게 된다.
또한, 제26 실시 형태에서는 배터리 전압이 낮을 때에 가변 밸브 타이밍 장 치(18)의 작동 속도를 제한하도록 하였으나, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 다른 작동 조건(예컨대 작동량 등)을 변경하도록 해도 된다.
또한, 제26 실시 형태는 상술한 각 실시 형태와 조합하여 실시해도 되는데, 단독으로 실시해도 된다.
또한, 상기 제17 실시 형태 내지 제26 실시 형태에서는 밸브 타이밍 제어 프로그램측에서 엔진 역회전을 판정하도록 하였으나, 엔진 제어 프로그램측에서 엔진 역회전 판정을 실행하고, 그 판정 결과를 밸브 타이밍 제어 프로그램에서 이용하도록 해도 된다. 또한, 밸브 타이밍 제어 프로그램측에서 실행한 엔진 역회전 판정의 판정 결과를 엔진 제어 프로그램측에 반영시켜 역회전 판정시의 연료 컷 제어 등을 실행하도록 해도 된다.
또한, 상기 제17 실시 형태 내지 제26 실시 형태에서는 엔진 정지중에 가변 밸브 타이밍 제어를 실행할 때에 엔진 정지후의 모터(26)의 회전량(회전수, 위상 변화량) 등의 밸브 타이밍 변화량을 나타내는 파라미터를 목표값으로 제어함으로써, 엔진 정지중에 실 밸브 타이밍을 직접 산출하지 않고, 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시키도록 하였다. 그러나, 엔진 정지 직전의 실 밸브 타이밍과 엔진 정지후의 모터(26)의 회전량(회전수, 위상 변화량) 등의 밸브 타이밍 변화량을 나타내는 파라미터에 기초하여 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍(엔진 정지 직전의 실 밸브 타이밍＋밸브 타이밍 변화량)을 산출하고, 엔진 정지중의 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시키도록 가변 밸브 타이밍 장치(18)를 피드백 제어하도록 해도 된다.
또한, 본 발명은 상술한 제17 실시 형태 내지 제26 실시 형태와 같이 흡기 밸브의 가변 밸브 타이밍 제어 장치로 한정되지 않고, 배기 밸브의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 적용해도 된다. 그리고, 가변 밸브 타이밍 장치(18)의 구성은 적절히 변경해도 되며, 요는 엔진과는 별도로 설치한 모터, 오일 펌프 등의 구동원으로 구동하는 가변 밸브 타이밍 장치이면 된다.

Claims (70)

  1. 내연 기관의 크랭크축에 대한 캠축의 회전 위상(이하, 「캠축 위상」이라 함)을 변화시킴으로써, 상기 캠축에 의해 개폐 구동되는 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍을 변화시키는 가변 밸브 타이밍 장치를 제어하는 것에 있어서,
    상기 가변 밸브 타이밍 장치는,
    상기 캠축과 동심상(同心狀)으로 배치되고 또한 상기 크랭크축의 회전 구동력에 의해 회전 구동되는 제1 회전 부재와,
    상기 캠축과 일체적으로 회전하는 제2 회전 부재와,
    상기 제1 회전 부재의 회전력을 상기 제2 회전 부재로 전달하고 또한 상기 제1 회전 부재에 대한 상기 제2 회전 부재의 회전 위상을 변화시키는 위상 가변 부재와,
    이 위상 가변 부재의 회전 위상을 제어하도록 상기 캠축과 동심으로 배치된 모터를 구비하고,
    상기 밸브 타이밍을 변화시키지 않을 때에는 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 일치시켜 상기 위상 가변 부재의 선회 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 일치시킴으로써, 상기 제1 회전 부재와 상기 제2 회전 부재의 회전 위상의 차이를 현상 유지하여, 상기 캠축 위상을 현상 유지하고, 상기 밸브 타이밍을 변화시킬 때에는 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 대해 변화시켜 상기 위상 가변 부재의 선회 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 대해 변화시킴으로 써, 상기 제1 회전 부재와 상기 제2 회전 부재의 회전 위상의 차이를 변화시켜 상기 캠축 위상을 변화시키도록 구성하고,
    목표 밸브 타이밍과 실 밸브 타이밍의 편차에 기초하여 요구 밸브 타이밍 변화 속도를 산출하는 요구 밸브 타이밍 변화 속도 산출 수단과,
    상기 요구 밸브 타이밍 변화 속도에 기초하여 상기 모터와 상기 캠축의 요구 회전 속도차를 산출하는 요구 회전 속도차 산출 수단과,
    상기 모터와 상기 캠축의 회전 속도차를 상기 요구 회전 속도차로 제어하도록 모터 제어값을 산출하는 모터 제어값 산출 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 캠축의 회전 속도와 상기 요구 회전 속도차에 기초하여 요구 모터 회전 속도를 산출하고, 상기 모터의 회전 속도를 상기 요구 모터 회전 속도로 제어하도록 상기 모터 제어값을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도와 동일한 기본 모터 회전 속도로 제어하기 위한 기본 제어값을 산출함과 아울러, 상기 모터의 회전 속도를 상기 기본 모터 회전 속도에 대해 상기 요구 회전 속도차만큼 변화시키기 위한 변화 제어값을 산출하고, 상기 기본 제어값과 상기 변화 제어값에 기초하여 상기 모터 제어값을 산출하는 것을 특징으 로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 목표 밸브 타이밍과 실 밸브 타이밍의 편차가 소정값 이하일 때에, 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 제어하도록 상기 모터 제어값을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 마찰 손실 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터, 상기 캠축측의 구동 손실 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터, 상기 모터의 역기전력 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터 중 적어도 하나를 이용하여 상기 모터 제어값을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 요구 회전 속도차에 따라 상기 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 마찰 손실 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 캠축의 회전 속도와 상기 요구 회전 속도차에 기초하여 산출한 요구 모터 회전 속도에 따라 상기 모터의 역기전력 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 모터의 회전 속도 및/또는 그 증감 상태에 기초하여 상기 모터 제어값을 보정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 모터로의 공급 전력을 듀티 제어하기 위한 듀티값을 상기 모터 제어값으로서 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 타이밍의 변화 속도, 상기 모터와 상기 캠축의 회전 속도차, 상기 모터의 회전 속도 중 적어도 하나에 대해 제한값을 설정하도록 한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  11. 캠축의 회전 속도에 대해 모터의 회전 속도를 조정함으로써 캠축의 위상을 변경하는 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서,
    목표 밸브 타이밍과 실 밸브 타이밍의 편차에 기초하여 요구 밸브 타이밍 변 화 속도를 산출하는 요구 밸브 타이밍 변화 속도 산출 수단과,
    상기 요구 밸브 타이밍 변화 속도에 기초하여 상기 모터와 상기 캠축의 요구 회전 속도차를 산출하는 요구 회전 속도차 산출 수단과,
    상기 모터와 상기 캠축의 회전 속도차를 상기 요구 회전 속도차로 제어하도록 모터 제어값을 산출하는 모터 제어값 산출 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 캠축의 회전 속도와 상기 요구 회전 속도차에 기초하여 요구 모터 회전 속도를 산출하고, 상기 모터의 회전 속도를 상기 요구 모터 회전 속도로 제어하도록 상기 모터 제어값을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도와 동일한 기본 모터 회전 속도로 제어하기 위한 기본 제어값을 산출함과 아울러, 상기 모터의 회전 속도를 상기 기본 모터 회전 속도에 대해 상기 요구 회전 속도차만큼 변화시키기 위한 변화 제어값을 산출하고, 상기 기본 제어값과 상기 변화 제어값에 기초하여 상기 모터 제어값을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단 은, 목표 밸브 타이밍과 실 밸브 타이밍의 편차가 소정값 이하일 때에, 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 제어하도록 상기 모터 제어값을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  15. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 마찰 손실 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터, 상기 캠축측의 구동 손실 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터, 상기 모터의 역기전력 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터 중 적어도 하나를 이용하여 상기 모터 제어값을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 요구 회전 속도차에 따라 상기 가변 밸브 타이밍 장치 내부의 마찰 손실 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 캠축의 회전 속도와 상기 요구 회전 속도차에 기초하여 산출한 요구 모터 회전 속도에 따라 상기 모터의 역기전력 또는 이것과 상관 관계에 있는 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  18. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 모터의 회전 속도 및/또는 그 증감 상태에 기초하여 상기 모터 제어값을 보정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 모터 제어값 산출 수단은, 상기 모터로의 공급 전력을 듀티 제어하기 위한 듀티값을 상기 모터 제어값으로서 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  20. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 타이밍의 변화 속도, 상기 모터와 상기 캠축의 회전 속도차, 상기 모터의 회전 속도 중 적어도 하나에 대해 제한값을 설정하도록 한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  21. 내연 기관의 크랭크축에 대한 캠축의 회전 위상(이하, 「캠축 위상」이라 함)을 변화시킴으로써, 상기 캠축에 의해 개폐 구동되는 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍을 변화시키는 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 제어하는 것에 있어서,
    상기 가변 밸브 타이밍 장치는,
    상기 캠축과 동심상으로 배치되고 또한 상기 크랭크축의 회전 구동력에 의해 회전 구동되는 제1 회전 부재와,
    상기 캠축과 일체적으로 회전하는 제2 회전 부재와,
    상기 제1 회전 부재의 회전력을 상기 제2 회전 부재로 전달하고 또한 상기 제1 회전 부재에 대한 상기 제2 회전 부재의 회전 위상을 변화시키는 위상 가변 부재와,
    이 위상 가변 부재의 회전 위상을 제어하도록 상기 캠축과 동심으로 배치된 모터를 구비하고,
    상기 밸브 타이밍을 변화시키지 않을 때에는 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 일치시켜 상기 위상 가변 부재의 선회 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 일치시킴으로써, 상기 제1 회전 부재와 상기 제2 회전 부재의 회전 위상의 차이를 현상 유지하여, 상기 캠축 위상을 현상 유지하고, 상기 밸브 타이밍을 변화시킬 때에는 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 대해 변화시켜 상기 위상 가변 부재의 선회 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 대해 변화시킴으로써, 상기 제1 회전 부재와 상기 제2 회전 부재의 회전 위상의 차이를 변화시켜 상기 캠축 위상을 변화시키도록 구성하고,
    소정 크랭크각마다 크랭크각 신호를 출력하는 크랭크각 센서와,
    소정 캠각마다 캠각 신호를 출력하는 캠각 센서와,
    상기 캠각 신호가 출력될 때마다 상기 캠각 신호와 상기 크랭크각 신호에 기초하여 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍을 산출하는 캠각 신호 출력시 밸브 타이밍 산출 수단과,
    소정 연산 주기로 상기 모터의 회전 속도와 상기 캠축의 회전 속도의 차이에 기초하여 밸브 타이밍 변화량을 산출하는 밸브 타이밍 변화량 산출 수단과,
    소정 연산 주기로 상기 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍의 산출값과 상기 밸브 타이밍 변화량의 산출값에 기초하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 산출하는 최종 밸브 타이밍 산출 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 밸브 타이밍 변화량 산출 수단은, 연산 주기당 밸브 타이밍 변화량을 산출하여 그 산출값을 적산하는 수단과, 상기 캠각 신호가 출력될 때마다 상기 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 리셋하는 수단을 갖고,
    상기 최종 밸브 타이밍 산출 수단은, 최신의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍의 산출값에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 밸브 타이밍 변화량 산출 수단은, 상기 캠축의 회전 속도의 데이터로서, 상기 크랭크각 센서의 크랭크각 신호의 출력 주기에 기초하여 검출되는 상기 크랭크축의 회전 속도의 1/2의 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  24. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 최종 밸브 타이밍 산출 수단은, 상기 내연 기관의 정지중에, 정지시의 실 밸브 타이밍의 산출값에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하거나 또는 기준 위치로부터 밸브 타이밍의 변화량의 적산값으로 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  25. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 최종 밸브 타이밍 산출 수단은, 상기 캠각 센서의 고장시에 고장전의 최후의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍의 산출값에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하거나 또는 기준 위치로부터 밸브 타이밍의 변화량의 적산값으로 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  26. 캠축의 회전 속도에 대해 모터의 회전 속도를 조정함으로써, 캠축의 위상을 변경하는 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서,
    소정 크랭크각마다 크랭크각 신호를 출력하는 크랭크각 센서와,
    소정 캠각마다 캠각 신호를 출력하는 캠각 센서와,
    상기 캠각 신호가 출력될 때마다 상기 캠각 신호와 상기 크랭크각 신호에 기초하여 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍을 산출하는 캠각 신호 출력시 밸브 타이밍 산출 수단과,
    소정의 연산 주기로 상기 모터의 회전 속도와 상기 캠축의 회전 속도의 차이에 기초하여 밸브 타이밍 변화량을 산출하는 밸브 타이밍 변화량 산출 수단과,
    소정의 연산 주기로 상기 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍의 산출값과 상기 밸브 타이밍 변화량의 산출값에 기초하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 산출하는 최종 밸브 타이밍 산출 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 밸브 타이밍 변화량 산출 수단은, 연산 주기당 밸브 타이밍 변화량을 산출하여 그 산출값을 적산하는 수단과, 상기 캠각 신호가 출력될 때마다 상기 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 리셋하는 수단을 갖고,
    상기 최종 밸브 타이밍 산출 수단은, 최신의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍의 산출값에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 밸브 타이밍 변화량 산출 수단은, 상기 캠축의 회전 속도 데이터로서, 상기 크랭크각 센서의 크랭크각 신호의 출력 주기에 기초하여 검출되는 상기 크랭크축의 회전 속도의 1/2의 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  29. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 최종 밸브 타이밍 산출 수단은, 상기 내연 기관의 정지중에 정지시의 실 밸브 타이밍의 산출값에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하거나 또는 기준 위치로부터 밸브 타이밍의 변화량의 적산값으로 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  30. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 최종 밸브 타이밍 산출 수단은, 상기 캠각 센서의 고장시에, 고장전의 최후의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍의 산출값에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하거나 또는 기준 위치로부터 밸브 타이밍의 변화량의 적산값으로 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  31. 캠축의 회전 속도에 대해 모터의 회전 속도를 조정함으로써, 캠축의 위상을 변경하는 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서,
    소정 크랭크각마다 크랭크각 신호를 출력하는 크랭크각 센서와,
    소정 캠각마다 캠각 신호를 출력하는 캠각 센서와,
    소정 모터 각도마다 모터각 신호를 출력하는 모터각 센서와,
    모터 회전 각도의 변화량을 산출하는 수단과,
    상기 캠축 회전 각도의 변화량을 산출하는 수단과,
    상기 캠각 신호가 출력될 때마다 상기 캠각 신호와 상기 크랭크각 신호에 기초하여 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍을 산출하는 캠각 신호 출력시 밸브 타이밍 산출 수단과,
    상기 모터 회전 각도의 변화량과 캠축 회전 각도의 변화량의 차이에 기초하여 밸브 타이밍 변화량을 산출하는 밸브 타이밍 변화량 산출 수단과,
    상기 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍의 산출값과 상기 밸브 타이밍 변화량의 산출값에 기초하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 산출하는 최종 밸브 타이밍 산출 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 밸브 타이밍 변화량 산출 수단은, 연산 주기마다의 밸브 타이밍 변화량을 산출하여 그 산출값을 적산하는 수단과, 상기 캠각 신호가 출력될 때마다 상기 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 리셋하는 수단을 갖고,
    상기 최종 밸브 타이밍 산출 수단은, 최신의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍의 산출값에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  33. 제31항 또는 제32항에 있어서, 상기 모터 회전 각도의 변화량은, 소정 모터 각도마다 모터각 신호를 출력하는 모터각 센서의 출력 회수를 기초로 카운트하는 모터각 카운터의 변화량으로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  34. 제31항 또는 제32항에 있어서, 상기 캠축 회전 각도의 변화량은, 소정 크랭크각마다 크랭크각 신호를 출력하는 크랭크각 센서의 출력 회수를 기초로 카운트하는 크랭크각 카운터의 변화량으로부터 산출되는 크랭크 각도의 변화량의 1/2의 값인 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  35. 제31항 또는 제32항에 있어서, 상기 최종 밸브 타이밍 산출 수단은, 상기 내연 기관의 정지중에 정지시의 실 밸브 타이밍의 산출값에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하거나 또는 기준 위치로부터의 밸브 타이밍의 변화량의 적산값으로 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  36. 제31항 또는 제32항에 있어서, 상기 최종 밸브 타이밍 산출 수단은, 상기 캠각 센서의 고장시에, 고장전의 최후의 캠각 신호 출력시의 실 밸브 타이밍의 산출값에 그 이후의 밸브 타이밍 변화량의 적산값을 가산하여 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하거나 또는 기준 위치로부터의 밸브 타이밍의 변화량의 적산값으로 최종적인 실 밸브 타이밍을 구하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 모터식 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  37. 삭제
  38. 내연 기관의 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍을 기어 기구를 통해 가변하는 가변 밸브 타이밍 장치와, 이 가변 밸브 타이밍 장치를 제어하는 제어 수단을 구비한 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서,
    상기 제어 수단은, 실 밸브 타이밍이 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치 부근에 설정된 소정의 속도 제한 영역 내에 있을 때에, 밸브 타이밍 변화 속도를 소정 속도 이하로 제한하는 속도 제한 제어를 실행하고,
    상기 제어 수단은, 실 밸브 타이밍이 상기 속도 제한 영역 내에 있는 경우라도, 상기 속도 제한 영역의 한계 위치와 반대 방향으로 실 밸브 타이밍을 변화시킬 때에는, 상기 속도 제한 제어를 실행하지 않도록 한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 속도 제한 영역은, 밸브 타이밍 변화 속도를 상기 소정 속도까지 감속하는데 필요한 밸브 타이밍 변화량 및/또는 실 밸브 타이밍의 검출 오차에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  40. 제38항에 있어서, 밸브 타이밍의 기준 위치를 학습하는 기준 위치 학습 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 기준 위치 학습 수단에 의한 기준 위치 학습이 완료되지 않았을 때에, 밸브 타이밍 변화 속도를 소정 속도 이하로 제한하는 속도 제한 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  41. 내연 기관의 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍을 기어 기구를 통해 가변하는 가변 밸브 타이밍 장치와, 이 가변 밸브 타이밍 장치를 제어하는 제어 수단을 구비한 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서,
    밸브 타이밍의 기준 위치를 학습하는 기준 위치 학습 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 기준 위치 학습 수단에 의한 기준 위치 학습이 완료되지 않았을 때에, 밸브 타이밍 변화 속도를 소정 속도 이하로 제한하는 속도 제한 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  42. 제41항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 기준 위치 학습 수단에 의한 기준 위치 학습이 완료되지 않았을 때에, 실 밸브 타이밍과 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치와의 차이가 소정값 이내인 영역에서 상기 속도 제한 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  43. 제41항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 기준 위치 학습 수단에 의한 기준 위치 학습이 완료되지 않은 상태에서 가변 밸브 타이밍 제어를 실행할 때에, 상기 속도 제한 제어에 의해 소정 속도 이하로 제한된 밸브 타이밍 변화 속도에 따른 목표 밸브 타이밍을 설정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  44. 제41항에 있어서, 상기 기준 위치 학습 수단은, 상기 기준 위치 학습이 완료할 때까지, 통상의 가변 밸브 타이밍 제어를 금지하여 상기 기준 위치 학습만을 실행 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  45. 내연 기관의 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍을 기어 기구를 통해 가변하는 가변 밸브 타이밍 장치와, 이 가변 밸브 타이밍 장치를 제어하는 제어 수단을 구비한 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서,
    밸브 타이밍의 기준 위치를 학습하는 기준 위치 학습 수단과,
    상기 기준 위치 학습 수단에 의한 기준 위치 학습의 이상의 유무를 판정하는 학습 이상 판정 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 학습 이상 판정 수단에 의해 기준 위치 학습의 이상 있음으로 판정되었을 때에, 밸브 타이밍 변화 속도를 소정 속도 이하로 제한하는 속도 제한 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  46. 제45항에 있어서, 상기 학습 이상 판정 수단은, 상기 기준 위치 학습 수단에 의해 학습한 기준 위치 학습값이 소정의 가드값을 초과하였을 때에 기준 위치 학습의 이상 있음으로 판정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  47. 제45항 또는 제46항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 학습 이상 판정 수단에 의해 기준 위치 학습의 이상 있음으로 판정된 상태에서 가변 밸브 타이밍 제어를 행할 때에, 상기 속도 제한 제어에 의해 소정 속도 이하로 제한된 밸브 타이밍 변화 속도에 따른 목표 밸브 타이밍을 설정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  48. 제45항 또는 제46항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 학습 이상 판정 수단에 의해 기준 위치 학습의 이상 없음으로 판정될 때까지, 통상의 가변 밸브 타이밍 제어를 금지하여 상기 기준 위치 학습만을 실행 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  49. 제41항, 제45항 또는 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 위치 학습 수단은, 상기 내연 기관의 시동전에 상기 기준 위치를 학습하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  50. 제49항에 있어서, 상기 기준 위치 학습이 완료될 때까지 상기 내연 기관의 시동 제어를 금지하는 시동 금지 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  51. 제50항에 있어서, 상기 시동 금지 수단은, 상기 기준 위치 학습이 완료될 때까지 상기 내연 기관의 시동 제어를 금지하는 처리를 이그니션 스위치의 ON부터 소정 기간 내에 한하여 실행하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  52. 제38항, 제41항, 제45항 또는 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어 기구는, 캠축과 동심상으로 배치되고 또한 크랭크축의 회전 구동력에 의해 회전 구동되는 제1 회전 부재와, 상기 캠축과 일체적으로 회전하는 제2 회전 부재와, 상기 제1 회전 부재의 회전력을 상기 제2 회전 부재로 전달하고 또한 상기 제1 회전 부재에 대한 상기 제2 회전 부재의 회전 위상을 변화시키는 위상 가변 부재로 구성되고, 상기 제1 회전 부재와 상기 위상 가변 부재의 구동력 전달 수단 및/또는 상기 제2 회전 부재와 상기 위상 가변 부재의 구동력 전달 수단이 기어로 구성되고,
    상기 위상 가변 부재의 회전 위상을 제어하는 모터를 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 밸브 타이밍을 변화시키지 않을 때에는 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 일치시켜 상기 위상 가변 부재의 선회 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 일치시킴으로써, 상기 제1 회전 부재와 상기 제2 회전 부재의 회전 위상의 차이를 현상 유지하여, 상기 밸브 타이밍을 현상 유지하고, 상기 밸브 타이밍을 변화시킬 때에는 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 대해 변화시켜 상기 위상 가변 부재의 선회 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 대해 변화시킴으로써, 상기 제1 회전 부재와 상기 제2 회전 부재의 회전 위상의 차이를 변화시켜 상기 밸브 타이밍을 변화시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  53. 내연 기관과는 별도로 설치된 구동원에 의해 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍을 가변하는 가변 밸브 타이밍 장치와, 이 가변 밸브 타이밍 장치를 실 밸브 타이밍이 목표 밸브 타이밍에 일치하도록 제어(이하, 이 제어를 「가변 밸브 타이밍 제어」라 함)하는 밸브 타이밍 제어 수단을 구비한 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서,
    내연 기관의 회전 상태를 판정하는 회전 상태 판정 수단을 구비하고,
    상기 밸브 타이밍 제어 수단은, 상기 회전 상태 판정 수단에 의해 내연 기관이 정회전중 또는 정지중이라고 판정되었을 때에, 실 밸브 타이밍의 산출 및/또는 가변 밸브 타이밍 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  54. 제53항에 있어서, 상기 회전 상태 판정 수단은, 크랭크각 센서 및/또는 캠각 센서의 출력 신호에 기초하여 내연 기관의 회전 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  55. 제53항 또는 제54항에 있어서, 상기 회전 상태 판정 수단은, 스타터가 ON되어 있을 때 또는 스타터가 OFF된 시점의 기관 회전 속도가 소정값 이상이라고 판정된 내연 기관의 회전 중에, 내연 기관이 정회전하고 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  56. 제53항 또는 제54항에 있어서, 상기 가변 밸브 타이밍 장치는 상기 캠축과 동기하여 회전하는 회전축을 갖는 구동용 모터를 구비하고,
    상기 회전 상태 판정 수단은 상기 모터의 회전 상태에 기초하여 내연 기관의 회전 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  57. 제56항에 있어서, 상기 회전 상태 판정 수단은, 스타터의 OFF 후에 모터의 회전 상태에 기초하여 정회전이라고 판정되는 상태가 소정 기간 계속되었을 때에, 내연 기관이 정회전하고 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  58. 제56항에 있어서, 상기 가변 밸브 타이밍 장치는, 캠축과 동심상으로 배치되고 또한 크랭크축의 회전 구동력에 의해 회전 구동되는 제1 회전 부재와, 상기 캠축과 일체적으로 회전하는 제2 회전 부재와, 상기 제1 회전 부재의 회전력을 상기 제2 회전 부재로 전달하고 또한 상기 제1 회전 부재에 대한 상기 제2 회전 부재의 회전 위상을 변화시키는 위상 가변 부재와, 이 위상 가변 부재의 회전 위상을 제어하도록 상기 캠축과 동심으로 배치된 상기 모터를 구비하고, 상기 밸브 타이밍을 변화시키지 않을 때에는 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 일치시켜 상기 위상 가변 부재의 선회 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 일치시킴으로써, 상기 제1 회전 부재와 상기 제2 회전 부재의 회전 위상의 차이를 현상 유지하여, 상기 밸브 타이밍을 현상 유지하고, 상기 밸브 타이밍을 변화시킬 때에는 상기 모터의 회전 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 대해 변화시켜 상기 위상 가변 부재의 선회 속도를 상기 캠축의 회전 속도에 대해 변화시킴으로써, 상기 제1 회전 부재와 상기 제2 회전 부재의 회전 위상의 차이를 변화시켜 상기 밸브 타이밍을 변화시키도록 구성되고,
    상기 회전 상태 판정 수단은, 상기 가변 밸브 타이밍 장치가 상기 밸브 타이밍을 현상 유지하는 상태로 되어 있을 때에, 상기 모터의 회전 상태에 기초하여 내연 기관의 회전 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  59. 제53항 또는 제54항에 있어서, 상기 밸브 타이밍 제어 수단은, 내연 기관의 정지중에 상기 가변 밸브 타이밍 제어를 실행할 때에, 기관 정지후의 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 작동량 및/또는 상기 가변 밸브 타이밍 장치로의 공급 구동력량을 제어하여 실 밸브 타이밍을 목표 밸브 타이밍에 일치시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  60. 제59항에 있어서, 상기 가변 밸브 타이밍 장치가 모터 구동식인 경우, 상기 밸브 타이밍 제어 수단은 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 작동량으로서 상기 모터의 회전량을 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  61. 제59항에 있어서, 상기 가변 밸브 타이밍 장치가 모터 구동식인 경우, 상기 밸브 타이밍 제어 수단은 상기 가변 밸브 타이밍 장치로의 공급 구동력량으로서 공급 전력량을 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  62. 제59항에 있어서, 상기 가변 밸브 타이밍 장치가 유압 구동식인 경우, 상기 밸브 타이밍 제어 수단은 상기 가변 밸브 타이밍 장치로의 공급 구동력량으로서 공급 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  63. 제53항 또는 제54항에 있어서, 상기 밸브 타이밍 제어 수단은, 상기 회전 상태 판정 수단에 의해 내연 기관이 역회전하였다고 판정되었을 때에, 상기 밸브 타이밍을 기준 위치로 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  64. 제63항에 있어서, 상기 기준 위치가 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치로 설정되어 있는 경우, 상기 밸브 타이밍 제어 수단은 내연 기관의 역회전중 또는 역회전후의 정지중에 상기 밸브 타이밍을 상기 기준 위치로 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  65. 제64항에 있어서, 상기 밸브 타이밍 제어 수단은, 상기 가변 밸브 타이밍 장치에 대한 제어 출력에 기초하여 실 밸브 타이밍이 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치로 설정된 기준 위치에 도달하였는지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  66. 제64항에 있어서, 상기 밸브 타이밍 제어 수단은, 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태에 기초하여 실 밸브 타이밍이 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범위의 한계 위치로 설정된 기준 위치에 도달하였는지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  67. 제63항에 있어서, 상기 기준 위치가 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 가동 범 위의 중간적인 위치로 설정되어 있는 경우, 상기 밸브 타이밍 제어 수단은 내연 기관의 역회전후의 정지중에 실 밸브 타이밍을 상기 기준 위치로 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  68. 제53항 또는 제54항에 있어서, 상기 밸브 타이밍 제어 수단은, 내연 기관의 회전 속도가 소정값보다 낮을 때에, 배터리 전압에 따라 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 조건을 변경하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
  69. 삭제
  70. 내연 기관과는 별도로 설치된 구동원에 의해 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍을 가변하는 가변 밸브 타이밍 장치와, 이 가변 밸브 타이밍 장치를 제어하는 밸브 타이밍 제어 수단을 구비한 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서,
    상기 밸브 타이밍 제어 수단은, 내연 기관의 회전 속도가 소정값보다 낮을 때에, 배터리 전압에 따라 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 조건을 변경하고,
    상기 밸브 타이밍 제어 수단은, 상기 배터리 전압이 제1 소정값부터 그보다 낮은 제2 소정값까지의 영역 내일 때에 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 속도를 제한하고, 상기 배터리 전압이 상기 제2 소정값보다 낮은 때에 상기 가변 밸브 타이밍 장치의 작동을 금지하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
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