KR100987627B1 - 가변 밸브 타이밍 장치 및 그 밸브 위상 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

엔진 속도가 높은 경우 (S100 에서 예로 판정되는 경우), 크랭크 각 신호 및 캠 각 신호에 의해 검출되는 크랭크축의 회전 각과 캠축의 회전 각 사이의 회전 위상 차에 기초하여 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 을 산출하고, 그로부터 (S110) 실제 밸브 타이밍을 검출한다. 엔진 속도가 낮고 (S100 에서 아니오로 판정되는 경우) 크랭크 각 신호 및 캠 각 신호가 불안정한 경우, 모터 회전 각 신호에 의해 검출되는 엑츄에이터의 작동량에 따른 VVT 기구에 의한 캠축 회전 위상의 변화량 (dⅣ(θ)) 을 연속해서 산출하고 (S120), 변화량 (dⅣ(θ)) 의 누적에 기초하여, 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 을 산출하며, 실제 밸브 타이밍을 검출한다 (S130).

Description

가변 밸브 타이밍 장치 및 그 밸브 위상 검출 방법{VARIABLE VALVE TIMING APPARATUS AND METHOD OF DETECTING VALVE PHASE THEREOF}
본 발명은 가변 밸브 타이밍 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 엑츄에이터인 모터를 구비하는 가변 밸브 타이밍 장치 (밸브가 개폐되는 시기를 엑츄에이터의 작동량에 따른 변화량으로 변화시키는 기구를 구비함) 에 관한 것이다.
종래에는, 작동 조건에 따라 흡기 밸브 또는 배기 밸브가 개폐되는 위상 (크랭크 각) 을 변화시키는 VVT (가변 밸브 타이밍) 장치가 공지되어 있다. 일반적으로, 상기 가변 밸브 타이밍 장치에 있어서, 위상은 흡기 밸브 또는 배기 밸브를 개폐시키는 캠축을 스프로킷 등에 대하여 회전시킴으로써 변화된다. 캠축은 유압 모터 또는 전기 모터와 같은 엑츄에이터에 의해 회전된다.
이러한 가변 밸브 타이밍을 사용하는 밸브 타이밍의 정확한 제어를 위해, 현재의 실제 밸브 타이밍 (즉, 캠축 위상) 을 높은 정확도로 검출할 필요가 있다. 이에 대하여, 특허 문헌 1 (PCT 국제출원공보 제 04-506851 호) 은 센서 측정 오프셋 (offset) 의 자동교정을 통해 캠축 위상을 피드백제어하는 가변 밸브 타이밍 장치를 개시한다.
유압식 가변 밸브 타이밍 장치에서는 한랭시나 엔진 시동시에 유압이 저하되 거나 유압 제어의 응답성이 저하되어 가변 밸브 타이밍의 제어 정확도가 저하되는 문제가 있다. 그러므로, 구동원으로서 전기 모터를 사용하는 가변 밸브 타이밍 장치가 제안되었다 (예컨대, 일본특허공보 제 2003-295953 호 및 일본특허공보 제 2004-162706 호 참조).
특허 문헌 2 (일본특허공보 제 2003-295953 호) 는, 엑츄에이터로서 DC 서보모터를 사용하는 가변 밸브 타이밍 장치에 대해서, 제어되는 물체의 회전 위치에 따라 응답 성능이 변하는 것을 방지하고 모든 회전 제어 위치에서 균일한 제어 응답성을 보장하는 구성을 개시한다. 그러나, 제어되는 물체의 회전 각 (위상) 의 검출에 관해서, 이 문헌은 단순히 회전 각 센서의 출력을 사용하여 회전 각을 검출하는 것을 기재하고 있다. 검출 정확도를 향상시키기 위한 기술은 기재되어 있지 않다.
특허 문헌 3 (일본특허공보 제 2004-162706 호) 은 캠축의 회전 속도에 대하여 모터의 회전 속도를 변화시킴으로써 가변 밸브 타이밍을 가능하게 하는 가변 밸브 타이밍 장치를 개시한다. 특허 문헌 3 에 따르면, 상기 가변 밸브 타이밍 장치에서, 크랭크 각 센서로부터 출력되는 크랭크 각 신호 및 캠 각 센서로부터 출력되는 캠 각 신호에 기초하여, 캠 각 신호가 출력될 때의 실제 밸브 타이밍을 산출한다. 또한, 캠 각 신호가 출력된 때의 실제 밸브 타이밍으로부터의 밸브 타이밍의 변화량은 모터와 캠축 사이의 회전 속도의 차에 기초하여 산출되고, 캠 각 신호가 출력된 때의 실제 밸브 타이밍과 밸브 타이밍의 변화량을 사용하여, 최종 실제 밸브 타이밍을 산출한다. 그러므로, 캠축이 소정의 각만큼 회전할때마다 출력되는 캠 각 신호 발생간의 타이밍에서도, 보간 방식으로 밸브 타이밍을 검출할 수 있다.
엔진 속도가 높고 캠 각 신호 발생의 간격이 짧은 경우에는, 특허 문헌 3 에서와 같이 보간 방식으로 밸브 타이밍의 변화량을 산출할 필요가 없다. 이에 반해, 엔진 속도가 낮은 경우, 특히 엔진이 정지해있거나, 엔진이 엔진 속도가 불안정한 낮은 회전 속도 영역에 있는 경우에는, 크랭크 각 신호 및 캠 각 신호에 기초하여 실제 밸브 타이밍을 높은 정확도로 검출하는 것은 어렵다. 즉, 엔진 속도의 영역은 실제 밸브 타이밍 검출의 정확도에 영향을 준다.
특허 문헌 3 에 따른 가변 밸브 타이밍 장치에 있어서, 밸브 타이밍 변화량은 모터와 캠축 사이의 회전 속도의 차에 기초하여 연속적으로 산출된다. 그러므로, 밸브 타이밍을 산출하기 위한 연산 부하가 증가한다. 이는 예컨대 고속으로 대용량 처리를 할 수 있는 프로세서를 적용하기 위한 비용을 증가시킬 수도 있다. 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 는 실제 밸브 타이밍의 검출에 대한 연산 부하를 고려할 필요가 있는 점에 대해서는 기재하고 있지않다.
본 발명의 목적은 연산 부하를 과도하게 증가시키지 않으면서 엔진 속도의 변화에 따른 실제 밸브 타이밍 검출시에 정확도를 보장하는 가변 밸브 타이밍 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 엔진에 제공되는 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 한 밸브의 개폐 시기를 변화시키며, 엑츄에이터, 변경 기구, 제 1 검출기 내지 제 3 검출기, 및 위상 검출부를 포함하는 가변 밸브 타이밍 장치를 제공한다. 변경 기구는, 개폐 시기가 변화되는 밸브를 구동시키는 캠축의 크랭크축에 대한 회전 위상 차를 엑츄에이터의 작동량에 따른 변화량으로 변화시킴으로써 개폐 시기를 변화시키도록 되어 있다. 제 1 검출기는 크랭크축의 회전 각을 검출하도록 되어 있다. 제 2 검출기는 캠축의 회전 각을 검출하도록 되어 있다. 제 3 검출기는 엑츄에이터의 작동량을 검출하도록 되어 있다. 위상 검출부는 제 1 검출기 내지 제 3 검출기의 출력에 기초하여 개폐 시기가 변화되는 밸브의 실제 개폐 시기를 검출한다. 또한, 위상 검출부는 제 1 산출부, 제 2 산출부, 및 제 1 선택부를 포함한다. 제 1 산출부는 캠축의 회전 각에 대한 크랭크축의 회전 각의 관계에 기초하여 실제 개폐 시기를 산출한다. 제 2 산출부는 엑츄에이터의 작동량에 따른 캠축의 회전 위상의 차의 누적된 변화량에 기초하여 실제 개폐 시기를 산출한다. 제 1 선택부는 실제 개폐 시기를 검출하기 위해 엔진 속도에 따라 제 1 산출부 및 제 2 산출부 중 하나를 선택한다.
선택적으로는, 본 발명은 엔진에 제공되는 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 한 밸브의 개폐 시기를 변화시키며, 엑츄에이터, 변경 기구, 제 1 검출기 내지 제 3 검출기, 및 제어장치를 포함하는 가변 밸브 타이밍 장치를 제공한다. 변경 기구는, 개폐 시기가 변화되는 밸브를 구동시키는 캠축의 크랭크축에 대한 회전 위상 차를 엑츄에이터의 작동량에 따른 변화량으로 변화시킴으로써 개폐 시기를 변화시키도록 되어 있다. 제 1 검출기는 크랭크축의 회전 각을 검출한다. 제 2 검출기는 캠축의 회전 각을 검출한다. 제 3 검출기는 엑츄에이터의 작동량을 검출한다. 제어장치는 제 1 검출기 내지 제 3 검출기의 출력에 기초하여 개폐 시기가 변화되는 밸브의 실제 개폐 시기를 검출한다. 또한, 제어장치는, 실제 개폐 시기를 검출하기 위해, 캠축의 회전 각에 대한 크랭크축의 회전 각의 관계에 기초하여 실제 개폐 시기를 산출하기 위한 제 1 산출 연산과 엑츄에이터의 작동량에 따른 캠축의 회전 위상 차의 누적된 변화량에 기초하여 실제 개폐 시기를 산출하기 위한 제 2 산출 연산 중 한 연산을 엔진 속도에 따라 선택하도록 되어 있다.
본 발명은 엔진에 제공되는 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 한 밸브의 개폐 시기를 변화시키기 위한 가변 밸브 타이밍 장치의 밸브 위상을 검출하는 방법으로서, 제 1 산출 단계 및 제 2 산출 단계 그리고 제 1 선택 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 가변 밸브 타이밍 장치는 엑츄에이터, 변경 기구, 및 제 1 검출기 내지 제 3 검출기를 포함한다. 변경 기구는 개폐 시기가 변화되는 밸브를 구동시키는 캠축의 크랭크축에 대한 회전 위상 차를 엑츄에이터의 작동량에 따른 변화량으로 변화시킴으로써 개폐 시기를 변화시키도록 되어 있다. 제 1 검출기는 크랭크축의 회전 각을 검출한다. 제 2 검출기는 캠축의 회전 각을 검출한다. 제 3 검출기는 엑츄에이터의 작동량을 검출한다. 제 1 산출 단계에서, 개폐 시기가 변화되는 밸브의 실제 개폐 시기는 캠축의 검출된 회전 각에 대한 크랭크축의 검출된 회전 각의 관계에 기초하여 산출된다. 제 2 산출 단계에서, 실제 개폐 시기는 엑츄에이터의 작동량에 따른 캠축의 회전 위상 차의 검출된 누적 변화량에 기초하여 산출된다. 제 1 선택 단계에서, 실제 개폐 시기를 검출하기 위해, 제 1 산출 단계 및 제 2 산출 단계 중 한 단계가 엔진 속도에 따라 선택된다.
가변 밸브 타이밍 장치 또는 그 밸브 위상 검출 방법에 따르면, 크랭크축 및 캠축의 회전 각을 검출하고 캠축에 대한 크랭크축의 회전 위상의 관계에 기초하여 실제 개폐 시기 (실제 밸브 타이밍) 를 결정하는 제 1 산출 방법, 및 엑츄에이터의 작동량에 따라 회전 위상을 변화시키는 변경 기구에 의해 얻어지는 캠축 회전 위상의 누적된 변화량에 기초하여 실제 밸브 타이밍을 산출하는 제 2 산출 방법이 엔진 속도의 영역에 따라 적절히 선택될 수도 있으며, 그에 따라 실제 밸브 타이밍이 검출될 수 있다. 그러므로, 제 2 산출 방법의 연속적인 실행에 의한 연산 부하의 과도한 증가를 회피할 수 있고, 엔진 속도의 어떤 영역에서든 충분히 높은 정확도로 실제 밸브 타이밍을 검출할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치에 있어서, 제 1 선택부는 엔진 속도가 소정의 값보다 더 높을 때는 제 1 산출부를 선택하고 엔진 속도가 소정의 값보다 더 높지 않을 때는 제 2 산출부를 선택한다. 선택적으로는, 제어장치는 엔진 속도가 소정의 값보다 더 높을 때는 제 1 산출 연산에 기초하여 실제 개폐 시기를 검출하고, 엔진 속도가 소정의 값보다 더 높지 않을 때는 제 2 산출 연산에 기초하여 실제 개폐 시기를 검출하도록 되어 있다.
본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치를 위한 밸브 위상 검출 방법에 따르면, 제 1 선택 단계에서, 엔진 속도가 소정의 값보다 더 높을 경우에는, 제 1 산출 단계가 선택되고, 엔진 속도가 소정의 값보다 더 높지 않을 경우에는, 제 2 산출 단계가 선택된다.
상기 가변 밸브 타이밍 장치에 있어서, 크랭크축 및 캠축의 회전 속도가 낮고 불안정한 낮은 회전 속도의 영역에서도, 실제 밸브 타이밍은 엑츄에이터의 작동량에 따라 변경 기구에 의해 얻어지는 캠축 회전 위상의 변화량의 누적에 기초하여 충분히 높은 정확도로 검출될 수 있다 (제 2 산출 방법). 또한, 크랭크축 및 캠축의 회전 속도가 비교적 안정적이고, 크랭크축 및 캠축의 회전 각의 검출에 기초하는 밸브 타이밍 산출의 빈도가 증가하는 높은 회전 속도의 영역에서는, 제 2 산출 방법에 의한 밸브 타이밍 검출은 실행되지 않는다. 그러므로, 실제 밸브 타이밍을 충분히 높은 정확도로 효율적으로 검출할 수 있으면서도 연산 부하의 과도한 증가를 회피할 수 있다.
더 바람직하게는, 가변 밸브 타이밍 장치는 추가로 이상 처리부를 포함한다. 이상 처리부는, 엔진 속도가 제 1 선택부가 제 2 산출부를 선택하는 영역에 있는 동안 제 3 검출기에서 이상이 발생하는 경우, 실제 개폐 시기의 검출을 중단시키고, 엑츄에이터에 의한 개폐 시기의 변화를 금지시킨다. 특히 이러한 구성에 있어서, 이상 처리부는 전력 공급 중단부를 포함한다. 전력 공급 중단부는, 엔진 속도가 상기 영역에 있는 동안 제 3 검출기에서 이상이 발생하는 경우에, 엑츄에이터로의 전력 공급을 중단시킨다.
선택적으로는, 제어장치는, 제 2 산출 연산에 의해 실제 개폐 시기가 검출되는 영역에 엔진 속도가 있는 동안 제 3 검출기에서 이상이 발생하는 경우에, 실제 개폐 시기의 검출을 중단시키고, 엑츄에이터에 의한 개폐 시기의 변화를 금지시키도록 되어 있다. 또한, 제어장치는 상기 엔진 속도의 영역에서 제 3 검출기에 이상이 발생하는 경우에는 엑츄에이터로의 전력 공급을 중단시키도록 구성될 수도 있다.
더 바람직하게는, 가변 밸브 타이밍 장치의 밸브 위상 검출 방법은 추가로 이상 처리 단계를 포함한다. 이상 처리 단계에서는, 엔진 속도가 제 1 선택 단계에서 제 2 산출 단계가 선택되는 영역에 있는 동안 제 3 검출기에서 이상이 발생하는 경우에 실제 개폐 시기의 검출을 중단시키고, 엑츄에이터에 의한 개폐 시기의 변화를 금지시킨다. 선택적으로는, 상기 방법은 이상 처리 단계에서 개폐 시기의 변화가 중단되는 경우에 엑츄에이터로의 전력 공급을 중단시키는 단계를 더 포함한다.
이러한 구성에 의해, 실제 밸브 타이밍이 엑츄에이터 작동량에 기초하여 검출되는 엔진 속도의 영역에서, 엑츄에이터 작동량의 검출에 이상이 있는 경우 (전형적으로는, 센서의 고장시), 밸브 타이밍의 잘못된 검출에 기초하는 밸브 타이밍의 이상 제어를 방지할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 가변 밸브 타이밍 장치에 있어서, 위상 검출부는 추가로 제 2 선택부 및 제 3 산출부를 포함한다. 제 2 선택부는 실제 개폐 시기를 검출하기 위해 엔진 속도의 소정의 영역에서 제 1 산출부 및 제 2 산출부 양자를 선택한다. 제 3 산출부는 엔진 속도의 소정의 영역에서 제 2 산출부에 의해 산출된 값으로 제 1 산출부에 의해 산출된 값을 수정함으로써 실제 개폐 시기를 산출하도록 되어 있다. 선택적으로는, 제어장치는 또한 엔진 속도의 소정의 영역에서 제 1 산출 연산 및 제 2 산출 연산 양자를 실행하고, 제 2 산출 연산에 의해 산출된 값으로 제 1 산출 연산에 의해 산출된 값을 수정함으로써 실제 개폐 시기를 산출하도록 되어 있다.
바람직하게는, 가변 밸브 타이밍 장치의 밸브 위상 검출 방법은 추가로 제 2 선택 단계 및 제 3 산출 단계를 포함한다. 제 2 선택 단계에서, 제 1 산출 단계 및 제 2 산출 단계 양자가 소정의 엔진 속도 영역에서 실제 개폐 시기를 검출하도록 선택된다. 제 3 산출 단계에서, 실제 개폐 시기는 제 2 산출 단계에서 산출된 값으로 제 1 산출 단계에서 산출된 값을 수정함으로써 산출된다.
가변 밸브 타이밍 장치 또는 그 밸브 위상 검출 방법에 있어서, 소정의 엔진 속도의 영역에서, 크랭크축의 회전 각 및 캠축의 회전 각의 검출에 기초하는 밸브 타이밍 산출 (제 1 산출 방법) 이 엑츄에이터의 작동량에 따른 캠축 회전 위상의 변화량의 누적에 기초하는 밸브 타이밍 산출 (제 2 산출 방법) 에 의해 백업되는 동안, 실제 밸브 타이밍을 검출할 수 있다. 그러므로, 제 1 산출 방법의 적용이 바람직한 영역 (높은 회전 속도의 영역) 과 제 2 산출 방법의 적용이 바람직한 영역 (낮은 회전 속도의 영역) 사이의 경계에서의 실제 밸브 타이밍 검출의 정확도를 향상시킬 수 있다.
더 바람직하게는, 위상 검출부는 추가로 제 4 산출부를 포함한다. 제 4 산출부는, 엔진 속도의 소정의 영역에서 제 3 검출기에 이상이 발생하는 경우에, 제 2 산출부에 의해 산출된 값을 사용하지 않고 제 1 산출부에 의해 산출된 값에 기초하여 실제 개폐 시기를 산출하도록 되어 있다. 선택적으로는, 제어장치 또한 소정의 엔진 속도 영역에서 제 3 검출기에 이상이 발생하는 경우에 제 2 산출부에 의해 산출된 값을 사용하지 않고 제 1 산출부에 의해 산출된 값에 기초하여 실제 개폐 시기를 산출하도록 되어 있다.
더 바람직하게는, 가변 밸브 타이밍 장치의 밸브 위상 검출 방법은 추가로 제 4 산출 단계를 포함한다. 제 4 산출 단계에서는, 소정의 엔진 속도 영역에서 제 3 검출기에 이상이 발생하는 경우에, 제 2 산출 단계에서 산출된 값을 사용하지 않고 제 1 산출 단계에서 산출된 값에 기초하여 실제 개폐 시기를 산출한다.
이러한 구성 때문에, 엑츄에이터 작동량의 검출에 이상이 있는 경우에 (전형적으로는, 센서 고장시), 이상 검출값으로 인한 실제 밸브 타이밍 검출시의 오차를 방지할 수 있다.
더 바람직하게는, 가변 밸브 타이밍 장치 또는 그 밸브 위상 검출 방법에 있어서, 엑츄에이터는 모터로 형성되고, 엑츄에이터의 작동량은 캠축에 대한 모터의 회전 속도의 차이다. 변경 기구는, 개폐 시기가 제 1 영역에 있는 경우와 제 2 영역에 있는 경우에, 엑츄에이터의 작동량에 대한 개폐 시기의 변화량의 비가 상이하고, 개폐 시기의 변화 방향이 동일하도록 개폐 시기를 변화시킨다.
또한, 제 2 산출부는 미리 얻은 개폐 시기와 비 사이의 대응관계 및 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 기초하여 실제 개폐 시기의 변화량을 산출하고, 마지막으로 산출된 실제 개폐 시기에 산출된 변화량을 더함으로써 현재의 실제 개폐 시기를 산출한다. 선택적으로는, 제어장치 또한 미리 얻은 개폐 시기와 비 사이의 대응관계 및 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 기초하여 실제 개폐 시기의 변화량을 산출하고, 마지막으로 산출된 실제 개폐 시기에 산출된 변화량을 더함으로써 현재의 실제 개폐 시기를 산출하도록 되어 있다. 또한, 제 2 산출 단계는, 미리 얻은 개폐 시기와 비 사이의 대응관계 및 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 기초하여 실제 개폐 시기의 변화량을 산출하는 하위단계, 및 마지막으로 산출된 실제 개폐 시기에 산출된 변화량을 더함으로써 현재의 실제 개폐 시기를 산출하는 하위단계를 갖는다.
가변 밸브 타이밍 장치 또는 그 밸브 위상 검출 방법에 따르면, 엑츄에이터 작동량에 대한 밸브 타이밍의 변화량의 비가 현재의 밸브 타이밍에 따라 변하는 구성에서도, 엑츄에이터의 작동량에 따른 캠축 위상의 변화량의 누적에 기초하여 밸브 개폐 시기 검출의 정확도를 보장할 수 있다.
선택적으로 또는 더 바람직하게는, 가변 밸브 타이밍 장치 또는 그 밸브 위상 검출 방법에 있어서, 엑츄에이터는 모터로 형성되고, 엑츄에이터의 작동량은 캠축에 대한 모터의 회전 속도의 차이다. 가변 밸브 타이밍 장치는 추가로 명령값 설정부 및 모터 제어 유닛을 포함한다. 명령값 설정부는 개폐 시기의 요구되는 변화량에 대응하는 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 따라 모터의 회전 속도 명령값을 설정한다. 모터 제어 유닛은 명령값 설정부에 의한 회전 속도 명령값에 따라 모터의 회전 속도를 제어한다. 모터 제어 유닛은 명령값 설정부에 의해 설정된 회전 속도 명령값 및 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 기초하는 설정 제어와 회전 속도 명령값으로부터의 실제 회전 속도의 편차에 기초하는 피드백 제어의 조합으로 모터로의 전력 공급을 제어한다. 선택적으로는, 제어장치는, 개폐 시기의 요구되는 변화량에 대응하는 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 따라 모터의 회전 속도 명령값을 설정한다.
가변 밸브 타이밍 장치 또는 그 밸브 위상 검출 방법에 따르면, 전기 모터의 제어량의 편차 (회전 속도의 편차 등) 에 기초하는 간단한 피드백 제어에 비해, 엑츄에이터의 작동량에 관련된 작동 명령값 (예컨대, 전기 모터의 회전 속도 명령값) 의 변화를 더 신속하게 추종하도록 엑츄에이터 작동량 (전기 모터의 회전 속도 등) 을 조정할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 중요한 이점은, 가변 밸브 타이밍 장치에서 연산 부하를 과도하게 증가시키지 않으면서 엔진 속도의 변화에 따라 실제 밸브 타이밍 검출의 정확도를 보장할 수 있다는 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따라 가변 밸브 타이밍 장치가 장착되어 있는 차량의 엔진의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 2 는 흡기 캠축의 위상을 규정하는 맵을 보여준다.
도 3 은 흡기 VVT 기구의 단면도이다.
도 4 는 도 3 의 A-A 단면도이다.
도 5 는 도 3 의 (제 1) B-B 단면도이다.
도 6 은 도 3 의 (제 2) B-B 단면도이다.
도 7 은 도 3 의 C-C 단면도이다.
도 8 은 도 3 의 D-D 단면도이다.
도 9 는 흡기 VVT 기구 전체의 감속기어비를 보여준다.
도 10 은 스프로킷에 대한 가이드 플레이트의 위상과 흡기 캠축의 위상 사이의 관계를 보여준다.
도 11 은 본 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치에 의한 흡기 밸브 위상의 제어 구조를 보여주는 개략적인 블록도이다.
도 12 는 본 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 엑츄에이터인 전기 모터의 회전 속도 제어를 보여주는 블록도이다.
도 13 은 전기 모터의 속도 제어를 보여주는 개략적인 도표이다.
도 14 는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치에서 실제 흡기 밸브 위상을 검출하는 제 1 실시예를 보여주는 순서도이다.
도 15 는 전기 모터의 상대 회전 속도를 검출하는 방법을 보여주는 파형도이다.
도 16 은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치에서 실제 흡기 밸브 위상을 검출하는 제 2 실시예를 보여주는 순서도이다.
도 17 은 도 14 에 도시된 흡기 밸브 위상의 검출에 있어서 센서 고장시의 처리를 보여주는 순서도이다.
도 18 은 도 16 에 도시된 흡기 밸브 위상의 검출에 있어서 센서 고장시의 처리를 보여주는 순서도이다.
도면을 참조하여, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이다. 이하의 설명에서, 동일한 부분은 동일한 도면 부호로 나타낸다. 그것들의 명칭 및 기능 또한 동일하다. 그러므로, 그것들에 대한 상세한 설명은 반복하지 않을 것이다.
도 1 을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따라, 가변 밸브 타이밍 장치가 장착된 차량의 엔진에 대하여 설명한다.
엔진 (1000) 은 각각 4 개의 실린더 군을 포함하는 제 1 뱅크 (1010) 및 제 2 뱅크 (1012) 를 구비하는 V 형 8 실린더 엔진이다. 여기서, 본 발명의 적용은 어떤 엔진 유형으로 제한되지 않고, 이하에서 설명할 가변 밸브 타이밍 장치는 V 형 8 실린더 엔진과 상이한 유형의 엔진에 적용될 수 있다.
엔진 (1000) 안으로, 공기는 에어클리너 (1020) 로부터 흡입된다. 흡입되는 공기의 양은 스로틀 밸브 (1030) 에 의해 조정된다. 스로틀 밸브 (1030) 는 모터에 의해 구동되는 전자식 스로틀 밸브이다.
공기는 흡기 매니폴드 (1032) 를 통해 실린더 (1040) 에 공급된다. 공기는 실린더 (1040) (연소실) 에서 연료와 혼합된다. 분사장치 (1050) 로부터 실린더 (1040) 안으로 연료가 직접 분사된다. 즉, 실린더 (1040) 내에 분사장치 (1050) 의 분사 구멍이 제공된다.
연료는 흡기 행정에 분사된다. 연료 분사 시기는 흡기 행정으로 제한되지 않는다. 또한, 본 실시예에서, 엔진 (1000) 은 실린더 (1040) 내에 배치되는 분사장치 (1050) 의 분사 구멍을 구비하는 직접분사 엔진으로 설명된다. 그러나, 직분식 (실린더내) 분사장치 (1050) 이외에, 포트 분사장치가 제공될 수도 있다. 또한, 단지 포트 분사장치만 제공될 수도 있다.
실린더 (1040) 내의 공기-연료 혼합기는 점화 플러그 (1060) 에 의해 착화되고 연소된다. 연소 후의 공기-연료 혼합기, 즉 배기가스는 3원촉매 (1070) 에 의해 정화된 후에 차량의 외부로 배출된다. 공기-연료 혼합기는 연소되어 피스톤 (1080) 을 누르고 그에 따라 크랭크축 (1090) 을 회전시킨다.
실린더 (1040) 의 상부에는, 흡기 밸브 (1100) 및 배기 밸브 (1110) 가 제공된다. 흡기 밸브 (1100) 는 흡기 캠축 (1120) 에 의해 구동된다. 배기 밸브 (1110) 는 배기 캠축 (1130) 에 의해 구동된다. 흡기 캠축 (1120) 과 배기 캠축 (1130) 은 체인 및 기어와 같은 부품에 의해 연결되어 동일한 회전 속도 (크랭크축 (1090) 의 회전 속도의 2분의 1) 로 회전한다. 축과 같은 회전체의 회전 속도는 일반적으로 단위시간당 회전수 (전형적으로는, 분당 회전수: rpm) 로 나타낸다.
흡기 밸브 (1100) 는 흡기 캠축 (1120) 에 제공되는 흡기 VVT 기구 (2000) 에 의해 그 위상 (개폐 시기) 이 제어된다. 배기 밸브 (1110) 는 배기 캠축 (1130) 에 제공되는 배기 VVT 기구 (3000) 에 의해 그 위상 (개폐 시기) 이 제어된다.
본 실시예에 있어서, 흡기 캠축 (1120) 및 배기 캠축 (1130) 은 흡기 밸브 (1100) 및 배기 밸브 (1110) 의 각각의 위상을 제어하기 위한 VVT 기구에 의해 회전된다. 여기서, 위상 제어 방법은 상기의 방법으로 제한되지 않는다.
흡기 VVT 기구 (2000) 는 전기 모터 (2060) (도 3 에 도시되어 있음) 에 의해 작동된다. 전기 모터 (2060) 는 전자 제어 유닛 (ECU) (4000) 에 의해 제어 된다. 전기 모터 (2060) 의 전류 및 전압은 전류계 (비도시) 및 전압계 (비도시) 에 의해 검출되고, 그 값은 ECU (4000) 에 입력된다.
배기 VVT 기구 (3000) 는 유압식으로 작동된다. 여기서, 흡기 VVT 기구 (2000) 가 유압식으로 작동되고, 배기 VVT 기구 (3000) 가 전기 모터에 의해 작동될 수도 있다.
ECU (4000) 에는, 크랭크 각 센서 (5000) 로부터 크랭크축 (1090) 의 회전 속도 및 크랭크 각을 나타내는 신호가 입력된다. 또한, ECU (4000) 에는, 캠 위치 센서 (5010) 로부터 흡기 캠축 (1120) 및 배기 캠축 (1130) 의 각각의 위상 (위상: 회전 방향의 캠축 위치) 을 나타내는 신호가 입력된다.
또한, ECU (4000) 에는, 냉각제 온도 센서 (5020) 로부터 엔진 (1000) 의 수온 (냉각제 온도) 을 나타내는 신호와 공기유량계 (5030) 로부터 엔진 (1000) 의 흡입 공기량 (엔진 (1000) 에 흡입되는 공기량) 을 나타내는 신호가 입력된다.
센서로부터 입력되는 이러한 신호와 메모리 (비도시) 에 저장되는 맵 및 프로그램에 기초하여, ECU (4000) 는 엔진 (1000) 이 원하는 작동 상태에서 작동되도록 예컨대 스로틀 개도, 점화 시기, 연료 분사 시기, 분사되는 연료의 양, 흡기 밸브 (1100) 의 위상, 및 배기 밸브 (1110) 의 위상 등을 제어한다.
본 실시예에 있어서, ECU (4000) 는 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이 엔진 속도 (NE) 및 흡입 공기량 (KL) 을 변수로서 사용하는 맵에 기초하여 흡기 밸브 (1100) 의 위상을 결정한다. 흡기 밸브 (1100) 의 위상을 결정하기 위해 각각의 냉각제 온도에 대한 복수의 맵이 저장된다.
이하에서, 흡기 VVT 기구 (2000) 에 대하여 더 설명한다. 여기서, 배기 VVT 기구 (3000) 는 하기와 같은 흡기 VVT 기구 (2000) 의 구성과 동일한 구성을 가질 수도 있고, 또는 각각의 흡기 VVT 기구 (2000) 및 배기 VVT 기구 (3000) 가 하기와 같은 흡기 VVT 기구 (2000) 의 구성과 동일한 구성을 가질 수도 있다.
도 3 에 도시되어 있는 바와 같이, 흡기 VVT 기구 (2000) 는 스프로킷 (2010), 캠 플레이트 (2020), 링크 기구 (2030), 가이드 플레이트 (2040), 감속기어 (2050), 및 전기 모터 (2060) 를 포함한다.
스프로킷 (2010) 은 체인 등을 통해 크랭크축 (1090) 에 연결된다. 스프로킷 (2010) 의 회전 속도는 흡기 캠축 (1120) 및 배기 캠축 (1130) 과 마찬가지로 크랭크축 (1090) 의 회전 속도의 2분의 1이다. 흡기 캠축 (1120) 은 스프로킷 (2010) 의 회전 축선과 동심으로 제공되고, 스프로킷 (2010) 에 대해 상대회전 할 수 있다.
캠 플레이트 (2020) 는 핀 (1) (2070) 에 의해 흡기 캠축 (1120) 에 연결된다. 캠 플레이트 (2020) 는 스프로킷 (2010) 에서 흡기 캠축 (1120) 과 함께 회전한다. 여기서, 캠 플레이트 (2020) 및 흡기 캠축 (1120) 은 하나의 유닛으로 통합될 수도 있다.
링크 기구 (2030) 는 아암 (1) (2031) 및 아암 (2) (2032) 으로 구성된다. 도 3 의 A-A 단면인 도 4 에 도시되어 있는 바와 같이, 아암이 흡기 캠축 (1120) 의 회전 축선에 대해 서로 점 대칭이 되도록, 스프로킷 (2010) 내에 한 쌍의 아암 (1) (2031) 이 제공된다. 각각의 아암 (1) (2031) 은 아암이 핀 (2) (2072) 을 중심으로 요동할 수 있도록 스프로킷 (2010) 에 연결된다.
도 3 의 B-B 단면인 도 5, 및 흡기 밸브 (1100) 의 위상이 도 5 의 상태에 대해 진각되어 있는 상태를 보여주는 도 6 에 도시되어 있는 바와 같이, 아암 (1) (2031) 과 캠 플레이트 (2020) 는 아암 (2) (2032) 에 의해 연결된다.
아암 (2) (2032) 은 핀 (3) (2074) 을 중심으로 그리고 아암 (1) (2031) 에 대해 요동할 수 있도록 지지된다. 또한, 아암 (2) (2032) 은 핀 (4) (2076) 을 중심으로 그리고 캠 플레이트 (2020) 에 대해 요동할 수 있도록 지지된다.
한 쌍의 링크 기구 (2030) 는 흡기 캠축 (1120) 이 스프로킷 (2010) 에 대해 회전되게 하여 흡기 밸브 (1100) 의 위상을 변화시킨다. 따라서, 쌍으로된 링크 기구 (2030) 중 하나가 손상되거나 파손되더라도, 다른 링크 기구가 흡기 밸브 (1100) 의 위상을 변화시키는데 사용될 수 있다.
다시 도 3 을 참조하면, 가이드 플레이트 (2040) 를 향하는 표면인 각각의 링크 기구 (2030) (아암 (2) (2032)) 의 표면에는, 제어 핀 (2034) 이 제공된다. 제어 핀 (2034) 은 핀 (3) (2074) 과 동심으로 제공된다. 각각의 제어 핀 (2034) 은 가이드 플레이트 (2040) 에 제공된 가이드 홈 (2042) 에서 미끄러진다.
각각의 제어 핀 (2034) 은 가이드 플레이트 (2040) 의 가이드 홈 (2042) 에서 미끄러져서, 반경 방향으로 이동된다. 각각의 제어 핀 (2034) 의 반경방향 이동은 흡기 캠축 (1120) 이 스프로킷 (2010) 에 대해 회전하게 한다.
도 3 의 C-C 단면인 도 7 에 도시되어 있는 바와 같이, 가이드 홈 (2042) 은 가이드 플레이트 (2040) 의 회전이 각각의 제어 핀 (2034) 을 반경 방향으로 이동 시키도록 나선 형상으로 형성되어 있다. 여기서, 가이드 홈 (2042) 의 형상은 이것으로 제한되지 않는다.
제어 핀 (2034) 이 가이드 플레이트 (2040) 의 축 중심으로부터 반경 방향으로 더 이동함에 따라, 흡기 밸브 (1100) 의 위상은 더 많이 지각된다. 즉, 위상의 변화량은 제어 핀 (2034) 의 반경방향 이동에 의해 발생되는 링크 기구 (2030) 의 작동량에 대응하는 값을 갖는다. 선택적으로는, 흡기 밸브 (1100) 의 위상은, 제어 핀 (2034) 이 가이드 플레이트 (2040) 의 축 중심으로부터 반경 방향으로 더 이동함에 따라 더 많이 진각될 수도 있다.
도 7 에 도시되어 있는 바와 같이, 제어 핀 (2034) 이 가이드 홈 (2042) 의 단부에 접할 때, 링크 기구 (2030) 의 작동은 억제된다. 그러므로, 제어 핀 (2034) 이 가이드 홈 (2042) 에 접할 때의 위상은 최대 지각 또는 최대 진각의 위상이다.
도 3 을 다시 참조하면, 안내 플레이트 (2040) 에는, 가이드 플레이트 (2040) 와 감속 기어 (2050) 를 서로 연결하기 위해, 감속 기어 (2050) 를 향하는 그 표면에 복수의 홈부 (2044) 가 제공된다.
감속 기어 (2050) 는 외치 기어 (2052) 와 내치 기어 (2054) 로 구성된다. 외치 기어 (2052) 는 스프로킷 (2010) 과 함께 회전하도록 스프로킷 (2010) 에 대해 고정된다.
내치기어 (2054) 는 가이드 플레이트 (2040) 의 홈부 (2044) 에 수용되는 복수의 돌출부 (2056) 를 구비한다. 내치기어 (2054) 는 전기 모터 (2060) 의 출 력축의 축 중심 (2064) 에 대해 편심되어 형성된 커플링 (2062) 의 편심 축선 (2066) 에 대해 회전가능하게 지지된다.
도 8 은 도 3 의 D-D 단면을 보여준다. 내치기어 (2054) 는 그 이의 일부가 외치기어 (2052) 와 맞물리도록 제공된다. 전기 모터 (2060) 의 출력축의 회전 속도가 스프로킷 (2010) 의 회전 속도와 동일한 경우, 커플링 (2062) 과 내치기어 (2054) 는 외치기어 (2052) (스프로킷 (2010)) 의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 회전한다. 이 경우, 가이드 플레이트 (2040) 는 스프로킷 (2010) 의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 회전하고, 따라서 흡기 밸브 (1100) 의 위상은 유지된다.
전기 모터 (2060) 에 의해 커플링 (2062) 이 축 중심 (2064) 을 중심으로 외치기어 (2052) 에 대해 상대회전하는 경우, 내치기어 (2054) 전체가 축 중심 (2064) 을 중심으로 공전하는 동시에 내치기어 (2054) 가 편심 축선 (2066) 을 중심으로 자전한다. 내치기어 (2054) 의 회전 운동은 가이드 플레이트 (2040) 가 스프로킷 (2010) 에 대해 상대회전하게 하고, 따라서 흡기 밸브 (1100) 의 위상은 변한다.
흡기 밸브 (1100) 의 위상은 감속 기어 (2050), 가이드 플레이트 (2040), 및 링크 기구 (2030) 로 전기 모터 (2060) 의 출력축과 스프로킷 (2010) 사이의 상대 회전 (전기 모터 (2060) 의 작동량) 의 회전 속도를 감소시킴으로써 변한다. 여기서, 전기 모터 (2060) 의 출력축과 스프로킷 (2010) 사이의 상대 회전의 회전 속도는 증가되어 흡기 밸브 (1100) 의 위상을 변화시킬 수도 있다. 전기 모터 (2060) 의 출력축에는, 출력축의 회전각 (회전 방향의 출력축의 위치) 을 나타내는 신호를 출력하는 모터 회전각 센서 (5050) 가 제공된다. 모터 회전각 센서 (5050) 는 일반적으로 전기 모터의 출력축이 소정의 각만큼 회전할 때마다 펄스 신호를 발생시키도록 구성된다. 모터 회전각 센서 (5050) 의 출력에 기초하여, 전기 모터 (2060) 의 출력축의 회전 속도 (이하에서, 간단히 전기 모터 (2060) 의 회전 속도라 함) 를 검출할 수 있다.
도 9 에 도시되어 있는 바와 같이, 흡기 VVT 기구 (2000) 전체의 감속 기어비, 즉 위상 변화량에 대한 전기 모터 (2060) 의 출력축과 스프로킷 (2010) 사이의 상대 회전의 회전 속도의 비는 흡기 밸브 (1100) 의 위상에 따른 값을 가질수도 있다. 본 실시예에 있어서, 감속기어비가 클수록, 전기 모터 (2060) 의 출력축과 스프로킷 (2010) 사이의 상대 회전의 회전 속도에 대한 위상 변화량은 작아진다.
흡기 밸브 (1100) 의 위상이 최대 지각으로부터 CA (1) 까지의 제 1 영역에 있는 경우, 흡기 VVT 기구 (2000) 전체의 감속기어비는 R(1) 이다. 흡기 밸브 (1100) 의 위상이 CA(2) (CA(2) 는 CA(1) 에 대해 진각되어 있음) 로부터 최대 진각까지의 제 2 영역에 있는 경우, 흡기 VVT 기구 (2000) 전체의 감속기어비는 R(2) (R(1)＞R(2)) 이다.
흡기 밸브 (1100) 의 위상이 CA(1) 으로부터 CA(2) 까지의 제 3 영역에 있는 경우, 흡기 VVT 기구 (2000) 전체의 감속기어비는 소정의 변화율 ((R(2)-R(1))/(CA(2)-CA(1)) 로 변한다.
상기의 구성에 기초하여, 본 실시예의 가변 밸브 타이밍 장치의 흡기 VVT 기 구 (2000) 는 하기와 같이 작용한다.
흡기 밸브 (1100) 의 위상 (흡기 캠축 (1120)) 이 진각되는 경우, 전기 모터 (2060) 는 스프로킷 (2010) 에 대해 가이드 플레이트 (2040) 를 상대회전시키도록 작동하고, 따라서 도 10 에 도시되어 있는 바와 같이 흡기 밸브 (1100) 의 위상을 진각시킨다.
흡기 밸브 (1100) 의 위상이 최대 지각과 CA(1) 사이의 제 1 영역에 있는 경우, 전기 모터 (2060) 의 출력축과 스프로킷 (2010) 사이의 상대 회전의 회전 속도는 감속기어비 (R(10)) 로 감소되고, 흡기 밸브 (1100) 의 위상은 진각된다.
흡기 밸브 (1100) 의 위상이 CA(2) 와 최대 진각 사이의 제 2 영역에 있는 경우, 전기 모터 (2060) 의 출력축과 스프로킷 (2010) 사이의 상대 회전의 회전 속도는 감속기어비 (R(2)) 로 감소되고, 흡기 밸브 (1100) 의 위상은 진각된다.
흡기 밸브 (1100) 의 위상이 지각되는 경우, 전기 모터 (2060) 의 출력축은 흡기 밸브의 위상이 진각되는 경우의 방향과 반대 방향으로 스프로킷 (2010) 에 대해 상대회전한다. 위상을 진각시키는 경우에서와 같이, 위상이 지각되고 흡기 밸브 (1100) 의 위상이 최대 지각과 CA(1) 사이의 제 1 영역에 있는 경우, 전기 모터 (2060) 의 출력축과 스프로킷 (2010) 사이의 상대 회전의 회전 속도는 감속기어비 (R(1)) 로 감소되고 위상은 지각된다. 또한, 흡기 밸브 (1100) 의 위상이 CA(2) 와 최대 진각 사이의 제 2 영역에 있는 경우, 전기 모터 (2060) 의 출력축과 스프로킷 (2010) 사이의 상대 회전의 회전 속도는 감속기어비 (R(2)) 로 감소되고 위상은 지각된다.
따라서, 전기 모터 (2060) 의 출력축과 스프로킷 (2010) 사이의 상대 회전의 방향이 같은한, 최대 지각과 CA(1) 사이의 제 1 영역 및 CA(2) 와 최대 진각 사이의 제 2 영역의 양 영역에 대해 흡기 밸브 (1100) 의 위상은 진각되거나 지각될 수 있다. 여기서, CA(2) 와 최대 진각 사이의 제 2 영역에 대해, 위상은 더 진각되거나 더 지각될 수 있다. 따라서, 넓은 범위에서 위상을 변화시킬 수 있다.
또한, 최대 지각과 CA(1) 사이의 제 1 영역에 대해 감속기어비는 크기 때문에, 엔진 (1000) 이 작동함에 따라 흡기 캠축 (1120) 에 작용하는 토크로 전기 모터 (2060) 의 출력축을 회전시키기 위해서는 큰 토크가 필요하다. 그러므로, 전기 모터 (2060) 가 정지해 있는 경우에서와 같이 전기 모터 (2060) 가 토크를 발생시키지 않는 경우에도, 흡기 캠축 (1120) 에 작용하는 토크에 의한 전기 모터 (2060) 의 출력축의 회전을 방지할 수 있다. 그러므로, 제어하에 결정되는 위상으로부터 실제 위상이 변하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 엑츄에이터인 전기 모터 (2060) 로의 전력 공급이 중단되는 경우, 의도하지 않은 위상의 변화를 방지할 수 있다.
흡기 밸브 (1100) 의 위상이 CA(1) 과 CA(2) 사이의 제 3 영역에 있는 경우, 전기 모터 (2060) 의 출력축과 스프로킷 (2010) 사이의 상대 회전의 회전 속도는 소정의 변화율로 변하는 감속기어비로 감소되고, 흡기 밸브 (1100) 의 위상이 진각되거나 지각될 수도 있다.
따라서, 위상이 제 1 영역으로부터 제 2 영역으로 또는 제 2 영역으로부터 제 1 영역으로 변하는 경우, 전기 모터 (2060) 의 출력축과 스프로킷 (2010) 사이 의 상대 회전의 회전 속도에 대한 위상의 변화량은 점진적으로 증가하거나 감소할 수 있다. 이와 같이, 위상의 변화량이 급격하게 계단식으로 변하는 것을 억제할 수 있어, 위상의 급격한 변화를 억제하게 된다. 따라서, 위상 제어능력을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이, 본 실시예의 가변 밸브 타이밍 장치를 위한 흡기 VVT 기구에 있어서, 흡기 밸브의 위상이 최대 지각으로부터 CA(1) 까지의 영역에 있는 경우, 흡기 VVT 기구 (2000) 전체의 감속기어비는 R(1) 이다. 흡기 밸브의 위상이 CA(2) 로부터 최대 진각까지의 영역에 있는 경우, 흡기 VVT 기구 (2000) 전체의 감속기어비는 R(1) 보다 더 작은 R(2) 이다. 따라서, 전기 모터의 출력축의 회전 방향이 같은 한, 흡기 밸브의 위상은 양 영역, 즉 최대 지각과 CA(1) 사이의 제 1 영역 및 CA(2) 와 최대 진각 사이의 제 2 영역에 대해 진각되거나 지각될 수 있다. 여기서, CA(2) 와 최대 진각 사이의 제 2 영역에 대해, 위상은 더 크게 진각되거나 지각될 수 있다. 그러므로, 넓은 범위에서 위상이 변화될 수 있다. 또한, 최대 지각과 CA(1) 사이의 제 1 영역에 대해, 감속기어비는 크기 때문에, 엔진의 작동에 따라 흡기 캠축에 작용하는 토크에 의한 전기 모터의 출력축의 회전을 방지할 수 있다. 따라서, 제어하에 결정된 위상으로부터 실제 위상이 변하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 넓은 범위에서 위상을 변화시킬 수 있고, 위상을 정확하게 제어할 수 있다.
도 11 은 본 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치에 의한 흡기 밸브 위상의 제어 구조를 나타내는 개략적인 블록도이다.
도 11 을 참조하면, 도 1 을 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 엔진 (1000) 은, 크랭크축 (1090) 으로부터의 동력이 타이밍 체인 (1200) (또는 타이밍 벨트) 에 의해 각각의 스프로킷 (2010, 2012) 을 통해 흡기 캠축 (1120) 및 배기 캠축 (1130) 에 전달되도록 구성된다. 또한, 흡기 캠축 (1120) 의 외주측에는, 소정의 캠 각마다 캠 각 신호 (Piv) 를 출력하기 위한 캠 위치 센서 (5010) 가 부착되어 있다. 크랭크축 (1090) 의 다른 외주측에는, 소정의 크랭크 각마다 크랭크 각 신호 (Pca) 를 출력하기 위한 크랭크 각 센서 (5000) 가 부착되어 있다. 또한, 전기 모터 (2060) 의 로터 (비도시) 에는, 소정의 회전 각마다 모터 회전 각 신호 (Pmt) 를 출력하기 위한 모터 회전 각 센서 (5050) 가 부착되어 있다. 캠 각 신호 (Piv), 크랭크 각 신호 (Pca), 및 모터 회전 각 신호 (Pmt) 는 ECU (4000) 에 입력된다.
또한, 엔진 (1000) 의 상태를 검출하는 센서의 출력 및 작동 상태 (운전자의 페달 조작, 현재의 차속 등) 에 기초하여, ECU (4000) 는 요구되는 엔진 (1000) 출력을 얻을 수 있도록 엔진 (1000) 의 작동을 제어한다. 엔진 제어의 일부로서, ECU (4000) 는 도 2 에 도시된 맵에 기초하여 흡기 밸브 (1100) 및 배기 밸브 (1110) 의 위상 목표 값을 설정한다. 또한, ECU (4000) 는 흡기 밸브 (1100) 의 위상이 목표 값 (목표 위상) 에 도달하도록 흡기 VVT 기구 (2000) 의 엑츄에이터인 전기 모터 (2060) 의 회전 속도 지령값 (Nmref) 을 생성한다. 회전 속도 지령값 (Nmref) 은 하기와 같이 스프로킷 (2010) (흡기 캠축 (1120)) 에 대한 전기 모터 (2060) 의 출력축의 회전 속도에 대응하게 결정된다. 흡기 캠축 (1120) 에 대한 전기 모터 (2060) 의 회전 속도의 차는 엑츄에이터의 작동량에 대응한다.
모터 EDU (Electronic Drive Unit) (4100) 는 ECU (4000) 로부터의 회전 속도 명령값 (Nmref) 에 따라 전기 모터 (2060) 의 회전 속도를 제어한다.
도 12 는 본 실시예에 따른 흡기 VVT 기구 (2000) 의 엑츄에이터인 전기 모터 (2060) 의 회전 속도 제어를 나타내는 블록도이다.
도 12 를 참조하면, 엑츄에이터 작동량 설정부 (6000) 는 밸브 위상 검출부 (6010), 캠축 위상변화량 산출부 (6020), 상대 회전 속도 설정부 (6030), 캠축 회전 속도 검출부 (6040), 및 회전 속도 명령값 생성부 (6050) 를 포함한다. 엑츄에이터 작동량 설정부 (6000) 의 작동은 소정의 제어 기간마다 ECU (4000) 에 미리 저장된 소정의 프로그램에 따라 제어 과정을 실행함으로서 실현된다.
밸브 위상 검출부 (6010) 는 크랭크각 센서 (5000) 로부터의 크랭크각 신호 (Pca), 캠 위치 센서 (5010) 로부터의 캠 각 신호 (Piv), 및 전기 모터 (2060) 의 회전 각 센서 (5050) 로부터의 모터 회전각 신호 (Pmt) 에 기초하여 흡기 밸브 (1100) 의 현재 실제 위상 (Ⅳ(θ)) (이하에서, 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 이라고도 함) 을 산출한다.
구체적으로는, 본 실시예의 크랭크각 센서 (5000) 는 본 발명의 "제 1 검출 수단" 에 대응하고, 캠 위치 센서 (5010) 는 본 발명의 "제 2 검출 수단" 에 대응하며, 모터 회전각 센서 (5050) 는 본 발명의 "제 3 검출 수단" 에 대응한다. 밸브 위상 검출부 (6010) 에 의한 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 의 검출을 이하에서 상세하게 설명한다.
캠축 위상 변화량 산출부 (6020) 는 산출부 (6022) 와 필요 위상 변화량 산출부 (6025) 를 구비한다. 산출부 (6022) 는 목표 위상 (Ⅳ(θ)r) 으로부터의 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 의 편차 (△Ⅳ(θ)) (△Ⅳ(θ)=△Ⅳ(θ)-△Ⅳ(θ)r) 를 산출한다. 필요 위상 변화량 산출부 (6025) 는 산출부 (6022) 에 의해 산출된 편차 (△Ⅳ(θ)) 에 따라 이 제어 기간의 흡기 캠축 (1120) 의 필요 변화량 (△θ) 을 산출한다.
예컨대, 단일의 제어 기간의 위상변화량 (△θ) 의 최대값은 미리 설정되고, 필요 위상 변화량 산출부 (6025) 는 최대값까지의 범위 내에서 편차 (△Ⅳ(θ)) 에 따라 위상변화량 (△θ) 을 결정한다. 여기서, 최대값은 소정의 고정값일 수도 있고, 또는 엔진 (1000) 의 작동 상태 (회전 속도, 흡입 공기량 등) 또는 편차 (△Ⅳ(θ)) 의 크기에 따라 필요 위상변화량 산출부 (6025) 에 의해 가변적으로 설정될 수도 있다.
상대 회전 속도 설정부 (6030) 는 스프로킷 (2010) (흡기 캠축 (1120)) 의 회전 속도에 대한 전기 모터 (2060) 의 출력축의 상대 회전 속도 (△Nm) 를 산출한다. 예컨대, 상대 회전 속도 (△Nm) 는, 흡기 밸브 위상이 진각될 때는 양의 값 (△Nm＞0) 으로 설정되고, 흡기 밸브 위상이 지각될 때는 음의 값 (△Nm＜0) 으로 설정되며, 현재의 흡기 밸브 위상이 유지될 때는 (△θ=0) 대략 0 (△Nm=0) 으로 설정된다.
여기서, 제어 기간에 대응하는 단위 시간 (△T) 당 위상변화량 (△θ) 과 상대 회전 속도 (△Nm) 사이의 관계는 이하의 식 (1) 으로 나타낸다. 식 (1) 에 있어서, R(θ) 는 도 9 에 나타낸 흡기 밸브 위상에 따라 변하는 감속기어비를 나타낸다.
△θ ∝ △Nm·360°·(1/R(θ))·△T ...(1)
그러므로, 상대 회전 속도 설정부 (6030) 는 제어 기간 (△T) 에 요구되는 캠축 위상변화량 (△θ) 을 발생시키기 위한 전기 모터 (2060) 의 상대 회전 속도 (△Nm) 를 식 (1) 의 연산에 따라 산출할 수도 있다.
캠축 회전 속도 검출부 (6040) 는 스프로킷 (2010) 의 회전 속도, 즉 크랭크축 (1090) 의 회전 속도의 2분의 1인 흡기 캠축 (1120) 의 실제 회전 속도 (IVN) 를 산출한다. 캠축 회전 속도 검출부 (6040) 는 캠 위치 센서 (5010) 로부터의 캠 각 신호 (Piv) 에 기초하여 흡기 캠축 (1120) 의 실제 회전 속도 (IVN) 를 산출하도록 이루어질 수도 있다. 그러나, 일반적으로, 흡기 캠축 (1120) 의 1 회전당 출력되는 캠 각 신호의 수는 크랭크축 (1090) 의 1 회전당 출력되는 크랭크 각 신호의 수보다 더 적다. 그러므로, 크랭크축 (1090) 의 회전 속도에 기초하여 캠축 회전 속도 (IVN) 를 검출함으로써, 검출 정확도를 향상시킬 수 있다.
회전 속도 명령값 생성부 (6050) 는 캠축 회전 속도 검출부 (6040) 에 의해 검출되는 흡기 캠축 (1120) 의 실제 회전 속도 (IVN) 와 상대 회전 속도 설정부 (6030) 에 의해 설정되는 상대 회전 속도 (△Nm) 를 더하여 전기 모터 (2060) 의 회전 속도 명령값 (Nmref) 을 생성한다. 회전 속도 명령값 생성부 (6050) 에 의해 생성되는 회전 속도 명령값 (Nmref) 은 모터 EDU (4100) 에 전달된다.
모터 EDU (4100) 는 릴레이 회로 (4250) 를 통해 전원 (4200) 에 연결된다. 릴레이 회로 (4250) 의 온/오프는 제어 신호 (SRL) 에 의해 제어된다. 일반적으로, 전원 (4200) 은 엔진이 작동할 때 충전될 수 있는 2차 전지로 형성된다. 그러므로, 제어 신호 (SRL) 에 의한 릴레이 회로 (4250) 의 오프에 의해, 전기 모터 (2060) 로의 전력 공급을 중단시킬 수 있다. 또한, 전기 모터 (2060) 로의 전력 공급을 중단시키기 위한 제어가 모터 EDU (4100) 에 의해 실행될 수도 있다.
모터 EDU (4100) 는 전기 모터 (2060) 의 회전 속도가 회전 속도 명령값 (Nmerf) 과 일치하도록 전기 모터 (2060) 를 제어한다. 예컨대, 모터 EDU (4100) 는, 회전 속도 명령값 (Nmref) 에 대한 전기 모터 (2060) 의 실제 회전 속도 (Nm) 의 회전 속도 편차 (Nmref-Nm) 에 따라 전기 모터 (2060) 에 공급되는 전력 (대표적으로는, 모터 전류 (Imt)) 이 제어되도록 전력 반도체 장치 (예컨대, 트랜지스터) 의 스위칭 (switching) 을 제어한다. 구체적으로는, 이러한 전력 반도체 장치의 스위칭 작용의 듀티비를 제어한다. 릴레이 회로 (4250) 가 온인 경우에도, 모터 EDU (4100) 의 인버터, 컨버터 등을 형성하는 전력 반도체 장치의 스위칭 작용을 정지 (오프 고정) 시킴으로서, 모터 EDU (4100) 의 제어에 의해 전력 공급을 중단시킬 수도 있다.
예컨대, 회전 속도 명령값 (Nmref) 에 비례하는 주파수를 가지는 펄스 신호로 모터 EDU (4100) 에 회전 속도 명령값 (Nmref) 을 지시하는 구성에서는, 통상적으로 사용되는 회전 속도 명령값 (Nmref) 의 소정의 범위가 미리 설정되고, 전기 모터 (2060) 로의 전력 공급을 중단시키기 위한 지시가 모터 EDU (4100) 에 주어지는 경우에는, 펄스 신호의 주파수는 소정의 범위 밖에 설정될 수도 있다. 따라 서, 신호의 수를 증가시키지 않으면서 전력 공급을 중단시키기 위한 지시를 모터 EDU (4100) 에 주는 것이 가능해진다.
특히, 모터 제어능력을 향상시키기 위해서, 모터 EDU (4100) 는 이하의 식 (2) 에 따라 회전 속도 제어의 조정량으로서 듀티비 (DTY) 를 제어한다.
DTY = DTY(ST) + DTY(FB) ...(2)
식 (2) 에 있어서, DTY (FB) 는 상기 회전 속도의 편차 및 소정의 제어 게인 (gain) 을 갖는 제어 연산 (전형적으로는, 일반적으로 P 제어, PI 제어 등) 에 기초하는 피드백 항이다.
식 (2) 에 있어서, DTY(ST) 는 전기 모터 (2060) 의 회전 속도 명령값 (Nmref) 및 설정된 상대 회전 속도 (△Nm) 에 기초하여 설정된 프리셋 (preset) 항이다.
도 13 을 참조하면, 상대 회전 속도 (△Nm) 가 0 일 때, 즉 전기 모터 (2060) 가 회전 속도 명령값 (Nmref) 에 대해 스프로킷 (2060) 의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 회전할 때 (△Nm=0) 요구되는 모터 전류 값에 대응하는 듀티비 특성 (6060) 이 미리 표로 정해진다. 그리고, 식 (2) 의 DTY(ST) 는 듀티비 특성 (6060) 에 따라 기준값에 상대 회전 속도 (△Nm) 에 대응하는 전류값을 상대적으로 더하거나 상기 기준값으로부터 상기 전류값을 상대적으로 뺌으로써 설정된다. 전기 모터 (2060) 로의 전력 공급이 프리셋 항 및 프드백 항의 조합에 의해 제어되는 이러한 회전 속도 제어에 의해, 모터 EDU (4100) 는 단순히 식 (2) 의 DTY(FB) 항에 의해서 이루어지는 회전 속도 제어에 비해 전기 모터 (2060) 의 회전 속도가 회전 속도 명령값 (Nmref) 의 임의의 변화를 신속하게 추종할수 있게 한다.
여기서, 전기 모터 (2060) 의 회전 속도 제어를 통한 흡기 VVT 기구 (2000) 에 의한 정확한 밸브 타이밍 제어를 실현하기 위해서, 흡기 밸브의 실제 위상을 정확하게 검출할 필요가 있다.
이점에 대하여, 일반적으로 실제 흡기 밸브 위상은 크랭크 각 신호 (Pca) 및 캠 각 신호 (Piv) 에 기초하여 검출된다. 구체적으로는, 캠 각 신호 (Piv) 발생시, 크랭크 각 신호 (Pca) 의 발생에 대한 캠각 신호 (Piv) 발생의 시간 차는 크랭크축 (1090) 과 흡기 캠축 (1120) 사이의 회전 위상 차로 전환되고, 이에 의해 흡기 캠축 (1120) 의 현재 위상, 즉 실제 흡기 밸브 위상이 산출된다 (제 1 위상 산출 방법).
여기서, 제 1 위상 산출 방법에 따르면, 엔진 속도 (크랭크축 (1090) 및 흡기 캠축 (1120) 의 회전 속도에 대응함) 가 불안정한 영역, 구체적으로는 비교적 낮은 회전 속도의 영역 (예컨대, 회전 속도가 1000 rpm 보다 더 낮은 영역) 에서 위상 검출 정확도를 보장하는 것은 어렵다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 흡기 VVT 기구 (2000) 에 의해, 엑츄에이터인 전기 모터 (2060) 의 작동량 (상대 회전 속도 (△Nm)) 에 기초하여 흡기 밸브의 위상변화량을 정확하게 추적할 수 있다. 구체적으로는, 다양한 센서의 출력에 기초하여, 실제 상대 회전 속도 (△Nm) 가 산출되고, 산출된 실제 상대 회전 속도 (△Nm) 에 기초하는 식 (1) 에 따른 연산에 의해, 단위 시간 (제어 기간) 당 실제 흡기 밸브 위상의 변화량 (dⅣ(θ)) 이 산출될 수 있다. 실제 위상의 변화량 (dⅣ(θ)) 을 누적시킴으로서, 흡기 캠축 (1120) 의 현재의 위상, 즉 실제 흡기 밸브 위상이 연속해서 산출될 수 있다 (제 2 위상 산출 방법).
그러나, 제 2 위상 산출 방법은 제어 기간마다 실제 상대 회전 속도 (△Nm) 및 실제 흡기 밸브 위상의 변화량 (dⅣ(θ)) 을 산출하기 위한 연산의 실행을 요구함으로 연산 부하가 증가된다. 이는 고속 대용량 처리가 가능한 프로세서의 적용을 위한 비용을 증가시킬 수도 있다.
또한, 낮은 엔진 속도의 영역에서, 캠 각 신호 발생의 기간은 길어지고, 그러므로 위상 산출 빈도는 감소된다. 그러므로, 제 1 위상 산출 방법에 있어서, 위상 검출 정확도를 보장하는 것은 어려워진다. 한편, 캠 각 신호 발생의 기간이 짧아지는 높은 엔진 속도의 영역에서는, 제 1 위상 산출 방법에 의해 비교적 정확도가 높은 위상 검출이 가능해진다. 즉, 엔진 속도의 영역은 위상 검출 정확도에 영향을 준다.
그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치에 있어서, 위상 산출 방법은 엔진 속도에 따라 전환되어 도 14 의 순서도에 따라 실제 흡기 밸브 위상을 검출한다. 도 14 의 순서도에 따른 흡기 밸브의 위상 검출은 흡기 VVT 기구 (2000) 에 의한 밸브 타이밍 제어의 일부로서 제어 기간마다 밸브 위상 검출부 (6010) (도 12) 에 의해 실행된다.
도 14 를 참조하면, 단계 S100 에서, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 크랭크 각 센서 (5000) 로부터의 크랭크 각 신호 (Pca) 에 기초하여 엔진 속도가 소정의 회전 속도 (N1) 보다 더 높은지의 여부를 결정한다. 소정의 회전 속도 (N1) 는 예 컨대 약 1000 (rpm) 으로 설정된다.
엔진 속도가 소정의 회전 속도 (N1) 보다 더 높은 경우 (단계 S100 에서 예로 판정되는 경우), 밸브 위상 검출부 (6010) 는 단계 S110 에서 캠 각 신호와 크랭크 각 신호에 기초하여 흡기 캠축 (1120) 과 크랭크축 (1090) 사이의 회전 각의 상대적인 관계를 실제로 구하여, 흡기 캠축과 크랭크축 사이의 회전 위상의 차에 대응하는 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 을 산출한다. 이 연산은 상기 제 1 위상 산출 방법에 대응한다.
이에 반해, 엔진 속도가 소정의 회전 속도 (N1) 보다 더 높지 않은 경우 (단계 S100 에서 아니오로 판정되는 경우), 밸브 위상 검출부 (6010) 는 단계 S120 및 단계 S130 에서 상기 제 2 위상 산출 방법에 따라 엑츄에이터 (전기 모터 (2060)) 의 작동량에 기초하여 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 을 산출한다.
단계 S120 에서, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 스프로킷 (2010) (흡기 캠축 (1120)) 의 회전 속도에 대한 전기 모터 (2060) 의 실제 상대 회전 속도 (△Nm) 를 검출한다. 예컨대, 이하에서 기술하는 바와 같이, 실제 상대 회전 속도 (△Nm) 는 크랭크 각 신호의 분주 (frequency divided) 신호 및 모터 회전 각 신호에 기초하여 산출될 수도 있다.
도 15 에 도시되어 있는 바와 같이, 회전 각 센서 (5050) 는 전기 모터 (2060) 의 로터가 15°회전할때마다 H 레벨로부터 L 레벨로 또는 L 레벨로부터 H 레벨로의 레벨 변화가 일어나도록 모터 회전 각 신호 (Pmt) 를 발생시킨다. 여기서, 모터 회전 각 신호 (Pmt) 에 대응하는 크랭크 각 신호 (Pca) 의 분주에 의 해, 크랭크축 (1090) 이 30°회전할때마다 크랭크 각 분주 신호 (Pca#) 가 발생된다.
모터 회전 각 신호 (Pmt) 의 레벨 변화가 일어날때마다 카운트 값을 증가 (+1) 시키고, 크랭크 각 분주 신호 (Pca#) 가 발생될때마다 카운트 값을 감소 (-1) 시키는 카운터 (비도시) 를 제공함으로써, 각각의 제어 기간에 카운트 값에 기초하여 실제 상대 회전 속도 (△Nm) 를 산출할 수 있다.
또한, 현재의 실제 흡기 밸브 위상을 오그먼트 (augment) 로서 사용하여 도 9 에 도시된 바와 같이 흡기 밸브 위상에 대응하는 감속기어비 (R(θ)) 를 미리 저장하는 표를 참조하여 얻은 감속기어비 (R(θ)) 와 상기 방식으로 얻은 상대 회전 속도 (△Nm) 의 곱에 기초하여, 각각의 제어 기간의 실제 흡기 밸브 위상의 변화량 (dⅣ(θ)) 을 산출할 수 있다.
단계 S130 에서, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 단계 S120 에서 산출된 변화량 (dⅣ(θ)) 을 이전의 제어 기간의 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 에 더함으로써 현재의 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 을 산출한다.
이러한 방식에 있어서, 크랭크 각 신호 및 캠 각 신호에 기초하는 제 1 위상 산출 방법에 의해서는 높은 위상 검출 정확도를 보장하는 것이 어려운 낮은 엔진 속도의 영역에서도, 흡기 VVT 기구 (2000) 에 의한 엑츄에이터 작동량에 따른 위상변화량의 연속적인 누적을 사용하는 제 2 위상 산출 방법으로 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 을 정확하게 검출할 수 있다. 상기 제 1 위상 산출 방법에 의해 위상 검출의 정확성을 쉽게 달성할 수 있는 높은 엔진 속도의 영역에서는, 제 2 위상 산 출 방법에 의한 연산이 중단되고, 제 1 위상 검출 방법에 의해 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 이 검출된다. 이러한 방식에 있어서, 엔진 속도의 변화에 따라, ECU (4000) 의 연산 부하의 과도한 증가 없이 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 이 정확하게 검출되고, 따라서 흡기 밸브 (1100) 의 개폐 시기의 정확한 제어가 실현된다.
위상 산출 방법이 전환되는 영역에서의 위상 검출 정확도를 보장하기 위해서, 도 16 의 순서도에 따라 실제 흡기 밸브 위상을 검출할 수도 있다.
도 16 을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치로 실제 흡기 밸브 위상을 검출하는 다른 실시예에 따르면, 단계 S100# 에서, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 현재의 엔진 속도가 소정의 회전 속도 (NO) 보다 더 높은지의 여부를 판정한다. 여기서, 소정의 회전 속도 (NO) 는 단계 S100 의 소정의 회전 속도 (N1) 보다 더 낮게 설정되고, 약 400 (rpm) 으로 설정된다.
도 16 에 도시된 순서도에 따르면, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 엔진 속도가 N0 보다 더 작은 경우 (단계 S100# 에서 아니오로 판정되는 경우), 엔진 속도가 "낮은 회전 속도의 영역" 에 있는 것으로 판정하고, 도 14 의 단계와 유사한 단계 S120 및 단계 S130 의 처리를 통해 흡기 VTT 기구 (2000) 의 엑츄에이터 작동량에 따른 위상변화량의 연속적인 누적에 의해 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 을 산출한다 (제 2 위상 산출 방법).
이에 비해, 엔진 속도가 N0 보다 더 작지 않은 경우 (단계 S100# 에서 예로 판정되는 경우), 흡기 밸브 위상 검출부 (6010) 는 도 14 의 단계와 유사한 단계 S110 의 처리에 의해 크랭크 각 신호 및 캠 각 신호에 기초하여 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 을 산출하고 (제 1 위상 산출 방법), 단계 S200 내지 단계 S220 의 처리를 더 실행한다.
단계 S220 에서, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 엔진 속도가 단계 S100 의 회전 속도와 동일한 소정의 회전 속도 (N1) 보다 더 높은지의 여부를 판정한다. 엔진 속도가 소정의 회전 속도 (N1) 보다 더 높은 경우 (단계 S200 에서 예로 판정되는 경우), 밸브 위상 검출부 (6010) 는 엔진 속도가 "높은 회전 속도의 영역" 에 있는 것으로 판정하고, 단계 S110 에서 산출된 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)a) 을 최종 검출값으로 결정한다 (즉, Ⅳ(θ) = Ⅳ(θ)a).
단계 S200 에서의 판정이 아니오인 경우, 즉 N0＜엔진 속도≤N1 인 경우, 밸브 위상 검출부 (S210) 는 엔진 속도가 "중간 회전 속도의 영역" 에 있는 것으로 판정하고, 단계 S210 에서 단계 S120 및 단계 S130 과 유사한 처리를 통해 흡기 VTT 기구 (2000) 의 엑츄에이터 작동량에 따른 위상변화량의 누적에 의해 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)b) 을 산출한다.
그리고, 단계 S210 에서 얻은 값 (IV(θ)b) 을 사용하여, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 필요에 따라 단계 S110 에서 산출된 값 (IV(θ)a) 을 수정하여 최종 실제 흡기 밸브 위상 (IV(θ)) 을 산출한다 (단계 S220). 예컨대, 중간 회전 속도 영역의 실제 흡기 밸브 위상 (IV(θ)) 은 이하의 식 (3) 에 따라 산출된다.
IV(θ) = (1-k)·IV(θ)a + k·IV(θ)b ...(3)
여기서, k 는 수정 계수 (k＜1.0) 이고, 수정 계수 (k) 는 고정값이거나 2 개의 위상 산출 방법에 의해 얻어지는 산출값의 편차 (│IV(θ)a - IV(θ)b│) 에 따른 가변적인 값일 수도 있다.
흡기 밸브 (1100) 의 이러한 위상 검출에 의해, 위상 산출 방법은 도 14 에서와 유사한 방식으로 높은 회전 속도의 영역과 낮은 회전 속도의 영역 사이에서 전환되고, 두 영역 사이의 경계 영역 (중간 회전 속도의 영역) 에서의 위상 검출의 정확도가 향상될 수 있다.
(전기 모터의 센서 고장에 대한 조치)
엑츄에이터 작동량을 검출하는 센서, 구체적으로는 전기 모터 (2060) 의 회전 각 센서 (5050) 에 이상이 있는 경우, 밸브 위상 검출부 (6010) 에 의한 실제 흡기 밸브 위상 (IV(θ)) 의 산출은 불가능하다. 이하에서, 이러한 센서 고장에 대한 조치를 설명할 것이다.
도 17 은 도 14 에 도시된 실제 흡기 밸브 위상의 검출 동안의 센서 고장에 대한 조치를 나타내는 순서도를 보여준다.
도 17 에 도시된 실제 흡기 밸브 위상의 검출은 도 14 의 순서도에 비해 추가의 단계 S300 내지 단계 S320 을 포함한다.
단계 S100 에서 아니오로 판정되는 경우, 즉 엔진 속도가 소정의 회전 속도 (N1) 보다 더 높지 않은 경우, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 단계 S120 및 단계 S130 을 통해 상기의 제 2 위상 산출 방법에 따라 실제 흡기 밸브 위상 (IV(θ)) 을 산출하는 처리를 하기 전에 단계 S300 을 실행한다.
단계 S300 에서, 밸브 위상 검출부 (6010) 는, 회전 각 센서 (5050) 로부터 의 모터 회전 각 신호 (Pmt) 에 이상이 있는지의 여부에 기초하여, 엑츄에이터 작동량의 검출에 이상이 있는지의 여부를 판정한다. 도 15 에 도시되어 있는 바와 같이, 모터 회전 각 신호 (Pmt) 는 정상시의 전기 모터 (2060) 의 로터의 회전에 대응하는 펄스 신호이다. 그러므로, S300 에서의 판정은, 전기 모터 (2060) 의 회전 속도 명령값 (Nmref) 에 따른 소정의 기간보다 더 긴 기간 동안 신호 레벨이 변하지 않고 유지되는 (L 레벨 또는 H 레벨로부터 변화가 일어나지 않는) 이상 상태를 검출함으로써 실행될 수도 있다. 이러한 이상 상태는 모터 EDU (4100) 에 의해 검출될 수도 있고, 검출 결과는 ECU (4000) (밸브 위상 검출부 (6010)) 에 전달될 수도 있다. 선택적으로는, 회전 각 센서 (5050) 자체로부터의 고장의 발생을 알리는 이상 신호를 받아 단계 S300 의 판정에 반영할 수도 있다.
단계 S300 에서의 판정이 아니오인 경우에만 (즉, 회전 각 센서 (5050) 로부터의 신호가 정상인 경우), 밸브 위상 검출부 (6010) 는 제 2 위상 산출 방법에 따른 엑츄에이터 작동량에 기초하여 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 의 산출을 실행한다.
엔진 속도가 낮은 엔진 속도의 영역에 있고 단계 S300 에서의 판정이 예인 경우 (즉, 회전 각 센서 (5050) 로부터의 신호에 이상이 있는 경우), 엑츄에이터 작동량을 얻을 수 없고, 그러므로 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 을 정확하게 파악할 수 없다. 그러므로, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 단계 S310 에서 흡기 밸브 위상의 검출을 중단시키고, 그 후에 흡기 밸브 위상의 제어를 금지한다.
또한, 단계 S320 에서, 엑츄에이터인 전기 모터 (2060) 로의 전력 공급을 중 단시킨다. 상기와 같이, 릴레이 회로 (4250) 를 오프시키도록 제어 신호 (SRL) 를 설정하거나, 전기 모터 (2060) 로의 전력 공급을 중단하도록 모터 EDU (4100) 를 제어함으로써, 전기 모터 (2060) 로의 전력 공급을 중단시킨다. 그 결과, 장치 보호를 위해 회전 속도가 파악되지 않는 상태에서의 모터 (2060) 의 작동이 회피된다.
전력 공급이 중단되고 따라서 전기 모터 (2060) 의 작동이 정지되어 있는 경우, 엔진이 정지하면 (스프로킷 (2010) 의 회전 속도 또한 0 이 됨) 흡기 밸브 위상의 변화도 정지된다. 엔진이 작동하고 있으면서 전기 모터 (2060) 가 정지해 있는 경우, 전기 모터 (2060) 에 대한 스프로킷 (2010) 의 상대 회전 속도는 음의 값이 되고, 흡기 밸브 위상은 지각측으로 점진적으로 변한다. 마침내, 흡기 밸브 위상은 최대 지각 위치에 도달한다. 그러므로, 흡기 밸브 위상 제어가 금지되는 경우에도, 엔진 (1000) 에 대한 연소 조건은 일반적으로 안정 연소측으로 설정될 수 있다.
또한, 단계 S320 에서, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 VVT 기구 (가변 밸브 타이밍 장치) 를 점검하라는 경고 (진단 모니터 등) 를 운전자에게 발한다. 특히, 고장 진단에 의해 검출되는 고장 내용을 특정하기 위한 정보로서 진단 코드 중 하나가 "가변 밸브 타이밍 장치에서, 엑츄에이터인 전기 모터의 센서에 이상이 있다" 는 것을 나타내도록 규정될 수도 있기 때문에, 진단 코드는 단계 S320 의 처리에서 함께 저장될 수도 있다. 이는 VVT 기구의 점검시에 적절한 유지보수를 용이하게 한다.
흡기 밸브 (1100) 의 위상이 상기와 같이 검출될 때, 액추에이터 작동량에 기초하여 실제 밸브 타이밍이 검출되는 엔진 속도의 영역 (낮은 엔진 속도의 영역) 에서 엑츄에이터 작동량의 검출에 이상이 있으면 (전형적으로는, 전기 모터의 센서 고장의 경우), 밸브 타이밍의 잘못된 검출로 인한 밸브 타이밍의 이상 제어를 방지할 수 있다. 또한, 엑츄에이터인 모터 (2060) 를 보호할 수 있다.
도 18 은 도 16 에 도시된 실제 흡기 밸브 위상의 검출시의 센서 고장에 대한 조치를 나타내는 순서도를 보여준다.
도 18 에 도시된 실제 흡기 밸브 위상의 검출은 도 16 의 순서도에 비해 추가의 단계 S300 내지 단계 S320 및 단계 S350, 단계 S360 을 포함한다.
단계 S100# 에서의 판정이 아니오인 경우, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 도 17 의 순서도와 유사한 방식으로 단계 S300 이후의 처리를 실행한다. 구체적으로는, 실제 밸브 타이밍이 엑츄에이터 작동량에 기초하여 검출되는 낮은 엔진 속도의 영역에서, 밸브 위상 검출부 (6010) 는, 엑츄에이터 작동량의 검출에 이상이 있는 경우 (전형적으로는, 전기 모터의 센서 고장의 경우), 잘못된 밸브 타이밍 검출에 기초하는 이상 밸브 타이밍 제어를 방지한다.
단계 S100 에서의 판정이 예인 경우, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 도 16 에서와 같이 단계 S110 및 단계 S200 을 실행하고, 단계 S200 에서 엔진 속도가 높은 속도 영역 또는 중간 속도 영역에 있는지의 여부를 판정한다.
엔진 속도가 높은 엔진 속도의 영역에 있는 경우 (단계 S200 에서 예로 판정되는 경우), 처리는 도 16 의 순서도와 동일하기 때문에, 그에 대한 설명은 반복하 지 않는다.
단계 S200 에서의 판정이 아니오인 경우, 즉 중간 엔진 속도의 영역에서는, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 도 16 에 도시된 단계 S210 및 단계 S220 의 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 의 산출 처리 전에 단계 S350 을 실행한다.
단계 S350 에서, 밸브 위상 검출부 (6010) 는, 회전 각 센서 (5050) 로부터의 모터 회전 각 신호 (Pmt) 가 정상인지의 여부에 기초하여, 엑츄에이터 작동량의 검출이 정상인지의 여부를 판정한다. 단계 S350 에서의 판정은 단계 S300 에서와 동일한 절차에 따라 실행될 수도 있고, 또는 그 반대의 논리에 따라 실행될 수도 있다.
단계 S350 에서의 판정이 예인 경우에만 (즉, 회전 각 센서 (5050) 로부터의 신호가 정상인 경우), 밸브 위상 검출부 (6010) 는 제 1 위상 산출 방법에 따라 산출되는 값이 제 2 위상 산출 방법에 따라 산출되는 값에 의해 필요에 따라 수정되도록 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 의 산출을 실행한다.
작동이 중간 엔진 속도의 영역에 있고 단계 S350 에서의 판정이 아니오인 경우 (즉, 회전 각 센서로부터의 신호에 이상이 있는 경우), 엔츄에이터 작동량을 파악할 수 없게 되고, 그러므로 상기 제 2 위상 산출 방법을 적절하게 실행할 수 없게 된다. 그러므로, 이러한 상태에 있어서, 단계 S360 에서, 밸브 위상 검출부 (6010) 는 엑츄에이터 작동량에 기초하는 위상 산출값을 사용하지 않고 단계 S110 에서 흡기 캠축 (1120) 과 크랭크축 (1090) 사이의 회전 각의 상대적인 관계에 기초하여 산출되는 값을 사용하여 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 을 산출한다.
중간 엔진 속도의 영역에서, 회전 각 센서 (5050) 에 이상이 있는 경우에도, 실제 흡기 밸브 위상 (Ⅳ(θ)) 의 산출을 지속하는 것이 가능하다. 그러므로, 흡기 밸브 위상의 검출은 중단되지 않는다. 그러나, 회전 속도를 파악할 수 없는 동안 모터 (2060) 의 작동을 지속하는 것은 장치 보호의 관점에서 바람직하지 않다. 그러므로, 단계 S360 의 처리 이후에, 흡기 밸브 위상의 제어를 금지하고, 단계 S320 에서와 같이 전기 모터 (2060) 로의 전력 공급 중단 처리 및 진단 출력 처리를 실행하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방식의 흡기 밸브 (1100) 의 위상 검출에 의해, 도 17 과 유사한 효과를 얻을 수 있고, 중간 엔진 속도의 영역에서, 엑츄에이터 작동량의 검출에 이상이 있을 경우에 (전형적으로는, 센서 고장의 경우), 이상 검출값으로 인한 위상 검출 정확도의 저하를 방지할 수 있다.
상기 실시예에 있어서, 밸브 위상 검출부 (6010) (도 12) 는 본 발명의 "위상 검출 수단" 에 대응하고, 단계 S110 은 본 발명의 "제 1 산출 수단" 에 대응하며, 단계 S120 및 단계 S130 은 본 발명의 "제 2 산출 수단" 에 대응한다. 또한, 단계 S100 또는 단계 S100# 은 본 발명의 "제 1 선택 수단" 에 대응하고, 단계 S200 은 본 발명의 "제 2 선택 수단" 에 대응하며, 단계 S220 (도 16) 은 본 발명의 "제 3 산출 수단" 에 대응한다. 또한, 단계 S310 (도 17, 도 18) 은 본 발명의 "이상시 처리 수단" 에 대응하고, 단계 S320 (도 17, 도 18) 은 본 발명의 "전력 공급 중단 수단" 에 대응하며, 단계 S360 (도 18) 은 본 발명의 "제 4 산출 수단" 에 대응한다.
본 발명을 상세하게 기재하고 설명하였지만, 이는 단지 설명 및 실시예를 위한 것이고, 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 범위는 단지 첨부의 청구항에 의해서만 제한된다.

Claims (24)

  1. 엔진에 제공된 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 한 밸브의 개폐 시기를 변화시키기 위한 가변 밸브 타이밍 장치로서,
    엑츄에이터;
    개폐 시기가 변화되는 밸브를 구동시키는 캠축의 크랭크축에 대한 회전 위상 차를 상기 엑츄에이터의 작동량에 따른 변화량으로 변화시킴으로써 개폐 시기를 변화시키기 위한 변경 기구;
    상기 크랭크축의 회전 각을 검출하기 위한 제 1 검출 수단;
    상기 캠축의 회전 각을 검출하기 위한 제 2 검출 수단;
    상기 엑츄에이터의 작동량을 검출하기 위한 제 3 검출 수단; 및
    상기 제 1 검출 수단 내지 제 3 검출 수단의 출력에 기초하여 개폐 시기가 변화되는 상기 밸브의 실제 개폐 시기를 검출하기 위한 위상 검출 수단을 포함하며,
    상기 위상 검출 수단은,
    상기 크랭크축의 회전 각과 상기 캠축의 회전 각 사이의 상대적인 관계에 기초하여 상기 실제 개폐 시기를 산출하기 위한 제 1 산출 수단,
    상기 엑츄에이터의 작동량에 따른 상기 캠축의 상기 회전 위상 차의 변화량의 누적에 기초하여 상기 실제 개폐 시기를 산출하기 위한 제 2 산출 수단,
    상기 실제 개폐 시기를 검출하기 위해 엔진 속도에 따라 상기 제 1 산출 수단 및 상기 제 2 산출 수단 중 한 수단을 선택하기 위한 제 1 선택 수단,
    소정의 엔진 속도 영역에서 상기 실제 개폐 시기를 검출하기 위해 상기 제 1 산출 수단 및 상기 제 2 산출 수단의 양자를 선택하기 위한 제 2 선택 수단,
    상기 소정의 엔진 속도 영역에서 상기 제 2 산출 수단에 의해 산출된 값으로 상기 제 1 산출 수단에 의해 산출된 값을 수정함으로써 상기 실제 개폐 시기를 산출하기 위한 제 3 산출 수단, 및
    상기 소정의 엔진 속도 영역에서 상기 제 3 검출 수단에 이상이 발생하는 경우에 상기 제 2 산출 수단에 의해 산출된 값을 사용하지 않고 상기 제 1 산출 수단에 의해 산출된 값에 기초하여 상기 실제 개폐 시기를 산출하기 위한 제 4 산출 수단을 포함하는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 선택 수단은, 상기 엔진 속도가 상기 소정의 영역보다 더 높을 경우에는 상기 제 1 산출 수단을 선택하고, 상기 엔진 속도가 상기 소정의 영역보다 더 낮을 경우에는 상기 제 2 산출 수단을 선택하는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 엔진 속도가 상기 제 1 선택 수단이 상기 제 2 산출 수단을 선택하는 영역에 있는 동안 상기 제 3 검출 수단에 이상이 발생하는 경우에 상기 실제 개폐 시기의 검출을 중단시키고, 상기 엑츄에이터에 의한 상기 개폐 시기의 변화를 금지시키기 위한 이상 처리 수단을 더 포함하는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 이상 처리 수단에 의해 상기 개폐 시기의 변화가 금지되는 경우에, 상기 엑츄에이터로의 전력 공급을 중단시키기 위한 전력 공급 중단 수단을 더 포함하는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는 모터로 형성되고, 상기 엑츄에이터의 작동량은 상기 캠축에 대한 상기 모터의 회전 속도의 차이고;
    상기 변경 기구는, 상기 개폐 시기가 제 1 영역에 있는 경우와 제 2 영역에 있는 경우에, 상기 엑츄에이터의 작동량에 대한 상기 개폐 시기의 변화량의 비가 상이하고 상기 개폐 시기의 변화 방향이 동일하도록 상기 개폐 시기를 변화시키며,
    상기 제 2 산출 수단은, 미리 얻은 상기 개폐 시기와 상기 비 사이의 대응관계 및 상기 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 기초하여 상기 실제 개폐 시기의 변화량을 산출하기 위한 수단, 및 마지막으로 산출된 상기 실제 개폐 시기에 산출된 변화량을 더함으로써 현재의 상기 실제 개폐 시기를 산출하기 위한 수단을 구비하는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는 모터로 형성되고, 상기 엑츄에이터의 작동량은 상기 캠축에 대한 상기 모터의 회전 속도의 차이고;
    상기 가변 밸브 타이밍 장치는, 상기 개폐 시기의 요구되는 변화량에 대응하는 상기 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 따라 상기 모터의 회전 속도 명령값을 설정하기 위한 명령값 설정 수단, 및 상기 명령값 설정 수단에 의한 상기 회전 속도 명령값에 따라 상기 모터의 회전 속도를 제어하기 위한 모터 제어 수단을 더 포함하며;
    상기 모터 제어 수단은, 상기 명령값 설정 수단에 의해 설정되는 상기 회전 속도 명령값 및 상기 모터의 회전 속도의 상기 상대적인 차에 기초하는 설정 제어와 상기 회전 속도 명령값에 대한 실제 회전 속도의 편차에 기초하는 피드백 제어의 조합으로 상기 모터로의 전력 공급을 제어하는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  9. 엔진에 제공된 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 한 밸브의 개폐 시기를 변화시키기 위한 가변 밸브 타이밍 장치로서,
    엑츄에이터;
    개폐 시기가 변화되는 밸브를 구동시키는 캠축의 크랭크축에 대한 회전 위상 차를 상기 엑츄에이터의 작동량에 따른 변화량으로 변화시킴으로써 개폐 시기를 변화시키기 위한 변경 기구;
    상기 크랭크축의 회전 각을 검출하는 제 1 검출기;
    상기 캠축의 회전 각을 검출하는 제 2 검출기;
    상기 엑츄에이터의 작동량을 검출하는 제 3 검출기; 및
    상기 제 1 검출기 내지 제 3 검출기의 출력에 기초하여 개폐 시기가 변화되는 상기 밸브의 실제 개폐시기를 검출하기 위한 제어장치를 포함하며,
    상기 제어장치는, 상기 실제 개폐 시기를 검출하기 위해 엔진 속도에 따라 상기 크랭크축의 회전 각과 상기 캠축의 회전 각 사이의 상대적인 관계에 기초하여 상기 실제 개폐 시기를 산출하기 위한 제 1 산출 연산 및 상기 엑츄에이터의 작동량에 따른 상기 캠축의 상기 회전 위상 차의 변화량의 누적에 기초하여 상기 실제 개폐 시기를 산출하기 위한 제 2 산출 연산 중 적어도 한 연산을 선택하도록 되어 있고,
    상기 제어장치는 추가로 소정의 엔진 속도 영역에서 상기 제 1 산출 연산 및 상기 제 2 산출 연산의 양자를 실행하고, 상기 제 2 산출 연산에 의해 산출된 값으로 상기 제 1 산출 연산에 의해 산출된 값을 수정함으로써 상기 실제 개폐 시기를 산출하도록 되어 있으며,
    상기 제어장치는 또한 상기 소정의 엔진 속도 영역에서 상기 제 3 검출기에 이상이 발생하는 경우에 상기 제 2 산출 연산에 의해 산출된 값을 사용하지 않고 상기 제 1 산출 연산에 의해 산출된 값에 기초하여 상기 실제 개폐 시기를 산출하도록 되어 있는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어장치는 추가로 상기 엔진 속도가 상기 소정의 영역보다 더 높을 경우에는 상기 제 1 산출 연산에 기초하여 상기 실제 개폐 시기를 검출하고, 상기 엔진 속도가 상기 소정의 영역보다 더 낮을 경우에는 상기 제 2 산출 연산에 기초하여 상기 실제 개폐 시기를 검출하도록 되어 있는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제어장치는, 엔진 속도가 상기 실제 개폐 시기가 상기 제 2 산출 연산에 의해 검출되는 영역에 있는 동안 상기 제 3 검출기에서 이상이 발생하는 경우에 상기 실제 개폐 시기의 검출을 중단시키고, 상기 엑츄에이터에 의한 상기 개폐 시기의 변화를 금지시키도록 되어 있는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제어장치는 추가로 상기 실제 개폐 시기가 상기 제 2 산출 연산에 의해 검출되는 상기 엔진 속도의 영역에서 상기 제 3 검출기에 이상이 발생하는 경우에 상기 엑츄에이터로의 전력 공급을 중단시키도록 되어 있는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는 모터로 형성되고, 상기 엑츄에이터의 작동량은 상기 캠축에 대한 상기 모터의 회전 속도의 차이고;
    상기 변경 기구는, 상기 개폐 시기가 제 1 영역과 제 2 영역에 있는 경우에, 상기 엑츄에이터의 작동량에 대한 상기 개폐 시기의 변화량의 비가 상이하고 상기 개폐 시기의 변화 방향이 동일하도록 상기 개폐 시기를 변화시키며;
    상기 제어장치는 추가로 미리 얻은 상기 개폐 시기와 상기 비 사이의 대응관계 및 상기 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 기초하여 상기 실제 개폐 시기의 변화량을 산출하고, 마지막으로 산출된 상기 실제 개폐 시기에 산출된 변화량을 더함으로써 현재의 상기 실제 개폐 시기를 산출하도록 되어 있는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  16. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는 모터로 형성되고, 상기 엑츄에이터의 작동량은 상기 캠축에 대한 상기 모터의 회전 속도의 차이고;
    상기 제어장치는 추가로 상기 개폐 시기의 요구되는 변화량에 대응하는 상기 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 따라 상기 모터의 회전 속도 명령값을 설정하도록 되어 있고;
    상기 제어장치에 의한 상기 회전 속도 명령값에 따라 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 모터 제어 유닛을 더 포함하며;
    상기 모터 제어 유닛은 상기 제어장치에 의해 설정되는 상기 회전 속도 명령값 및 상기 모터의 회전 속도의 상기 상대적인 차에 기초하는 설정 제어와 상기 회전 속도 명령값에 대한 실제 회전 속도의 편차에 기초하는 피드백 제어의 조합으로 상기 모터로의 전력 공급을 제어하는, 가변 밸브 타이밍 장치.
  17. 엔진에 제공된 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 한 밸브의 개폐 시기를 변화시키기 위한 가변 밸브 타이밍 장치의 밸브 위상 검출 방법으로서,
    상기 가별 밸브 타잉밍 장치는,
    엑츄에이터;
    개폐 시기가 변화되는 밸브를 구동시키는 캠축의 크랭크축에 대한 회전 위상 차를 상기 엑츄에이터의 작동량에 따른 변화량으로 변화시킴으로써 개폐 시기를 변화시키기 위한 변경 기구;
    상기 크랭크축의 회전 각을 검출하는 제 1 검출기;
    상기 캠축의 회전 각을 검출하는 제 2 검출기; 및
    상기 엑츄에이터의 작동량을 검출하는 제 3 검출기를 포함하며,
    상기 밸브 위상 검출 방법은,
    상기 크랭크축의 검출된 회전 각과 상기 캠축의 검출된 회전 각 사이의 상대적인 관계에 기초하여 개폐 시기가 변화되는 상기 밸브의 실제 개폐 시기를 산출하는 제 1 산출 단계;
    상기 엑츄에이터의 작동량에 따른 상기 캠축의 상기 회전 위상 차의 검출된 변화량의 누적에 기초하여 상기 실제 개폐 시기를 산출하는 제 2 산출 단계;
    상기 실제 개폐 시기를 검출하기 위해 엔진 속도에 따라 상기 제 1 산출 단계 및 제 2 산출 단계 중 한 단계를 선택하는 제 1 선택 단계,
    소정의 엔진 속도 영역에서 상기 실제 개폐 시기를 검출하기 위해 상기 제 1 산출 단계 및 제 2 산출 단계의 양자를 선택하는 제 2 선택 단계;
    상기 제 2 산출 단계에서 산출된 값으로 상기 제 1 산출 단계에서 산출된 값을 수정함으로써 상기 실제 개폐 시기를 산출하는 제 3 산출 단계; 및
    상기 소정의 엔진 속도 영역에서 상기 제 3 검출기에 이상이 발생하는 경우에, 상기 제 2 산출 단계에서 산출된 값을 사용하지 않고 상기 제 1 산출 단계에서 산출된 값에 기초하여 상기 실제 개폐 시기를 산출하는 제 4 산출 단계를 포함하는, 가변 밸브 타이밍 장치의 밸브 위상 검출 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 선택 단계에서는, 상기 엔진 속도가 상기 소정의 영역보다 더 높을 경우에는, 상기 제 1 산출 단계가 선택되고, 상기 엔진 속도가 상기 소정의 영역보다 더 낮을 경우에는, 상기 제 2 산출 단계가 선택되는, 가변 밸브 타이밍 장치의 밸브 위상 검출 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 엔진 속도가 상기 제 1 선택 단계에서 상기 제 2 산출 단계가 선택되는 영역에 있는 동안 상기 제 3 검출기에서 이상이 발생하는 경우에, 상기 실제 개폐 시기의 검출을 중단시키고, 상기 엑츄에이터에 의한 상기 개폐 시기의 변화를 금지시키는 이상 처리 단계를 더 포함하는, 가변 밸브 타이밍 장치의 밸브 위상 검출 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 이상 처리 단계에서 상기 개폐 시기의 변화가 중단되는 경우에, 상기 엑츄에이터로의 전력 공급을 중단시키는 단계를 더 포함하는, 가변 밸브 타이밍 장치의 밸브 위상 검출 방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는 모터로 형성되고, 상기 엑츄에이터의 작동량은 상기 캠축에 대한 상기 모터의 회전 속도의 차이고;
    상기 변경 기구는, 상기 개폐 시기가 제 1 영역과 제 2 영역에 있는 경우에, 상기 엑츄에이터의 작동량에 대한 상기 개폐 시기의 변화량의 비가 상이하고, 상기 개폐 시기의 변화 방향이 동일하도록 상기 개폐 시기를 변화시키며;
    상기 제 2 산출 단계는, 미리 얻은 상기 개폐 시기와 상기 비 사이의 대응관계 및 상기 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 기초하여 상기 실제 개폐 시기의 변화량을 산출하는 하위단계, 및 마지막으로 산출된 상기 실제 개폐 시기에 산출된 변화량을 더함으로써 현재의 상기 실제 개폐 시기를 산출하는 하위단계를 가지는, 가변 밸브 타이밍 장치의 밸브 위상 검출 방법.
  24. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는 모터로 형성되고, 상기 엑츄에이터의 작동량은 상기 캠축에 대한 상기 모터의 회전 속도의 차이고,
    상기 가변 밸브 타이밍 장치는, 상기 개폐 시기의 요구되는 변화량에 대응하는 상기 모터의 회전 속도의 상대적인 차에 따라 상기 모터의 회전 속도 명령값을 설정하는 제어장치, 및 상기 제어장치에 의한 상기 회전 속도 명령값에 따라 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 모터 제어 유닛을 더 포함하며;
    상기 모터 제어 유닛은, 상기 제어장치에 의한 상기 회전 속도 명령값 및 상기 모터의 회전 속도의 상기 상대적인 차에 기초하는 설정 제어와 상기 회전 속도 명령값에 대한 실제 회전 속도의 편차에 기초하는 피드백 제어의 조합으로 상기 모터로의 전력 공급을 제어하는, 가변 밸브 타이밍 장치의 밸브 위상 검출 방법.
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