JP2001303991A - Dohcエンジンのバルブタイミング制御方法 - Google Patents
Dohcエンジンのバルブタイミング制御方法Info
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Abstract
の運転状態に対して最適に且つ高精度にフィードバック
制御することができるDOHCエンジンのバルブタイミ
ング制御方法を提供すること。 【構成】 吸・排気カム軸17,18にVVT(可変バ
ルブタイミング機構)25,26をそれぞれ設け、クラ
ンク軸6の回転を排気側VVT(駆動側可変バルブタイ
ミング機構)26を介して排気カム軸18に伝達し、該
排気カム軸18の回転を吸気側VVT25を介して吸気
カム軸17に伝達し、吸・排気カム軸17,18によっ
て駆動される吸・排気バルブの開閉タイミングをエンジ
ン1の運転状態に応じて制御するDOHCエンジン1の
バルブタイミング制御方法において、クランク基準で表
わされた排気カム軸18の目標角度と該目標角度に対す
る差角で表された吸気カム軸17の目標角度から吸気カ
ム軸17のクランク基準の目標角度を計算し、この計算
値とクランク基準で計測された吸気カム軸17の実角度
とが一致するよう吸気側VVT25をフィードバック制
御する。
Description
開閉タイミングをエンジンの運転状態に応じて制御する
DOHCエンジンのバルブタイミング制御方法に関す
る。
軸に可変バルブタイミング機構をそれそれ設け、吸・排
気カム軸によって駆動される吸・排気バルブの開閉タイ
ミングをエンジンの運転状態に応じて最適に制御し、吸
・排気バルブのオーバーラップ量を大きくして掃気効率
向上によるトルクアップや内部EGR率向上による燃費
の改善とNOX の低減を図ったり、吸・排気バルブの少
なくとも一方を遅閉じとして圧縮行程におけるポンピン
グロスを小さく抑えて燃費の改善を図ることは従来から
行われている。
イミング機構をそれぞれ設け、クランク軸の回転を一方
の駆動側可変バルブタイミング機構を介して一方の駆動
側カム軸に伝達し、該駆動側カム軸の回転を他方の被動
側可変バルブタイミング機構を介して他方の被動側カム
軸に伝達し、各カム軸によって駆動される吸・排気バル
ブの開閉タイミングを制御するようにした可変バルブタ
イミング装置が提案されている(例えば、特許第273
8745号公報参照)。この種の可変バルブタイミング
装置では、一方の駆動側カム軸の位相変化がそのまま他
方の被動側可変バルブタイミング機構に伝達されるた
め、被動側カム軸の位相変化は被動側可変バルブタイミ
ング機構における位相変化と駆動側カム軸との差分とな
る。
ルブタイミング装置においては、吸・排気バルブの開閉
タイミングはエンジンの運転状態に応じて最適に制御さ
れるが、エンジンの運転状態に応じて吸・排気カム軸の
目標角度が設定され、角度センサによって計測される吸
・排気カム軸の実角度が目標角度に一致するよう吸・排
気カム軸の角度がフィードバック制御される。ここで、
例えばクランク軸によって排気カム軸を駆動し、この排
気カム軸によって吸気カム軸を駆動する構成を採用する
場合、吸気カム軸の目標角度を何を基準として設定し、
吸気カム軸の実角度を何を基準として計測するかが問題
となる。又、逆にクランク軸によって吸気カム軸を駆動
し、この吸気カム軸によって排気カム軸を駆動する構成
を採用する場合、排気カム軸の目標角度を何を基準とし
て設定し、排気カム軸の実角度を何を基準として計測す
るかが問題となる。
で、その目的とする処は、吸・排気バルブの開閉タイミ
ングをエンジンの運転状態に対して最適に且つ高精度に
フィードバック制御することができるDOHCエンジン
のバルブタイミング制御方法を提供することにある。
め、本発明は、吸・排気カム軸に可変バルブタイミング
機構をそれぞれ設け、クランク軸の回転を一方の駆動側
可変バルブタイミング機構を介して一方の駆動側カム軸
に伝達し、該駆動側カム軸の回転を他方の被動側可変バ
ルブタイミング機構を介して他方の被動側カム軸に伝達
し、各カム軸によって駆動される吸・排気バルブの開閉
タイミングをエンジンの運転状態に応じて制御するDO
HCエンジンのバルブタイミング制御方法において、ク
ランク基準で表わされた駆動側カム軸の目標角度と該目
標角度に対する差角で表された被動側カム軸の目標角度
から被動側カム軸のクランク基準の目標角度を計算し、
この計算値とクランク基準で計測された被動側カム軸の
実角度とが一致するよう被動側カム軸の角度をフィード
バック制御することを特徴とする。
図面に基づいて説明する。
DOHCエンジンの正断面図、図2は同DOHCエンジ
ンのカム軸駆動系の構成を示す正面図、図3は同DOH
Cエンジンの可変バルブタイミング装置部分の平断面
図、図4は図3のA−A線断面図である。
の水冷4サイクルV型8気筒エンジンであって、そのシ
リンダブロック2には各4つの気筒がV字状を成して図
1の紙面垂直方向に並設されており、各気筒にはシリン
ダ3がそれぞれ形成されている。そして、各シリンダ3
にはピストン4がそれぞれ摺動自在に嵌装されており、
各ピストン4はコンロッド5を介してクランク軸6に連
結されている。尚、クランク軸6はクランク室7内に図
1の紙面垂直方向に長く配されており、各ピストン4の
往復直線運動はコンロッド5によってクランク軸6の回
転運動に変換される。又、シリンダブロック2の各シリ
ンダ3の周囲には、冷却水が通過するためのウォータジ
ャケット8がそれぞれ形成されている。
パン9が被着され、同シリンダブロック2のV字状を成
す各気筒の上部にはシリンダヘッド10がそれぞれ被着
されている。そして、各シリンダヘッド10には各気筒
について内側(Vバンク側)に吸気通路11が形成さ
れ、外側に排気通路12が形成されており、これらの吸
気通路11と排気通路12は吸気バルブ13と排気バル
ブ14によってそれぞれ適当なタイミングで開閉され、
これによって各シリンダ3内で所要のガス交換がなされ
る。
シリンダヘッド10に摺動自在に挿通保持されており、
これらはバルブスプリング15,16によって閉じ側に
常時付勢されている。
と排気側には、図2〜図4にも示すように、吸気カム軸
17と排気カム軸18が図1の紙面垂直方向に互いに平
行且つ回転自在に配されており、これらに各気筒毎に一
体に形成された吸気カム17aと排気カム18aは、吸
気バルブ13と排気バルブ14の各上端に被冠されたバ
ルブリフタ19,20にそれぞれ当接している。尚、吸
気カム軸17と排気カム軸18は各上半部がベアリング
キャップ21,22によってそれぞれ回転自在に支承さ
れており、これらの吸気カム軸17と排気カム軸18及
びベアリングキャップ21,22は各シリンダヘッド1
0の上面に被着されたヘッドカバー23によって覆われ
ている。
ンジン1においては、吸気バルブ13と排気バルブ14
の開閉タイミングは可変バルブタイミング装置24によ
ってエンジン1の運転状態に応じて最適に制御される。
4の構成の詳細を図2〜図4に基づいて説明する。
イミング装置24は、吸気カム軸17と排気カム軸18
の各端部にそれぞれ設けられた可変バルブタイミング機
構(以下、VVTと略称する)25,26によって構成
されている。
ブタイミング機構)26は、円筒ケーシング状の入力部
材27の内部にベーン型の出力部材28を同心的に収納
して構成されており、出力部材28は図示のように排気
カム軸18の端部に嵌合されてボルト29によって排気
カム軸18に結着されている。そして、この出力部材2
8の外周には図4に示すように4つのベーン28aが等
角度ピッチ(90°ピッチ)で放射状に一体に形成され
ており、同入力部材28の内端部には図3に示すように
スプロケット30が一体に形成されている。
外周に相対回転可能に嵌合保持され、図4に示すよう
に、その内面に等角度ピッチ(90°ピッチ)で形成さ
れた凹部27aの各々には出力部材28に形成された前
記各ベーン28aがそれぞれ臨んでおり、各凹部27a
内のベーン28aの両側には油圧室S11,S12がそれぞ
れ画成されている。そして、入力部材27の内端面には
図示のようにスプロケット31が4本のボルト32によ
って取り付けられている。
タイミング機構)25も排気側のVVT26と同様に円
筒ケーシング状の入力部材34の内部にベーン型の出力
部材35を同心的に収納して構成されており、出力部材
35は図示のように吸気カム軸17の端部に嵌合されて
ボルト36によって吸気カム軸17に結着されている。
そして、この出力部材35の外周には図4に示すように
4つのベーン35aが等角度ピッチ(90°ピッチ)で
放射状に一体に形成されている。
外周に相対回転可能に嵌合保持され、図4に示すよう
に、その内面に等角度ピッチ(90°ピッチ)で形成さ
れた凹部34aの各々には出力部材35に形成された前
記各ベーン35aがそれぞれ臨んでおり、凹部34a内
のベーン35aの両側には油圧室S21,S22がそれぞれ
画成されている。そして、入力部材34の内端面には、
排気側のVVT36に設けられた前記スプロケット30
と同径のスプロケット37が一体に形成されており(図
3参照)、両スプロケット30,37間には無端状のタ
イミングチェーン38が巻装されている。
軸6の端部にはスプロケット44が取り付けられてお
り、該スプロケット44と排気側の両VVT26に設け
られた前記スプロケット31との間にはタイミングチェ
ーン45がそれぞれ巻装されている。
基準位置センサ46が、吸気カム軸17の近傍には吸気
位置センサ47が、排気カム軸18の近傍には排気位置
センサ48がそれぞれ配設されており、クランク基準位
置センサ46はクランク軸6に結着されたクランク位置
検出ホイール49の欠歯部49aを電磁気的に検出して
信号を出力し、吸・排気位置センサ47,48は吸・排
気カム軸17,18にそれぞれ等角度ピッチ(90°ピ
ッチ)で形成された4つの検出突起17b,18bを電
磁気的に検出してパルス信号を出力する。尚、クランク
基準位置センサ46及び吸・排気位置センサ47,48
は不図示のエンジンコントロールユニット(以下、EC
Uと略称する)に電気的に接続されている。
ヘッド10の吸気通路11と排気通路の周囲には、冷却
水が通過するためのウォータジャケット50が形成され
ており、同シリンダヘッド10の各気筒の頂部には点火
プラグ51がそれぞれ螺着されており、各点火プラグ5
1の先端の電極部は図示のように燃焼室Sの頂部に臨ん
でいる。そして、各シリンダヘッド10の吸気側には、
燃料を噴射するためのインジェクタ52が各気筒毎に取
り付けられており、各インジェクタ52の先端に形成さ
れた不図示の燃料噴射口は各吸気通路11に開口してい
る。
記排気通路12には排気マニホールド53が接続されて
おり、この排気マニホールド53は合流して排気マフラ
ー54に接続されている。
2、シリンダヘッド10等によって構成される本体)の
V形を成して相対向する気筒の間に形成されたバンク内
には吸気ユニット55が配置されており、この吸気ユニ
ット55は各シリンダヘッド10に形成された前記各吸
気通路11に接続された吸気マニホールド56とこれを
覆うサージタンク57を含んで構成されている。尚、サ
ージタンク57にはスロットルボディ58が及び不図示
のエアクリーナが接続されており、スロットルボディ5
8にはアクセル操作によって開閉する不図示のスロット
ルバルブが内蔵されている。
始動されてクランク軸6が回転駆動されると、このクラ
ンク軸6の回転はスプロケット44、タイミングチェー
ン45、スプロケット31及びVVT26を経て排気カ
ム軸18に伝達され、この排気カム軸18の回転はスプ
ロケット30、タイミングチェーン38、スプロケット
37及びVVT25を経て吸気カム軸17に伝達され、
両カム軸17,18が回転駆動される。すると、吸気カ
ム軸17と排気カム軸18に形成された吸気カム17a
と排気カム18aがそれぞれ適当なタイミングでバルブ
リフタ19,20をバルブスプリング15,16の付勢
力に抗して押圧して吸気バルブ13と排気バルブ14を
押し開くため、前述のように各気筒のシリンダ3内で所
要のガス交換が行われる。
気バルブ14の開閉タイミングは可変バルブタイミング
装置24を構成するVVT25,26によってエンジン
1の運転状態に応じてそれぞれ独立に制御され、VVT
25,26は前記ECUによってその駆動が制御される
不図示のソレノイドバルブによる油圧供給の切り換えに
よって吸・排気カム軸17,18の位相をそれぞれ制御
する。
制御して各排気側のVVT26において油圧室S11,S
12に油圧を選択的に供給することによって出力部材28
が入力部材27に対して相対回転するため、該出力部材
28と一体に回転する排気カム軸18の位相が変化し、
この排気カム軸18によって開閉される排気バルブ14
の開閉タイミングが制御される。
ケット30、タイミングチェーン38及びスプロケット
37を経て吸気側のVVT25の入力部材34にそのま
ま伝達されるが、ECUによってソレノイドバルブを制
御して吸気側のVVT25において油圧室S21,S22に
油圧を選択的に供給することによって出力部材35が入
力部材34に対して相対回転するため、該出力部材35
と一体に回転する吸気カム軸17の位相が排気カム軸1
8と吸気側のVVT25との位相変化の差分だけ変化
し、この吸気カム軸17によって駆動される吸気バルブ
13の開閉タイミングが同様に制御される。
御方法を具体的に説明する。
開閉タイミングはエンジン1の運転状態に応じて最適に
制御されるが、エンジン回転数とエンジン負荷をパラメ
ータとして吸・排気カム軸17,18の目標角度が目標
角度設定表によって予め設定されている。例えば排気カ
ム軸18の目標角度設定表を表1に示す。
す。
制御特性を図5に示すが、同図に示すように制御信号の
Duty比が50%である状態においてVVT25は中立状
態を維持し、50%未満ではVVT25は遅角方向に吸
気カム軸17を変位せしめ、その変位速度(deg/sec )
はDuty比の減少と共に増大する。又、Duty比が50%を
超えるとVVT25は進角方向に吸気カム軸17を変位
せしめ、その変位速度(deg/sec )はDuty比の増加と共
に増大する。尚、排気側のVVT26の制御特性は吸気
側のVVT25のそれとは逆の関係にある。即ち、Duty
比が50%未満ではVVT26は進角方向に排気カム軸
18を変位せしめ、その変位速度(deg/sec )はDuty比
の減少と共に増大する。又、Duty比が50%を超えると
VVT26は遅角方向に排気カム軸18を変位せしめ、
その変位速度(deg/sec )はDuty比の増加と共に増大す
る。
態(エンジン回転数とエンジン負荷)に応じて吸・排気
カム軸17,18の目標角度が設定され、吸・排気位置
センサ47,48によって計測される吸・排気カム軸1
7,18の実角度が目標角度に一致するようECUによ
ってVVT25,26がそれぞれフィードバック制御さ
れる。
イミング装置24においては、排気側VVT26による
排気カム軸18の位相変化がそのまま吸気側VVT25
に伝達されるため、吸気側カム軸17の位相変化は吸気
側VVT25における位相変化と排気カム軸18との差
分となるが、この場合、吸気カム軸17の目標角度を何
を基準として設定し、吸気カム軸17の実角度を何を基
準として計測するかが問題となる。
で表わされた排気カム軸18の目標角度と該目標角度に
対する差角で表された吸気カム軸17の目標角度から吸
気カム軸17のクランク基準の目標角度を計算し、この
計算値とクランク基準で計測された吸気カム軸17の実
角度とが一致するようVVT25をフィードバック制御
するようにした。以下、具体的な制御手順を図6に示す
フローチャートに基づいて説明する。
47からのパルス(4p/720deg)が検出されると(ス
テップS1)、現在のエンジン回転数とエンジン負荷か
らクランク基準で表示された排気カム軸18の目標角度
θd0とこの目標角度θd0に対する差角で表示された吸気
カム軸17の目標角度Δθi0を各目標角度設定表からそ
れぞれ求める(ステップS2)。
d0と吸気カム軸17の目標角度(差角)Δθi0が求めら
れると、これらの値θd0,Δθi0に基づいて吸気カム軸
17のクランク基準の目標角度θi0を換算によって求め
る(ステップS3)。
基準)θi を前記吸気位置センサ47によって計測し
(ステップS4)、この計測された吸気カム軸17の実
角度θ i と換算よって求められた目標角度θi0とが比較
され、実角度θi が目標角度θ i0に対して遅角であるか
進角であるかが判定される(ステップS5)。この判定
の結果、遅角であると判定されると、進角となるよう吸
気側VVT25の制御信号が修正され(ステップS
6)、逆に進角であると判定されると、遅角となるよう
吸気側VVT25の制御信号が修正され(ステップS
7)、以後、吸気カム軸17の実角度θi が目標角度θ
i0に一致するまで以上の処理が繰り返される(フィード
バック制御される)。
48によって計測された排気カム軸18の実角度θd が
目標角度θd0に一致するようフィードバック制御され
る。
ク基準で表わされた排気カム軸18の目標角度θd0と該
目標角度θd0に対する差角で表された吸気カム軸17の
目標角度Δθi0から吸気カム軸17のクランク基準の目
標角度θi0を計算し、この計算値θi0とクランク基準で
計測された吸気カム軸17の実角度θi とが一致するよ
うVVT25をフィードバック制御するようにしたた
め、吸・排気バルブ13,14の開閉タイミングをエン
ジン1の運転状態(エンジン回転数とエンジン負荷)に
対して最適に且つ高精度にフィードバック制御して該エ
ンジン1の出力向上、燃費及び排ガス特性の改善等を図
ることができる。
によって排気カム軸18を駆動し、排気カム軸18の回
転を吸気カム軸17に伝達して該吸気カム軸17を駆動
する構成を採用した可変バルブタイミング装置24の制
御方法について述べたが、逆に図7に示すようにクラン
ク軸6によって吸気カム軸17を駆動し、該吸気カム軸
17の回転を排気カム軸18に伝達して該排気カム軸1
8を駆動する構成を採用する可変バルブタイミング装置
に対しても本発明方法を同様に適用することができる。
尚、図7においては、図2に示したと同一要素には同一
符号を付している。
よれば、吸・排気カム軸に可変バルブタイミング機構を
それぞれ設け、クランク軸の回転を一方の駆動側可変バ
ルブタイミング機構を介して一方の駆動側カム軸に伝達
し、該駆動側カム軸の回転を他方の被動側可変バルブタ
イミング機構を介して他方の被動側カム軸に伝達し、各
カム軸によって駆動される吸・排気バルブの開閉タイミ
ングをエンジンの運転状態に応じて制御するDOHCエ
ンジンのバルブタイミング制御方法において、クランク
基準で表わされた駆動側カム軸の目標角度と該目標角度
に対する差角で表された被動側カム軸の目標角度から被
動側カム軸のクランク基準の目標角度を計算し、この計
算値とクランク基準で計測された被動側カム軸の実角度
とが一致するよう被動側カム軸の角度をフィードバック
制御するようにしたため、吸・排気バルブの開閉タイミ
ングをエンジンの運転状態に対して最適に且つ高精度に
フィードバック制御することができるという効果が得ら
れる。
の正断面図である。
のカム軸駆動系の構成を示す正面図である。
の可変バルブタイミング装置部分の平断面図である。
る。
を示すフローチャートである。
のカム軸駆動系の別形態を示す正面図である。
グ機構) 26 排気側VVT(駆動側可変バルブタイミング
機構) 46 クランク基準位置センサ 47 吸気位置センサ 48 排気位置センサ
Claims (1)
- 【請求項1】 吸・排気カム軸に可変バルブタイミング
機構をそれぞれ設け、クランク軸の回転を一方の駆動側
可変バルブタイミング機構を介して一方の駆動側カム軸
に伝達し、該駆動側カム軸の回転を他方の被動側可変バ
ルブタイミング機構を介して他方の被動側カム軸に伝達
し、各カム軸によって駆動される吸・排気バルブの開閉
タイミングをエンジンの運転状態に応じて制御するDO
HCエンジンのバルブタイミング制御方法において、 クランク基準で表わされた駆動側カム軸の目標角度と該
目標角度に対する差角で表された被動側カム軸の目標角
度から被動側カム軸のクランク基準の目標角度を計算
し、この計算値とクランク基準で計測された被動側カム
軸の実角度とが一致するよう被動側カム軸の角度をフィ
ードバック制御することを特徴とするDOHCエンジン
のバルブタイミング制御方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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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*** |
-
2000
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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*** |
CN109297399B (zh) * | 2018-09-28 | 2024-06-07 | 上海汽车集团股份有限公司 | 正时角度测量装置、方法及*** |
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