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JP2001132482A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

内燃機関のバルブタイミング制御装置

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JP2001132482A
JP2001132482A JP31155899A JP31155899A JP2001132482A JP 2001132482 A JP2001132482 A JP 2001132482A JP 31155899 A JP31155899 A JP 31155899A JP 31155899 A JP31155899 A JP 31155899A JP 2001132482 A JP2001132482 A JP 2001132482A
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Japan
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control
target
internal combustion
combustion engine
valve timing
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Application number
JP31155899A
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Hidekazu Yoshizawa
秀和 吉澤
Satoru Watanabe
渡邊　　悟
Hajime Hosoya
肇 細谷
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
Application filed by Unisia Jecs Corp filed Critical Unisia Jecs Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】吸・排気バルブの開閉時期を連続的に可変制御
する内燃機関のバルブタイミング制御装置において、ロ
バスト性の高い制御を行なう。 【解決手段】カムシャフトのクランクシャフトに対する
回転位相の油圧制御におけるフィードバック補正量を、
スライディングモード制御により、前記回転位相の目標
開度と実角度との偏差であるエラー量と、該エラー量の
微分値とを用いた切換関数Ｓを用いて算出しつつフィー
ドバック制御する構成とした。これにより、制御系が初
期状態から切換線（Ｓ＝０）に導かれた後、該切換線上
をスライディングしながら目標角度に収束する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クランクシャフト
に対するカムシャフトの回転位相を連続的に可変制御す
る構成のバルブタイミング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、係る構成のバルブタイミング制御
装置として、特開平１０−１４１０２２号公報に開示さ
れるようなベーン式バルブタイミング制御装置がある。
【０００３】このものは、カムスプロケットに固定され
る筒状のハウジングの内周面に凹部を形成する一方、カ
ムシャフトに固定される羽車の羽部（ベーン）が前記凹
部に収容させ、前記凹部内で前記羽部が移動できる範囲
内でカムシャフトがカムスプロケットに対して相対的に
回転できるよう構成する。
【０００４】そして、前記羽部が前記凹部を回転方向の
前後に区画して形成される一対の油圧室に対して相対的
に油を給排することで、前記羽部を前記凹部の中間位置
に保持させ、回転位相の連続的な可変制御を行わせる構
成となっており、前記一対の油圧室の油圧が目標の回転
位相が得られる油圧に調整されると、油圧通路を制御バ
ルブで閉じて油の給排を停止させるよう構成されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記カムシ
ャフト回転位相の制御方式としては、ＰＩＤ制御などが
一般的に採用されるが、この場合、制御量は、制御対象
であるカムシャフトの実際の角度と目標角度との偏差
（エラー量）のみを、ただ１つの変数として算出され
る。
【０００６】しかしながら、前記ＰＩＤ制御を応答性よ
く実行するためには、油温や油圧に応じて油の粘性が変
化するため、フィードバックゲインを可変に設定するこ
とが望ましいが、該設定のマッチングが容易でない。
【０００７】また、油圧制御では、油の給排を切り換え
る切換弁（スプール弁）の大きな動作不感帯が存在し、
該不感帯を乗り越えるために、ＰＩＤとは別にディザー
分を付加してディザー制御を行なうようにしているが、
目標位置と実際の位置との偏差に基づいてディザー分の
付加判定を行なう必要があって複雑な制御となり、ＲＯ
ＭやＲＡＭの容量をとってしまい、また、部品毎の不感
帯幅のバラツキを小さくして制御精度を確保するために
は、部品の加工精度を上げなければならず、加工コスト
が増大していた。
【０００８】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、クランクシャフトに対するカムシャ
フトの回転位相を連続的に可変制御する内燃機関のバル
ブタイミング制御装置において、外乱による影響の小さ
なロバスト性の高い制御を行えるようにすることを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回
転位相を制御して、吸・排気バルブの開閉時期を連続的
に可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に
おいて、前記カムシャフトの回転位相を、スライディン
グモード制御によりフィードバック補正量を算出してフ
ィードバック制御することを特徴とする。
【００１０】請求項１に係る発明によると、スライディ
ングモード制御によりフィードバック補正量を算出して
フィードバック制御することにより、通常のＰＩＤ制御
によるフィードバック制御等と比較して外乱による影響
の小さなロバスト性の高い制御を行うことができる。
【００１１】また、請求項２に係る発明は、前記カムシ
ャフトの回転位相は、油圧制御される油圧アクチュエー
タに対する油の給排を、切換弁によって選択的に制御す
ることにより制御されることを特徴とする。
【００１２】請求項２に係る発明によると、油圧アクチ
ュエータに対する油の給排を、切換弁によって選択的に
制御することにより、油圧アクチュエータの駆動方向が
切り換えられると共に、油圧室への油量を調整すること
により、カムシャフトの回転位相が、連続的に可変制御
される。
【００１３】そして、該油圧制御機構にスライディング
制御を適用することにより、前記切換弁の不感帯のバラ
ツキ、油温や油圧などの外乱による影響を受けにくく、
ロバスト性の高い制御を行うことができ、部品の加工精
度を下げられ、加工コストを低減できる。
【００１４】また、請求項３に係る発明は、前記スライ
ディングモード制御は、制御系の状態に応じて切換線上
に状態を導くようにフィードバックゲインを切り換える
ように制御することを特徴とする。
【００１５】請求項３に係る発明によると、予め設定さ
れた切換線上に制御系の状態を導くようにフィードバッ
クゲインの切換が行なわれるので、該切換線上をスライ
ディングしながら応答性よく目標値に収束させることが
できる。
【００１６】また、請求項４に係る発明は、前記スライ
ディングモード制御は、線形項と、切換関数に応じて算
出される非線形項と、を用いてフィードバック補正量を
算出することを特徴とする。
【００１７】請求項４に係る発明によると、スライディ
ングモード制御により算出されるフィードバック補正量
が、線形項と非線形項とを有する。
【００１８】そして、線形項によって制御系の状態を切
換線に近づける速さを調整しつつ、非線形項で切換線上
に沿ったスライディングモードを生じさせることができ
る。また、請求項５に係る発明は、前記切換関数は、制
御対象の目標位置と実際の位置との偏差の関数として算
出されることを特徴とする。
【００１９】請求項５に係る発明によると、切換関数に
目標位置と実際の位置との偏差を用いることで該偏差に
応じた制御量（非線形項）を与えることができ、これに
より、前記切換弁（スプール弁）の不感帯を乗り越える
ための複雑なディザー制御が不要となり、ＲＯＭやＲＡ
Ｍの容量も節約できる。また、従来、マッチングもＰＩ
Ｄ制御とディザー制御との双方について行なう必要があ
ったのを、スライディングモード制御についてのみ行な
えばよいので、開発工数も少なくて済む。
【００２０】また、請求項６に係る発明は、前記切換関
数Ｓは、次式により算出されることを特徴とする。 Ｓ＝γ×ＰＥＲＲ＋ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔ γ：傾き ＰＥＲＲ：制御対象のエラー量 ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔ：目標位置と実際の位置との偏差
の微分値 請求項６に係る発明によると、切換係数Ｓとして、制御
対象の目標位置と実際の位置との偏差ＰＥＲＲに加え
て、該偏差の微分値ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔを与えること
により、切換線上に沿ったスライディングモードをより
滑らかなものとすることができる。
【００２１】また、請求項７に係る発明は、前記切換関
数Ｓは、次式により算出されることを特徴とする。 Ｓ＝γ×ＰＥＲＲ＋ｄ（ＶＴＣＮＯＷ）／ｄｔ γ：傾き ＰＥＲＲ：制御対象の目標位置と実際の位置との偏差 ｄ（ＶＴＣＮＯＷ）／ｄｔ：制御対象の実速度 請求項７に係る発明によると、前記請求項６における偏
差ＰＥＲＲ量の微分値ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔの代わり
に、制御対象の位置の微分値である実速度を与えるよう
にしても、同様に切換線上に沿ったスライディングモー
ドを滑らかなものとすることができる。
【００２２】また、請求項８に係る発明は、前記切換関
数の傾きを、制御対象の状態に応じて可変に設定するこ
とを特徴とする。
【００２３】請求項８に係る発明によると、切換関数Ｓ
の傾きを可変に設定することで、制御系の状態に応じ
て、切換線（Ｓ＝０）の両側から切換線に向かう方向と
切換線とのなす原点（目標値）方向への余弦成分を大き
くすることができるので、目標値（ＶＴＣ目標角度）へ
の収束を早めることができ、応答性が向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１〜図６は、実施形態における内燃機関のバル
ブタイミング制御装置の機構部分を示すものであり、吸
気バルブ側に適用したものを示す。
【００２５】図に示すバルブタイミング制御装置は、機
関のクランクシャフト（図示省略）によりタイミングチ
ェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット１（タ
イミングスプロケット）と、該カムスプロケット１に対
して相対回転可能に設けられたカムシャフト２と、該カ
ムシャフト２の端部に固定されてカムスプロケット１内
に回転自在に収容された回転部材３と、該回転部材３を
カムスプロケット１に対して相対的に回転させる油圧回
路４と、カムスプロケット１と回転部材３との相対回転
位置を所定位置で選択的にロックするロック機構１０と
を備えている。
【００２６】前記カムスプロケット１は、外周にタイミ
ングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部
５ａを有する回転部５と、該回転部５の前方に配置され
て回転部材３を回転自在に収容したハウジング６と、該
ハウジング６の前端開口を閉塞する蓋体たる円板状のフ
ロントカバー７と、ハウジング６と回転部５との間に配
置されてハウジング６の後端部を閉塞する略円板状のリ
アカバー８とから構成され、これら回転部５とハウジン
グ６及びフロントカバー７，リアカバー８は、４本の小
径ボルト９によって軸方向から一体的に結合されてい
る。
【００２７】前記回転部５は、略円環状を呈し、周方向
の約９０°の等間隔位置に各小径ボルト９が螺着する４
つの雌ねじ孔５ｂが前後方向へ貫通形成されていると共
に、内部中央位置に後述する通路構成用のスリーブ２５
が嵌合する段差径状の嵌合孔１１が貫通形成されてい
る。更に、前端面には、前記リアカバー８が嵌合する円
板状の嵌合溝１２が形成されている。
【００２８】また、前記ハウジング６は、前後両端が開
口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の９０°位
置には、４つの隔壁部１３が突設されている。この隔壁
部１３は、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング６
の軸方向に沿って設けられて、各両端縁がハウジング６
の両端縁と同一面になっていると共に、基端側には、小
径ボルト９が挿通する４つのボルト挿通孔１４が軸方向
へ貫通形成されている。更に、各隔壁部１３の内端面中
央位置に軸方向に沿って切欠形成された保持溝１３ａ内
に、コ字形のシール部材１５と該シール部材１５を内方
へ押圧する板ばね１６が嵌合保持されている。
【００２９】更に、前記フロントカバー７は、中央の比
較的大径なボルト挿通孔１７が穿設されていると共に、
前記ハウジング６の各ボルト挿通孔１４と対応する位置
に４つのボルト孔１８が穿設されている。
【００３０】また、リアカバー８は、後端面に前記回転
部材５の嵌合溝１２内に嵌合保持される円板部８ａを有
していると共に、中央にスリーブ２５の小径な円環部２
５ａが嵌入する嵌入孔８ｃが穿設され、更に、前記ボル
ト挿通孔１４に対応する位置に４つのボルト孔１９が同
じく形成されている。
【００３１】前記カムシャフト２は、シリンダヘッド２
２の上端部にカム軸受２３を介して回転自在に支持さ
れ、外周面の所定位置に、バルブリフターを介して吸気
バルブを開動作させるカム（図示省略）が一体に設けら
れていると共に、前端部にはフランジ部２４が一体に設
けられている。
【００３２】前記回転部材３は、フランジ部２４と嵌合
穴１１にそれぞれ前後部が嵌合した前記スリーブ２５を
介して軸方向から挿通した固定ボルト２６によってカム
シャフト２の前端部に固定されており、中央に前記固定
ボルト２６が挿通するボルト挿通孔２７ａを有する円環
状の基部２７と、該基部２７の外周面周方向の９０°位
置に一体に設けられた４つのベーン２８ａ，２８ｂ，２
８ｃ，２８ｄとを備えている。
【００３３】前記第１〜第４ベーン２８ａ〜２８ｄは、
それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部１３間の凹
部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベ
ーン２８ａ〜２８ｄの両側と各隔壁部１３の両側面との
間に、進角側油圧室３２と遅角側油圧室３３を構成す
る。また、各ベーン２８ａ〜２８ｄの外周面の中央に軸
方向に切欠された保持溝２９にハウジング６の内周面６
ａに摺接するコ字形のシール部材３０と該シール部材３
０を外方に押圧する板ばね３１がそれぞれ嵌着保持され
ている。
【００３４】前記ロック機構１０は、前記回転部５の嵌
合溝１２の外周側所定位置に形成された係合溝２０と、
前記係合溝２０に対応した前記リアカバー８の所定位置
に貫通形成されて、内周面がテーパ状の係合孔２１と、
該係合孔２１に対応した前記１つのベーン２８の略中央
位置に内部軸方向に沿って貫通形成された摺動用孔３５
と、該１つのベーン２８の前記摺動用孔３５内に摺動自
在に設けられたロックピン３４と、該ロックピン３４の
後端側に弾装されたばね部材であるコイルスプリング３
９と、ロックピン３４と摺動用孔３５との間に形成され
た受圧室４０とから構成されている。
【００３５】前記ロックピン３４は、中央側の中径状の
本体３４ａと、該本体３４ａの先端側に略先細り円錐状
に形成された係合部３４ｂと、本体３４ａの後端側に形
成された段差大径状のストッパ部３４ｃとから構成され
ており、ストッパ部３４ｃの内部凹溝３４ｄの底面とフ
ロントカバー７の内端面との間に弾装された前記コイル
スプリング３９のばね力によって係合孔２１方向へ付勢
されるようになっていると共に、前記本体３４ａとスト
ッパ部３４ｃとの間の外周面及び摺動用孔３５の内周面
との間に形成された受圧室４０内の油圧によって、係合
孔２１から抜け出る方向に摺動するようになっている。
また、この受圧室４０は、前記ベーン２８の側部に形成
された通孔３６によって前記遅角側油圧室３３に連通し
ている。また、ロックピン３４の係合部３４ｂは、回転
部材３の最大遅角側の回動位置において係合部３４ｂが
係合孔２１内に係入するようになっている。
【００３６】前記油圧回路４は、進角側油圧室３２に対
して油圧を給排する第１油圧通路４１と、遅角側油圧室
３３に対して油圧を給排する第２油圧通路４２との２系
統の油圧通路を有し、この両油圧通路４１，４２には、
供給通路４３とドレン通路４４とがそれぞれ通路切り換
え用の電磁切換弁４５を介して接続されている。前記供
給通路４３には、オイルパン４６内の油を圧送するオイ
ルポンプ４７が設けられている一方、ドレン通路４４の
下流端がオイルパン４６に連通している。
【００３７】前記第１油圧通路４１は、シリンダヘッド
２２内からカムシャフト２の軸心内部に形成された第１
通路部４１ａと、固定ボルト２６内部の軸線方向を通っ
て頭部２６ａ内で分岐形成されて第１通路部４１ａと連
通する第１油路４１ｂと、頭部２６ａの小径な外周面と
回転部材３の基部２７内に有するボルト挿通孔２７ａの
内周面との間に形成されて第１油路４１ｂに連通する油
室４１ｃと、回転部材３の基部２７内に略放射状に形成
されて油室４１ｃと各進角側油圧室３２に連通する４本
の分岐路４１ｄとから構成されている。
【００３８】一方、第２油圧通路４２は、シリンダヘッ
ド２２内及びカムシャフト２の内部一側に形成された第
２通路部４２ａと、前記スリーブ２５の内部に略Ｌ字形
状に折曲形成されて第２通路部４２ａと連通する第２油
路４２ｂと、回転部材５の嵌合孔１１の外周側孔縁に形
成されて第２油路４２ｂと連通する4つの油通路溝４２
ｃと、リアカバー８の周方向の約９０°の位置に形成さ
れて、各油通路溝４２ｃと遅角側油圧室３３とを連通す
る４つの油孔４２ｄとから構成されている。
【００３９】前記電磁切換弁４５は、内部のスプール弁
体が各油圧通路４１，４２と供給通路４３及びドレン通
路４４ａ，４４ｂとを相対的に切り換え制御するように
なっていると共に、コントローラ４８からの制御信号に
よって切り換え作動されるようになっている。
【００４０】具体的には、図４〜図６に示すように、シ
リンダブロック４９の保持孔５０内に挿通固定された筒
状のバルブボディ５１と、該バルブボディ５１内の弁孔
５２に摺動自在に設けられて流路を切り換えるスプール
弁体５３と、該スプール弁体５３を作動させる比例ソレ
ノイド型の電磁アクチュエータ５４とから構成されてい
る。
【００４１】前記バルブボディ５１は、周壁の略中央位
置に前記供給通路４３の下流側端と弁孔５２とを連通す
る供給ポート５５が貫通形成されていると共に、該供給
ポート５５の両側に前記第１，第２油圧通路４１，４２
の他端部と弁孔５２とを連通する第１ポート５６及び第
２ポート５７がそれぞれ貫通形成されている。また、周
壁の両端部には、両ドレン通路４４ａ，４４ｂと弁孔５
２とを連通する第３，第４ポート５８，５９が貫通形成
されている。
【００４２】前記スプール弁体５３は、小径軸部の中央
に供給ポート５５を開閉する略円柱状の第１弁部６０を
有していると共に、両端部に第３，第４ポート５８，５
９を開閉する略円柱状の第２，第３弁部６１，６２を有
している。また、スプール弁体５３は、前端側の支軸５
３ａの一端縁に有する傘部５３ｂと弁孔５２の前端側内
周壁に有するスプリングシート５１ａとの間に弾装され
た円錐状の弁ばね６３によって、図中右方向、つまり第
１弁部６０で供給ポート５５と第２油圧通路４２とを連
通する方向に付勢されている。
【００４３】前記電磁アクチュエータ５４は、コア６
４，移動プランジャ６５，コイル６６，コネクタ６７な
どを備え、移動プランジャ６５の先端に前記スプール弁
体５３の傘部５３ｂを押圧する駆動ロッド６５ａが固定
されている。
【００４４】前記コントローラ４８は、機関回転速度を
検出する回転センサ１０１や吸入空気量を検出するエア
フローメータ１０２からの信号によって現在の運転状態
（負荷、回転）を検出すると共に、クランク角センサ１
０３及びカムセンサ１０４からの信号によってカムスプ
ロケット１とカムシャフト２との相対回動位置、即ち、
クランクシャフトに対するカムシャフト２の回転位相を
検出する。
【００４５】前記コントローラ４８は、前記電磁アクチ
ュエータ５４に対する通電量をデューティ制御信号に基
づいて制御する。例えば、コントローラ４８から電磁ア
クチュエータ５４にデューティ比０％の制御信号（ＯＦ
Ｆ信号）を出力すると、スプール弁体５３が弁ばね６３
のばね力で図４に示す位置、つまり、最大右方向に移動
する。これによって、第１弁部６０が供給ポート５５の
開口端５５ａを開成して第２ポート５７と連通させると
同時に、第２弁部６１が第３ポート５８の開口端を開成
すると共に、第４弁部６２が第４ポート５９を閉止す
る。このため、オイルポンプ４７から圧送された作動油
は、供給ポート５５，弁孔５２，第２ポート５７，第２
油圧通路４２を通って遅角側油圧室３３に供給されると
共に、進角側油圧室３２内の作動油が、第１油圧通路４
１，第１ポート５６，弁孔５２，第３ポート５８を通っ
て第１ドレン通路４４ａからオイルパン４６内に排出さ
れる。
【００４６】従って、遅角側油圧室３３の内圧が高、進
角側油圧室３２の内圧が低となって、回転部材３は、ベ
ーン２８ａ〜２８ｂを介して最大一方向に回転する。こ
れによって、カムスプロケット１とカムシャフト２とは
一方側へ相対回動して位相が変化し、この結果、吸気バ
ルブの開時期が遅くなり、排気バルブとのオーバーラッ
プが小さくなる。
【００４７】一方、コントローラ４８から電磁アクチュ
エータ５４にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信
号）を出力すると、スプール弁体５３が弁ばね６３のば
ね力に抗して図６に示すように左方向へ最大に摺動し
て、第３弁部６１が第３ポート５８を閉止すると同時
に、第４弁部６２が第４ポート５９を開成すると共に、
第１弁部６０が、供給ポート５５と第１ポート５６とを
連通させる。このため、作動油は、供給ポート５５、第
１ポート５６、第１油圧通路４１を通って進角側油圧室
３２内に供給されると共に、遅角側油圧室３３内の作動
油が第２油圧通路４２、第２ポート５７、第４ポート５
９、第２ドレン通路４４ｂを通ってオイルパン４６に排
出され、遅角側油圧室３３が低圧になる。
【００４８】このため、回転部材３は、ベーン２８ａ〜
２８ｄを介して他方向へ最大に回転し、これによって、
カムスプロケット１とカムシャフト２とは他方側へ相対
回動して位相が変化し、この結果、吸気バルブの開時期
が早くなり（進角され）、排気バルブとのオーバーラッ
プが大きくなる。
【００４９】前記コントローラ４８は、第１弁部６０が
供給ポート５５を閉止し、かつ、第３弁部６１が第３ポ
ート５８を閉止し、かつ、第４弁部６２が第４ポート５
９を閉止する位置となるデューティ比をベースデューテ
ィ比ＢＡＳＥＤＴＹとする一方、クランク角センサ１０
３及びカムセンサ１０４からの信号に基づいて検出され
るカムスプロケット１とカムシャフト２との相対回動位
置（回転位相）と、運転状態に応じて設定した前記相対
回動位置（回転位相）の目標値（目標進角値）とを一致
させるためのフィードバック補正分ＵＤＴＹを後述する
ようにスライディングモード制御によって設定し、前記
ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹとフィードバック補
正分ＵＤＴＹとの加算結果を最終的なデューティ比ＶＴ
ＣＤＴＹとし、該デューティ比ＶＴＣＤＴＹの制御信号
を電磁アクチュエータ５４に出力するようにしてある。
なお、前記ベースデューティ比ＢＡＳＥＤＴＹは、供給
ポート５５，第３ポート５８，第４ポート５９が共に閉
止され、いずれの油圧室３２，３３でも油の給排が行わ
れないデューティ比範囲の略中央値（例えば５０％）に
設定されている。
【００５０】つまり、前記相対回動位置（回転位相）を
遅角方向へ変化させる必要がある場合には、前記フィー
ドバック補正分ＵＤＴＹによりデューティ比が減少さ
れ、オイルポンプ４７から圧送された作動油が遅角側油
圧室３３に供給されると共に、進角側油圧室３２内の作
動油がオイルパン４６内に排出されるようになり、逆
に、前記相対回動位置（回転位相）を進角方向へ変化さ
せる必要がある場合には、前記フィードバック補正分Ｕ
ＤＴＹによりデューティ比が増大され、作動油が進角側
油圧室３２内に供給されると共に、遅角側油圧室３３内
の作動油がオイルパン４６に排出されるようになる。そ
して、前記相対回動位置（回転位相）を現状の状態に保
持する場合には、前記フィードバック補正分ＵＤＴＹの
絶対値が減ることで、ベースデューティ比付近のデュー
ティ比に戻るよう制御され、供給ポート５５，第３ポー
ト５８，第４ポート５９の閉止（油圧の給排の停止）に
より各油圧室３２，３３の内圧を保持するように制御さ
れる。
【００５１】ここで、前記フィードバック補正分ＵＤＴ
Ｙが、スライディングモード制御により、以下のように
算出される。なお、以下では、前記検出されるカムスプ
ロケット１とカムシャフト２との相対回動位置（回転位
相）をバルブタイミング制御装置（ＶＴＣ）の実角度、
その目標値をＶＴＣの目標角度として説明する。
【００５２】１．数学モデルの算出 スライディングモード制御では、制御対象の数学モデル
によりコントローラのパラメータを決定していくので、
最初にＶＴＣの数学モデルを算出する。
【００５３】該数学モデルの求め方は、運動方程式を立
てる、システムの同定より求めるなどの方法があるが、
ここでは、システム同定を利用した。入力ｕ（ｋ）：デ
ューティ、出力ｙ（ｋ）：ＶＴＣの実角度としたときの
システム同定の結果、次の伝達関数が得られた。
【００５４】Ｇ（ｓ）＝ｂ／（ｓ2＋ａ2・ｓ＋ａ1） ２．伝達関数の簡素化 システム同定で求めたモデルは、高次モデルの可能性が
あるのと、コントロ−ラの構成を簡素化するため、伝達
関数の簡素化を行なう。
【００５５】Ｇ（ｓ）＝ｂ／[ｓ（ｓ＋ａ2）]……(2.1) ３．状態方程式の算出 求めた伝達関数よりＶＴＣの微分方程式は、以下のよう
に与えられる。但し、ｘ：ＶＴＣの実角度、ｕ：入力
（デューティ）
【００５６】
【数1】
【００５７】状態方程式は、
【００５８】
【数２】
【００５９】とおけるので、微分方程式（3.1)を(3.2)
に代入すると、以下のようになる。
【００６０】
【数３】
【００６１】４．切換関数の設計 スライディングモード制御は、システムの状態により、
フィードバックゲインを切り換えるので、この切換関数
Ｓを以下のように置く。
【００６２】
【数４】
【００６３】切換関数のパラメータによりスライディン
グモードが発生しない場合があるため、切換関数の設計
は非常に重要である。設計方法は、主に以下のような方
法がある。
【００６４】極配置法を用いた設計法 最適切換超平面の設計法 システムの零点を用いた設計法 周波数整形による超平面の設計法 α1,α2を上記の設計法を適用して求め、α1：α2＝
γ：１が成立するγを求めると、以下のようになる。
【００６５】
【数５】
【００６６】しかし、上記のように、通常の教科書とお
りに設計された切換関数では、制御対象の実際の位置つ
まりＶＴＣの実角度ｘの関数としているため、バルブタ
イミング制御装置に対しては、以下のように不適とな
る。
【００６７】まず、γｘの項については、ＶＴＣの目標
角度が０°以外の場合、常に正の値がついてしまい、目
標角度と実角度とに、無関係な値となるため、ＶＴＣが
目標角度に収束しない。
【００６８】また、dx/dtの項については、電磁切換弁
が不感帯にあるときには、ＶＴＣが動作しないため、実
速度dx/dtは変化せず、微小角度だけ動作させたい場合
には、応答性が悪い。
【００６９】なお、教科書とおりの設計では、目標角度
と実際の角度との偏差の積分項も付加することが推奨さ
れているが、カムシャフトが目標角度にされたときに、
該偏差の積分項が０でない値で残されることとなり、目
標角度への収束を妨げるように機能してしまう。
【００７０】そこで、本発明では、切換関数Ｓを以下の
ような偏差の関数として設定する。
【００７１】
【数６】
【００７２】ここで、該切換関数の設計には、のシス
テムの零点を用いた設計法を利用した。該システムの零
点は、（Ｓ，Ａ，Ｂ）の零点を複素平面上左半面に設定
する手法である（Ｓ：切換関数、Ａ，Ｂ：(3・2)式の定
数）。
【００７３】５．スライディング条件の算出 スライディングが成立する最も単純な条件は、Ｓ・ｄＳ
／ｄｔ＜０である。Ｓが減少していくときのみ、上記条
件が成立する。Ｓは、偏差と偏差の微分値を変数として
いるので、上記条件成立時は偏差が減少し、目標値に収
束していくことを意味する。
【００７４】最初にＳの展開に必要な式を求める。制御
量ｕを以下のようにおく。
【００７５】
【数７】
【００７６】これを(3・1)式に代入すると、
【００７７】
【数８】
【００７８】次にハットｕについて展開する。ハットｕ
は、スライディングしているときの入力なので、Ｓ＝ｄ
Ｓ／ｄｔ＝０である。
【００７９】
【数９】
【００８０】ｂｕ＝ハットｕとすると、
【００８１】
【数１０】
【００８２】スライディングする条件Ｓ・ｄＳ／ｄｔ＜
０について考える。
【００８３】
【数１１】
【００８４】(5・2),(5・3)式より、
【００８５】
【数１２】
【００８６】したがって、ｋを正の値にとれば、スライ
ディングが成立する。 ６．制御量演算式の設計 制御量（フィードバック補正量）ｕは、式(5.1),(5.3)
より、以下のようになる。
【００８７】
【数１３】
【００８８】ＶＴＣの伝達関数を簡素化した(2.1)式を
用いると、状態方程式は以下のようにおける。
【００８９】
【数１４】
【００９０】(6.2)の状態方程式を用いると、(6.1)式
は、以下のようになる。
【００９１】
【数１５】
【００９２】ここで、α＝ｂ-1（ａ−γ）、ｋ'＝ｂ-1
ｋとおくと、
【００９３】
【数１６】
【００９４】この式は、切換平面をスライディングしな
がら動く（切換線Ｓ＝０上を動く）ことを保証する式で
ある。この式に、βＳ（＝０）を加える（Ｓ＝０上の式
にβＳ＝０を加算してもスライディングに何ら影響はな
い）。
【００９５】
【数１７】
【００９６】ここで、β'＝βγ、α'＝α＋βとおく
と、
【００９７】
【数１８】
【００９８】この式は、
【００９９】
【数１９】
【０１００】となる。ｃ、ｄの係数は、通常の線形制御
系の設計（応答性、安定性より決定）を用いて決める。
例えば、ｃは、実際のバルブタイミング制御装置の90％
応答時間及び行き過ぎ量から決定できる。係数ｄも、大
きすぎると目標角度に収束せず、ハンチングが発生する
ので、発散しないように適度の値に設定する。
【０１０１】Ｋは、正の値を設定する。但し、大きすぎ
るとハンチングの原因になるので、ハンチングが発生し
ない最大の値を設定する。 ７．チャタリング防止の設計 非線形項ＵnL＝−ｋ・Ｓ/|Ｓ|＝−ｋsgn(Ｓ）をデジタ
ル制御器で用いると、サンプリング周期を無限小にでき
ないため、切換面を滑らず、その近傍でチャタリングを
起こす。
【０１０２】そこで、飽和関数、平滑関数等を用いてチ
ャタリングの低減を行なう。これらの関数を図示する
と、図７に示すようになる。いずれを使用してもよい
が、平滑関数は、飽和関数に比較して演算式が簡単であ
るので（条件分岐がない）、使用しやすい。
【０１０３】図８は、上記のように設計されたスライデ
ィングモード制御を適用した前記コントローラ４８によ
る電磁アクチュエータ５４のデューティ制御の様子を示
すブロック図である。
【０１０４】ＶＴＣ目標角度ＶＴＣＴＲＧとＶＴＣ実角
度ＶＴＣＮＯＷとの偏差ＰＥＲＲを算出し、該偏差ＰＥ
ＲＲにＰ分ゲインｃを乗じた比例分制御量ＵPと、ＶＴ
Ｃ実角度ＶＴＣＮＯＷの微分値であるＶＴＣ実速度ＵN
に速度ゲインｄを乗じた速度制御量ＵN'を加算して線形
項制御量ＵLを算出する。
【０１０５】また、前記偏差ＰＥＲＲに傾きγを乗じた
値と、偏差ＰＥＲＲの微分値ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔとを
加算して、切換関数Ｓを算出し、該切換関数Ｓを用いた
平滑関数−ｋＳ（｜Ｓ｜＋δ）として非線形項制御量Ｕ
NLを算出する。
【０１０６】前記線形項制御量ＵLは、制御系（ＶＴ
Ｃ）の状態を切換線（Ｓ＝０）に近づける速さを調整す
る役割を有し、非線形項制御量ＵNLは、切換線上に沿っ
たスライディングモードを生じさせる役割を有する。
【０１０７】そして、前記線形項制御量ＵLと、非線形
項制御量ＵNLとを加算して、制御量（フィードバック補
正分）ＵＤＴＹを算出し、該フィードバック補正分ＵＤ
ＴＹを、前記不感帯中立位置相当のベースデューティ比
ＢＡＳＥＤＴＹと加算して該加算結果を最終的なデュー
ティ比ＶＴＣＤＴＹとして出力する。
【０１０８】このように、スライディング制御によって
フィードバック補正量を算出して、予め設定された切換
線上に制御系の状態を導くようにフィードバックゲイン
の切換が行なわれるので、前記切換弁の不感帯のバラツ
キ、油温や油圧などの外乱による影響を受けにくく、ロ
バスト性の高い制御を行うことができ、部品の加工精度
を下げられ、加工コストを低減できる（図９参照）。
【０１０９】また、特に、切換関数Ｓに目標角度と実際
の角度との偏差を用いることで該偏差に応じた制御量
（非線形項制御量）を与えることができ、これにより、
前記切換弁（スプール弁）の不感帯を乗り越えるための
複雑なディザー制御が不要となり、ＲＯＭやＲＡＭの容
量も節約できる。また、従来、マッチングもＰＩＤ制御
とディザー制御との双方について行なう必要があったの
を、スライディングモード制御についてのみ行なえばよ
いので、開発工数も少なくて済む。
【０１１０】また、前記実施の形態では、切換関数を、
偏差の微分値を与えて算出したが、次式に示すように、
ＶＴＣ実角度ＶＴＣＮＯＷの微分値ｄ（ＶＴＣＮＯＷ）
／ｄｔであるＶＴＣ実速度に代えて算出するようにした
ものであってもよい（図８に点線で示す）。
【０１１１】 Ｓ＝γ×ＰＥＲＲ＋ｄ（ＶＴＣＮＯＷ）／ｄｔ また、切換関数Ｓの傾きγは、実験結果では、γ＝−１
に固定してもよい結果が得られたが、制御対象（ＶＴ
Ｃ）の特性に合わせて傾きγを可変に設定することよう
にしてもよい。但し、収束が可能なように負の値で可変
とする。
【０１１２】制御対象の特性として、例えば油温や油圧
を検出して、油温が低く油の粘性が大きいときや油圧が
高いときは応答性が高くなり、油温が高く油の粘性が小
さいときや油圧が低いときは応答性が低くなるので、該
応答性に応じて傾きγを可変に設定したものを図１０に
示す。このように切換関数Ｓの傾きγを可変に設定する
ことで、制御系の状態に応じて、切換線（Ｓ＝０）の両
側から切換線に向かう方向と切換線とのなす原点（目標
値）方向への余弦成分を大きくすることができ、これに
より、目標値（ＶＴＣ目標角度）への収束を早めること
ができ、応答性が向上する。即ち、図１０で、制御系の
状態がＡのときは、傾き｜γ｜の小さい切換線ａを用い
る方が傾き｜γ｜の大きい切換線ｂを用いるより余弦成
分が大きく、制御系の状態がＢのときは、傾き｜γ｜の
大きい切換線ｂを用いる方が傾き｜γ｜の小さい切換線
ａを用いるより余弦成分が大きくなって、それぞれ高い
応答性が得られる。
【０１１３】なお、本発明は、前記ベーン式の油圧アク
チュエータを用いたＶＴＣに限らず、例えば、リニア式
の油圧アクチュエータを用いて直線運動を回転運動に変
換してカムシャフトの回転位相を可変するようなＶＴＣ
にも適用できることは勿論であり、油圧制御式に限るも
のでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるバルブタイミング制御機構
を示す断面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図３】上記バルブタイミング制御機構の分解斜視図。
【図４】上記バルブタイミング制御機構における電磁切
換弁を示す縦断面図。
【図５】上記バルブタイミング制御機構における電磁切
換弁を示す縦断面図。
【図６】上記バルブタイミング制御機構における電磁切
換弁を示す縦断面図。
【図７】スライディングモード制御の非線形項制御量に
使用される関数の形態を示す図。
【図８】上記バルブタイミング制御機構の制御ブロック
図。
【図９】上記バルブタイミング制御機構のスライディン
グモード制御時の目標角度への収束の様子を示すタイム
チャート。
【図１０】別の実施の形態における状態の変化に応じて
切換線の傾きを可変に制御する様子を示す図。
【符号の説明】
２…カムシャフト ４…油圧回路 ３２…進角側油圧室 ３３…遅角側油圧室 ４５…電磁切換弁 ４７…オイルポンプ ５３…スプール弁体 １０１…回転センサ １０２…エアフローメータ １０３…クランク角センサ １０４…カムセンサ
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１０月６日（２０００．１０．
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、油圧制御される油圧アクチュエータに対する
油の給排を切換弁によって選択的に制御することによ
り、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相
を制御して、吸・排気バルブの開閉時期を連続的に可変
制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、前記カムシャフトの回転位相を、スライディングモ
ード制御によりフィードバック補正量を算出してフィー
ドバック制御することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】請求項１に係る発明によると、油圧アクチ
ュエータに対する油の給排を、切換弁によって選択的に
制御することにより、油圧アクチュエータの駆動方向が
切り換えられると共に、油圧室への油量を調整すること
により、カムシャフトの回転位相が、連続的に可変制御
される。そして、該油圧制御機構にスライディング制御
を適用して、フィードバック制御量を算出してフィード
バック制御することにより、前記切換弁の不感帯のバラ
ツキ、油温や油圧などの外乱による影響を受けにくく、
ロバスト性の高い制御を行うことができ、部品の加工精
度を下げられ、加工コストを低減できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】また、請求項２に係る発明は、前記スライ
ディングモード制御は、制御系の状態に応じて切換線上
に状態を導くようにフィードバックゲインを切り換える
ように制御することを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】請求項２に係る発明によると、予め設定さ
れた切換線上に制御系の状態を導くようにフィードバッ
クゲインの切換が行なわれるので、該切換線上をスライ
ディングしながら応答性よく目標値に収束させることが
できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】また、請求項３に係る発明は、前記スライ
ディングモード制御は、線形項と、切換関数に応じて算
出される非線形項と、を用いてフィードバック補正量を
算出することを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】請求項３に係る発明によると、スライディ
ングモード制御により算出されるフィードバック補正量
が、線形項と非線形項とを有する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】そして、線形項によって制御系の状態を切
換線に近づける速さを調整しつつ、非線形項で切換線上
に沿ったスライディングモードを生じさせることができ
る。また、請求項４に係る発明は、切換関数が、制御対
象の目標位置と実際の位置との偏差の関数として算出さ
れることを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】請求項４に係る発明によると、切換関数に
目標位置と実際の位置との偏差を用いることで該偏差に
応じた制御量（非線形項）を与えることができ、これに
より、前記切換弁（スプール弁）の不感帯を乗り越える
ための複雑なディザー制御が不要となり、ＲＯＭやＲＡ
Ｍの容量も節約できる。また、従来、マッチングもＰＩ
Ｄ制御とディザー制御との双方について行なう必要があ
ったのを、スライディングモード制御についてのみ行な
えばよいので、開発工数も少なくて済む。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】また、請求項５に係る発明は、前記切換関
数Ｓは、次式により算出されることを特徴とする。 Ｓ＝γ×ＰＥＲＲ＋ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔ γ：傾き ＰＥＲＲ：制御対象のエラー量 ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔ：目標位置と実際の位置との偏差
の微分値請求項５ に係る発明によると、切換係数Ｓとして、制御
対象の目標位置と実際の位置との偏差ＰＥＲＲに加え
て、該偏差の微分値ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔを与えること
により、切換線上に沿ったスライディングモードをより
滑らかなものとすることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】また、請求項６に係る発明は、前記切換関
数Ｓは、次式により算出されることを特徴とする。 Ｓ＝γ×ＰＥＲＲ＋ｄ（ＶＴＣＮＯＷ）／ｄｔ γ：傾き ＰＥＲＲ：制御対象の目標位置と実際の位置との偏差 ｄ（ＶＴＣＮＯＷ）／ｄｔ：制御対象の実速度請求項６ に係る発明によると、前記請求項５における偏
差ＰＥＲＲ量の微分値ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔの代わり
に、制御対象の位置の微分値である実速度を与えるよう
にしても、同様に切換線上に沿ったスライディングモー
ドを滑らかなものとすることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】また、請求項７に係る発明は、切換関数の
傾きを、制御対象の状態に応じて可変に設定することを
特徴とする。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】請求項７に係る発明によると、切換関数Ｓ
の傾きを可変に設定することで、制御系の状態に応じ
て、切換線（Ｓ＝０）の両側から切換線に向かう方向と
切換線とのなす原点（目標値）方向への余弦成分を大き
くすることができるので、目標値（ＶＴＣ目標角度）へ
の収束を早めることができ、応答性が向上する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｂ 13/00 Ｇ０５Ｂ 13/00 Ａ ９Ａ００１ (72)発明者 細谷 肇 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 Ｆターム(参考） 3G016 AA06 AA19 BA23 BA38 CA13 CA15 CA17 CA21 CA27 CA33 CA36 CA48 CA51 CA52 CA59 DA06 DA22 GA00 3G084 BA23 DA05 EB11 EB12 EC06 FA07 FA33 3G092 AA11 DA09 DF09 DG05 EA11 EC02 FA06 HA01Z HE01Z HE03Z 3G301 HA19 JA03 LA07 MA18 ND02 ND05 PA01A PE01A PE03A 5H004 GA15 GA17 GA35 GB12 HA07 HB07 HB08 KA22 KA66 KA74 KB02 KB03 KB06 KC35 KC45 KC53 LA02 LA06 LA12 LA13 LB05 9A001 KK32

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】クランクシャフトに対するカムシャフトの
    回転位相を制御して、吸・排気バルブの開閉時期を連続
    的に可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置
    において、 前記カムシャフトの回転位相を、スライディングモード
    制御によりフィードバック補正量を算出してフィードバ
    ック制御することを特徴とする内燃機関のバルブタイミ
    ング制御装置。
  2. 【請求項２】前記カムシャフトの回転位相は、油圧制御
    される油圧アクチュエータに対する油の給排を、切換弁
    によって選択的に制御することにより制御されることを
    特徴とする請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミン
    グ制御装置。
  3. 【請求項３】前記スライディングモード制御は、制御系
    の状態に応じて切換線上に状態を導くようにフィードバ
    ックゲインを切り換えるように制御することを特徴とす
    る請求項１又は請求項２に記載の内燃機関のバルブタイ
    ミング制御装置。
  4. 【請求項４】前記スライディングモード制御は、線形項
    と、切換関数に応じて算出される非線形項と、を用いて
    フィードバック補正量を算出することを特徴とする請求
    項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関のバル
    ブタイミング制御装置。
  5. 【請求項５】前記切換関数は、制御対象の目標位置と実
    際の位置との偏差の関数として算出されることを特徴と
    する請求項３又は請求項４に記載の内燃機関のバルブタ
    イミング制御装置。
  6. 【請求項６】前記切換関数Ｓは、次式により算出される
    ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のバルブタ
    イミング制御装置。 Ｓ＝γ×ＰＥＲＲ＋ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔ γ：傾き ＰＥＲＲ：制御対象の目標位置と実際の位置との偏差 ｄ（ＰＥＲＲ）／ｄｔ：目標位置と実際の位置との偏差
    の微分値
  7. 【請求項７】前記切換関数Ｓは、次式により算出される
    ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のバルブタ
    イミング制御装置。 Ｓ＝γ×ＰＥＲＲ＋ｄ（ＶＴＣＮＯＷ）／ｄｔ γ：傾き ＰＥＲＲ：制御対象の目標位置と実際の位置との偏差 ｄ（ＶＴＣＮＯＷ）／ｄｔ：制御対象の実速度
  8. 【請求項８】前記切換関数の傾きを、制御対象の状態に
    応じて可変に設定することを特徴とする請求項３〜請求
    項６のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブタイミン
    グ制御装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004150387A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Hitachi Unisia Automotive Ltd 可変バルブタイミング機構の制御装置
EP1580406A1 (en) * 2004-03-26 2005-09-28 Honda Motor Co., Ltd. Control system
EP1696287A1 (en) 2005-02-23 2006-08-30 HONDA MOTOR CO., Ltd. Control apparatus
JP2014067166A (ja) * 2012-09-25 2014-04-17 Keihin Corp 電子制御装置
CN104791037A (zh) * 2015-03-19 2015-07-22 杰锋汽车动力系统股份有限公司 一种发动机凸轮轴正时角度调节装置及调节装置加工方法
JP5967456B2 (ja) * 2012-12-28 2016-08-10 日鍛バルブ株式会社 位相可変装置の制御方法及び制御装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7004128B2 (en) * 2001-06-15 2006-02-28 Denso Corporation Control apparatus for device having dead band, and variable valve system
ITTO20050290A1 (it) * 2005-04-29 2006-10-30 Ansaldo Energia Spa Apparato di regolazione autoadattativo per il controllo della posizione di attuatori in un sistema di attuazione mediante la tecnica degli sliding mode e relativo metodo di funzionamento
CN100483408C (zh) * 2005-07-29 2009-04-29 国际商业机器公司 在多个文档之间建立链接结构的方法和装置
DE602005010718D1 (de) * 2005-11-18 2008-12-11 Ford Global Tech Llc Brennkraftmaschine mit variablem Ventilhub sowie Ventilsteuerung und Verfahren für eine solche Brennkraftmaschine
EP1873377B1 (en) * 2006-06-28 2010-03-17 Ford Global Technologies, LLC An internal combustion engine comprising a variable valve lift profile system and a method for controlling valve lift profile shifting
US7610897B2 (en) * 2007-09-07 2009-11-03 Gm Global Technology Operations, Inc. Valvetrain control systems for internal combustion engines with time and event based control
EP2733333B1 (en) * 2011-07-12 2016-03-23 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Valve opening/closing time adjustment system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07111642B2 (ja) * 1988-09-10 1995-11-29 株式会社安川電機 スライディングモード制御方式
JP2841527B2 (ja) 1989-08-22 1998-12-24 株式会社安川電機 スライディングモード制御方法
JP3214514B2 (ja) 1992-07-29 2001-10-02 株式会社安川電機 位置決め制御方法およびその装置
JP3299109B2 (ja) 1996-04-05 2002-07-08 本田技研工業株式会社 スライディングモード制御方法
JPH10141022A (ja) 1996-11-15 1998-05-26 Toyota Motor Corp 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JPH112140A (ja) 1997-06-11 1999-01-06 Unisia Jecs Corp 内燃機関のバルブタイミング制御装置
US6182636B1 (en) * 1999-10-18 2001-02-06 Ford Global Technologies, Inc. Lean burn engine speed control

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004150387A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Hitachi Unisia Automotive Ltd 可変バルブタイミング機構の制御装置
EP1580406A1 (en) * 2004-03-26 2005-09-28 Honda Motor Co., Ltd. Control system
US7318018B2 (en) 2004-03-26 2008-01-08 Honda Motor Co., Ltd. Control system
US7643930B2 (en) 2004-03-26 2010-01-05 Honda Motor Co., Ltd. Control system
EP1696287A1 (en) 2005-02-23 2006-08-30 HONDA MOTOR CO., Ltd. Control apparatus
JP2014067166A (ja) * 2012-09-25 2014-04-17 Keihin Corp 電子制御装置
JP5967456B2 (ja) * 2012-12-28 2016-08-10 日鍛バルブ株式会社 位相可変装置の制御方法及び制御装置
CN104791037A (zh) * 2015-03-19 2015-07-22 杰锋汽车动力系统股份有限公司 一种发动机凸轮轴正时角度调节装置及调节装置加工方法
CN104791037B (zh) * 2015-03-19 2017-05-10 杰锋汽车动力系统股份有限公司 一种发动机凸轮轴正时角度调节装置及调节装置加工方法

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