WO2022176254A1 - 電動バルブタイミング制御装置及び電動バルブタイミング制御方法 - Google Patents
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Definitions
- timing pulleys, sprockets, gears, etc. have existed as driving force transmission mechanisms for synchronously rotating intake valve camshafts and exhaust valve camshafts with the crankshaft, which is the output shaft of an internal combustion engine.
- a variable valve timing device is known which is incorporated in these and adjusts the valve timing of the intake valve according to the operating state of the internal combustion engine.
- (rotational speed of crankshaft 5):(rotational speed of intake cam 11) is 2:1.
- the rotation speed of the intake cam 11 is controlled to be higher or lower than half the rotation speed of the crankshaft 5.
- advance control The phase control of the intake valve 9 or the exhaust valve 10 in the direction of opening early and closing early in the engine cycle by instantaneously increasing the rotational speed of the camshaft.
- retarding control controlling the rotational speed of the camshaft to be momentarily low and controlling the phase of the intake valve 9 or the exhaust valve 10 in the direction of late opening and late closing within the engine cycle.
- FIG. 12 shows an example of "double action" which is the second phase change method after the engine is stopped according to the first embodiment.
- the direction in which the intake cam 11 should operate here, the most retarded direction
- the operation pattern of This operation pattern is an example of special phase change control in which the phase change is completed with two rotation operations.
- Step S4>> The valve phase changing unit 304 of the CPU 30 controls the electric valve timing device 27 so that the phase of the intake valve 9 is retarded at the same time as the fuel cut is started (S4).
- the target phase of the intake valve 9 after the fuel cut is the most retarded position (the end 28c of the drive rotor 28, the profile 9b in FIG. 7). Completion of the phase change to the most retarded position is used as one of the flags for determining engine stop.
- Step S14>> The phase change method selection unit 303 of the CPU 30 selects the double action (second phase change method) when the determination in step S11 is NO. Steps S14 to S16 show the procedure when double action is selected. Double action, as represented by FIG. 12, is a pattern in which the operation to the target phase (for example, the most retarded angle) is performed in two stages and the motor current does not exceed the target current.
- the CPU 30 receives an instruction from the ECU 26 to change the phase of the intake valve 9 in the direction of the most retarded angle from the state where the intake camshaft is at the bottom of the cam crest 11m (the state where no load is applied to the intake cam 11). It is given to the control unit 27c. Thereby, the CPU 30 performs control to change the phase of the intake valve 9 to the most retarded angle.
Abstract
Description
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
まず、電動式の可変バルブタイミング装置が搭載されるエンジンの構成について図1を参照して説明する。本実施形態では、エンジンとして内燃機関を用いた例としている。以下では、本発明をトラクションモータとエンジンの2つの動力を備えるハイブリッド方式の車両に適用した場合を想定して説明するが、本発明はエンジンのみを動力として備える車両にも適用可能である。
図1は、電動バルブタイミング装置を備えたエンジン50の構成例を示す。図1に示すエンジン50は、直列3気筒の自然吸気エンジンとして構成される。エンジン50では、シリンダヘッド1とシリンダブロック2、そしてシリンダブロック2に挿入されたピストン3により燃焼室が形成される。ピストン3はコンロッド4を介してクランクシャフト5と連結されている。クランクシャフト5の近傍に設けられたクランク角センサ6は、クランクシャフト5の回転数(エンジン回転数)を検知する。
次に、電動バルブタイミング装置27の構成と駆動原理について説明する。
クランク角センサ6と吸気カム角センサ13により検知した、クランクシャフト5と吸気カム11と排気カム12の回転数信号をECU26に入力することによって、クランクシャフト5と吸気カムシャフトの相対的な位相差が算出される。本実施形態のエンジン50の構成では、クランク角センサ6は6deg.CA(Crank Angle)毎、吸気カム角センサ13は180deg.CA毎に信号を検出する。
図3は、電動バルブタイミング装置27内の減速機27aの例を示す断面図である。
図3に示すように、電動バルブタイミング装置27の減速機27aは、内部構造において凹部28aを有する駆動回転体28と、凸部29aを有する従動回転体29とによって構成されている。駆動回転体28の外周の一部に周方向に沿って凹部28aが形成され、従動回転体29の内周の一部に周方向に沿って凸部29aが形成される。駆動回転体28の凹部28aが従動回転体29の凸部29aに挿入される。駆動回転体28の凹部28aの端部28b又は端部28cと、従動回転体29の凸部29aの端部とが突き当たることで、上述した吸気弁9の位相について最進角位置及び最遅角位置を物理的に決定する機構となっている。図3(1)及び(2)のそれぞれの矢印は、凹部28aの端部28b及び端部28cが凸部29aに突き当たるときの駆動回転体28の回転方向を表している。
次に、ECU26を含む制御系について図4を参照して説明する。
図4は、電動バルブタイミング装置27が適用されたECU26を含む制御系のブロック図を示す。図4を参照して、ECU26が電動バルブタイミング装置27のモータ27bの実回転数と回転方向を取得する経路について説明する。
次に、電動バルブタイミング装置27による位相変化駆動原理を踏まえて、エンジン停止時の動作シーケンスを説明する。ここで、エンジン停止シーケンスにおけるエンジン低回転時からエンジン停止後にかけての、時系列ごとの動作名の定義を図5に示す。
図5は、エンジン停止処理におけるエンジン状態ごとの動作名の定義を示すグラフである。横軸は時間[sec]、縦軸はエンジン回転数[rpm]を表す。
次に、上述した遅閉じミラーサイクルにおける吸気弁及び排気弁の位相とリフト量の関係について説明する。
図6は、遅閉じミラーサイクルにおいて、吸気弁9を最進角の位相に設定した場合の吸気弁9のプロファイル9aを示す。
図7は、遅閉じミラーサイクルにおいて、吸気弁9を最遅角の位相に設定した場合の吸気弁9のプロファイル9bを示す。
図6及び図7の横軸には、膨張行程、排気行程、吸気行程、圧縮行程の順にエンジン行程が変化する様子が示され、縦軸には、吸気弁9及び排気弁10のリフト量[mm]が示される。
図8は、図7における吸気カム11のプロファイル9bでエンジンサイクルを回した際のエンジン筒内の状態を表した模式図であり、吸気弁9を最遅角位置(図3(2))に制御したときのエンジンサイクル中の各工程における、エンジン筒内の状態(吸気弁9、排気弁10)の例が示されている。
図8の下側には、プロファイル9b,10aで規定される吸気弁9及び排気弁10の動作の様子がタイミング(1)~(4)ごとに示される。図8の下側に示す吸気管7と排気管8、燃焼室の模式図のうち、左側の管を吸気管7、右側の管を排気管8とする。また、タイミング(1)~(4)において、粗いドットの領域が吸気管7の新気を表し、細かいドットの領域が排気管8の排気を表す。
(2)排気行程後はIVO(Intake Valve Open)80deg.CA_ATDCまで吸気弁9及び排気弁10ともに閉状態(燃焼室内が負圧)である。
(3)吸気行程の開始後、下死点では排気弁10は閉じ、吸気弁9のみ開状態である
(4)吸気行程でピストン位置が低下し、IVC140deg.CA_ABDCで吸気弁9が閉じる。以降の圧縮行程では加圧状態になり、上死点から40deg.CA分の実吸気量となる。
図4~図8を用いて説明したように、クランクシャフト5の回転に対する吸気カム11の位相は、基本的にECU26が取得したクランク角センサ6と吸気カム角センサ13の信号によって算出している。本実施形態における電動バルブタイミング装置27を搭載した車両では、吸気カム角センサ13の信号を取得する頻度が180deg.CA毎と精度が粗い。そのため、吸気カム角センサ13から次の信号を取得するまでの間、電動バルブタイミング装置27内のモータ27bに搭載されたホールIC回路からの信号によって吸気カム11の角度を補間している。
ここで、電動バルブタイミング装置27の位相(吸気カム11の角度)と吸気弁9駆動用のモータ27bに流れる駆動電流との関係について、図9を参照して説明する。
次に、バルブタイミング制御を実行するECU26の内部構成及び動作について図10を参照して説明する。
図10は、ECU26の内部構成例を示すブロック図である。ECU26(電動バルブタイミング制御装置の例)は、吸気弁9の位相を変更可能な電動バルブタイミング装置(VTC)27を備えたエンジン50を制御する。ECU26は、本実施形態に係る電動バルブタイミング制御方法を実行して、電動バルブタイミング装置27を備えたエンジン50を制御する。
ECU26には、例えば、点火コイル16の電圧センサ(不図示)が検出した1次電圧、点火コイル16の電流センサ(不図示)が検出した2次電流、アクセル開度センサ(不図示)が検出したアクセル踏込情報(アクセル開度)、クランク角センサ6及び吸気カム角センサ13が検出した角度情報(クランク角度、吸気カム角度)及びエンジン50の回転数、スロットル(不図示)からのスロットル開度、バッテリ電圧センサ(不図示)が検出したバッテリ電圧(バッテリ容量)等の入力信号等が入力される。
(第1の位相変更方法)
図11は、第1の実施形態に係るエンジン停止後における第1の位相変更方法である「シングルアクション」の例を示す。本例では、エンジン停止後に吸気カム11を位相変化させる際、吸気カム11の動作すべき方向(ここでは最遅角方向)が、モータ27bの電流が小さい側である場合の動作パターンを示す。この動作パターンは、一度の回転動作で位相変更が完了する通常の位相変更制御の例である。
図12は、第1の実施形態に係るエンジン停止後における第2の位相変更方法である「ダブルアクション」の例を示す。本例では、エンジン停止後に吸気カム11を位相変化させる際、吸気カム11の動作すべき方向(ここでは最遅角方向)が、モータ27bの電流が目標電流を超えるような大きい側である場合の動作パターンを示す。この動作パターンは、二度の回転動作で位相変更が完了する特別の位相変更制御の例である。
次に、第1の実施形態における電動バルブタイミング制御方法について図13を参照して説明する。
図13は、第1の実施形態に係る電動バルブタイミング制御方法の手順例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す手順は、CPU30がROM32に記録された制御プログラムを読み出して実行することにより実現される。ここでは、次回エンジン始動時の位相制御の要求として、エンジン停止時から再始動にかけて吸気弁9を最遅角位置へ位相変更するときの一連の動作を示す。以下、図13に示すフローチャートを処理ステップごとに分けて説明を行う。本フローチャートではエンジン動作中を開始条件として、エンジン停止を経由して次回のエンジン始動フラグがONになったタイミングを制御終了条件とする。
エンジン動作中の電動バルブタイミング装置27の制御では、上記のとおり、ECU26内のCPU30が、通常制御としてクランク角センサ6からの信号を基にエンジン回転数に比例したデューティ比のPWM信号を算出する。そして、CPU30は、当該PWM信号をUVWコントロールユニット27cの汎用IC271に出力する。
CPU30のエンジン状態判定部301によって、バッテリ(図4参照)の充電容量を確認する。このときバッテリの充電容量が上限値に到達した状態のときエンジン停止条件を満たしているとして、エンジン停止準備完了とする(S2のYES)。バッテリ充電容量が上限値に到達していない状態では(S2のNO)、エンジン状態判定部301は、ステップS1に戻って通常制御を継続する。ECU26は、キーオフされない限り、仮に車両が信号や渋滞等によって停止してもエンジン50は停止させないものとする。キーオフされた場合には、CPU30は、本フローチャートの処理を終了する。なお、他のエンジン停止条件として、アイドルストップ、空調設備使用、触媒温度の閾値到達などが挙げられる。
CPU30のエンジン状態判定部301は、ECU26において燃料カット指令がONかどうかを判定し、燃料カット指令がONのときはステップS4に移行し(S3のYES)、燃料カット指令がOFFのときはステップS1に戻って通常制御を継続する(S3のNO)。ECU26は、エンジン50を停止させる前に、燃料噴射を停止させる燃料カット運転に移行するというプロセスを経る。この際、エンジントルクが不要なためエンジン50は燃料カット運転モードに入り、CPU30からインジェクタ14への燃料噴射信号をオフとし、燃焼室への燃料供給が停止される。燃料カット後の燃料カット運転期間中(図3のエンジン停止処理中)はエンジン50が惰性で回転され、最終的にエンジン回転数はゼロとなる。そのため、燃料噴射の停止を確認したことを、エンジン停止時と判断するためのフラグの一つとする。
CPU30の弁位相変更部304は、燃料カット開始と同時に、電動バルブタイミング装置27に対し吸気弁9の位相が遅角するように制御する(S4)。燃料カット後の吸気弁9の目標位相は最遅角位置(駆動回転体28の端部28c、図7のプロファイル9b)とする。そして、最遅角位置への位相変化の完了をエンジン停止と判断するためのフラグの一つとする。
さらに、CPU30の弁位相検出部302は、吸気弁9の位相が最遅角であるかどうかを判定し、吸気弁9の位相が最遅角であるときはステップS6に移行する(S5のYES)。また、吸気弁9の位相が最遅角ではないときは(S5のNO)、CPU30の弁位相変更部304は、ステップS4に戻って再度吸気弁9の位相を最遅角に制御する。電動バルブタイミング装置27により、吸気弁9が最遅角に制御されている状態でエンジン50が駆動している場合、電動バルブタイミング装置27のモータ27bからのホール電圧(ホールIC信号)は進角方向に回転しているときに限り出力される。そこで、電動バルブタイミング装置27のモータ27bからのホール電圧が進角方向でないという項目についても、エンジン停止と判断するためのフラグの一つとする。
ステップS5のYES判定を経て、CPU30のエンジン状態判定部301は、エンジン停止と判断する。本実施形態では、エンジン停止と判断する条件は、CPU30からインジェクタ14へ燃料噴射信号がオフとなっていること(S3のYES)、クランク角センサ6からのパルス信号がCPU30に入力されないこと、かつ吸気弁9の位相が最遅角に制御されていること(S4、S5)、かつ電動バルブタイミング装置27内のモータセンサによる進角方向へのパルス信号がCPU30に入力されないこと、の四項目のアンド条件(論理積)とする。なお、四項目のアンド条件は一例であって、例えば一以上の項目の組み合わせでもよい。
上記ステップS6で示されたエンジン停止の判断を、ステップS7への入力条件とする。ステップS7では、ステップS8からステップS17までのループ処理の継続条件を示している。ループ処理の終了条件は、次回のECU26からのエンジン始動判定フラグがONとなった時点とする。つまり、CPU30のエンジン状態判定部301は、モータ27bへ通電している状態かつエンジン50が停止している場合において、常時本ループ処理を実行する。
上記ステップS7のループ処理に入った後、CPU30の弁位相検出部302は、エンジン50が停止している間、電動バルブタイミング装置27内のモータ27bの回転数、及びクランク角センサ6と吸気カム角センサ13の信号を常時モニタするものとする。そして、弁位相検出部302は、エンジン停止時の吸気弁9の位相とクランクシャフト5の位相との相対位相を算出する。このときの吸気弁9の意図しない位相変化に関する各パターンを以下に記載する。
本項目は、エンジン50が一度停止した後に、エンジン始動フラグが立っていない状態で、クランク角センサ6による回転(パルス信号)の検知に加えて、電動バルブタイミング装置27内のモータセンサ(ホールIC回路)でモータ27bの進角方向への回転(パルス信号)を検知した場合とする。このとき、電動バルブタイミング装置27内のモータ27bの進角方向への回転数は、クランク角センサ6で検知した回転数の1/2(カム回転数に変換)の減速比倍とする。ただし、クランクシャフト5の回転量が6deg.CA以内の場合、クランク角センサ6では回転を検知できず、電動バルブタイミング装置27内のモータ27bの進角方向への回転のみ検知する場合も存在する。位相ずれ量が小さくクランク角センサ6で検出できないときは、モータセンサで吸気カム11を軸支する吸気カムシャフトの回転を検出可能である。例えば、本実施形態で使用するホールICセンサは、0.42度の回転を検知可能である。
本項目は、エンジン50が一度停止した後に、エンジン始動フラグが立っていない状態で、吸気カム角センサ13による回転(パルス信号)の検知に加えて、電動バルブタイミング装置27内のモータセンサでモータ27bの進角方向への回転(パルス信号)を検知した場合とする。このとき、電動バルブタイミング装置27内のモータ27bの進角方向への回転数は、吸気カム角センサ13で検知した回転数の減速比倍とする。ただし、吸気カム角センサ13の分解能が180deg.CA間隔毎であるため、電動バルブタイミング装置27内のモータ27bの進角方向への回転のみ検知するパターンとなる。この場合、現象は異なるものの、シーンAの説明の後半で示した特殊パターンと検知内容は同様となる。
CPU30の弁位相検出部302は、ステップS8の算出結果を基に、吸気弁9の位相が最遅角であるかどうかを判定する。すなわち、弁位相検出部302は、バルブタイミングの意図しない位相変化(位相ずれ)の発生の有無を判断する。弁位相検出部302は、ステップS8において定義したシーンA又はシーンBの信号を検知したことを受け、吸気弁9の現在の位相が最遅角ではなく意図しない位相変化が発生したと判断する。
CPU30の弁位相検出部302は、吸気弁9の位相が目標の位相(ここでは最遅角)ではない場合、クランク角センサ6又は吸気カム角センサ13の信号と、電動バルブタイミング装置27内のモータ27bの回転信号から、吸気弁9のエンジン停止時点の最遅角位置からの位相ずれ量を相対値として算出する。そして、弁位相検出部302は、この位相ずれ量から、エンジン停止時の吸気弁9の位相とクランクシャフト5の位相との相対位相を算出する。
CPU30の位相変更方法選択部303は、ステップS10において算出したクランクシャフト5に対する現在の吸気弁9の相対位相から、カム山11mの位置と電動バルブタイミング装置27の位相を最遅角側へ変化させる動作との関係を把握する。その際、図11及び図12を参照して説明したように、カム山11mと吸気カム11の位相変化方向との関係性が得られる。位相変更方法選択部303は、最終的な要求位相(この場合は最遅角)に対して、現在の吸気カム11の相対位相から進角方向及び遅角方向のどちらに吸気カム11の位相を変化させる方が、モータ27bの電流値が小さくなるかを算出して位相変更方法を選択する。実際には、位相変更方法選択部303は、吸気カム11の現在の位相と目標の位相を基に、マップ情報321を参照して位相変更方法を選択する。ここでは、最遅角側への位相変更制御の動作が少ないモータ電流で実行可能である場合(S11のYES)にはステップS12へ移行し、最遅角側への位相変更制御の動作が少ないモータ電流で実行不可である場合(S11のNO)にはステップS14へ移行する。
CPU30の位相変更方法選択部303は、上記ステップS11のYES判定の場合、シングルアクション(第1の位相変更方法)を選択する。ステップS12,S13ではシングルアクションを選択した場合の手順を示す。シングルアクションとは、図11に代表されるように、目標の位相(例えば最遅角)への動作がカム山11mを下る方向、モータ電流の発生が小さい方向に動作させるパターンである。
CPU30の弁位相変更部304は、ステップS12で選択されたシングルアクションに従って、UVWコントロールユニット27cに対して遅角方向への回転に相当する回転数及び回転方向の指示(PWM/Duty)を出力する。それにより、汎用IC271とモータドライバ272を経由し、電動バルブタイミング装置27のモータ27bに遅角方向へ回転するための駆動信号が送られる。そして、モータ27bが駆動回転体28を回転させて吸気カムシャフト(吸気弁9)を最遅角の位相へと変化させる。
CPU30の位相変更方法選択部303は、上記ステップS11のNO判定の場合、ダブルアクション(第2の位相変更方法)を選択する。ステップS14~S16ではダブルアクションを選択した場合の手順を示す。ダブルアクションとは、図12に代表されるように、目標位相(例えば最遅角)への動作が2段階で実施され、モータ電流が目標電流を超えないように動作させるパターンである。
CPU30の弁位相変更部304は、ステップS14で選択されたダブルアクションに従って、一度目の動作として、吸気弁9の位相を目標の位相とは逆位相側(ここでは進角側)へ制御する。図12で示したように、CPU30は、吸気カム11の位相を遅角方向に変化させたと想定したときに、カム山11mの頂点が接触子90と当接する場合、言い換えると接触子90がカム山11mを上って下る場合には、一度カム山11mを下る進角方向(目標位相から遠ざかる方向)に吸気弁9の位相を変化させる。一例として、接触子90がカム山11mを下りきる位置、すなわち接触子90とカム山11mの接触点がカム短径と同じ径となる位置まで、吸気カム11の位相を進角させるとよい。接触子90とカム山11mの接触点がカム短径と同じ径となる位置では、吸気カム11は接触子90及びバルブスプリングを押さないため、吸気カム11にバルブスプリングの反力による負荷がかからない。
CPU30の弁位相変更部304は、ダブルアクションにおける二度目の動作として、吸気弁9の位相を目標の位相に近づく方向(ここでは遅角側)に制御する。上記ステップS15において、一旦、次回エンジンの始動要求である最遅角から逆位相側の進角方向に、吸気弁9の位相を変化させた。その際に、カム山11mを下りきる位置まで進角させたことで、次に吸気カム11の位相を目標位相へ近づく方向へ変化させる際に、UVWコントロールユニット27cに印加される突入電流を抑制することが可能となる。CPU30は、例えば、吸気カムシャフトがカム山11mの最下にいる状態(吸気カム11に負荷のかからない状態)から、最遅角の方向に吸気弁9の位相を変化させる指示を、ECU26からUVWコントロールユニット27cに与える。これにより、CPU30は、吸気弁9の位相を最遅角に変化させる制御を行う。
CPU30の弁位相検出部302は、ステップS13又はステップS16による吸気弁9の最遅角への位相変更制御を経たうえで、現在の吸気弁9の位相を判定する。ここでは、上記のシングルアクション及びダブルアクションによって吸気弁9が位相ずれ発生前の最遅角、すなわちステップS8で算出した位相まで変化できたかどうかを判定条件とする。このとき、CPU30は、吸気弁9が最遅角の位相に変化していると判定した場合(S17のYES)、ステップS8に移行し、エンジン停止後の位相ずれの発生に備える。一方、CPU30は、吸気弁9の位相が最遅角ではないと判定した場合(S17のNO)、ステップS11に遷移する。そして、ステップS11における吸気弁9の現在の相対位相の判定結果に基づいて、ステップS11からステップS17までの位相変化動作を選択する手順を再び行うことで、吸気弁9の最遅角への位相変化を行う。
本ステップは、上述したステップS8からステップS17までのエンジン停止後の吸気弁9の次回始動時要求位相への変更処理手順の終了条件を示す。このループ処理の終了条件は、次回のエンジン始動のフラグ“ON”がCPU30に入力されたタイミングとなる。このとき、これまでの一連の処理ステップにより、吸気弁9の位相は最遅角ストッパ位置110(駆動回転体28の端部28cが従動回転体29の凸部29aに当接する位置)であると推定できる。
第2の実施形態における、エンジン及びその周辺機器の基本構成は、第1の実施形態と同様に図1に記載されたとおりである。本実施形態のエンジンはタイプとして、早閉じミラーサイクルを採用したエンジンとする。早閉じのミラーサイクルとは、4サイクルエンジンの吸気行程においてピストン3が下死点に到達する前に吸気弁9を閉じるエンジン行程のことを指す。本実施形態で取り上げるエンジンは、搭載する電動バルブタイミング装置27によって吸気カム11を進角側に位相変化することで、早閉じミラーサイクルを成立することを可能とする構成を有する。
早閉じミラーサイクルの吸気弁9及び排気弁10のプロファイルを図14と図15に示す。
図14は、早閉じミラーサイクルにおいて、吸気弁9を最進角の位相に設定した場合の吸気弁9のプロファイル9fを示す。
図15は、早閉じミラーサイクルにおいて、吸気弁9を最遅角の位相に設定した場合の吸気弁9のプロファイル9gを示す。
早閉じミラーサイクルでは、エンジン再始動時に吸気弁9の位相を最進角(プロファイル9f)に制御した状態で再始動することが望ましい。早閉じミラーサイクルを搭載するエンジンでは、遅閉じミラーサイクルとは反対に、4サイクルエンジンの行程において、排気行程の途中で吸気弁9を開弁し、吸気工程の途中で吸気弁9を閉じる位相を可能とする機構を有している。そのため、エンジン再始動時の吸気弁9の位相を最遅角(プロファイル9g)に制御することで、圧縮工程におけるエンジン筒内の空気流量を低減できる。それゆえ、エンジン再始動時においてクランクシャフト5の回転上昇時の回転数変動の低減及びエンジン再始動時の車体振動(NVH:Noise, Vibration, Harshness)の抑制を図ることが可能となる。本実施形態では、この動作を吸気カムシャフトに搭載した電動バルブタイミング装置27による位相変化によって成立させる。
次に、第1の実施形態における電動バルブタイミング制御方法について図16を参照して説明する。
図16は、第2の実施形態に係る電動バルブタイミング制御方法の手順例を示すフローチャートである。ここでは、次回エンジン始動時の位相制御の要求として、エンジン停止時から再始動にかけて吸気弁9を最進角位置へ位相変更するときの一連の動作を示す。
上記のように構成された第2の実施形態は、第1の実施形態と同様の作用効果の他、次のような作用効果を奏する。エンジン停止時に吸気弁9の位相を最進角に制御した状態でエンジン停止を迎えたと仮定すると、エンジン停止後に吸気弁9の位相がずれた際に、本実施形態の構成を採用することで、その最進角からの相対的な位相ずれ量を算出することを可能とする。さらに、本実施形態によれば、ずれた後の吸気弁9の位相を改めて最進角(プロファイル9f)に制御することが可能となり、次回エンジン再始動時においても最進角から始動することを可能とする。
上述した第1及び第2の実施形態では、エンジン50の停止後に電動バルブタイミング装置27により吸気カムシャフトのクランクシャフト5に対する相対回転位相を変化させる例を説明したが、本発明を適用できる状況はエンジン50の停止後に限定されない。本発明は、吸気カムシャフトを現在の位相から目標の位相に近づく方向に回転させたと想定したときに、モータ27bに目標電流を超える電流が流れる領域に目標の位相が設定されている状況で利用されることが望ましい。エンジン50の回転数が低いほどモータ電流が目標電流を上回りやすい状況となる。したがって、本発明は、エンジン50の停止処理を実施後、すなわちエンジン50の回転数が所定値以下の状態、エンジン50の停止直前、及びエンジン50の停止後に適用可能である。
Claims (8)
- 内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を前記カムシャフトに連結されたモータによって変化させることで、バルブタイミングを変化させる電動バルブタイミング装置を制御する電動バルブタイミング制御装置であって、
前記内燃機関の停止処理後に前記電動バルブタイミング装置により前記カムシャフトの前記相対回転位相を変化させる際に、前記カムシャフトの現在の位相と目標の位相との関係に基づいて、前記カムシャフトを前記現在の位相から前記目標の位相へ変化させる位相変更方法を変える制御部、を備える
電動バルブタイミング制御装置。 - 前記制御部は、
前記内燃機関の停止処理後に前記電動バルブタイミング装置により前記カムシャフトの前記相対回転位相を変化させる際に、前記カムシャフトの前記現在の位相と前記目標の位相との関係に基づいて、前記カムシャフトを前記現在の位相から前記目標の位相へ近づく第1の方向に回転させ、前記カムシャフトを前記目標の位相に変化させる第1の位相変更方法と、
一度目の動作で前記カムシャフトを前記目標の位相から遠ざかる第2の方向に所定の位相量だけ回転させた後、二度目の動作で前記カムシャフトを第1の方向に回転させて前記カムシャフトを前記目標の位相に変化させる第2の位相変更方法と、を切り替える
請求項1に記載の電動バルブタイミング制御装置。 - 前記制御部は、
前記カムシャフトの前記目標の位相が前記現在の位相から見て、前記カムシャフトを前記現在の位相から前記第1の方向に回転させたと想定したときに前記モータに目標電流以下の電流が流れる領域に設定されている場合には、前記第1の位相変更方法を選択し、前記モータに目標電流を超える電流が流れる領域に設定されている場合には、前記第2の位相変更方法を選択する
請求項2に記載の電動バルブタイミング制御装置。 - 前記制御部は、
前記カムシャフトを前記現在の位相から前記第1の方向に回転させたと想定したときに、前記カムシャフトに軸支されたカムがバルブスプリングを押し込む方向とは反対方向に回転する場合には、前記第1の位相変更方法を選択し、
前記カムが前記バルブスプリングを押し込む方向に回転する場合には、前記第2の位相変更方法を選択する
請求項2に記載の電動バルブタイミング制御装置。 - 前記制御部は、
前記カムシャフトを前記現在の位相から前記第1の方向に回転させたと想定したときに、前記カムシャフトに軸支されたカムとバルブスプリングとの間に設けられた接触子が前記カムのカム山を下る方向に回転する場合には、前記第1の位相変更方法を選択し、
前記接触子がカム山を上る方向に回転する場合には、前記第2の位相変更方法を選択する
請求項2に記載の電動バルブタイミング制御装置。 - 前記電動バルブタイミング制御装置は、第1の軸に前記カムシャフトの前記現在の位相、第2の軸に前記カムシャフトの前記目標の位相がそれぞれ設定され、前記第1の軸と前記第2の軸との交点に前記位相変更方法が定義されたマップ情報、を備え、
前記制御部は、前記カムシャフトの前記現在の位相と前記目標の位相を基に、前記マップ情報を参照して前記位相変更方法を切り替える
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電動バルブタイミング制御装置。 - 前記電動バルブタイミング装置は、前記モータの回転に応じた信号を出力するモータセンサを内蔵したコントロールユニットを備え、
前記制御部は、
前記電動バルブタイミング装置の前記コントロールユニットから、前記モータセンサの出力信号をモータ回転数とモータ回転方向として受信することで、前記内燃機関の停止処理後において前記電動バルブタイミング装置の位相変更量及び位相変更方向を検知する
請求項1に記載の電動バルブタイミング制御装置。 - 内燃機関のクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を前記カムシャフトに連結されたモータによって変化させることで、バルブタイミングを変化させる電動バルブタイミング装置を制御する電動バルブタイミング制御装置による電動バルブタイミング制御方法であって、
前記電動バルブタイミング制御装置の制御部が、
前記内燃機関の停止処理後に、前記カムシャフトの現在の位相と目標の位相との関係を検知する処理と、
前記電動バルブタイミング装置により前記カムシャフトの前記相対回転位相を変化させる際に、前記検知の結果に基づいて、前記カムシャフトを前記現在の位相から前記目標の位相へ変化させる処理を実行する
電動バルブタイミング制御方法。
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