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JP3873662B2 - Control device for variable valve timing device - Google Patents

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JP3873662B2
JP3873662B2 JP2001162519A JP2001162519A JP3873662B2 JP 3873662 B2 JP3873662 B2 JP 3873662B2 JP 2001162519 A JP2001162519 A JP 2001162519A JP 2001162519 A JP2001162519 A JP 2001162519A JP 3873662 B2 JP3873662 B2 JP 3873662B2
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Japan
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target
rotational phase
change rate
valve timing
variable valve
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浩 龍田
勝博 荒井
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁ブレーキによる摩擦制動により、クランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させてバルブタイミングを可変制御する可変バルブタイミング装置の音対策技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、電磁ブレーキによる摩擦制動により、クランク軸に対するカム軸の回転位相(以下単に回転位相という)を変化させる構成のエンジンの可変バルブタイミング装置が知られている(特開平10−153105号公報参照)。
前記電磁ブレーキによる回転位相の変化量は、相対回転する回転体相互に設けたストッパにより規制しているが、車両発進時や加速時など回転位相の目標値が大きく変化すると、オーバーシュートにより回転体相互がストッパに衝突し、衝突音が問題となる。また、衝突回数の増大はストッパの寿命を縮めることにもなる。
【0003】
従来、前記回転位相の変化量を制限してストッパへの衝突を未然に防止したり、変化率を製品バラツキを考慮して予め十分小さくしてオーバーシュートを抑制するようにしたものが提案されているが、前者はバルブタイミングの制御範囲が制限され、後者は常に低い応答性に維持されてしまい、いずれも性能を損ねることになる。
【0004】
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、回転位相の変化動作を適度に緩やかにすることにより、制御範囲や応答性を維持しつつストッパへの衝突音を低減し、ストッパの寿命も改善されるようにした内燃機関の可変バルブタイミング装置を提供することを目的とする。
【0005】
【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、
電磁ブレーキによる摩擦制動によりクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させて、バルブタイミングを可変制御する内燃機関の可変バルブタイミング装置において、
カム軸の回転位相が、前記摩擦制動増大による初期位置からの変化量をストッパで規制する限界位置近傍の所定位置に到達する回数に応じて、該回転位相の変化動作を緩やかにするように調整することを特徴とする。
【0006】
請求項1に係る発明によると、
前記限界位置近傍の所定位置に到達する回数に応じてストッパに衝突する回数を推定しつつ、該回数に応じて回転位相の変化動作を緩やかにするように調整することにより、該衝突の頻度を低減したり、衝突時の衝撃を緩和して衝突音を低減することができ、また、衝突推定回数に応じた調整とすることで、過度の調整を抑制して制御応答性も確保することができる。
【0007】
また、請求項2に係る発明は、
カム軸の回転位相が、前記所定位置に到達する回数が増加するほど、該回転位相の変化率を小さくするように調整することを特徴とする。
請求項2に係る発明によると、
所定位置に到達する回数が増加するほど、該回転位相の変化率を小さくすることで、オーバーシュート抑制効果が高められ、ストッパに衝突しにくくなり、若しくは衝突速度が減少するので、衝突音を低減できる。
【0008】
また、請求項3に係る発明は、
カム軸の回転位相の目標変化率を、前記所定位置に到達する回数が増加するほど減少して設定しつつ、カム軸の目標回転位相を周期的に算出して設定し、
かつ、前記目標回転位相の設定を、今回機関運転状態に基づいて算出した基本目標回転位相と前回算出された最終的な目標回転位相との差が前記目標変化率以内のときは、前記基本目標回転位相を今回の最終的な目標回転位相として設定し、
前記差が前記目標変化率を超えるときは、前回算出された最終的な目標回転位相に前記目標変化率を加算して今回の最終的な目標回転位相として設定するようにしたことを特徴とする。
【0009】
請求項3に係る発明によると、
カム軸の目標回転位相の変化率が、前記目標変化率以下に制限されることにより、ストッパ衝突回数に応じた変化率で動作させることができる。
また、請求項4に係る発明は、
前記目標変化率を、前記所定位置に到達する回数に応じて段階的に設定したテーブルを設け、該テーブルを参照して目標変化率を設定することを特徴とする。
【0010】
請求項4に係る発明によると、
テーブル参照により、容易に目標変化率を設定できる。
また、請求項5に係る発明は、
前記所定位置に到達する回数は、累積値であることを特徴とする。
請求項5に係る発明によると、
製造バラツキがあってもストッパの衝突頻度が所定の頻度に落ち着くように学習され、衝突音低減と制御応答性とを両立でき、ストッパの耐久寿命も確保できる。
【0011】
【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は、実施の形態における電磁ブレーキを用いる可変バルブタイミング装置の断面と制御系を示し、図2は、該装置の各部の機能を明瞭にした概略構成を示す。ここでは吸気弁のバルブタイミングを可変制御するものについて説明する。排気弁のバルブタイミングを可変制御するものについても構造的には同様であるが、電磁ブレーキの摩擦制動力を効かせたときの進遅角の制御方向が反対となる。
【0012】
図において、図示しないシリンダヘッドに対して回転可能に支持されるカム軸1の端部1aの延長線上には、筒状の伝達部材2が、係合ピン3により周り止め係合された上でボルト4により連結固定されている。
前記伝達部材2の軸周に回転可能にスプロケット5が支承される。該スプロケット5はカム軸1に対して相対回転可能に支承され、エンジンのクランク軸の回転にタイミングチェーンを介して連動して同期回転する。
【0013】
前記スプロケット5の回転が、以下に説明する伝達機構を介して前記伝達部材2に伝えられる。
カム軸1と同軸に、フランジ6aを有する筒状のドラム6が設けられ、このドラム6とスプロケット5との間には、ドラム6の回転位相を進ませる方向(排気弁用の場合は遅角方向)に付勢するコイルスプリング7が介装されている。即ち、スプロケット5にはケース部材8が固定され、コイルスプリング7の一端部(図示右端部)は、このケース部材8に固定され、コイルスプリング7の他端部は、ドラム6のフランジ6aに固定されている。
【0014】
前記ドラム6とケース部材8の対向する端部には、それぞれ相互の相対回転量を規制するストッパ6b,8aが設けられる(ケース部材8について図3参照)。
また、伝達部材2の外周面に形成されたギア2aと、筒状のピストン部材9の内周に形成されたギア9aとが、はすばギヤによるヘリカル機構により噛み合っている。
【0015】
一方、ピストン部材9の図示左端部外周面には雄ネジ9b、ドラム6の内周面には雌ネジ6cが、それぞれ3条程度ずつ形成されていて、この両者はねじ作用により噛み合っている。また、ピストン部材9の図示右端部外周面に形成されたギア9cと、ケース部材8の内周面に形成されたギヤ8bとが、はすばギヤによるヘリカル機構により噛み合っている。
【0016】
ドラム軸受部材10は、伝達部材2の外周面とドラム6の内周面との間に介装され、この両者の相対回転を軸受する。なお、ドラム軸受部材10外周部は、ドラム6に嵌合された環状の爪部材11と、伝達部材2の端部外周面にネジ止めされたナット12とに係合して、軸方向の動きが規制されている。
また、ドラム6の外側(図示左側)に位置して、電磁ブレーキ13がエンジン本体に固定して配設される。該電磁ブレーキ13は、ドラム6のフランジ6aと対向する面に摩擦部材13aを貼り付けたクラッチ部材13bを有し、通電時に電磁ブレーキ13が前記フランジ6a方向に移動して、前記クラッチ部材13bが該フランジ6aの端面に押しつけられるようになっている。
【0017】
かかる可変バルブタイミング装置の基本的な動作を説明する。
前記電磁ブレーキ13が通電されていないとき(制御電流=0)は、前記コイルスプリング7の付勢力によってドラム6が、ストッパ6b,8aの一方の突き当たり位置で規制される位置に保持され、このとき、カム軸1はクランク軸に対して最も遅角した位置に保持される。
【0018】
上記、最遅角位置を基準としてカム軸1を、目標角度進角させて目標バルブタイミングに制御するときは、電磁ブレーキ13を通電し、クラッチ部材13bをドラム6のフランジ面6aに押しつけて摩擦制動を作用させる。これにより、ドラム6は、クランク軸に同期するスプロケット5の回転に対して遅れを生じ、その結果、ドラム6に対して雄ねじ9bと雌ねじ6cとで噛み合っているピストン部材9は、カム軸1の軸方向に(図示左側から右側に)移動する。
【0019】
ピストン部材9は、ケース部材8と伝達部材2とに、互いに逆向きの角で切られた前記のヘリカル機構により噛み合っており、ピストン部材9が前記軸方向に移動すると、上記逆向き角に切ってあるヘリカルの歯スジに沿って、ケース部材8に対して伝達部材2が進角方向に相対回転し、引いてはスプロケット5と同期回転するクランク軸に対してカム軸1が進角方向に相対回転する。ここで、外周側と内周側とに設けた2つのヘリカル機構のうち、1つは真直ぐなスプライン機構で構成することもできるが、逆向き角に切った2つのヘリカル機構を設けることで、より大きく進角させることができる。
【0020】
そして、電磁ブレーキ13への電流値を増大させ、コイルスプリング7の付勢力に対する制動力(滑り摩擦)を増大させるほど、カム軸1の回転位相が進角側(排気弁用では遅角側)に変更されることになる。
上記のように、電磁ブレーキ13による制動力に応じて決まるドラム6の回転遅れ量によってカム軸1の回転位相がスプロケット5(クランク軸)に対して変わるものであり、前記電磁ブレーキ13による制動力は、電磁ブレーキ13に供給される制御電流を、例えばデューティ制御することで回転位相の変化量(進角量、排気弁用では遅角量)を連続的に制御できる。
【0021】
さらに、前記カム軸1若しくはカム軸1に連結された回転部材の回転方向にエンジン気筒数に対応した数の突起(被検出部)1bが等間隔に形成される。例えば、V型6気筒エンジンの場合、左右バンクに対応した左右2本のカム軸1にそれぞれ120°間隔で3個の突起1bが形成される。そして、これらカム軸1の外周に近接して前記突起1bを検出するカムセンサ21が設けられる。
【0022】
前記電磁ブレーキ13への通電を制御して吸・排気弁のバルブタイミングを制御するマイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット22には、前記カムセンサ21の他、エンジンの吸入空気量を検出するエアフローメータ23、クランク回転を検出するクランク角センサ24、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ25等からの検出信号が入力される。
【0023】
そして、前記コントロールユニット22は、前記センサ類からの検出信号に基づいて検出されたエンジン運転状態(回転速度,負荷,水温等)に基づいて、吸・排気弁の目標バルブタイミングを設定し、該目標バルブタイミングに対応したカム軸の目標回転位相が得られるように、前記クランク角センサ24からの信号と、前記カムセンサ21からの信号とに基づいて回転位相を検出しつつ目標回転位相と一致するように電磁ブレーキ13の制御電流を制御する。
【0024】
そして、本発明に係る構成として、目標バルブタイミングの最大進角位置(排気弁用では最大遅角位置)を規制するストッパ6b,8a相互の累積衝突回数を推定しつつ、回転位相の変化率を適度な大きさとするように調整する学習を行う。
図4は、前記累積衝突回数に応じて回転位相の目標変化率(変化率の上限値)を設定するルーチンのフローチャートを示す。
【0025】
ステップ1では、前記カムセンサ21によって検出されるカム軸の実回転位相が、前記ストッパ6b,8a相互が当接する最大進角位置より少し手前に設定された位置(誤差を考慮して最大進角位置より2〜3°小さい位置)を通過したかを判定する。詳細には、前記設定位置を超えた後、設定位置手前に戻るときを実回転位相の進角量減少を検出して通過と判定する。
【0026】
そして、通過したと判定される毎に、実質的にストッパ6b,8a相互が衝突したと推定し、ステップ2へ進んで衝突カウンタSTCNTをカウントアップする。ここで、衝突カウンタSTCNTのカウント値は、この可変バルブタイミング装置が製造後作動を開始してからリセットされることなく、累積値を示す。
ステップ3では、前記衝突カウンタSTCNTのカウント値に基づいて、予め図5に示すように設定されたマップテーブルから、回転位相の目標変化率ΔTGVTCを検索して設定する。具体的には、初めカウント値が第1の所定値(例えば100回程度)となるまでは、最大の目標変化率ΔTGVTCに維持し、第1の設定値に達すると目標変化率ΔTGVTCを所定量減少し、次の第2の設定値に達するとさらに所定量減少するといったように、段階的に減少していく。なお、目標変化率ΔTGVTCを減少することで、ストッパ6b,8a相互が段段衝突しにくくなっていくので、カウント値が上限設定値(例えば250回程度)に達するまでは、カウント値(累積衝突回数推定値)の増大量に対する目標変化率ΔTGVTCの減少量を大きくするが、前記上限設定値に達すると、それ以上は目標変化率ΔTGVTCを減少させないようにする。
【0027】
図6は、上記のように設定された目標変化率用いて、回転位相を制御するルーチンのフローチャートを示す。
ステップ11では、エンジン回転速度Ne及び負荷(例えば基本燃料噴射量Tp)を読み込む。
ステップ12では、前記エンジン回転速度Ne及び負荷に基づいて、基本目標回転位相BTGVTCを算出する。該基本目標回転位相BTGVTCは、エンジン回転速度Ne及び負荷で定まる機関運転状態が定常状態であるときに対応した目標回転位相である。
【0028】
ステップ13では、前記目標変化率ΔTGVTCを読み込む。
ステップ14では、前記基本目標回転位相BTGVTCと前回算出された最終的な目標回転位相TGVTColdとの偏差ΔVTCが、前記目標変化率ΔTGVTCを超えているか否かを判定する。
ステップ14で、偏差ΔVTCが目標変化率ΔTGVTCを超えていると判定されたときは、ステップ15へ進み、今回の目標回転位相TGVTCを、前回の目標回転位相TGVTColdに、前記目標変化率ΔTGVTCを加算した値として算出する。
【0029】
一方、ステップ14で、偏差ΔVTCが目標変化率ΔTGVTC以下と判定されたときは、ステップ16でステップ11で設定された基本目標回転位相BTGVTCを、今回の目標回転位相TGVTCとして設定する。
このようにして最終的に設定された目標回転位相TGVTCと実回転位相RVTCとに基づいて、PID制御等により前記電磁ブレーキ13の通電をデューティ制御する。
【0030】
このようにすれば、図7に示すように、目標回転位相の変化率が目標変化率ΔTGVTC以下に制限され、該目標変化率ΔTGVTCは、ストッパ衝突回数の推定累積値の増大に応じて徐々に減少されるので、オーバーシュートが抑制されてストッパの衝突頻度や衝突速度が徐々に減少する。これにより、製造バラツキがあってもストッパの衝突頻度や衝突速度が所定の頻度、速度に落ち着くように学習され、衝突音低減と制御応答性とを両立できる。
【0031】
また、ストッパの累積衝突回数が、使用開始後一定期間以内で所定値を超えないようにすることができ、ストッパの寿命を確保できるという効果も得られる。本発明の別の実施形態として、一定時間当たりのストッパ衝突回数つまり衝突頻度を逐次推定し、該衝突頻度に応じて目標変化率を設定するように構成することもでき、このものでは運転中の条件変化等にも応じた衝突しやすさを監視しつつリアルタイムで衝突音が低減される。これに対し、前記累積値で学習するものでは、学習後は運転開始当初から安定した制御応答性と衝突音低減効果を得られる。
【0032】
また、前記基本目標回転位相BTGVTCあるいは実回転位相RVTCが、前記ストッパ6b,8a相互が当接する最大進角位置から大きく離れた位置にあって直ぐにストッパに衝突することがないときには、前記目標変化率より大きく設定された変化率で回転位相を変化させるようにして、応答性を高めるような構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態における可変バルブタイミング装置の断面図及び一部側面図。
【図2】同上可変バルブタイミング装置の機能を明瞭にした概略構成を示す断面図。
【図3】同上可変バルブタイミング装置のストッパ形成部分を示す斜視図。
【図4】実施の形態におけるカム軸回転位相の目標変化率を設定するルーチンのフローチャート。
【図5】実施の形態におけるカム軸回転位相の目標変化率を検索するマップテーブル。
【図6】実施の形態におけるカム軸の目標回転位相を設定するルーチンのフローチャート。
【図7】本発明の作用・効果を、従来と比較して示すタイムチャート。
【符号の説明】
1…カム軸
6b…ストッパ
8a…ストッパ
13…電磁ブレーキ
21…カムセンサ
22…コントロールユニット
24…クランク角センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sound countermeasure technique for a variable valve timing device that variably controls a valve timing by changing a rotational phase of a camshaft with respect to a crankshaft by friction braking by an electromagnetic brake.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a variable valve timing device for an engine having a configuration in which a rotational phase of a camshaft with respect to a crankshaft (hereinafter simply referred to as a rotational phase) is changed by friction braking by an electromagnetic brake (see JP-A-10-153105). ).
The amount of change in the rotational phase due to the electromagnetic brake is regulated by a stopper provided between the rotating bodies that rotate relative to each other. However, if the target value of the rotational phase changes greatly, such as when starting the vehicle or accelerating, the rotating body is caused by overshoot. The two collide with the stopper, and the collision sound becomes a problem. In addition, the increase in the number of collisions also shortens the life of the stopper.
[0003]
Conventionally, there has been proposed a method in which the amount of change in the rotational phase is limited to prevent a collision with the stopper in advance, or the rate of change is sufficiently reduced in advance in consideration of product variation to suppress overshoot. However, in the former, the control range of the valve timing is limited, and in the latter, the low responsiveness is always maintained, and both of them impair the performance.
[0004]
The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and by reducing the rotational phase change operation moderately moderately, the impact noise to the stopper is reduced while maintaining the control range and responsiveness. An object of the present invention is to provide a variable valve timing device for an internal combustion engine in which the life of the stopper is also improved.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the invention according to claim 1
In a variable valve timing device for an internal combustion engine that variably controls the valve timing by changing the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft by friction braking by an electromagnetic brake,
Adjusted so that the rotational phase of the camshaft changes gradually according to the number of times it reaches a predetermined position near the limit position where the amount of change from the initial position due to the increase in friction braking is regulated by a stopper. It is characterized by doing.
[0006]
According to the invention of claim 1,
By estimating the number of times of collision with the stopper according to the number of times reaching the predetermined position in the vicinity of the limit position, and adjusting the rotational phase change operation to be gentle according to the number of times, the frequency of the collision can be reduced. It is possible to reduce or reduce the impact sound by reducing the impact at the time of collision, and by adjusting according to the estimated number of collisions, it is possible to suppress excessive adjustment and ensure control responsiveness. it can.
[0007]
The invention according to claim 2
The rotational phase of the camshaft is adjusted so that the rate of change of the rotational phase decreases as the number of times the rotational phase reaches the predetermined position increases.
According to the invention of claim 2,
As the number of times of reaching a predetermined position increases, the rate of change of the rotational phase is reduced, so that the effect of suppressing overshoot is enhanced and it becomes difficult to collide with the stopper, or the collision speed is reduced, thus reducing the collision sound. it can.
[0008]
The invention according to claim 3
While setting the target change rate of the rotational phase of the camshaft to be decreased as the number of times of reaching the predetermined position is increased, the target rotational phase of the camshaft is periodically calculated and set,
When the difference between the basic target rotational phase calculated based on the current engine operating state and the final target rotational phase calculated last time is within the target change rate, the target rotational phase is set as the basic target Set the rotation phase as the final target rotation phase,
When the difference exceeds the target change rate, the target change rate is added to the final target rotation phase calculated last time and set as the final target rotation phase at this time. .
[0009]
According to the invention of claim 3,
By limiting the change rate of the target rotational phase of the camshaft to be equal to or less than the target change rate, the camshaft can be operated at a change rate corresponding to the number of stopper collisions.
The invention according to claim 4
A table in which the target change rate is set in stages according to the number of times the predetermined position is reached is provided, and the target change rate is set with reference to the table.
[0010]
According to the invention of claim 4,
The target change rate can be easily set by referring to the table.
The invention according to claim 5
The number of times to reach the predetermined position is a cumulative value.
According to the invention of claim 5,
Even if there is a manufacturing variation, it is learned that the collision frequency of the stopper settles at a predetermined frequency, and it is possible to achieve both the reduction of the collision noise and the control responsiveness, and to ensure the durable life of the stopper.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows a cross section and a control system of a variable valve timing device using an electromagnetic brake in the embodiment, and FIG. 2 shows a schematic configuration in which functions of respective parts of the device are clarified. Here, what controls variable control of the valve timing of the intake valve will be described. The structurally the same is also applied to the one that variably controls the valve timing of the exhaust valve, but the control direction of the advance / retard angle when the friction braking force of the electromagnetic brake is applied is opposite.
[0012]
In the figure, on the extension line of the end 1a of the camshaft 1 that is rotatably supported with respect to a cylinder head (not shown), the cylindrical transmission member 2 is engaged with the engagement pin 3 to be prevented from rotating. The bolts 4 are connected and fixed.
A sprocket 5 is rotatably supported on the circumference of the transmission member 2. The sprocket 5 is supported so as to be rotatable relative to the camshaft 1, and rotates synchronously with the rotation of the crankshaft of the engine via a timing chain.
[0013]
The rotation of the sprocket 5 is transmitted to the transmission member 2 through a transmission mechanism described below.
A cylindrical drum 6 having a flange 6 a is provided coaxially with the camshaft 1, and a direction in which the rotational phase of the drum 6 is advanced between this drum 6 and the sprocket 5 (retarded for exhaust valves). A coil spring 7 for biasing in the direction) is interposed. That is, a case member 8 is fixed to the sprocket 5, one end portion (right end portion in the drawing) of the coil spring 7 is fixed to the case member 8, and the other end portion of the coil spring 7 is fixed to the flange 6 a of the drum 6. Has been.
[0014]
At opposite ends of the drum 6 and the case member 8, stoppers 6b and 8a for restricting the relative rotation amounts are provided (see FIG. 3 for the case member 8).
The gear 2a formed on the outer peripheral surface of the transmission member 2 and the gear 9a formed on the inner periphery of the cylindrical piston member 9 are engaged with each other by a helical mechanism using a helical gear.
[0015]
On the other hand, a male screw 9b is formed on the outer peripheral surface of the left end portion of the piston member 9 and a female screw 6c is formed on the inner peripheral surface of the drum 6 by about three threads, both of which are engaged by a screw action. The gear 9c formed on the outer peripheral surface of the right end portion of the piston member 9 and the gear 8b formed on the inner peripheral surface of the case member 8 are engaged with each other by a helical mechanism using a helical gear.
[0016]
The drum bearing member 10 is interposed between the outer peripheral surface of the transmission member 2 and the inner peripheral surface of the drum 6, and supports the relative rotation between the two. The outer peripheral portion of the drum bearing member 10 is engaged with an annular claw member 11 fitted to the drum 6 and a nut 12 screwed to the outer peripheral surface of the end portion of the transmission member 2 to move in the axial direction. Is regulated.
In addition, an electromagnetic brake 13 is fixedly disposed on the engine body at the outside (left side in the figure) of the drum 6. The electromagnetic brake 13 includes a clutch member 13b having a friction member 13a attached to a surface of the drum 6 facing the flange 6a. When the electromagnetic brake 13 is energized, the electromagnetic brake 13 moves in the direction of the flange 6a. It can be pressed against the end face of the flange 6a.
[0017]
The basic operation of such a variable valve timing device will be described.
When the electromagnetic brake 13 is not energized (control current = 0), the drum 6 is held at a position regulated by one of the stoppers 6b and 8a by the biasing force of the coil spring 7. The camshaft 1 is held at a position most retarded with respect to the crankshaft.
[0018]
When the camshaft 1 is controlled to the target valve timing by advancing the target angle with the most retarded position as a reference, the electromagnetic brake 13 is energized and the clutch member 13b is pressed against the flange surface 6a of the drum 6 to cause friction. Apply braking. As a result, the drum 6 is delayed with respect to the rotation of the sprocket 5 synchronized with the crankshaft. As a result, the piston member 9 meshed with the drum 6 by the male screw 9b and the female screw 6c Move in the axial direction (from left to right in the figure).
[0019]
The piston member 9 is meshed with the case member 8 and the transmission member 2 by the helical mechanism cut at opposite angles, and when the piston member 9 moves in the axial direction, the piston member 9 is cut at the opposite angle. The transmission member 2 rotates relative to the case member 8 in the advance direction along the helical tooth stripe, and the cam shaft 1 moves in the advance direction relative to the crankshaft that rotates synchronously with the sprocket 5. Relative rotation. Here, among the two helical mechanisms provided on the outer peripheral side and the inner peripheral side, one can be configured with a straight spline mechanism, but by providing two helical mechanisms cut at opposite angles, It can be advanced more greatly.
[0020]
As the current value to the electromagnetic brake 13 is increased and the braking force (sliding friction) against the urging force of the coil spring 7 is increased, the rotational phase of the camshaft 1 is advanced (or retarded for exhaust valves). Will be changed.
As described above, the rotational phase of the camshaft 1 changes with respect to the sprocket 5 (crankshaft) according to the rotational delay amount of the drum 6 determined according to the braking force by the electromagnetic brake 13, and the braking force by the electromagnetic brake 13 is increased. Can continuously control the amount of change in rotational phase (advance amount, retard amount for exhaust valves) by, for example, duty-controlling the control current supplied to the electromagnetic brake 13.
[0021]
Further, a number of protrusions (detected portions) 1b corresponding to the number of engine cylinders are formed at equal intervals in the rotational direction of the cam shaft 1 or the rotating member connected to the cam shaft 1. For example, in the case of a V-type 6-cylinder engine, three protrusions 1b are formed at intervals of 120 ° on the two left and right camshafts 1 corresponding to the left and right banks. A cam sensor 21 for detecting the protrusion 1b is provided in the vicinity of the outer periphery of the cam shaft 1.
[0022]
In addition to the cam sensor 21, an air flow meter 23 for detecting the intake air amount of the engine is included in a control unit 22 incorporating a microcomputer that controls energization to the electromagnetic brake 13 to control the valve timing of the intake and exhaust valves. Detection signals are input from a crank angle sensor 24 that detects crank rotation, a water temperature sensor 25 that detects engine coolant temperature, and the like.
[0023]
The control unit 22 sets the target valve timing of the intake / exhaust valves based on the engine operating state (rotation speed, load, water temperature, etc.) detected based on the detection signals from the sensors, In order to obtain the target rotational phase of the camshaft corresponding to the target valve timing, the rotational phase is detected on the basis of the signal from the crank angle sensor 24 and the signal from the cam sensor 21, and matches the target rotational phase. Thus, the control current of the electromagnetic brake 13 is controlled.
[0024]
As a configuration according to the present invention, the rate of change of the rotational phase is calculated while estimating the cumulative number of collisions between the stoppers 6b and 8a that regulate the maximum advance angle position of the target valve timing (maximum retard angle position for the exhaust valve). Learning to adjust to an appropriate size.
FIG. 4 shows a flowchart of a routine for setting a target change rate (upper limit value of the change rate) of the rotational phase in accordance with the cumulative number of collisions.
[0025]
In step 1, the actual rotation phase of the cam shaft detected by the cam sensor 21 is set at a position slightly before the maximum advance angle position where the stoppers 6b and 8a abut each other (maximum advance position in consideration of errors). It is determined whether it has passed through a position 2 to 3 degrees smaller than that. Specifically, when the set position is exceeded and then returned to the set position, a decrease in the advance amount of the actual rotational phase is detected and the passage is determined.
[0026]
Then, each time it is determined that it has passed, it is estimated that the stoppers 6b and 8a have substantially collided with each other, and the routine proceeds to step 2 where the collision counter STCNT is counted up. Here, the count value of the collision counter STCNT indicates a cumulative value without being reset after the variable valve timing device starts operation after manufacture.
In step 3, based on the count value of the collision counter STCNT, a target change rate ΔTGVTC of the rotational phase is retrieved and set from a map table set in advance as shown in FIG. Specifically, the maximum target change rate ΔTGVTC is maintained until the first count value reaches a first predetermined value (for example, about 100 times), and when the first set value is reached, the target change rate ΔTGVTC is set to a predetermined amount. Decrease, and when it reaches the next second set value, it decreases in a stepwise manner, such as further decreasing by a predetermined amount. In addition, since the stoppers 6b and 8a are less likely to collide with each other step by decreasing the target change rate ΔTGVTC, the count value (the number of cumulative collisions) until the count value reaches the upper limit setting value (for example, about 250 times). The decrease amount of the target change rate ΔTGVTC with respect to the increase amount of the (estimated value) is increased, but when the upper limit set value is reached, the target change rate ΔTGVTC is not further decreased.
[0027]
FIG. 6 shows a flowchart of a routine for controlling the rotational phase using the target change rate set as described above.
In step 11, the engine speed Ne and the load (for example, the basic fuel injection amount Tp) are read.
In step 12, a basic target rotational phase BTGVTC is calculated based on the engine rotational speed Ne and the load. The basic target rotational phase BTGVTC is a target rotational phase corresponding to the case where the engine operating state determined by the engine rotational speed Ne and the load is a steady state.
[0028]
In step 13, the target change rate ΔTGVTC is read.
In step 14, it is determined whether or not a deviation ΔVTC between the basic target rotation phase BTGVTC and the final target rotation phase TGVTCold calculated last time exceeds the target change rate ΔTGVTC.
When it is determined in step 14 that the deviation ΔVTC exceeds the target change rate ΔTGVTC, the process proceeds to step 15 where the current target rotation phase TGVTC is added to the previous target rotation phase TGVTCold and the target change rate ΔTGVTC is added. Calculated as the value obtained.
[0029]
On the other hand, when it is determined in step 14 that the deviation ΔVTC is equal to or less than the target change rate ΔTGVTC, the basic target rotation phase BTGVTC set in step 11 in step 16 is set as the current target rotation phase TGVTC.
Based on the target rotation phase TGVTC and the actual rotation phase RVTC that are finally set in this manner, the energization of the electromagnetic brake 13 is duty-controlled by PID control or the like.
[0030]
In this way, as shown in FIG. 7, the change rate of the target rotational phase is limited to the target change rate ΔTGVTC or less, and the target change rate ΔTGVTC gradually increases as the estimated cumulative value of the number of stopper collisions increases. Therefore, the overshoot is suppressed, and the collision frequency and collision speed of the stopper are gradually reduced. Thereby, even if there is a manufacturing variation, it is learned that the collision frequency and collision speed of the stopper settle at a predetermined frequency and speed, and it is possible to achieve both a reduction in collision sound and control responsiveness.
[0031]
Further, the cumulative number of collisions of the stopper can be prevented from exceeding a predetermined value within a certain period after the start of use, and the effect that the life of the stopper can be secured is also obtained. As another embodiment of the present invention, it is possible to sequentially estimate the number of stopper collisions per fixed time, that is, the collision frequency, and to set the target change rate according to the collision frequency. The collision sound is reduced in real time while monitoring the ease of collision according to a change in conditions. On the other hand, in the case of learning with the cumulative value, stable control responsiveness and impact noise reduction effect can be obtained from the beginning of operation after learning.
[0032]
Further, when the basic target rotation phase BTGVTC or the actual rotation phase RVTC is at a position far away from the maximum advance angle position where the stoppers 6b and 8a are in contact with each other and does not immediately collide with the stopper, the target change rate A configuration may be adopted in which the responsiveness is improved by changing the rotational phase at a larger change rate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view and a partial side view of a variable valve timing device according to an embodiment.
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration in which the function of the variable valve timing device is clarified.
FIG. 3 is a perspective view showing a stopper forming portion of the variable valve timing device.
FIG. 4 is a flowchart of a routine for setting a target change rate of the camshaft rotation phase in the embodiment.
FIG. 5 is a map table for searching for a target change rate of the camshaft rotation phase in the embodiment.
FIG. 6 is a flowchart of a routine for setting a target rotation phase of the camshaft in the embodiment.
FIG. 7 is a time chart showing the operation and effect of the present invention in comparison with the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cam shaft 6b ... Stopper 8a ... Stopper 13 ... Electromagnetic brake 21 ... Cam sensor 22 ... Control unit 24 ... Crank angle sensor

Claims (5)

電磁ブレーキによる摩擦制動によりクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させて、バルブタイミングを可変制御する内燃機関の可変バルブタイミング装置において、
カム軸の回転位相が、前記摩擦制動増大による初期位置からの変化量をストッパで規制する限界位置近傍の所定位置に到達する回数に応じて、該回転位相の変化動作を緩やかにするように調整することを特徴とする可変バルブタイミング装置の制御装置。
In a variable valve timing device for an internal combustion engine that variably controls the valve timing by changing the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft by friction braking by an electromagnetic brake,
Adjusted so that the rotational phase of the camshaft changes gradually according to the number of times it reaches a predetermined position near the limit position where the amount of change from the initial position due to the increase in friction braking is regulated by a stopper. A control device for a variable valve timing device.
カム軸の回転位相が、前記所定位置に到達する回数が増加するほど、該回転位相の動作変化率を小さくするように調整することを特徴とする請求項1に記載の可変バルブタイミング装置の制御装置。2. The control of a variable valve timing device according to claim 1, wherein the rotational phase of the cam shaft is adjusted so that the rate of change in operation of the rotational phase decreases as the number of times the rotational phase reaches the predetermined position increases. apparatus. カム軸の回転位相の目標変化率を、前記所定位置に到達する回数が増加するほど減少して設定しつつ、カム軸の目標回転位相を周期的に算出して設定し、
かつ、前記目標回転位相の設定を、今回機関運転状態に基づいて算出した基本目標回転位相と前回算出された最終的な目標回転位相との差が前記目標変化率以内のときは、前記基本目標回転位相を今回の最終的な目標回転位相として設定し、
前記差が前記目標変化率を超えるときは、前回算出された最終的な目標回転位相に前記目標変化率を加算して今回の最終的な目標回転位相として設定するようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の可変バルブタイミング装置の制御装置。
While setting the target change rate of the rotational phase of the camshaft to be decreased as the number of times of reaching the predetermined position is increased, the target rotational phase of the camshaft is periodically calculated and set,
When the difference between the basic target rotational phase calculated based on the current engine operating state and the final target rotational phase calculated last time is within the target change rate, the target rotational phase is set as the basic target Set the rotation phase as the final target rotation phase,
When the difference exceeds the target change rate, the target change rate is added to the final target rotation phase calculated last time and set as the final target rotation phase at this time. The control apparatus of the variable valve timing apparatus of Claim 1 or Claim 2.
前記目標変化率を、前記所定位置に到達する回数に応じて段階的に設定したテーブルを設け、該テーブルを参照して目標変化率を設定することを特徴とする請求項3に記載の可変バルブタイミング装置の制御装置。The variable valve according to claim 3, wherein a table in which the target change rate is set stepwise according to the number of times to reach the predetermined position is provided, and the target change rate is set with reference to the table. Control device for timing device. 所定位置に到達する回数は、累積値であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の可変バルブタイミング装置の制御装置。The control device for a variable valve timing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the number of times to reach the predetermined position is a cumulative value.
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