WO2016152067A1 - 可変バルブシステム - Google Patents

可変バルブシステム Download PDF

Info

Publication number
WO2016152067A1
WO2016152067A1 PCT/JP2016/001381 JP2016001381W WO2016152067A1 WO 2016152067 A1 WO2016152067 A1 WO 2016152067A1 JP 2016001381 W JP2016001381 W JP 2016001381W WO 2016152067 A1 WO2016152067 A1 WO 2016152067A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
angle
variable valve
control
ignition
valve system
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/001381
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
晴行 漆畑
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2016152067A1 publication Critical patent/WO2016152067A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present disclosure relates to a variable valve system that changes a valve opening / closing timing in an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has an intake valve and an exhaust valve. Each valve is opened and closed at an appropriate timing in synchronization with the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine. Specifically, when the crankshaft rotates, the camshaft rotates in conjunction with this, and a plurality of cams provided on the camshaft open and close the respective valves.
  • valve opening / closing timing that is, the crank angle when the valve is opened / closed
  • the optimal opening / closing timing of the valve is not always the same, and varies depending on the operating condition (rotation speed, torque, etc.) of the internal combustion engine.
  • variable valve system changes the relationship between the rotation angle (crank angle) of the crankshaft and the rotation angle (cam angle) of the camshaft, that is, the camshaft phase, which is the relative rotation angle of the camshaft with respect to the crankshaft. Accordingly, the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve is changed (for example, see Patent Document 1 below).
  • variable valve system it is necessary to make the above camshaft phase coincide with the target value when performing control to make the valve opening / closing timing appropriate. For this reason, a sensor for measuring the crank angle and a sensor for measuring the cam angle are provided, respectively, and the cam shaft phase at the present time is calculated based on the measured values of these sensors.
  • a sensor for measuring the crank angle is provided as a sensor for measuring the crank angle by counting the number of pulses generated along with the rotation of the crankshaft. It is used. Further, as a sensor for measuring the cam angle, there is used a sensor of a type that counts the number of pulses generated as the cam shaft rotates and thereby measures the cam angle.
  • This type of sensor does not directly measure the absolute rotation angle of the cam shaft or the like (absolute value of the cam angle or the like), but measures the amount of change in the cam angle or the like from a specific state. . Therefore, as long as the number of pulses is continuously counted, an absolute value such as a cam angle can be measured.
  • a state in which the absolute rotation angle of the camshaft or the like can be determined means, for example, a missing tooth formed in advance corresponding to a specific crank angle (for example, 0 °) (part where the interval of generated pulses is different from the others) ) Is a state detected by the crank angle sensor.
  • an absolute angle sensor that can directly measure the absolute value of the cam angle (not the pulse count) as a sensor for measuring the cam angle or the like. According to the absolute angle sensor, the absolute value of the cam angle can be measured at an arbitrary timing and cycle immediately after the activation of the control unit.
  • An object of the present disclosure is to provide a variable valve system that can appropriately set a measurement cycle while using an absolute angle sensor as a sensor for measuring a cam angle.
  • a variable valve system is a variable valve system that changes the opening and closing timing of a valve in an internal combustion engine, and includes a crank angle measurement unit that measures the rotation angle of the crankshaft of the internal combustion engine, and a valve that is linked to the crankshaft.
  • a cam angle measuring unit for measuring a rotation angle of the cam shaft to be opened and closed; and a control unit for controlling the internal combustion engine.
  • the cam angle measurement unit is configured as an absolute angle sensor that measures the absolute rotation angle of the cam shaft.
  • the control unit adjusts the measurement timing in the cam angle measurement unit.
  • the cam angle measuring unit that measures the rotation angle of the cam shaft is configured as an absolute angle sensor that measures the absolute rotation angle of the cam shaft. Therefore, the absolute rotation angle of the cam shaft can be measured at an arbitrary timing.
  • the timing at which the cam angle is measured by the cam angle measurement unit is adjusted by the control unit. For this reason, for example, the measurement timing is changed so that the cam angle is measured with a short period only in the transition period (the period in which the cam angle phase is not constant) immediately after the target value of the cam angle phase changes. This makes it possible to control the cam angle phase with high accuracy.
  • variable valve system capable of appropriately setting a measurement cycle while using an absolute angle sensor as a sensor for measuring a cam angle.
  • 6 is a graph showing a relationship between a crank angle calculation interval and the rotational speed of an internal combustion engine in a variable valve system according to a second embodiment of the present disclosure.
  • variable valve system 10 is mounted on a vehicle including an internal combustion engine (not shown), and is for changing the opening / closing timing of an intake valve in the internal combustion engine.
  • the above configuration is merely an example, and the variable valve system 10 may change the opening / closing timing of the exhaust valve. Further, the opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve may be individually changed.
  • the configuration of the vehicle will be described with reference to FIG. In FIG. 1, portions of the vehicle for explaining the configuration and operation of a variable valve system 10 described later are shown.
  • the vehicle includes a crankshaft 200 that rotates by a driving force of an internal combustion engine, and a camshaft 300 that rotates in conjunction with the crankshaft 200.
  • the crankshaft 200 is provided with a pulley 210 and a body 230 to be detected.
  • the pulley 210 is a substantially disk-shaped rotating body, and the crankshaft 200 penetrates the center of the main surface thereof vertically.
  • the pulley 210 is fixed to the crankshaft 200, and when the crankshaft 200 rotates, the pulley 210 also rotates accordingly.
  • a timing chain 250 is hung on the outer peripheral surface of the pulley 210.
  • the rotation of the pulley 210 that is, the rotation of the crankshaft 200 is transmitted to the variable valve system 10 (an outer gear 320 described later) via the timing chain 250 and is transmitted to the camshaft 300 via the variable valve system 10.
  • the detected object 230 is a substantially disk-shaped rotating body, and the crankshaft 200 penetrates the center of the main surface vertically.
  • the detected body 230 is fixed to the crankshaft 200, and when the crankshaft 200 rotates, the detected body 230 also rotates.
  • the detected object 230 is for the crank angle sensor 240 that is a part of the variable valve system 10 to detect the rotation angle of the crankshaft 200 (hereinafter also referred to as “crank angle”).
  • crank angle the rotation angle of the crankshaft 200
  • a plurality of protrusions are formed at equal intervals on the outer periphery of the detection object 230. However, the intervals between the protrusions are not all the same, but only one place is different from the others.
  • the crank angle sensor 240 is provided so as to face the outer peripheral surface of the detection object 230.
  • the pulse that is, a signal indicating a measured value of the crank angle is input to the control unit 100.
  • the control unit 100 measures the crank angle by counting the pulses. That is, the crank angle sensor 240 corresponds to a crank angle measurement unit.
  • missing tooth portion a portion where the interval between the protrusions formed on the detection object 230 is different from the other passes through the crank angle sensor 240, that is, the interval between pulses that has been constant changes.
  • the control unit 100 recognizes that the crank angle has reached a specific value (for example, 0 °).
  • the missing tooth portion formed on the outer periphery of the detection object 230 functions as a part for the control unit 100 to recognize (determine) the absolute value of the crank angle.
  • the camshaft 300 is a shaft to which a cam (not shown) for opening and closing the intake valve is attached.
  • the camshaft 300 rotates in conjunction with the rotation of the crankshaft 200, and the intake valve is opened and closed by the cam movement associated therewith.
  • the camshaft 300 is provided with an inner gear 310 that is a part of the variable valve system 10 and a detected object 330.
  • the inner gear 310 is a substantially disk-shaped rotating body, and the cam shaft 300 penetrates the center of the main surface thereof vertically.
  • the inner gear 310 is fixed with respect to the cam shaft 300, and when the inner gear 310 rotates, the cam shaft 300 also rotates accordingly.
  • the variable valve system 10 transmits the rotation of the crankshaft 200 to the camshaft 300 via the inner gear 310, thereby rotating the camshaft 300.
  • the detected object 330 is a substantially disk-shaped (but not a perfect circle) rotating body, and the cam shaft 300 penetrates the center of the main surface vertically.
  • the detected body 330 is fixed to the camshaft 300, and when the camshaft 300 rotates, the detected body 330 also rotates.
  • the detected object 330 is for the cam angle sensor 340 that is a part of the variable valve system 10 to detect the rotation angle of the cam shaft 300 (hereinafter also referred to as “cam angle”).
  • the cam angle sensor 340 is provided so as to face the outer peripheral surface of the detected object 330.
  • the main surface of the detection object 330 is not a perfect circle. For this reason, when the camshaft 300 and the detected object 330 rotate, the gap between the cam angle sensor 340 and the outer peripheral surface of the detected object 330 gradually changes with the rotation.
  • the shape of the detected object 330 is set so that the relationship between the rotation angle value (0 ° to 360 °) of the camshaft 300 and the size of the gap is 1: 1.
  • the cam angle sensor 340 is configured as a so-called gap sensor, and outputs a voltage signal corresponding to the size of the gap. That is, the cam angle sensor 340 is a sensor (absolute angle sensor) that can measure the absolute value of the cam angle, and corresponds to a cam angle measurement unit.
  • the voltage signal that is, a signal indicating the measured value (absolute value) of the cam angle is input to the control unit 100.
  • the intake valve opening / closing timing that is, the crank angle when the intake valve is opened / closed
  • cam shaft phase a relative rotation angle of the cam shaft 300 with respect to the crank shaft 200
  • variable valve system 10 includes an inner gear 310, an outer gear 320, a planetary gear 420, a motor 400, a support shaft 410, and a control unit 100. .
  • the inner gear 310 is fixed to the camshaft 300 as described above, and rotates integrally with the camshaft 300.
  • On the outer peripheral surface of the inner gear 310 external teeth (not shown) that mesh with a planetary gear 420 described later are formed.
  • the outer gear 320 is a ring-shaped member that forms part of a sprocket (not shown) that rotates in synchronization with the crankshaft 200.
  • the outer gear 320 is arranged in a state where the central axis thereof coincides with the central axis of the cam shaft 300.
  • a timing chain 250 is hung on the outer peripheral surface of the outer gear 320 (sprocket). For this reason, when the crankshaft 200 and the pulley 210 rotate, the rotation is transmitted to the outer gear 320 via the timing chain 250, and thereby the outer gear 320 rotates.
  • Inner teeth (not shown) that mesh with the planetary gear 420 are formed on the inner peripheral surface of the outer gear 320.
  • the planetary gear 420 is a circular gear disposed in a state of being engaged with both the outer teeth of the inner gear 310 and the inner teeth of the outer gear 320.
  • the planetary gear 420 can be swung in a circular orbit along the outer peripheral surface of the inner gear 310 by a motor 400 and a support shaft 410 described later.
  • the motor 400 is a rotating electric machine that operates by receiving power.
  • the motor 400 is for turning the planetary gear 420 along the outer peripheral surface of the inner gear 310.
  • the rotation speed of the motor 400 is controlled by the control unit 100.
  • the motor 400 outputs a pulsed voltage signal to the control unit 100 every time the rotation angle of the rotation shaft (output shaft) changes by a predetermined amount (for example, 10 °).
  • a predetermined amount for example, 10 °.
  • Such a voltage signal is generated by a hall sensor (not shown) built in the motor 400.
  • the support shaft 410 is connected to the motor 400 and the planetary gear 420.
  • the support shaft 410 includes a rotating part 411, a connecting part 412, and a support part 413.
  • the rotating part 411 is a part integrated with the rotating shaft of the motor 400, and is arranged in a state in which the central axis thereof coincides with the central axis of the cam shaft 300.
  • the connecting part 412 is a part formed so as to extend perpendicularly to the central axis of the rotating part 411 from the end part of the rotating part 411 (the end opposite to the motor 400).
  • the support part 413 is a part formed so as to extend in parallel with the central axis of the rotating part 411 from the end part of the connecting part 412 (the end part opposite to the rotating part 411).
  • the end portion of the support portion 413 (the end portion opposite to the connecting portion 412) is connected to the planetary gear 420.
  • the planetary gear 420 is attached to the end portion of the support portion 413 so as to be rotatable around the central axis of the support portion 413.
  • the rotation speed of the motor 400 is controlled by the control unit 100.
  • the rotation speed of the motor 400 that is, the turning speed of the planetary gear 420 is the same as the rotation speed of the outer gear 320 (sprocket)
  • the rotation speed of the inner gear 310 and the camshaft 300 is the same as the rotation speed of the outer gear 320.
  • the value of the cam shaft phase is constant, so that the opening / closing timing of the intake valve is also always constant.
  • the control unit 100 controls the overall operation of the variable valve system 10 and the operation of the internal combustion engine.
  • the control unit 100 is configured as a computer system including a CPU, a RAM, a ROM, an interface, and the like.
  • the control unit 100 controls the rotation speed of the motor 400, thereby matching the camshaft phase with the target value. Specifically, the crank angle is calculated based on the pulse input from the crank angle sensor 240, and the cam angle is calculated based on the voltage signal input from the cam angle sensor 340. Thereafter, the current cam shaft phase is calculated based on the difference between the crank angle and the cam angle. While the calculated camshaft phase is fed back, the rotation speed of the motor 400 is controlled so that the camshaft phase matches the target value.
  • control unit 100 controls the internal combustion engine in addition to performing control (cam shaft phase control) to make the cam angle phase coincide with the target value as described above. Specifically, injection control for adjusting fuel injection (fuel injection timing and fuel injection amount) in the internal combustion engine is performed. Ignition control is also performed to adjust ignition (ignition timing and ignition energy) in the internal combustion engine.
  • the control unit 100 calculates the crank angle based on the count value of the pulse every time a pulse is input from the crank angle sensor 240. Assuming that, for example, 36 protrusions are formed on the outer peripheral surface of the detection object 230, the control unit 100 calculates the crank angle every time the crank angle changes by 10 ° (360 ° / 36). It will be.
  • the cam angle sensor 340 is configured as an absolute angle sensor. For this reason, the control unit 100 can calculate (measure) the cam angle at an arbitrary timing and cycle. However, if the calculation period of the cam angle becomes too short, the processing load on the control unit 100 may become too large.
  • the measurement timing (calculated timing) of the cam angle is adjusted by the control unit 100. Such adjustment prevents the processing load on the control unit 100 from becoming too large as described above.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the interval at which the cam angle is calculated and the rotational speed of the internal combustion engine.
  • the vertical axis of the graph represents the amount of change in the crank angle (hereinafter referred to as “calculated angle interval”) every time the cam angle is calculated.
  • the calculated angle interval value is plotted at an upper position in the graph.
  • the horizontal axis of the graph represents the rotational speed of the internal combustion engine, that is, the rotational speed of the crankshaft 200.
  • the value of the calculated angular interval is always a constant value IA1 (for example, 120 °) regardless of the change in the rotational speed of the internal combustion engine. That is, the cam angle is calculated every time the crank angle changes by IA1 (first angle). As described above, if the value of the calculated angle interval is always constant, the cam angle can be always stably calculated while preventing the control from becoming complicated.
  • the value of the calculated angle interval may be changed according to the current rotational speed of the internal combustion engine. In the example shown in FIG. 3, adjustment is performed so that the value of the calculated angle interval increases as the rotational speed of the internal combustion engine increases.
  • the time interval (cycle) at which the crank angle is calculated is substantially constant even when the rotational speed of the internal combustion engine increases. For this reason, since the processing load of the control unit 100 does not become excessively large, the cam angle can be calculated more stably.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the calculated angle interval and the change rate of the cam angle phase.
  • the vertical axis of the graph is the same as the vertical axis of the graph of FIG. 2 (and FIG. 3).
  • the horizontal axis of the graph represents the change speed of the cam angle phase when the intake valve opening / closing timing is changed.
  • the calculated angle interval is the largest value IA0.
  • the calculated angle interval is adjusted to gradually decrease as the cam angle phase change speed increases.
  • the cam angle calculation frequency is increased only in a period (transition period) in which the cam angle change needs to be calculated with higher accuracy. For this reason, it is possible to calculate the cam angle with necessary accuracy while reducing the processing load of the control unit 100 as much as possible.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the lift amount of the intake valve and the crank angle.
  • a line G2 in FIG. 5 shows the opening / closing timing of the intake valve in the middle of the period in which the cam angle phase is changed (transition period).
  • the crank angle is the angle CL20
  • the intake valve is opened. It shows that the intake valve is closed when the crank angle is the angle CL40.
  • a line G1 in FIG. 5 indicates the (initial) intake valve opening / closing timing immediately before the change of the cam angle phase is started.
  • the intake valve is opened, It shows that the intake valve is in the closed state when the angle is the angle CL30.
  • the fuel injection timing and the fuel injection amount are determined based on the amount of air drawn into the cylinder of the internal combustion engine. For this reason, it is necessary to accurately calculate the timing when the intake valve is opened (angle CL20) and the timing when the intake valve is closed (angle CL40).
  • the cam angle is calculated with high frequency before and after the time when the intake valve is closed (period VT1 in FIG. 5) and before and after the time when the intake valve is opened (period VT2 in FIG. 5). .
  • the cam angle in the period VT1 including the angle CL20 (period in which the crank angle is from the angle CL19 to the angle CL21) and in the period VT2 including the angle CL40 (period in which the crank angle is from the angle CL39 to the angle CL41).
  • the angle interval may be temporarily smaller than the calculated angle interval of the cam angle in another period.
  • the cam angle may be calculated (additional measurement is performed) when determining the injection control amount, and the timings of the angles CL20 and CL40 may be estimated. Thereafter, the fuel injection amount and the injection timing may be determined based on the accurately calculated intake valve opening / closing timing.
  • the same control as the above control may be performed immediately before the ignition control.
  • the period VT1 including the angle CL20 (the period from the crank angle CL19 to the angle CL21) including the angle CL20 as described above.
  • the cam angle calculation angle interval in the period VT2 including the angle CL40 (period in which the crank angle is from the angle CL39 to the angle CL41) is temporarily smaller than the cam angle calculation angle interval in other periods. Also good.
  • the cam angle may be calculated (additional measurement is performed) to estimate the timing of the angles CL20 and CL40. Thereafter, the ignition timing and the ignition energy may be determined based on the accurately calculated opening / closing timing of the intake valve.
  • the cam angle is calculated every time the crank angle changes by the calculated angle interval, and the calculated angle interval is constant (FIG. 2) or the calculated angle interval changes ( FIG. 3 etc. have been described.
  • the cam angle may be calculated every time a predetermined period elapses.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the interval at which the cam angle is calculated and the rotational speed of the internal combustion engine.
  • the vertical axis of the graph represents elapsed time (hereinafter referred to as “calculation time interval”) every time the cam angle is calculated.
  • the calculation time interval first period
  • the horizontal axis of the graph represents the rotational speed of the internal combustion engine, that is, the rotational speed of the crankshaft 200.
  • the length of the calculation time interval is always a constant time IT1 (for example, 20 msec) regardless of the change in the rotational speed of the internal combustion engine. That is, the cam angle is calculated at each timing when the time IT1 elapses.
  • the length of the calculation time interval is always constant, the cam angle can always be stably calculated while reliably preventing the processing load of the control unit 100 from becoming too large.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the calculation time interval and the change rate of the cam angle phase.
  • the vertical axis of the graph is the same as the vertical axis of the graph of FIG.
  • the horizontal axis of the graph represents the change speed of the cam angle phase when the intake valve opening / closing timing is changed. That is, it is the same as the horizontal axis of the graph of FIG.
  • the calculation time interval is the longest time IT0.
  • the calculation time interval is adjusted to be gradually shortened as the cam angle phase change speed increases.
  • the cam angle calculation frequency is increased only in a period (transition period) in which the cam angle change needs to be calculated with higher accuracy. For this reason, it is possible to calculate the cam angle with necessary accuracy while reducing the processing load of the control unit 100 as much as possible.
  • the calculation time interval may be adjusted to be shorter in the period in which the cam angle phase is changed as described above, but may be adjusted to be shorter in the period VT1 and the period VT2 shown in FIG. Good. That is, a period for accurately calculating the cam angle at the valve opening / closing timing at a time point before the fuel injection amount and the injection timing are determined, or at a time point before the ignition timing and the ignition energy are determined. Only the calculation time interval may be temporarily shortened.
  • variable valve system (not shown) according to the second embodiment of the present disclosure will be described.
  • the crank angle sensor 240 of the variable valve system 10 shown in FIG. 1 is replaced with an absolute angle sensor similar to the cam angle sensor 340.
  • the detected object 230 of the crankshaft 200 is replaced with one having the same configuration as the detected object 330, and the crank angle sensor 240 is replaced with a gap sensor similar to the cam angle sensor 340.
  • the control unit 100 calculates the absolute value of the crank angle based on the value of the voltage signal input from the crank angle sensor 240.
  • crank angle sensor 240 and the cam angle sensor 340 are configured as absolute angle sensors.
  • the control unit 100 can calculate (measure) the crank angle at an arbitrary timing and cycle, and can calculate (measure) the cam angle at an arbitrary timing and cycle.
  • crank angle measurement timing (calculated timing) is also controlled by the control unit 100. Adjusted.
  • crank angle measurement timing is the same as the method for adjusting the cam angle described above.
  • the elapsed time every time the crank angle is calculated (second period; hereinafter, “calculation time interval” is used in the same manner as the calculation of the cam angle). ) May be set to be always constant regardless of changes in the rotational speed of the internal combustion engine.
  • adjustment may be performed so that the calculation time interval becomes shorter as the rotational speed of the internal combustion engine increases. In this case, even if the rotational speed of the internal combustion engine increases, the amount of change in the crank angle for each calculation does not become too large. For this reason, injection control and ignition control based on the crank angle can always be performed stably.
  • the relationship between the calculated time interval and the rotational speed of the internal combustion engine (FIG. 8) is set in advance so that the amount of change in the crank angle during the elapse of the calculated time interval is less than a predetermined threshold (for example, 10 °). It is desirable that
  • the cam angle phase changes when the cam angle phase is changed (transition period) as compared to when the cam angle phase is held at a constant value.
  • the calculation time interval of the crank angle may be adjusted to be gradually shortened accordingly.
  • the calculation time interval of the crank angle may be adjusted to be shorter in the period VT1 and the period VT2 shown in FIG. That is, the cam angle and the crank angle at the valve opening / closing timing are accurately calculated at a time point before the fuel injection amount and injection timing are determined or before the ignition timing and ignition energy are determined. It is also possible to temporarily shorten the crank angle calculation time interval only during the period for this purpose.
  • the amount of change in the crank angle during the elapse of the calculation time interval is adjusted to be a predetermined threshold value (for example, 10 °) or less.
  • the cam angle phase may be changed not by a rotating electrical machine such as the motor 400 but by an operation of a hydraulic mechanism.
  • the absolute angle sensor is not limited to the method of detecting the gap, but may be a method of detecting the rotation angle by other means.

Abstract

　可変バルブシステム（１０）は、クランク軸（２００）の回転角度を測定するクランク角センサ（２４０）と、クランク軸（２００）に連動しバルブを開閉させるカム軸（３００）、の回転角度を測定するカム角センサ（３４０）と、内燃機関の制御を行う制御部（１００）と、を備える。カム角センサ（３４０）は、カム軸（３００）の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されている。制御部（１００）は、カム角センサ（３４０）における測定タイミングの調整を行う。

Description

可変バルブシステム 関連出願の相互参照
　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１５年３月２６日に出願された日本特許出願２０１５－６５１４８を基にしている。
　本開示は、内燃機関におけるバルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブシステムに関する。
　内燃機関は吸気バルブ及び排気バルブを備えている。それぞれのバルブの開閉は、内燃機関のクランク軸の回転に同期して適切なタイミングで行われる。具体的には、クランク軸が回転すると、これに連動してカム軸が回転し、当該カム軸に設けられた複数のカムがそれぞれのバルブを開閉させる構成となっている。
　バルブの開閉タイミング、すなわち、バルブの開閉が行われる際におけるクランク角度が常に一定であったとしても、内燃機関を動作させることは可能である。しかしながら、バルブの最適な開閉タイミングは常に同じではなく、内燃機関の運転状況（回転数やトルクなど）によって変化することが知られている。
　このため、運転状況に応じてバルブの開閉タイミングを変化させることのできるシステム、すなわち可変バルブシステムが開発されており、既に実用化されている。可変バルブシステムは、クランク軸の回転角度（クランク角度）と、カム軸の回転角度（カム角度）との関係、すなわち、クランク軸に対するカム軸の相対的な回転角度であるカム軸位相を変化させることにより、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方の開閉タイミングを変化させるものである（例えば下記特許文献１を参照）。
　可変バルブシステムでは、バルブの開閉タイミングを適切なものとするための制御を行うにあたり、上記のカム軸位相を目標値に一致させる必要がある。このため、クランク角度を測定するためのセンサと、カム角度を測定するためのセンサとをそれぞれ備えており、これらセンサの測定値に基づいて現時点におけるカム軸位相を算出している。
特許第４１２３１２７号
　上記特許文献１に記載されている可変バルブシステムでは、クランク角度を測定するためのセンサとして、クランク軸の回転に伴って生じるパルスの数をカウントし、これによりクランク角度を測定する方式のセンサが用いられている。また、カム角度を測定するためのセンサとして、カム軸の回転に伴って生じるパルスの数をカウントし、これによりカム角度を測定する方式のセンサが用いられている。
　このような方式のセンサは、カム軸等の絶対的な回転角度（カム角度等の絶対値）を直接測定するものではなく、特定の状態からのカム角度等の変化量を測定するものである。このため、パルスの数をカウントし続けている限りにおいては、カム角度等の絶対値を測定することができる。
　しかしながら、例えば制御部の起動直後等においては、カム軸等の絶対的な回転角度を確定し得る状態となるまでクランク軸やカム軸を回転させなければ、カム角度等の絶対値の測定を開始することができない。「カム軸等の絶対的な回転角度を確定し得る状態」とは、例えば、特定のクランク角度（例えば０°）に対応して予め形成された欠け歯（生じるパルスの間隔が他と異なる部分）が、クランク角センサにより検知された状態のことである。
　このように、制御部の起動直後等においては、カム角度等の絶対値がしばらくの間不明な状態となるので、現時点におけるカム軸位相を算出することができず、バルブの開閉タイミングを適切に制御することができないる恐れがある。このため、内燃機関の始動時制御（例えば、点火タイミングを調整する点火制御）が開始されるまでに、無駄な待ち時間が生じる恐れがある。
　そこで、カム角度等を測定するためのセンサとして、（パルスのカウントではなく）カム角度等の絶対値を直接測定することのできる絶対角センサを用いることが考えられる。絶対角センサによれば、制御部の起動直後から、任意のタイミング及び周期でカム角度の絶対値を測定することができる。
　ところで、絶対角センサが用いられる構成においては、カム角度等の測定周期が短くなり過ぎると、制御部の処理負荷が大きくなり過ぎる可能性がある。一方、カム角度等の測定周期が長くなり過ぎると、制御部が行う各種制御が適切に行われなくなる可能性がある。絶対角センサが用いられる構成における適切な測定周期については、これまでに何ら具体的な検討がなされていなかった。
　本開示の目的は、カム角度を測定するためのセンサとして絶対角センサを用いる構成としながら、測定周期を適切に設定することのできる可変バルブシステムを提供することにある。
　本開示に係る可変バルブシステムは、内燃機関におけるバルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブシステムであって、内燃機関のクランク軸の回転角度を測定するクランク角測定部と、クランク軸に連動しバルブを開閉させるカム軸、の回転角度を測定するカム角測定部と、内燃機関の制御を行う制御部と、を備える。カム角測定部は、カム軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されている。制御部は、カム角測定部における測定タイミングの調整を行う。
　このような構成の可変バルブシステムでは、カム軸の回転角度を測定するカム角測定部が、カム軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されている。このため、カム軸の絶対的な回転角度を、任意のタイミングで測定することが可能な構成となっている。
　ただし、カム角測定部によりカム角度が測定されるタイミング（測定タイミング）は、制御部により調整される。このため、例えば、カム角位相の目標値が変化した直後における過渡期（カム角位相が一定ではなく変化している期間）においてのみ、短い周期でカム角度の測定が行われるように測定タイミング変更し、これによりカム角位相の制御を精度よく行うようなことが可能となる。
　本開示によれば、カム角度を測定するためのセンサとして絶対角センサを用いる構成としながら、測定周期を適切に設定することのできる可変バルブシステムが提供される。
本開示の第１実施形態に係る可変バルブシステムの構成を模式的に示す図である。 カム角度の算出間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。 カム角度の算出間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。 カム角度の算出間隔と、カム角位相の変化速度との関係を示すグラフである。 カム角度の算出間隔を変化させるタイミングについて説明するための図である。 カム角度の算出間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。 カム角度の算出間隔と、カム角位相の変化速度との関係を示すグラフである。 本開示の第２実施形態に係る可変バルブシステムにおける、クランク角度の算出間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。
　以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
　第１実施形態に係る可変バルブシステム１０は、不図示の内燃機関を備えた車両に搭載されており、当該内燃機関における吸気バルブの開閉タイミングを変化させるためのものである。尚、上記構成はあくまで一例であって、可変バルブシステム１０は、排気バルブの開閉タイミングを変化させるものであってもよい。また、吸気バルブ及び排気バルブのそれぞれの開閉タイミングを個別に変化させるものであってもよい。
　図１を参照しながら、上記車両の構成について説明する。尚、図１においては、当該車両のうち、後述の可変バルブシステム１０の構成及び動作を説明するために関する部分が図示されている。車両は、内燃機関の駆動力により回転するクランク軸２００と、クランク軸２００に連動して回転するカム軸３００とを備えている。
　クランク軸２００には、プーリー２１０と、被検出体２３０とが設けられている。プーリー２１０は略円板状の回転体であって、その主面の中心をクランク軸２００が垂直に貫いている。プーリー２１０はクランク軸２００に対して固定されており、クランク軸２００が回転すると、それに伴ってプーリー２１０も回転する。
　プーリー２１０の外周面にはタイミングチェーン２５０が掛けられている。プーリー２１０の回転、すなわちクランク軸２００の回転は、タイミングチェーン２５０を介して可変バルブシステム１０（後述のアウターギヤ３２０）に伝達され、可変バルブシステム１０を介してカム軸３００に伝達される。
　被検出体２３０は略円板状の回転体であって、その主面の中心をクランク軸２００が垂直に貫いている。被検出体２３０はクランク軸２００に対して固定されており、クランク軸２００が回転すると、それに伴って被検出体２３０も回転する。
　被検出体２３０は、クランク軸２００の回転角度（以下、「クランク角度」とも表記する）を、可変バルブシステム１０の一部であるクランク角センサ２４０が検知するためのものである。被検出体２３０の外周には複数の突起が等間隔で並ぶよう形成されている。ただし、突起の間隔は全てが同じなのではなく、一箇所だけ他とは異なっている。
　クランク角センサ２４０は、被検出体２３０の外周面に対向するように設けられている。クランク軸２００及び被検出体２３０が回転すると、被検出体２３０は、その近傍を被検出体２３０の突起が通過する毎に電圧のパルスを発生させる。当該パルス、すなわちクランク角度の測定値を示す信号は、制御部１００に入力される。制御部１００は、当該パルスをカウントすることによりクランク角度を計測する。すなわち、クランク角センサ２４０は、クランク角測定部に相当する。
　被検出体２３０に形成された突起の間隔が他と異なっている部分（以下、「欠け歯箇所」とも称する）がクランク角センサ２４０を通過したとき、すなわち、一定であったパルスの間隔が変化したことが検知されたときに、制御部１００は、クランク角度が特定の値（例えば０°）になったと認識する。このように、被検出体２３０の外周に形成された欠け歯箇所は、制御部１００がクランク角度の絶対値を認識する（確定させる）ためのものとして機能する。
　カム軸３００は、吸気バルブを開閉させるためのカム（不図示）が取り付けられたシャフトである。カム軸３００は、クランク軸２００の回転に連動して回転し、これに伴うカムの動きによって吸気バルブを開閉させる。
　カム軸３００には、可変バルブシステム１０の一部であるインナーギヤ３１０と、被検出体３３０とが設けられている。インナーギヤ３１０は略円板状の回転体であって、その主面の中心をカム軸３００が垂直に貫いている。インナーギヤ３１０はカム軸３００に対して固定されており、インナーギヤ３１０が回転すると、それに伴ってカム軸３００も回転する。後に詳しく説明するように、可変バルブシステム１０は、クランク軸２００の回転を、インナーギヤ３１０を介してカム軸３００に伝達し、これによりカム軸３００を回転させるものである。
　被検出体３３０は略円板状（ただし真円ではない）の回転体であって、その主面の中心をカム軸３００が垂直に貫いている。被検出体３３０はカム軸３００に対して固定されており、カム軸３００が回転すると、それに伴って被検出体３３０も回転する。
　被検出体３３０は、カム軸３００の回転角度（以下、「カム角度」とも表記する）を、可変バルブシステム１０の一部であるカム角センサ３４０が検知するためのものである。
　カム角センサ３４０は、被検出体３３０の外周面に対向するように設けられている。被検出体３３０の主面は真円とはなっていない。このため、カム軸３００及び被検出体３３０が回転すると、カム角センサ３４０と被検出体３３０の外周面との間の隙間は、回転に伴って次第に変化する。
　被検出体３３０の形状は、カム軸３００の回転角度の値（０°～３６０°）と上記隙間の大きさとの関係が１対１となるように設定されている。また、カム角センサ３４０は、所謂ギャップセンサとして構成されており、上記隙間の大きさに応じた電圧信号を出力する。つまり、カム角センサ３４０は、カム角度の絶対値を測定することのできるセンサ（絶対角センサ）となり、カム角測定部に相当する。上記電圧信号、すなわちカム角度の測定値（絶対値）を示す信号は、制御部１００に入力される。
　以上のように、内燃機関のクランク軸２００が回転すると、当該回転がタイミングチェーン２５０及び可変バルブシステム１０を介してカム軸３００に伝達され、これによりカム軸３００が回転する。このような構成の車両においては、吸気バルブの開閉タイミング、すなわち、吸気バルブの開閉が行われる際におけるクランク角度は、クランク軸２００に対するカム軸３００の相対的な回転角度（以下、「カム軸位相」と表記する）により定まることとなる。可変バルブシステム１０は、カム軸位相を変化させることにより、吸気バルブの開閉タイミングを変化させるものである。
　図１に模式的に示されるように、可変バルブシステム１０は、インナーギヤ３１０と、アウターギヤ３２０と、遊星ギヤ４２０と、モーター４００と、支持軸４１０と、制御部１００と、を備えている。
　インナーギヤ３１０は、既に述べたようにカム軸３００に固定されており、カム軸３００と一体となって回転するものである。インナーギヤ３１０の外周面には、後述の遊星ギヤ４２０と噛み合う外歯（不図示）が形成されている。
　アウターギヤ３２０は、クランク軸２００と同期して回転するスプロケット（不図示）の一部をなすリング状の部材である。アウターギヤ３２０は、その中心軸をカム軸３００の中心軸と一致させた状態で配置されている。アウターギヤ３２０（スプロケット）の外周面にはタイミングチェーン２５０が掛けられている。このため、クランク軸２００及びプーリー２１０が回転すると、当該回転がタイミングチェーン２５０を介してアウターギヤ３２０に伝達され、これによりアウターギヤ３２０が回転する。アウターギヤ３２０の内周面には、遊星ギヤ４２０と噛み合う内歯（不図示）が形成されている。
　遊星ギヤ４２０は、インナーギヤ３１０の外歯、及びアウターギヤ３２０の内歯の両方に噛み合った状態で配置された円形の歯車である。遊星ギヤ４２０は、後述のモーター４００及び支持軸４１０により、インナーギヤ３１０の外周面に沿って円軌道を描くように旋回することが可能となっている。
　モーター４００は、電力の供給を受けて動作する回転電機である。モーター４００は、インナーギヤ３１０の外周面に沿って遊星ギヤ４２０を旋回させるためのものである。モーター４００の回転速度は、制御部１００により制御される。また、モーター４００は、その回転軸（出力軸）の回転角度が所定量（例えば１０°）変化する毎に、パルス状の電圧信号を制御部１００に向けて出力する。このような電圧信号は、モーター４００に内蔵されたホールセンサ（不図示）により生じる。
　支持軸４１０は、モーター４００と遊星ギヤ４２０と接続するものである。支持軸４１０は、回転部４１１と、連結部４１２と、支持部４１３とを有している。
　回転部４１１は、モーター４００の回転軸と一体となっている部分であって、その中心軸をカム軸３００の中心軸と一致させた状態で配置されている。連結部４１２は、回転部４１１の端部（モーター４００とは反対側の端部）から、回転部４１１の中心軸に対して垂直に伸びるように形成された部分である。支持部４１３は、連結部４１２の端部（回転部４１１とは反対側の端部）から、回転部４１１の中心軸に対して平行に伸びるように形成された部分である。支持部４１３の端部（連結部４１２とは反対側の端部）は、遊星ギヤ４２０に接続されている。遊星ギヤ４２０は、支持部４１３の中心軸周りに回転自在な状態で、支持部４１３の端部に取り付けられている。
　既に述べたように、モーター４００の回転速度は制御部１００により制御される。モーター４００の回転速度、すなわち、遊星ギヤ４２０の旋回速度がアウターギヤ３２０（スプロケット）の回転速度と同じである場合には、インナーギヤ３１０及びカム軸３００の回転速度はアウターギヤ３２０の回転速度と同じである。このような状態においては、カム軸位相の値は一定であるから、吸気バルブの開閉タイミングも常に一定となる。
　一方、モーター４００の回転速度が変化し、遊星ギヤ４２０の旋回速度がアウターギヤ３２０の回転速度と異なっているときには、カム軸位相が変化する。その結果、吸気バルブの開閉タイミングが変化する。
　その後、モーター４００の回転速度が再びアウターギヤ３２０の回転速度と同じになると、カム軸位相は再び一定の値（ただし、モーター４００の回転速度が変化する前とは異なる値である）となり、吸気バルブの開閉タイミングも再び一定となる。このように、モーター４００の回転速度を、アウターギヤ３２０の回転速度とは一時的に異ならせることでカム軸位相を変化させ、これにより吸気バルブの開閉タイミングを変化させることが可能となっている。
　制御部１００は、可変バルブシステム１０の全体の動作、及び内燃機関の動作を制御するものである。制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース等を備えたコンピュータシステムとして構成されている。
　制御部１００は、モーター４００の回転速度を制御し、これによりカム軸位相を目標値に一致させる。具体的には、クランク角センサ２４０から入力されるパルスに基づいてクランク角度を算出し、カム角センサ３４０から入力される電圧信号に基づいてカム角度を算出する。その後、クランク角度とカム角度との差分に基づいて、現時点におけるカム軸位相を算出する。算出されたカム軸位相をフィードバックしながら、当該カム軸位相が目標値に一致するよう、モーター４００の回転速度を制御する。
　また、制御部１００は、上記のようにカム角位相を目標値に一致させる制御（カム軸位相制御）を行うほか、内燃機関の制御をも行う。具体的には、内燃機関における燃料噴射（燃料噴射タイミングや燃料噴射量）を調整する噴射制御を行う。また、内燃機関における点火（点火タイミングや点火エネルギー）を調整する点火制御も行う。
　上記の各種制御を行うに当たり、制御部１００は、クランク角センサ２４０からパルスが入力される毎に、当該パルスのカウント値に基づいてクランク角度の算出を行う。被検出体２３０の外周面に例えば３６個の突起が形成されているとすると、制御部１００は、クランク角が１０°（３６０°／３６個）変化する毎のタイミングでクランク角度の算出を行うことになる。
　ところで、既に述べたようにカム角センサ３４０は絶対角センサとして構成されている。このため、制御部１００は、任意のタイミング及び周期でカム角度を算出（測定）することができる。ただし、カム角度の算出周期が短くなり過ぎると、制御部１００の処理負荷が大きくなり過ぎる可能性がある。
　本実施形態では、カム角度の測定タイミング（算出されるタイミング）が制御部１００により調整される。このような調整より、上記のように制御部１００の処理負荷が大きくなり過ぎることを防止している。
　カム角度の測定タイミングの一例を、図２を参照しながら説明する。図２は、カム角度が算出される間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。当該グラフの縦軸は、カム角度が算出される毎におけるクランク角度の変化量（以下、「算出角度間隔」という）の値である。算出角度間隔の値が小さい程、図２のグラフでは上方側となる位置にプロットされる。グラフの横軸は、内燃機関の回転数、すなわち、クランク軸２００の回転数である。
　図２に示される例では、内燃機関の回転数の変化に拘らず、算出角度間隔の値は常に一定の値ＩＡ１（例えば１２０°）となっている。つまり、クランク角度がＩＡ１（第１角度）だけ変化する毎のタイミングで、カム角度の算出が行われる。このように、算出角度間隔の値を常に一定とすれば、制御の複雑化を防止しながら、カム角度の算出を常に安定的に行うことができる。
　算出角度間隔の値を、現時点の内燃機関の回転数に応じて変化させてもよい。図３に示される例では、内燃機関の回転数が大きくなるほど、算出角度間隔の値が大きくなるように調整が行われる。
　このような調整が行われた場合には、内燃機関の回転数が大きくなっても、クランク角度の算出が行われる時間間隔（周期）は概ね一定となる。このため、制御部１００の処理負荷が大きくなり過ぎることが無いので、カム角度の算出を更に安定的に行うことができる。
　カム角度の測定タイミングの他の例を、図４を参照しながら説明する。図４は、算出角度間隔と、カム角位相の変化速度との関係を示すグラフである。当該グラフの縦軸は、図２（及び図３）のグラフの縦軸と同じである。グラフの横軸は、吸気バルブの開閉タイミングが変更される際における、カム角位相の変化速度である。
　図４に示されるように、カム角位相の変化速度が０のとき、つまり、カム角位相が一定の値に保持されているときには、算出角度間隔は最も大きな値ＩＡ０となっている。また、カム角位相が変更されるとき（過渡期）においては、カム角位相の変化速度が大きくなると、それに伴って算出角度間隔は次第に小さくなるように調整される。
　このような態様においては、カム角の変化をより精度よく算出する必要のある期間（過渡期）においてのみ、カム角の算出頻度が高められることとなる。このため、制御部１００の処理負荷を可能な限り低減しながらも、必要な精度でカム角度を算出することができる。
　カム角度の測定タイミングの他の例を、図５を参照しながら説明する。図５は、吸気バルブのリフト量と、クランク角度との関係を示すグラフである。図５の線Ｇ２は、カム角位相が変更されている期間（過渡期）の途中における吸気バルブの開閉タイミングを示すものであって、クランク角度が角度ＣＬ２０のときに吸気バルブが開状態となり、クランク角度が角度ＣＬ４０のときに吸気バルブが閉状態となることを示している。
　図５の線Ｇ１は、カム角位相の変更が開始される直前における（当初の）吸気バルブの開閉タイミングを示すものであって、クランク角度が角度ＣＬ１０のときに吸気バルブが開状態となり、クランク角度が角度ＣＬ３０のときに吸気バルブが閉状態となっていたことを示している。
　ところで、噴射制御においては、内燃機関の気筒内に引き込まれた空気量に基づいて、燃料の噴射タイミングや燃料の噴射量がそれぞれ決定される。このため、吸気バルブが開かれるカム角度となったタイミング（角度ＣＬ２０）と、吸気バルブが閉じられるカム角度となったタイミング（角度ＣＬ４０）とを、正確に算出する必要がある。
　従って、吸気バルブが閉じられる時点の前後（図５の期間ＶＴ１）、及び、吸気バルブが開かれる時点の前後（図５の期間ＶＴ２）においては、カム角度が高い頻度で算出されることが望ましい。
　そこで、角度ＣＬ２０を包含する期間ＶＴ１（クランク角度が角度ＣＬ１９から角度ＣＬ２１までの期間）、及び、角度ＣＬ４０を包含する期間ＶＴ２（クランク角度が角度ＣＬ３９から角度ＣＬ４１までの期間）におけるカム角度の算出角度間隔を、他の期間におけるカム角度の算出角度間隔よりも一時的に小さくしてもよい。又は噴射制御量を決める際にカム角度を算出して（追加の測定を行って）角度ＣＬ２０、角度ＣＬ４０のタイミングを推定してもよい。その後、正確に算出された吸気バルブの開閉タイミングに基づいて燃料の噴射量及び噴射タイミングをそれぞれ確定させることとすればよい。
　尚、以上のような制御と同様の制御は、点火制御の直前に行われてもよい。例えば、図５の線Ｇ２で示される吸気バルブの動作の後で点火が行われる場合には、上記と同様に、角度ＣＬ２０を包含する期間ＶＴ１（クランク角度が角度ＣＬ１９から角度ＣＬ２１までの期間）、及び、角度ＣＬ４０を包含する期間ＶＴ２（クランク角度が角度ＣＬ３９から角度ＣＬ４１までの期間）におけるカム角度の算出角度間隔を、他の期間におけるカム角度の算出角度間隔よりも一時的に小さくしてもよい。又は点火制御を決める際にカム角度を算出して（追加の測定を行って）角度ＣＬ２０、角度ＣＬ４０のタイミングを推定してもよい。その後、正確に算出された吸気バルブの開閉タイミングに基づいて点火タイミング及び点火エネルギーをそれぞれ確定させることとすればよい。
　以上においては、クランク角度が算出角度間隔だけ変化する毎にカム角度の算出が行われることとした上で、算出角度間隔が一定である例（図２）や、算出角度間隔が変化する例（図３等）について説明した。
　このような態様に替えて、所定の期間が経過する毎に、カム角度の算出が行われることとしてもよい。このような態様の一例を、図６を参照しながら説明する。図６は、カム角度が算出される間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。当該グラフの縦軸は、カム角度が算出される毎における経過時間（以下、「算出時間間隔」という）である。算出時間間隔（第１期間）が短い程、図６のグラフでは上方側となる位置にプロットされる。グラフの横軸は、内燃機関の回転数、すなわち、クランク軸２００の回転数である。
　図６に示される例では、内燃機関の回転数の変化に拘らず、算出時間間隔の長さは常に一定の時間ＩＴ１（例えば２０ｍｓｅｃ）となっている。つまり、時間ＩＴ１が経過する毎のタイミングで、カム角度の算出が行われる。このように、算出時間間隔の長さを常に一定とすれば、制御部１００の処理負荷が大きくなり過ぎることを確実に防止しながら、カム角度の算出を常に安定的に行うことができる。
　算出時間間隔が経過する毎にカム角度の算出が行われる態様の他の例を、図７を参照しながら説明する。図７は、算出時間間隔と、カム角位相の変化速度との関係を示すグラフである。当該グラフの縦軸は、図６のグラフの縦軸と同じである。グラフの横軸は、吸気バルブの開閉タイミングが変更される際における、カム角位相の変化速度である。すなわち、図４のグラフの横軸と同じである。
　図７に示されるように、カム角位相の変化速度が０のとき、つまり、カム角位相が一定の値に保持されているときには、算出時間間隔は最も長い時間ＩＴ０となっている。また、カム角位相が変更されるとき（過渡期）においては、カム角位相の変化速度が大きくなると、それに伴って算出時間間隔は次第に短くなるように調整される。
　このような態様においては、カム角の変化をより精度よく算出する必要のある期間（過渡期）においてのみ、カム角の算出頻度が高められることとなる。このため、制御部１００の処理負荷を可能な限り低減しながらも、必要な精度でカム角度を算出することができる。
　算出時間間隔は、上記のようにカム角位相が変化している期間において短くなるよう調整されてもよいのであるが、図５に示される期間ＶＴ１及び期間ＶＴ２において短くなるように調整されてもよい。つまり、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点、又は、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点において、バルブの開閉タイミングにおけるカム角度を正確に算出するための期間のみ、算出時間間隔を一時的に短くすることとしてもよい。
　本開示の第２実施形態に係る可変バルブシステム（図示省略）について説明する。第２実施形態は、図１に示される可変バルブシステム１０のクランク角センサ２４０を、カム角センサ３４０と同様の絶対角センサに置き換えたものである。具体的には、クランク軸２００の被検出体２３０を被検出体３３０と同様の構成のものに置き換えて、クランク角センサ２４０をカム角センサ３４０と同様のギャップセンサに置き換えたものである。第２実施形態における制御部１００は、クランク角センサ２４０から入力される電圧信号の値に基づいて、クランク角度の絶対値を算出する。
　つまり、クランク角センサ２４０及びカム角センサ３４０の両方が絶対角センサとして構成されている。制御部１００は、任意のタイミング及び周期でクランク角度を算出（測定）することができ、任意のタイミング及び周期でカム角度を算出（測定）することができる。
　このような態様の本実施形態では、カム角度の測定タイミング（算出されるタイミング）が制御部１００により調整されることに加えて、クランク角度の測定タイミング（算出されるタイミング）も制御部１００により調整される。
　クランク角度の測定タイミングの具体的な調整方法は、これまでに説明したカム角度についての調整方法と同様である。例えば、図６を参照しながら説明した例と同様に、クランク角度が算出される毎における経過時間（第２期間、以下では、カム角度の算出の場合と同様に「算出時間間隔」と表記する）が、内燃機関の回転数の変化に拘らず常に一定となるように設定されてもよい。
　また、図８に示されるように、内燃機関の回転数が大きくなるほど、算出時間間隔が短くなるように調整が行われてもよい。この場合、内燃機関の回転数が大きくなっても、算出される毎のクランク角度の変化量が大きくなり過ぎてしまうことが無い。このため、クランク角度に基づく噴射制御や点火制御を常に安定して行うことができる。
　尚、算出時間間隔が経過する間におけるクランク角度の変化量が所定の閾値（例えば１０°）以下となるように、算出時間間隔と内燃機関の回転数との関係（図８）が予め設定されていることが望ましい。
　図７を参照しながら説明した例と同様に、カム角位相が一定の値に保持されているときに比べて、カム角位相が変更されるとき（過渡期）においては、カム角位相の変化速度が大きくなると、それに伴ってクランク角度の算出時間間隔が次第に短くなるように調整されてもよい。
　更に、図５を参照しながら説明した例と同様に、クランク角度の算出時間間隔が、図５に示される期間ＶＴ１及び期間ＶＴ２において短くなるように調整されてもよい。つまり、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点、又は、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点において、バルブの開閉タイミングにおけるカム角度及びクランク角度を正確に算出するための期間のみ、クランク角度の算出時間間隔を一時的に短くすることとしてもよい。
　この場合においても、算出時間間隔が経過する間におけるクランク角度の変化量が、所定の閾値（例えば１０°）以下となるように調整されることが望ましい。
　以上においては、モーター４００の駆動力によってカム角位相を変化させる構成について説明したが、本開示の実施態様はこのような構成に限定されない。例えば、モーター４００のような回転電機ではなく、油圧機構の動作によってカム角位相を変化させる構成としてもよい。
　また、絶対角センサもギャップを検出する方式に限らず、他の手段で回転角度を検出する方式としてもよい。
　以上、具体例を参照しつつ本開示の実施の形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本開示の特徴を含む限り本開示の範囲に包含される。

 

Claims (26)

  1. 　内燃機関におけるバルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブシステムであって、
    　前記内燃機関のクランク軸（２００）の回転角度を測定するクランク角測定部（２４０）と、
    　前記クランク軸に連動し前記バルブを開閉させるカム軸（３００）、の回転角度を測定するカム角測定部（３４０）と、
    　前記内燃機関の制御を行う制御部（１００）と、を備え、
    　前記カム角測定部は、前記カム軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されており、
    　前記制御部は、前記カム角測定部における測定タイミングの調整を行う可変バルブシステム。
  2. 　前記制御部は、前記クランク角測定部で測定された前記クランク軸の回転角度が所定の第１角度だけ変化する毎に、前記カム角測定部により前記カム軸の回転角度を測定する、請求項１に記載の可変バルブシステム。
  3. 　前記内燃機関の回転数が大きくなるほど、前記第１角度が大きな値として設定される、請求項２に記載の可変バルブシステム。
  4. 　前記制御部は、前記クランク軸に対する前記カム軸の相対的な回転角度であるカム軸位相を、目標値に一致させるカム軸位相制御を行うように構成されている、請求項２又は３に記載の可変バルブシステム。
  5. 　前記カム軸位相が一定であるときの前記第１角度よりも、前記カム軸位相が変化しているときの前記第１角度の方が小さな値として設定される、請求項４に記載の可変バルブシステム。
  6. 　前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
    　前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第１角度が小さくなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項４又は５に記載の可変バルブシステム。
  7. 　前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
    　前記カム軸位相が変化しているときに前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第１角度が小さくなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項４又は５に記載の可変バルブシステム。
  8. 　前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
    　前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第１角度が小さくなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
  9. 　前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
    　前記カム軸位相が変化しているときに前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第１角度が小さくなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
  10. 　前記制御部は、所定の第１期間が経過する毎に、前記カム角測定部により前記カム軸の回転角度を測定する、請求項１に記載の可変バルブシステム。
  11. 　前記制御部は、前記クランク軸に対する前記カム軸の相対的な回転角度であるカム軸位相を、目標値に一致させるカム軸位相制御を行うように構成されている、請求項１０に記載の可変バルブシステム。
  12. 　前記カム軸位相が一定であるときの前記第１期間よりも、前記カム軸位相が変化しているときの前記第１期間の方が短い期間として設定される、請求項１１に記載の可変バルブシステム。
  13. 　前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
    　前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第１期間が短くなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項１１又は１２に記載の可変バルブシステム。
  14. 　前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
    　前記カム軸位相が変化しているときに前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第１期間が短くなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項１１又は１２に記載の可変バルブシステム。
  15. 　前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
    　前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第１期間が短くなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
  16. 　前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
    　前記カム軸位相が変化しているときに前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第１期間が短くなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
  17. 　前記クランク角測定部は、前記クランク軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されており、
    　前記制御部は、前記カム角測定部による測定タイミングの調整に加えて、前記クランク角測定部による測定タイミングの調整を行う、請求項１に記載の可変バルブシステム。
  18. 　前記制御部は、所定の第２期間が経過する毎に、前記クランク角測定部により前記クランク軸の回転角度を測定する、請求項１７に記載の可変バルブシステム。
  19. 　前記内燃機関の回転数が大きくなるほど、前記第２期間が短い期間として設定される、請求項１８に記載の可変バルブシステム。
  20. 　前記制御部は、前記クランク軸に対する前記カム軸の相対的な回転角度であるカム軸位相を、目標値に一致させるカム軸位相制御を行うように構成されている、請求項１８又は１９に記載の可変バルブシステム。
  21. 　前記カム軸位相が一定であるときの前記第２期間よりも、前記カム軸位相が変化しているときの前記第２期間の方が短い期間として設定される、請求項２０に記載の可変バルブシステム。
  22. 　前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
    　前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第２期間が短くなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項２０又は２１に記載の可変バルブシステム。
  23. 　前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
    　前記カム軸位相が変化しているときに前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第２期間が短くなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項２０又は２１に記載の可変バルブシステム。
  24. 　前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
    　前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第２期間が短くなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
  25. 　前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
    　前記カム軸位相が変化しているときに前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第２期間が短くなるように変更される、又は前記カム軸の回転角度の測定を追加実施する、請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
  26. 　前記第２期間が経過する間における前記クランク軸の回転角度の変化量が、所定の閾値以下となるように、前記第２期間が設定される、請求項１８乃至２５のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。

     
PCT/JP2016/001381 2015-03-26 2016-03-11 可変バルブシステム WO2016152067A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-065148 2015-03-26
JP2015065148A JP6409645B2 (ja) 2015-03-26 2015-03-26 可変バルブシステム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016152067A1 true WO2016152067A1 (ja) 2016-09-29

Family

ID=56979066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/001381 WO2016152067A1 (ja) 2015-03-26 2016-03-11 可変バルブシステム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6409645B2 (ja)
WO (1) WO2016152067A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109297399A (zh) * 2018-09-28 2019-02-01 上海汽车集团股份有限公司 正时角度测量装置、方法及系统
US10502101B2 (en) 2015-03-27 2019-12-10 Denso Corporation Variable valve system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006514222A (ja) * 2003-02-04 2006-04-27 シーメンス　アクチエンゲゼルシヤフト 内燃機関における直接噴射の制御のための方法
JP2009533592A (ja) * 2006-04-12 2009-09-17 シエツフレル コマンディートゲゼルシャフト カムシャフト調節装置用の同期装置及び方法及びメモリ媒体及びプログラム要素

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006514222A (ja) * 2003-02-04 2006-04-27 シーメンス　アクチエンゲゼルシヤフト 内燃機関における直接噴射の制御のための方法
JP2009533592A (ja) * 2006-04-12 2009-09-17 シエツフレル コマンディートゲゼルシャフト カムシャフト調節装置用の同期装置及び方法及びメモリ媒体及びプログラム要素

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10502101B2 (en) 2015-03-27 2019-12-10 Denso Corporation Variable valve system
CN109297399A (zh) * 2018-09-28 2019-02-01 上海汽车集团股份有限公司 正时角度测量装置、方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016183646A (ja) 2016-10-20
JP6409645B2 (ja) 2018-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4699310B2 (ja) 可変バルブタイミング装置
US9708997B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP4123127B2 (ja) 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
JP4267635B2 (ja) 可変バルブタイミング装置
JP2006233914A5 (ja)
CN108138675A (zh) 用于控制具有凸轮轴的内燃发动机的方法
WO2016152067A1 (ja) 可変バルブシステム
JP2016109103A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2007262950A (ja) 可変バルブタイミング装置
JP6406091B2 (ja) 可変バルブシステム
US20140144399A1 (en) Valve timing adjusting system
WO2016152068A1 (ja) 可変バルブシステム
JP6421672B2 (ja) 可変バルブシステム
JP2011094581A (ja) 電動式可変バルブタイミング装置の制御装置
JP6645302B2 (ja) 内燃機関の制御装置
KR20160063435A (ko) Cvvt의 체결 볼트 이상 감지 방법 및 그 시스템
JP5720855B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5281449B2 (ja) 可変動弁機構の制御装置
JP2018194003A5 (ja) バルブタイミングの制御装置
JP2013060938A (ja) エンジン制御装置
JP2010180766A (ja) エンジンの制御装置
JP6337759B2 (ja) 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置
JPH04358742A (ja) エンジンのクランク角センサ出力補正装置
JP2013019292A (ja) 可変バルブタイミング制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16767977

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16767977

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1