KR20020064635A

KR20020064635A - 내연기관의 밸브타이밍 제어장치

Info

Publication number: KR20020064635A
Application number: KR1020010060416A
Authority: KR
Inventors: 다쓰히코 다카하시; 모리오 후지와라
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2002-08-09
Also published as: US20020100440A1; JP3699655B2; KR100440427B1; DE10139472A1; JP2002227670A; DE10139472B4; US6516759B2

Abstract

제어범위내에서의 응답성과 제어범위밖에서의 안전성을 확보하며, 구동회로, OCV코일의 전력용량상승을 행하지 않고 내구성을 확보한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치를 제공한다.

흡기 및 배기밸브(31,32),운전상태검출수단(3,11,14), 목표밸브타이밍 산출수단(21)과, 밸브타이밍 가변기구(15,16), 실밸브타이밍 검출수단(14,17,18), 목표밸브타이밍과 실밸브타이밍 및 기관운전상태에 의해 제어량을 산출하는 제어량 산출수단(21), 제어량을 출력제어량으로서 상기 밸브타이밍 가변기구에 출력하는 실밸브타이밍 제어수단(19,20)을 구비하며, 목표밸브타이밍이 소정의 제어범위밖에 있을 경우에는 제어량산출수단에서 산출한 제어량을 실밸브타이밍 제어수단에의 출력제어량으로 하지 않는다.

Description

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

본 발명은 내연기관의 흡기 및 배기의 밸브타이밍을 제어하는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 관한 것이다.

크랭크샤프트의 크랭크각에 대하여 흡기 및 배기밸브를 움직이는 캠의 캠샤프트의 회전위치를 나타내는 캠각을 전진 또는 지연시키는 밸브타이밍 제어에 있어서, 종래 검출한 실진각량이 목표진각량에 향하여 소정치이상 움직이고 있을때는 적분치를 정지하는 제어를 행하는 것이 있다.

먼저 종래장치의 밸브타이밍 제어에 대하여 설명한다.

도 2는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 의한 위상변경범위를 크랭크각 위치에 대한 밸브리프트(Valve lift)양의 관게에 의해 나타낸 설명도이다.

또, 도 4~도 6은 흡기용 및 배기용의 각 밸브타아밍을 개별로 변경하는 가변밸브 타이밍 기구(이하 VVT기구)를 구비한 밸브액추에이터의 각각의 최지연각 위치, 잠금위치 및 최진각 위치에서의 내부구조를 나타내는 투시도이다.

밸브타이밍은 도 2에 나타낸 파선으로부터 1점쇄선간에서 가변가능하게 되어 있으며, 그의 가능범위는 도 4에서 도 6에 표시된 액추에이터의 베인(vane)(152)이 하우징(151)내에서의 동작가능범위에 의해 결정된다.

도 4가 최지연각 위치, 도 6이 최진각 위치이다.

액추에이터는 캠샤프트에 답재되어 크랭크각에 대해 캠각을 가변한다.

다음, 기본적인 동작에 대하여 도 17, 도 18의 플로차트 및 도 19의 타이밍 차트에 의해 설명한다.

도 17은 종래기술에 관한 플로차트이다.

1701 에서 캠각센서의 크랭크각 센서의 출력에 의해 실진각량(VTd)을 검출한다.

1702 에서 기관운전상태로 적정한 목표밸브타이밍 즉 목표진각량(VTt)을 산출한다.

1703에서 목표진각량(VTt)에서 실진각량(VTd)을 감산하고 제어편차(VTe)를 산출한다.

1704에서 제어편차(VTe)와 비례게인(Pgain)을 승산하여 비례치(I_p)를 산출한다.

1705에서 제어편차(VTe)와 제어편차의 전회치(VTe(i-l))의 차에 미분게인 (Dgain)을 승산하여 미분치(Id)를 산출한다.

1706에서 적분치(Ii)를 산출한다.

적분치의 산출은 도 18의 플로차트에 의해 실행된다.

1801에서 제어편차의 절대치(VTe)가 전회의 제어편차의 절대치｜VTe(i-l)｜이상의 경우는 실진각량(VTd)이 목표진각량(VTt)에 추종않고 있는 것으로 판단하여, 1801에서 적분치(Ii)에 제어편차(VTe)와 적분게인(Igain)을 승산한 것을 가산하여 적분치(Ii)로 한다.

1801에서 제어편차의 절대치 (VTe)가 전회의 제어편차의 절대치｜VTe(i-l)｜보다도 작은 경우는 아무것도 안함으로 적분치(Ii)가 갱신되지 않고 전회치가 그대로 유지된다.

도 17로 되돌아가서 1707에서 제어편차의 절대치 ｜VTe｜가, 실진각량이 안정하고 있는 상태인가 아닌가의 기준치(VTh)이내인것을 판정한다.

절대치｜VTe｜가 기준치(VTh)보다 큰것으로 판단하면 1708에서 출력전류치(Iout)는 유지전류학습치(In), 비례치(Ip), 미분치(Id)및 적분치(Ii)를 가산한것으로 한다.

1707에서 절대치 ｜VTe｜가 기준치 이하인 경우, 1709에서 출력전류(Iout)는 유지전류학습치(In)와 적분치(Ii)를 가산한것으로 한다.

그리고 1710에서 출력전류치(Iout)를 듀티치(duty value)로 변환하여, 오일펌프와 함께 유압공급장치를 구성하고, 액추에이터를 유압제어하여 캠위상을 제어하는 오일콘트롤밸브(OCV)에 출력한다.

OCV는 본 발명에 관하여 상세히 설명하는 도 1중의 19,20이며, 이것의 내부구조를 나타내는 도 7~9중의 유압절체를 행하기 위한 코일(193)에 공급하는 전류의 제어가 된다.

다음, 도 19의 타이밍차트에 의해 실재의 동작을 설명한다.

도 19는 실진각량(VTd), 목표진각량(VTt), 출력전류치(Iout),적분치(Ii)의 변화를 나타낸다.

시점 1901에서 목표진각량(VTt)가 최진각 위치로 변화하며, 시점 1902까지는목표진각량(VTt)와 실진각량(VTd)의 변차가 큼으로 도 17의 1708에서의 연산식으로 산출한 출력전류치(Iout)로 제어한다.

시점 1902에서 실진각량(VTd)이 목표진각량(VTt)에 추종않되나, VVT액텍추어가 최진각측에 고정된 상태이며, 이 이상 진각측에 동작않되고 목표진각량(VTt)와의 편차가 남은 그대로의 상태에 있다.

시점 1902에서 시점 1903까지는, 실진각량(VTd)이 목표진각량(VTt)에 추종않으므로 적분치(Ii)가 증대방향으로 갱신된다.

시점 1903에서 시점 1904까지에서는, 적분치(Ii)가 사전설정된 적분상한치에 고정되어 그 이상 증대않되는 상태에 있다.

시점 1904에서 목표진각량(VTt)가 지연각측으로 변화하며는, 도 17의 1708에서 연산한 출력전류치(Iout)로 제어하는 것이나, 목표진각량(VTt)가 최진각 위치에 있는 상태에서 적분치(Ii)가 증가측으로 잘못되어 갱신되어 있으므로, 시점 1904에서 시점 1905까지에서는 적분치(Ii)가 0부근으로 될때까지 실진각량(VTd)가 목표진각량(VTt)에 추종않되어 응답성이 저하한다.

또, 다른 종래의 장치로서 예컨데 일본국 특개평 7-229409호 공보에는, 기관고회전시는 크랭크각과 캠과의 위상차에서의 제어를 중지하며, 최지연각으로 제어한다는 것이 기재되어 있다.

이것은 고회전에서는 관성과급효과를 얻기 위해 흡기밸브 타이밍을 최지연각으로서 흡기밸브를 닫는 타이밍을 지연하는 경우, 고회전으로 될만큼 크랭크각과 캠각의 검출위상차의 오차가 크게됨으로, 고회전에서의 최지연각으로는 제어치를고정하여 제어하는 것이다.

종래의 내연기관의 밸브타이밍 제어장치는 이상과 같이 구성되어 있었으므로, 밸브타이밍을 갱신하는 범위는 최진각위치에서 최지연각까지였었다.

목표진각량이 최진각위치로 되고, 실제로 밸브타이밍을 검출하는 수단의 검출오차 또는 밸브타이밍 가변기구의 공작정밀도등에 의해 실진각량이 목표진각량에 추종않되고 편차가 남는 경우에는 적분치가 갱신되어, 목표진각량이 최진각위치에서 이탈한 경우의 응답성이 저하한다는 문제가 있었다.

또, 액추에이터의 기계적 정지위치에서 제어하는 경우는 그 위치에서 피드백하는 것보다 기계적 정지위치에 더미는 제어를 하는 쪽이 제어위치가 안정한다.

실제의 밸브타이밍을 검출하는 수단의 검출오차는 고회전이외에도 발생하며, 또 밸브타이밍가변기구의 공작정밀도는 회전수에 의존않고 오차요인으로 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같이 문제점을 해결하기 위하여 이루어진것이며, 제어범위내에서의 응답성과 제어범위밖에서의 안정성을 확보하며, 구동회로 OCV코일의 전력용량 상승시키지 않고 내구성을 확보한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 장치는 목표진각량이 사전 정해진 제어범위의 범위밖에 있을때는 목표진각량과 실진각량의 편차에 의한 피드백제어를 정지하고, 소정 제어치에의한 제어를 실시하는 것이다.

또한, 목표진각량이 사전에 정해진 제어범위의 범위밖에 있는 경우는, 적분치의 갱신을 정지하고, 적분치를 반영않는다.

그렇지 않으며, 제어범위밖에서 제어범위내의 이행시는 적분치를 초기화하는 것이다.

상기 목제에 비추어, 본 발명은 내연기관의 회전에 동기하여 구동되는 흡기밸브 및 배기밸브와, 상기 내연기관의 운전상태를 검출하기 위한 운전상태검출수단과, 상기 운전상태에 따라 상기 흡기밸브 및 상기 배기밸브의 적어도 한쪽에 대한 목표밸브타이미을 산출하는 목표밸브타이밍 산출수단과, 상기 흡기밸브 및 상기 배기밸브의 적어도 한쪽의 개폐타이밍을 변경하는 밸브타이밍 가변기구와, 상기 흡기밸브 및 상기 배기밸브의 적어도 한쪽의 실밸브타이밍을 검출하는 실밸브타이밍검출수단과, 상기 목표밸브타이밍과 상기 실밸브타이밍 및 상기 기관운전상태에 의해 제어량을 산출하는 제어량산출수단과, 상기 제어량을 출력제어량으로 하여 상기 밸브타이밍 가변기구에 출력하는 실밸브타이밍제어수단과를 구비하고, 상기 목표밸브타이밍이 소정의 제어범위내에 있을때에만 상기 제어량 산출수단에서 산출한 상기 목표밸브타이밍과 상기 실밸브타이밍의 편차에 응한 제어량을 상기 실밸브타이밍 제어수단에의 출력제어량으로 하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 있다.

또, 상기 목표밸브타이밍이 상기 제어량을 크게 설정하는 측의 상기 제어범위밖에 있을때에, 출력제어량=유지제어량+소정랴으로 하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 내연기관의 밸브타아밍 제어장치에 있다.

또, 상기 유지제어량은 상기 목표밸브타이밍이 상기 제어범위내에 있고, 상기 목표밸브타이밍과 상기 실밸브타아밍이 거이 일치한 상태에서의 출력제어량인것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 밸브타이밍 제어장치에 있다.

또, 상기 목표밸브타이밍이 상기 제어범위에 있고, 상기 목표밸브타이밍과 상기 실밸브타이밍이 거의 일치하고 있는 상태에서의 출력량을 학습하는 유지제어량학습수단을 또한 구비하고, 상기 유지제어량은 상기 유지제어량학습수단에 의한 학습치인 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 내연기관의 밸브타이밍제어장치에 있다.

또, 상기 출력제어량은 상기 실밸브타이밍 제어수단을 제어하는 전류치인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 있다.

또, 상기 유지제어량 학습수단에 의한 학습이 실시않되고 있는 경우는, 상기 유지제어량을 제어량 최대치로 하는 것을 특징으로 청구항 2에 기재된 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 있다.

또, 상기 유지제어량의 제어량 최대치를 상기 실밸브타이밍 제어수단에 의한 변동공차의 최대치로 하는 것을 특징으로 하는 청구항 6에 기재된 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 있다.

또, 상기 소정량은 적어도 상기 실밸브타이밍이 기계적 정지위치에 정지하는 출력제어량으로 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 있다.

도, 상기 밸브타이밍이 상기 제어범위밖에 있어도, 상기 제어량 산출수단에 의한 제어량이 상기 유지제어량+소정량보다도 큰 경우 또는 상기 실밸브타이밍이 상기 제어범위내에 있는 경우는, 상기 제어량 산출수단에 의한 제어량을 상기 출력제어량으로 하는 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 있다.

또, 상기 목표밸브타이밍과 상기 실밸브타이밍의 편차를 적산하여 상기 제어량 산출수단에 의한 제어량을 보정하기 위한 적분보정치를 산출하는 적분제어수단을 또한 구비하며, 상기 적분보정치는 상기 제어량산출수단에 의해 산출된 제어량으로 보정되고 상기 목표밸브타이밍이 상기 제어범위밖에 있을 경우는 상기상 적분보정치의 갱신을 금진한 제어량으로 하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 있다.

또, 상기 목표밸브타이밍과 상기 실밸브타이밍의 편차를 적산하며 상기 제어량 산출수단에 의한 제어량을 보정하기 위한 적분보정치를 산출하는 적분제어수단을 또한 구비하며, 상기 적분보정치는 상기 제어량 산출수단에 의해 산출된 제어량으로 보정되고, 상기 목표밸브타이밍이 상기 제어범위밖에 있을때에는, 상기 제어량에의 상기 적분보정치의 보정을 금지한 제어량으로 하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 있다.

또, 상기 목표밸브타이밍과 상기 실밸브타이밍의 편차를 적산하여 상기 제어량 산출수단에 의한 제어량을 보정하기 위한 적분보정치를 산출하는 적분제어수단을 또한 구비하며, 상기 적분보정치는 상기 제어량 산출수단에 의해 산출된 제어량에 보정되어, 상기 목표밸브타이밍이 상기 제어범위밖에 있는 상태에서 범위내에 있는 상태로 변화한 경우, 상기 적분보정치를 초기화하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 있다.

본 발명에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치는, 사전에 정해진 제어범위의 범위밖에 있을때에는, 목표진각량과 실진각량의 편차에 의한 피드백 제어를 정지하고, 소정 제어치에 의한 제어를 실시함으로서, 제어위치가 안정하는 것이며, 또 적분치의 갱신을 정지 도는 리셋등함으로서 제어치의 발산을 방지하여, 목표진각량이 사전에 정해진 제어범위의 범위밖에서 범위내에 변경된 경우의 응단성 저하를 방지하는 것이다.

또, 제어량이 큰 축에서 사전 정해진 제어범위의 범위밖의 제어시는, 최대 제어량으로 하지 않음으로서, OCV의 코일, ECU의 구동회로에의 부담이 경감되어 내구성의 면에서도 유리하며, 용량이 작은것이 사용되는 경우가 있으며, 비용면에서도 유리하다.

도 1은 본 발명의 내연기관의 밸브타이밍 제어장치를 나타내는 블록구성도이다.

도 2는 일반적인 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 의한 위상변경범위를 크랭크각 위치에 대한 밸브리프트(Valve lift)양의 관계에 의해 나타내는 설명도이다.

도 3은 일반적인 크랭크각센서 및 캠각(cam angle)센서의 각 출력펄스의 위상관계를 나타내는 타이밍차트이다.

도 4는 일반적인 액추에이터의 최지연각 위치에서의 내부구조를 나타내는 투시도이다.

도 5는 일반적인 액추에이터의 잠금위치에서의 내부구조를 나타내는 투시도이다.

도 6은 일반적인 액추에이터의 최진각 위치에서의 내부구조를 나타내는 투시도이다.

도 7은 일반적인 OCV의 최소제어상태에서의 내부구조를 나타내는 측단면도이다.

도 8은 일반적인 OCV의 중간제어상태에서의 내부구조를 나타내는 측단면도이다.

도 9는 일반적인 OCV의 최대 제어상태에서의 내부구조를 나타내는 측단면도이다.

도 10은 본 발명의 1 실시의 형태에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 동작설명에 제공하는 플로차트이다.

도 11은 본 발명의 1실시의 형태에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 동작설명에 제공하는 플로차트이다.

도 12는 본 발명의 1실시의 형태에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 동작설명에 제공하는 플로차트이다.

도 13은 본 발명의 1실시의 형태에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 동작설명에 제공하는 플로차트이다.

도 14는 본 발명의 1실시의 형태에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 동작설명에 제공하는 플로차트이다.

도 15는 본 발명의 다른 실시의 형태에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 동작설명에 제공하는 플로차트이다.

도 16은 본 발명의 다른 실시의 형태에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 동작설명에 제공하는 타이밍차트이다.

도 17은 종래의 이런 종류의 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 동작설명에제공하는 플로차트이다.

도 18은 종래의 이런 종류의 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 동작설명에 제공하는 플로차트이다.

도 19는 종래의 이런종류의 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 동작설명에 제공하는 타이밍 차트이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1.내연기관,2. 에어클리너,

3. 에어플로세서,4. 흡기관,

5. 스로틀밸브,6. ISCV.

7. 인젝터,8. 점화플러그,

9. 점화코일,10. 배기관,

11. O₂센서,12. 촉매콘버터,

13. 센서플레이트,14. 크랭크각 센서,

15,16. 액추에이터,17,18. 캠각 센서,

19,20. OCV,21. ECU,

31. 흡기밸브,32. 배기밸브.

다음 본 발명의 각 실시의 형태에 따라 설명한다.

실시의 형태 1

도 1은 본 발명에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 구성도이며, 내연기관의 주변부와 관련시켜 나타내고 있다.

1은 내연기관, 2는 내연기관(1)이 흡입하는 공기를 정화하는 에어클리너, 3은 내연기관(1)이 흡수하는 공기량을 계량하는 에어프로세서, 4는 흡기관, 5는 흡입하는 공기량을 조절하여, 내연기관(1)의 출력을 제어하는 스로틀밸브, 6은 스로틀밸브(5)를 통한 공기를 바이패스하여 엔진등의 단위시간당 회전수 제어를 행하는 아이들 스피드콘트롤밸브(이하 ISCV라함)이다.

7은 흡입한 공기량에 대응한 연료를 공급하는 인젝터, 8은 내연기관(1)의 연료실내의 혼합기를 연소시키는 불꽃을 발생하는 점화플러그, 9는 점화플러그(8)에 고전압에너지를 공급하는 점화코일이다.

10은 연소한 배기가스를 배출하는 배기관, 11은 배기가스내의 잔존산소량을 검출하는 O₂센서, 12는 배기가스내의 유해가스인 HC,CO,NOx 를 동시에 정화할 수 있는 3원촉매이다.

13은 크랭크각 검출용의 센서판으로 소정위치에 돌기가 구비되어 있으며(ㅗ면생략), 크랭크축에 장착된 크랭크축과 일체로 회전하고 있다.

14는 크랭크축의 위치를 검출하는 크랭크각 센서이며, 센서판(13)의 돌기가 크랭크각 센서(14)를 횡단시에 신호를 발생하도록 되어 있으며 크랭크각을 검출한다.

15,16은 크랭크각에 대한 캠각을 상대적으로 위상가변할 수 있는 액추에이터, 15C,16C 는 캠샤프트, 17,18은 크랭크각 센서와 동일하게, 도면 생략된 캠각검출용 센서판의 돌기에 의해 펄스신호를 발생화하며 캠각을 검출하는 캠각센서이다.

19,20은 오일펌프와 함께 유압공급장치를 구성하고, 액추에이터를 유압제어하여 캠위상을 제어하는 OCV(oil control valve)이다.

이 OCV(19,20)은 캠위상가변용 액추에이터(15,16)에의 유압을 절체하여 캠의 위상을 제어하는 것이다.

21은 컴퓨터로 된 ECU이며, 내연기관(1)의 제어수단을 구성하고 있으며, 각종 센서수단(3,11,14,17,18)에 의해 검출되는 운전상태에 따라 인젝터(7)및 점화플러그(8)를 제어함과 동시에 각 캠샤프트(15C,16C)의 캠각위상을 제어한다.

그리고 31,32이 내연기관(1)의 연소실에 통하는 흡기통로 및 배기통로를 개폐하기 위해 내연기관의 회전에 동기하여 구동시키는 흡기밸브와 배기밸브이다.

또한, 에어프로세서(3), O₂센서(11), 크랭크각 센서(14)가 운전상태검출수단을 구성하고, 액추에이터(15,16)이 밸브타이밍 가변기구를 구성하며, 크랭크각센서(14), 캠각센서(17,18)이 실밸브타이밍 검출수단을 구성하고, OCV(19,20)가 실밸브타이밍 제어수단을 구성하며, ECU(21)이 목표밸브타이밍 산출수단, 제어량산출수단, 유지제어량학습수단 및 적분제어수단을 구성한다.

먼저, 캠의 위상각제어의 설명에 앞서 내연기관(1)의 제어에 대하여 설명한다.

내연기관(1)이 흡수하는 공기량을 에어프로세서(3)가 계량하고, 계량한 공기량에 대응한 연료량을 ECU(21)가 연산하여 인젝터(7)를 구동함과 동시에, 연소실내의 혼합기에 점화플러그(8)에서 적절한 타이밍로 점화함으로 점화코일(9)에의 통전시간 및 차단의 타이밍을 제어한다.

흡수된 공기량은 스로틀밸브(5)에서 조절되어 내연기관(1)에서 발생하는 출력을 제어한다.

실린더내에서 연소한 배기가스는 배기관(10)을 통하여 배출되며, 배기관(10)의 도중에 설치되어 있는 촉매(12)에 의해 배기가스중의 유해물질인 HC,CO,NOx 를 무해한 CO₂와 H₂O로 정화한다.

촉매(12)에서의 정화효율을 최대한 얻기위해 배기관(10)에는 O₂센서(11)가 부착되어 배기가스중의 잔존산소량을 검출하고, 혼합기가 이론공연비 (stoichiometric ratio)로 되도록 ECU(21)이 피드백제어를 하여 연료량을 조절하고 있다.

내연기관(1)은 운전상태에 의해 본래는 요구되는 밸브타이밍이 다른데도 불고하고, 지금까지 대부분의 내연기관은 캠샤프트가 크랭크샤프트에서 타이밍 밸트 도는 타이밍 체인등을 경유하여 회전구동되기 때문에, 밸브의 개폐타이밍이 크랭크각에 대해서 일정하였다.

그러나 근년 출력향상과 배기가스, 연료비의 저감목적으로 가변밸브타이밍 시스템이 채용되기에 이르렀다.

다음, 가변밸브타이밍 시스템의 동작에 대하여 설명한다.

밸브타이밍이 고정된내연기관에서는 크랭크샤프트의 회전을 타이밍 밸트 또는 타이밍 체인등에서 풀리(pulley)또는 스프로킷(sprocket)등에 전달하며, 플리 도는 스프로킷과 일체로 회전하고 있는 캠샤프트(15c,16c)에 회전이 전달된다.

가변밸브타이밍 시스템에서는 크랭크샤프트와 캠샤프트의 상대위치가 가변되는 액추에이터(15,16)를 풀리, 스프로킷 대신에 설치하는 밸브타이밍을 제어가능하게 하고 있다.

도 2는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 의한 위상변경범위를 크랭크각 [⁰CA]의 위상위치에 대한 밸브리프트량(밸브개방량)[mm]의 관계에 의해 나타낸 설명도이다.

밸브타이밍은 도 2의 흡기,배기 모두 파선으로부터 1점쇄선간에서 가변가능하게 되어 있으며, 실선이 잠금기구에 의해 잠그어지는 위치, 1점쇄선이 기계적으로 정지하는 최지연각위치, 판선이 기계적으로 정지하는 최진각위치로 된다.

밸브타이밍을 진각시킨다는 것은 흡기,배기 모두 크랭크각에 대하여 열림시작이 속히 되는 것을 말하며, 역으로 지연각 시킨다는 것은 크랭크각에 대하여 열림시작이 늦어지는 것을 말한다.

이 범위내이며는 임의의 위치에서 제어가는 것이 가능하다.

또, 도 4~6은 흡기용 및 배기용의 각 밸브타이밍을 개별로 변경하는 가변밸브타이밍 기구(이하 VVT기구)를 구비한 액추에이터(15,16)의 각 최지연각위치, 잠금위치 및 최진각위치에서의 내부구조를 나타내는 투시도이다.

밸브타이밍을 변경하는 것은 액추에이터(15,16)이다.

151은 하우징, 152은 베인(vane), 153은 지연각(유압)실, 154는 진각(유압)실, 155는 잠근핀, 156은 스프링, 157은 잠금오목부이다.

하우징(151)과 베인(152)에는, 크랭크샤프트에서의 동력이 벨트 및 플리(도면생략)를 통하여 1/2로 감속되어서 전달되어 화실의 방향으로 회전한다.

베인(152)는 캠샤프트와 결합되어 있다.

액추에이터(15,16)는 엔진윤활유에 의해 동작한다.

도 4는 최지연각위치이며, 도 2의 1점쇄선에 대응하는 위치이다.

도 6은 최진각위치이며, 도 2의 파선에 대응하는 위치이다.

도 5는 잠금위치이며, 도 2의 실선에 대응하는 위치이다.

이들 위치제어를 하려면 액추에이터내에 유입하는 오일을 제어를 한다.

도 4의 최지연각위치로 하려면 지연각실(153)에 오일을 유입하도록 한다.

도 6의 최진각위치로 하려면 지연각실(153)또는 진각실(154)에 선택적으로 유압이 공급됨으로서 하우징(151)내에서 위상위치가 시프트된다.

더 상세히 설명하면 지연각실(153)및 진각실(154)는 베인(152)의 동작범위를 결정하고 있다.

스프링(156)은 잠금핀(155)을 돌출방향으로 가압하고 있어, 잠금오목부(157)은 잠금핀(155)의 선단과 대향하도록 베인(152)의 소정의 잠금위치에 설치된다.

또한, 잠금오목부(157)에는 오일공급구(도면생략)가 설치되어 있어, 지연각실(153) 및 진각실)154)의 어느 것이 유압의 높은쪽의 오일이 절체공급되도록 되어 있다.

지연각실(153) 및 진각실(154)(동작범위)내에서 동작하여 위상시프트되는 베인 (152)는, 흡기용 및 배기용의 각 밸브(31,32)를 구동하기 위한 캠샤프트(15C 및16C)에 결합되어 있다. 또, 여기서는 도시않되어 있으나, 배기측의 액추에이터 (16)에는 캠샤프트(16C)의 반력을 상쇄하기 위해 베인(152)을 진각측에 가압하기 위한 스프링이 구비되어 있다.

액추에이터(15 및 16)는 OCV(19 및 20)에서 공급되는 내연기관(1)의 윤활유(유압)에 의해 구동된다. 액추에이터(15 및 16)의 캠각위상을 도 4~6과 같이 제어하기 위하여는 액추에이터(15 및 16)내에 유입하는 오일량(유압)이 제어된다.

그리고, 도 4와 같이 캠각위상을 최지연각위치에 조정하기 위하여 지연각실(153)내에 오일을 유입하면 좋다. 역으로, 도 6과 같이 캠각위상을 최진각위치에 조정하기 위하여는 진각실(154)내에 오일을 유입하면 좋다.

지연각실(153), 진각실(154)의 어느쪽에 오일을 유입되는가의 제어를 행하는 것이 OCV(19,20)이다. 도 7~9는 OCV(유압공급장치(19,20)의 내부구조를 나타내는 측단면도이다. 191은 원통형상의 하우징, 192는 하우징(191)내에 습동자재로 수납된 스풀(spool), 193은 스풀(192)을, 연속적으로 구동하는 코일, 194는 스풀(192)을 복귀방향으로 가압하는 스프링이다.

도 7은 코일(193)에의 통전전류가 최소치의 경우이다. 흡기측의 경우 펌프에서의 오일은 액추에이터의 지연각실(153)에 유입하고 액추에이터의 진각실(154)의 오일이 흘러 오일팬에 배출된다. 배기측의 경우는 역으로되어 펌프에서의 오일은 액추에이터의 진각실에 유입되어 액추에이터의 지연각실(153)의 오일이 흐르게 된다. 흡기, 배기 모두 OCV가 단선등 무통전으로 되는 고장이 발생한 경우 밸브오버랩(valve overlap)이 최소가 되어 내엔진스톨(resistance to engine stall)성에유리하게 되는 유로구성으로 되어 있다.

도 9의 OCV의 상태는 코일(193)으 최대전류를 인가하고 있는 상태이며, 흡기측의 경우 펌프에서의 오일은 액추에이터의 진각실(154)에 유입하고, 액추에이터의 지연각실(153)의 오일은 오일팬에 배출된다. 배기측에서는 역으로, 펌프에서의 오일은 액추에이터의 지연각실(153)에 유입하여, 진각실(154)의 오일이 배출된다.

액추에이터의 잠금오목부(15)에는 도면생략된 오일공급구가 있으며, 지연각실(153), 진각실(154)의 어느 쪽이든 유압이 높은쪽에서의 오일이 절체되어 공급되도록 되어 있다. 도 5의 상태에서 잠금오목부(157)에 오일공급구에 의해 잠근핀 (155)이 빠져나가 베인(152)이 하우징내에서 동작가능하게 된다.

더욱 상세히 설명하면, 하우징(191)은 펌프(도면생략)에 연통된 오리피스 (orisice)(195)와, 액추에이터(15 또는 16)에 연통된 오리피스(196 또는 197)과, 오일팬에 연통된 배출용의 오리피스(198 및 199)와를 구비하고 있다.

오리피스(196)는 액추에이터(15)의 지연각실(153) 또는 액추에이터(16)의 진각실(154)에 연통되어 있다. 오리피스(197)의 액추에이터(15)의 진각실(154) 또는 액추에이터(16)의 지연각실(153)에 연통되어 있다.

오리피스(196 및 197)는 스풀(192)의 축방향위치에 따라서, 선택적으로 오일공급용의 오리피스(195)에 연통된다. 오리피스(195)는 도 7에서는 오리피스(196)에 연통되며, 도 9에서는 오리피스(197)에 연통되어 있다.

같으 모양으로, 배출용의 오리피스(198 및 199)는 스풀(192)의 축방향에 따라서 선택적으로 오리피스(197 또는 196)에 연통된다. 도 7에서는 오리피스(197)와 오리피스(198)가 연통되고, 도 9에서는 오리피스(196)와 오리피스(199)가 연통되어 있다.

잠금오목부(157)내의 오일공급구는 지연각실(153) 및 진각실(154)의 어느 쪽이든 유압의 높은측에서 오일공급되는 유로구성으로 되어 있으며, 잠금오목부(157)에의 유압이 스프링(156)의 가압력을 상회하며는 잠금핀(155)의 잠금오목부(157)에서 배출되어 잠금상태가 해제되도록 되어 있다.

도 7은 코일(193)에의 통전전류가 최소치의 경우를 나타내고 있으며, 스프링(194)이 최대한 신장되어 있다. 도 7에 나타난 OCV가 흡기측의 OCV(19)의 경우, 오리피스(195)를 통하여 펌프에서 공급된 오일은 오리피스(196)를 통하여 액추에이터(15)의 지연각실(153)에 유입하며, 액추에이터(15)는 도 4에 나타낸 상태로 된다.

이에 따라, 액추에이터(15)의 진각실(154)내의 오일은 오리피스(197)를 통하여 OCV(19)에 배출되며, 또 오리피스(198)를 통하여 오일팬에 배출된다.

한편, 도7에 나타낸 OCV가 배기측의 OCV(20)인 경우는, 상기와 역으로되어 펌프에서 공급된 오일은 오리피스(196)을 통하여 액추에이터(16)의 진각실(154)에 유입하며, 액추에이터(16)는 도 6에 나타난 상태로 된다.

이때, 액추에이터(16)의 지연각실(153)내의 오일은, 오리피스(197 및 198)를 통하여 오일베인에 배출된다.

도 9는 코일(193)에의 통전전류가 최대치의 경우를 나타내고 있으며, 스프링(194)이 최소한으로 압축되어 있다. 예로써, 도 9의 OCV가 흡기측의 OCV(19)인 경우 펌프에서 공급된 오일은 오리피스(197)를 통하여 액추에이터(15)의 진각실(154)에 진압하며, 액추에이터(15)의 지연각실(153)내의 오일은 오리피스 (196 및 197)를 통하여 배출된다.

한편, 도 9의 OCV가 배기측의 OCV(20)인 경우에는 펌프에서 공급된 오일은, 오리피스(197)를 통하여 액추에이터(16)의 지연각실(153)에 유입하며, 액추에이터 (16)의 진각실(154)내의 오일은 오리피스(196 및 197)를 통하여 배출된다.

또, 도 8은 밸브타이밍제어종료위치 또는 임의의 최진각과 최지연각간의 위치에서 제어되어 있는 상태를 나타내며, 이때, 액추에이터(15 및 16)의 베인(152)은 임의의 목표위치(잠금위치를 포함함)에 있다.

또한, 도 8의 상태에서, 오일공급용측의 오리피스(195)는 액추에이터측의 오리피스(196 또는 197)에 직접연통되어 있지 않으나, 누설오일에 의해 잠금오목부(157)(도 5참조)의 오일공급구에 공급되게 된다.

따라서, 예컨대 베인(152)이 잠금위치에 있어도, 누설오일에 의한 오일공급에의 유압이 스프링(156)의 압력에 견디는 유압(자금해제용의 소정유압)에 도달하면, 잠금오목부(157)에서 잠금핀(155)이 풀려져서 베인(152)이 하우징(151)내에서 동작가능한 상태로 된다.

또한, 잠금해제용의 소정유압은 스프링(156) 압력등의 조정에 의해, 필요 최소한의 임의치에 설정된다. 또, 밸브타이밍을 결정하는 각 액추에이터(15 및 16)의 베인(152)의 위치(위상)는, 캠각센서(17 및 18)에서 검출됨으로서 임의로 제어되게 된다.

도 3은 크랭크각센서와 캠각센서의 출력위치관계를 나타내는 것이다. 캠각센서(17,18)은 변경된 크랭크샤프트와의 상대위치를 검출가능한 위치에 설치되어 있으며, 도 2의 밸브타이밍이 1점쇄선인 최지연각위치에서의 크랭크각센서와의 차 (B), 도 2의 밸브타이밍이 파선인 최진각위치에서의 크랭크각센서와의 차(A)로 된다.

ECU(21)는 검출된 위상차(A~B)가 목표치와 일치되도록 피드백제어함으로사, 임의 위치에서의 밸브타이밍제어를 실시한다. 예로써, 흡기측에서는 크랭크가센서와 캠각센서에서 검출한 검출위치가 ECU(21)의 내부에서 연산한 목표위치보다도 지연각측에 있으면, 목표위치까지 검출위치를 진각시키기 위해 검출위치와 목표위치의 편차에 따라 OCV의 코일(193)에 통정하는 전류량을 제어한다.

목표위치와 검출위치의 차가 큰 경우, 목표위치에 속히 추종시키기 위해 OCV의 코일(193)에의 통전량을 많이함으로서 액추에이터의 진각실(154)에의 통로가 보다 크게되어 유량이 증가한다. 검출위치가 목표위치에 접근하며는 OCV의 스풀위치는 도 8의 상태에 접근하도록 코일(193)에의 통전량을 감소시키며, 검출위치와 목표위치가 일치하며는, 도 8에 나타난것과 같이 액추에이터의 지연각실(153), 진각실(154)에의 통로를 차단하는 상태로 되도록 제어한다.

목표위치는 통상의 운전상태인 내연기관 가온후위 주행상태등에서는, 예로써, 엔진회전과 부하에 의한 2차원지도화한 목표위치의 지도를 사전에 ECU(21)의 ROM에 기억하여 놓고, 운전상태에 따른 목표위치를 설정하여 높으면 각가의 운전상태에서 최적의 밸브타이밍으로 할 수가 있다.

오일펌프는 기관에 의해 구동시킴으로, 기관시동시는 오일펌프의 회전수가 충분치않아, 액추에이터에의 공급유량이 불충분하게 되어, 유압에 의한 진각위치의 제어가 불가능하게 된다. 따라서, 도 5에 나타난것 같이 잠금핀(155)을 잠금오목부(157)에 결합함으로서 불충분한 유압에 의한 베인(152)의 요동을 방지 할 수 있다.

시동시는 시동에 적절한 밸브타이밍이 있으며, 잠금핀(155)에 의한 결합위치를 시동시의 밸브타이밍으로 되도록 한다. 시동시에 흡기밸브를 너무 진각되며는 밸브오버랩이 크게되며, 또 너무 지연각되며는 실압축비가 저하하여, 어느 쪽으로 되멍도 펌핑손실의 저감에 의해 크랭킹시이 회전수는 상승하여 초기폭발발생에는 유리하나 그 후의 연소가 충분치않음으로 완전폭발까지 도달하지 않을 가능성이 있다.

한편, 배기밸브를 너무 진각시키면 실팽창비가 짧게되어 연소에너지를 크랭크에 충분히 전달않되게 된다. 너무 지연각되며는 오버랩이 크게되어 흡기가 너무 진각하는 경우와 동일하게 된다. 이들 시동 및 시동직후에는 밸브타이밍이 너무 진각하여도, 너무 지연각하여도 시동성을 악화 또는 시동불가능하게 됨으로, 시동 및 시동직후에 양호한 밸브타이밍으로 되도록 잠금핀(155)에 의해 베인(152)을 잠근다.

시동후, 엔진의 상승에 따라 유압이 상승하며, 액추에이터에도 유압이 공급된다. 유압이 공급되면 도면생략된 잠금오목부(157)에서 잠금핀(155)이 풀려서 베인(152)은 동작가능하게 되며, OCV(19,20)을 제어함으로서 지연각실(153),진각실(154)에 유압의 공급을 제어하며, 진각, 지연각의 제어가 가능하게 된다.

엔진시동후, 냉기상태(엔진이 차진상태)에서는 촉매의 온동상승을 목표로 진각위치에 제어하기 위한 잠금핀(155)은 잠금오목부(157)에서 해제될 필요가 있다. 액추에이터의 작동에는 엔진의 윤활유압을 사용하고 있으며, 잠금핀(155)의 잠금, 해제도 동일하다. 엔진윤활유의 유압은 엔진회전과 유온에 좌우되어 변화한다. 적어도 냉엔진아이들상태에서 진각제어를 하는 경우에는 잠금핀이 해제되는 유압을 발생할 필요가 있다.

냉엔진아이들상태에서의 진각제어하는 상태가 종료되면 잠금위치부근의 제어로하기 위해, 잠금핀을 해제 할 수 있는 유압을 유지하여 잠금위치부근에서의 피드백제어를 행하여도 좋으며, 잠금위치에서 핀잠금시켜도 된다. 이경우, 주행때문에 액셀레이터를 밟으면 엔진회전이 상승함으로서 유압도 상승하며, 잠금핀은 해제되어 기관운전상태에 따라 잠금위치가 아닌 진각, 지연각위치에서의 제에도 가능하게 된다.

다음, 도 10의 플로차트를 사용하여 구체적제어동작에 대하여 설명한다. 본처리는 ECU(21)내에서 소정타이밍마다 실시된다. 여기서는 흡기측 밸브타이밍변경에 대하여 설명하나, 흡기측에 한하지 않고 배기측 밸브타이밍이 제어에 사용하여도 된다. 그러나 배기측에서는 진각과 지연각이 흡기측과는 역으로 되며, 제어량이 작은경우가 진각, 제어량이 큰 경우가 지연각으로 된다.

1001에서 크랭크각센서(14)와 캠각센서(17)의 출력위상차를 각도로서 산출하며, 또한 베인(152)의 기계적정지위치(즉 최지연각위치 또는 최진각위치)에서의 크랭크각센서(14)와 캠각센서(17)의 출력위상차를 기준위치로 하고, 기준위치에서의 편차를 실진각량(VTD)으로 1002에서 기관운전상태에 최적인 목표진각량(VTd)를 산출한다. 목표진각량(VTt)의 산출은, 예로써, 층진효율과 회전수에서 보감참조를 행하는 2차원지도를 ECU(21)의 ROM(도면생략됨)에 사전에 기억시켜 놓으며, 본지도에서 판독한다. 지도치(map value)는, 연료비, 배출가스, 엔진출력 등이 최적으로 되는 목표진각량이 사전에 실험등에 의해 설정되어 있다.

1003에서 목표진각량(VTt)에서 실진각량(VTd)을 감사하여 제어편차(VTe)를 산출한다. 1004에서 제어편차(VTe)에 비례게인(Pgain)을 승산하여 비려치(Ip)를 산출한다. 비례게인은 실진각량(VTd)의 응답성이 최적으로 되는 치로 사전에 설정되어 있다.

1005에서 제어편차(VTe)로부터 제어편차의 전회치(VTe(i-1)를 감산한 것에 미분게인(Dgain)을 승산하여 미분치(Id)를 산출한다. 미분게인도 비례게인과 동일하게 실진각량(VTe)의 응답성이 최적으로 되는 치로 설정되어 있다.

1006에서 적분치(Ii)의 연산을 한다.

적분치(Ii)는 도 11의 플로차트에서 나타내는 연산을 한다.

1106은 목표진각량(VTe)이 편차제어 최소치(VTmm)와 편차제어최대치(VTmx)의 소정범위에 있는 가의 판정을 한다.

예로서 밸브타이밍의 가동범위가 0에서 60[degCA](도 크랭크앵글)의 경우, 편차제어최소치(VTmn)는 3[deg CA]로 하고, 편차 제어최대치(VTmx)는 57[deg CA]로 설정한다.

소정범위인것으로 판단한 경우는, 1102에서 제어편차의 절대치｜VTe｜가 제어편차의 전회치의 절대치｜VTe(i-1)｜ 보다도 작은가 아닌가의 판정을 한다.

즉 실진각량(VTd)이 목표진각량(VTt)에 향하여 움직이고 있는가를 판정한다.

실진각량(VTe)가 목표진각량(VTt)에 향하여 있지 않으면, 1103에서 ㅈ거분치(Ii)에 제어편차(VTe)와 적분게인(Igain)을 승산한 것을 가산하여 적분치(Ii)로 한다.

도 10에 되돌아가, 1007에서 목표진각량(VTt)이 편차제어최대치(VTmx)이하이며, 1008에서 목표진각량(VTt)이 편차제어최소치(VTmn)이상인 경우, 1013에서 제어편차의 절대치 VTe 가 제어절체기준치(VTh)보다도 큰가를 판정하고, 크며는 1014에서 유지전류학습치(In), 비례치(Ip), 미분치(Id)및 적분치(Ii)를 가산한 것을 출력전류치(Iout)로 하고, 작으며는 1015에서 유지전류학습치(Ih)와 적분치(Ii)를 가산한 것을 출력전류치로 한다.

제어절체기준치(Ih)는, 예로서 실진각량(VTd)이 변동하여도 기관운전에 지장이 없는 1[deg CA]정도이다.

유지전류학습치(Ih)는 도 12의 프로차트에 나타낸 처리에 의해 학습된다.

1201에서 유지전류학습조건이 성립하였는가의 판정을 한다.

판정은 예로서 실진각량(VTd)이 목표진각량(VTt)에 거이 일치(1[deg CA]이내)하고 있으며, 적분치(Ii)가 안정하고 있는 상태로 한다.

학습조건이 성립하며는 1202에서 그때의 출력전류치(Iout)를 유지전류학습치(Ih)로 한다).

도 10에 되돌아가, 1008에서 목표진각량(VTt)이 편차제어최소치(VTmn)보다도 작으면, 1009에서 최소전류치(Imin)를 출력전류치(Iout)로 한다.

최소전류치(Imin)는 0[mA]이라도 좋으나, 차회동작을 신속히 시키기 위하여 100[mA]정도 통전하여 놓는 것이 좋다.

1007에서 목표진각량(VTt)이 편차 제어최대치(VTmx)보다도 큰 경우, 1010에서 유지전류학습치(Ih), 비례치(Ip), 미분치(Ia)및 적분치(Ii)를 가산한 것을 유지제어전류치(Iv)와 소정치(Ic)를 가산한것과를 비교한다.

유지제어전류치(Iv)는 도 13의 플로차트에 나타난것같이 1301에서 유지전류학습치(Ih)의 학습이 완료되었나를 판정하고, 완료되어 있으면 1302에서 유지전류학습치(Ih)를 유지제어전류치(Iv)로 한다.

1301에서 유지전류학습치(Ih)의 학습이 미완료이며는 유지전류치의 제어최대치(Imax)를 유지제어전류치(Iv)로 한다.

또, 소정치(Ic)는 유지제어전류치(Iv)와 가산하여 출력전류치로 했을때에, 밸브타이밍이 안정하는 전류치(100[mA]정도)로 한다.

유지전류의 제어최대치(Imax)는 OCV의 요동등에 의해 유지제어시 얻을수 있는 전류치의 최대치이다.

유지전류학습치(Ih)는 배테리를 제거하는 등, ECU(21)에서 백업전원이 차단않되는 한 기억하고 있다.

도 10에 되돌아가, 1010에서 유지전류학습치(Ih), 비례치(Ip), 미분치(Id)및 적분치(Ii)를 가산한 것을 출력전류치(Iout)로 하며, 다음의 경우는 1012에서 유지제어전류치(Iv)와 소정치(Ic)를 가산하는 것을 출력전류치(Iout)로 한다.

그리고 1016에서 출력전류치(Iout)를 듀티(duty)로 변화하여 출력한다.

도 10에서의 플로차트에 따라 제어를 한 경우의 밸브타아밍 및 제어치의 동작을 도 14의 타이밍차트를 사용하여 설명한다.

시점 1401에서 목표진각량(VTt)이 최진각위치에 변화하고, 시점 1402까지는 목표진각량(VTt)이 편차제어최대치(VTmx)보다도 크나 유지전류학습치(Im), 비례치 (Ip), 미분치(Id)및 적분치(Ii)를 가산한 것이 유지제어전류치(Iu)와 소정치(Ic)를 가산한 것보다 크므로, 도 10의 출력전류치(Iout)에 의해 제어된다.

시점 1402에서 유지전류학습치(Ih), 비례치(Ip), 미분치(Ia)및 적분치(Ii)를 가산한것이 유지제어전류치(Iv)와 소정치(Ic)를 가산한것이 이하로 됨으로, 도 10의 1012을 실행한다.

이때 출력전류치(Iout)가 목표진각량(VTt)와 실진각량(VTd)와의 편차에 의해 구한 전류치(파선)보다도 크게되므로, 액추에이터의 기계적 정지위치에 누르는 임이 커서 위치제어성이 안정한다.

또, 최대 전류에 의해 제어되지 않음으로, ECU(21)의 제어회로, OCV의 코일에의 부담이 증가되지 않는다.

시점 1403에서 목표진각량(VTt)이 최진각위치에서 이탈하며는 통상의 목표진각량(VTt)과 실진각량(VTd)의 편차에 의한 출력전류치(Iout)의 연산을 행하게 됨으로, 시점 1404에서 실진각량(VTd)이 목표진각량(VTt)에 수렴한다.

시점 1402에서부터 시점 1403간에서는 실선으로 나타낸 적분치(Ii)같이 적분치는 전회치를 유지하여 갱신않되도록 하여 있음으로 시점 1403에서 출력전류치(Iout)가 잘못된 치로 되지 않으므로 도 18에 나타낸것같이 응답성이 저하하지 않는다.

이와같이, 소정제어범위내에서는 통상의 목표진각량(VTt)과 실진각량(VTd)의 편차에 따른제어량으로 하고, 소정제어범위밖에서는 목표진각량과 실진각량(VTd)의 편차에 의한 제어량으로는 하지 않으므로, 밸브타이밍의 위치안정성이 향상한다.

또 최대전류치에 의해 제어는 실행되지 않으므로, ECU(21)의 제어회로 및 OCV의 코일에의 부담이 증가되지 않는다.

또한, 소정제어범위밖에서는 적분치의 갱신을 하지 않으므로 소정제어범위로 된 때의 응답성의 저하를 방지할 수 있다.

본 실시의 형태에서는 도 10의 1010에서 유지전류학습치(Ih), 비례치(Ip), 미분치(Id), 적분치(Ii)를 가산한 것과 유지전류제어치(Iv)와 소정치(Ic)를 가산한것과의 비교에 의해 출력전류치(Iout)를 결정하고 있으나, 1010은 실진각치(VTd)<편차제어최대치(Imax)로 하여 진각량에 의해 결정하도록 하여도 좋으며, 동등한 효과가 얻어진다.

실시의 형태 2

다음, 본 발명의 다른 실시의 형태에 대하여 설명한다.

실시의 형태1에서는 제어범위밖에서는 적분치를 갱신않도록 하였으나, 제어범위밖에 있을때에 적분치의 갱신을 하여도 제어범위내로 되었을때에 적분치를 리셋(reset)함으로서 동등한 효과가 얻어진다.

본 실시의 형태에서는 실시의 형태 1과 동일하게 도 10의 플로차트에 따른 제어이나, 1006의 적분치(Ii)의 연산부분이 도 15의 플로차트에 나타난 처리에 치환된다.

도 15의 1501에서 목표진각량(VTt)이 편차제어최소치(VTmin)와 편차제어최대치(VTmx)간에 있으며, 또 목표진각량전회치(VTt(i-l))가 편차제어최소치(VTmin)보다도 작고 또는 목표진각량전회치(VTt(i-l))가 편차제어최대치(VTmx)보다도 큰, 즉 목표진각량(VTt)이 제어범위내에 없었던 상태에서 어느상태로 변화하였나를 판정하고, 변화되어 있으면 1502에서 적분치(Ii)를 리셋한다.

없는 경우에는, 통상의 적분치연산으로 되며, 1503에서 제어량편차의 절대치 VTe 가 전회제어편차량 편차의 절대치｜ VTe(i-l)｜ 이상의 경우 1504에서 적분치 (Ii)의 연산을 한다.

도 10의 타아밍차트에서 동작설명을 한다.

시점 1601에서 목표진각량(VTt)이 최진각위치에 변화하며, 시점 1602까지는 목표진각량(VTt)이 편차제어최대치(VTmx)보다도 크나, 유지전류학습치(Ih), 비례치(Ip), 미분치(Id)및 적분치(Ii)를 가산한것이 유지제어전류치(Iv)와 소정치(Ic)를 가산한것보다도 크므로, 도 10의 1011을 실행하고 목표진각량(VTt)와 실진각량(VTd)의 편차에 응한 출력전류치(Iout)에 의해 제어된다.

시점 1602에서 유지전류학습치(Ih), 비례치(Ip), 미분치(Id)및 적분치(Ii)를 가산한 것이 유지제어전류치(Iv)와 소정치(Ic)를 가산한 것의 이하로 됨으로, 도10의 1012를 실행한다.

이대 출력전류치(Iout)가 목표진각량(VTt)와 실진각량(VTd)와의 편차에 의해 구한 전류치(파선)보다도 크게됨으로 액추에이터의 기계적정지위치에의 압축하는 힘이 크고 위치제어성이 안정한다.

또, 최대전류에 의해 제어되지 않으므로, ECU(21)의 제어회로, OCV의 코일에의 부담이 커지지 않는다.

시점 1603에서 목표진각량(VTt)이 최진각위치에서 이탈하면, 통상의 목표진각량(VTt)와 실진각량(VTd)의 편차에 의한 출력전류치(Iout)의 연산을 하게되며, 시점 1604에서 실진각량(VTd)이 목표진각량(VTt)에 수렴한다.

시점 1602에서 시점 1603간에서는 적분치(Ii)의 갱신이 이루어지나, 시점 1603에서 적분치가 리셋됨으로 출력전류치(Iout)는 틀린치로 되지 않으며 도 18에 표시된것 같은 응답성의 저하는 발생하지 않는다.

이와같이 제어범위밖에서는 적분치의 이루어져도, 제어범위내로 된 시점에서 적분치를 리셋함으로서 응답성의 저하를 방지할 수 있다.

또, 도 14에 나타난것같이 시점 1402으로부터 시점 1403간에는 적분치(Ii)는 파선으로 나타내도록 갱신하여도, 출력전류치(Iout)에 반영않도록 하여 놓아도 좋다.

이 경우에도 목표진각량(VTt)이 제어범위내로 된 경우에는 적분치(Ii)를 리셋한다.

본 발명에서는, 미리 정해진 소정제어범위내에서는 통상의 목표진각량(VTt)와 실진각량(VTd)의 편차에 따른 제어량과는 다른 제어량으로 함으로서, 제어범위내에서의 응답성을 확보하고 제어범위밖에서는 위치안정성을 향상시킨다.

또, 제어범위밖에서는 최대제어량으로 하지 않으므로서, ECU(21)의 제어회로 및 OCV의 코일에의 부담이 증대되지않는다.

또한, 제어범위밖에서의 적분치정치, 적분치의 제어량에의 반영금지, 또는 제어범위밖에서 제어범위내에 이행한 시점에서 적분치를 리셋함으로서, 제어범위밖에서 제어범위내에의 이행시에 제어량이 벗어나는 것이 없게된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 미리 정해진 소정제어범위내에서는 통상의 목표진각량(VTt)와 실진각량(VTd)의 편차에 따른 제어량으로 하며, 제어범위밖에서는 목표진각량(VTt)와 실진각량(VTd)의 편차에 따른 제어량과는 다른 제어량으로 함으로서, 제어범위내에서의 응답성을 확보하며, 제어범위밖에서는 위치안정성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또, 제어범위밖에서는 최대제어량으로 하지 않으므로서, ECU의 제어회로 및 OCV의 코일에의 부담이 증대됨이 없으며, 이들의 전력용량상승을 하지 않고 내구성도 확보된다.

또한, 제어범위밖에서의 적분치정지, 적분치의 제어량에의 반영금지 또는 제어범위밖에서 제어범위내에 이행한 시점에서의 적분치 리셋에 의해, 제어범위밖에서 제어범위내에의 이행시에 제어량이 벗어남이 없어짐으로 밸브타이밍 제어의 응답성이 충분히 확보된다.

Claims

내연기관의 회전에 동기하여 구동되는 흡기밸브 및 배기밸브와, 상기 내연기관의 운전상태를 검출하기 위한 운전상태검출수단과, 상기 운전상태에 따라 상기 흡기밸브 및 상기 배기밸브의 적어도 1측에 대한 목표밸브타이밍을 산출하는 목표밸브타이밍 산출수단과, 상기 흡기밸브 및 상기 배기밸브의 적어도 1축의 개폐타이밍을 변경하는 밸브타이밍 가변기구와, 상기 흡기밸브 및 상기 배기밸브의 적어도 1측이 실밸브타이밍을 검출하는 실밸브타이밍 검출수단과, 상기 목표밸브타이밍과 상기 실밸브타이밍 및 상기 기관운전상태에 의해 제어량을 산출하는 제어량 산출수단과, 상기 제어량을 출력제어량으로 하여 상기 밸브타이밍 가변기구에 출력하는 실밸브타이밍 제어수단과를 구비하고, 상기 목표밸브타이밍이 소정의 제어범위내에 있을때에만, 상기 제어량산출수단에서 산출한 상기 목표밸브타이밍과 상기 실밸브타이밍의 편차에 따른 제어량을 상기 실밸브 타이밍제어수단에의 출력제어량으로 함을 특징으로 하는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 목표밸브타이밍이 상기 제어량을 크게 설정하는 측의 상기 제어범위밖에 있을때에, 출력제어량=유지제어량+소정량으로 함을 특징으로 하는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치.
제 2항에 있어서,

상기 유지제어량은 상기 목표밸브타이밍이 상기 제어범위내에 있으며, 상기 목표밸브타이밍과 상기 실밸브타이밍이 거이 일치한 상태에서의 출력제어량임을 특징으로 하는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치.