JP2008157060A - Control device of variable valve train - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は可変動弁機構の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a variable valve mechanism.
可変動弁機構の制御装置は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の相対位相角（以下「変換角」という）に基づいて、可変動弁機構のアクチュエータを所定の演算周期でフィードバック制御している。 The control device for the variable valve mechanism feedback-controls the actuator of the variable valve mechanism at a predetermined calculation cycle based on the relative phase angle (hereinafter referred to as “conversion angle”) of the camshaft with respect to the crankshaft of the internal combustion engine. .
従来のフィードバック制御は、変換角の検出周期とフィードバック制御の演算周期とが一致していないために発生するオーバーシュートを防止するため、変換角の検出周期が演算周期よりも長いときは、変換角を検出した直後の演算周期において、その検出した変換角に基づいてアクチュエータの操作量を算出してアクチュエータをフィードバック制御していた。そして、次に変換角が検出されるまでは、そのアクチュエータ操作量を維持していた。一方、変換角の検出周期が演算周期よりも短いときは、演算周期ごとに、検出した最新の変換角に基づいてアクチュエータをフィードバック制御していた（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上述した従来のフィードバック制御は、変換角を検出した直後の演算周期において、その検出した変換角とその演算周期におけるフィードバック目標変換角との偏差に基づいてアクチュエータをフィードバック制御するので、変換角の検出時とフィードバック演算時とには最大で１演算周期の時間的なズレが発生し、フィードバック制御の精度が悪化するという問題点があった。 However, in the conventional feedback control described above, the actuator is feedback controlled based on the deviation between the detected conversion angle and the feedback target conversion angle in the calculation cycle immediately after the conversion angle is detected. There is a problem that a time lag of one calculation cycle occurs at the maximum at the time of detection and feedback calculation, and the accuracy of feedback control deteriorates.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、フィードバック制御の精度を向上させることを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object thereof is to improve the accuracy of feedback control.
本発明は以下のような解決手段によって、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
機関のクランク軸に対するカム軸（１１）の相対位相角を変化させる可変動弁機構（１０）を有し、機関運転条件に基づいて目標相対位相角を設定し、所望の規範応答でその目標相対位相角に到達するように前記相対位相角を変化させる量を算出し、その変化量に基づいて前記可変動弁機構（１０）を制御する可変動弁機構の制御装置（１）であって、前記クランク軸の基準回転位置を検出するクランク角センサ（３１）と、前記カム軸の基準回転位置を検出するカム角センサ（３２）と、前記クランク角センサ（３１）及び前記カム角センサ（３２）の検出信号に基づいて前記相対位相角を算出する相対位相角算出手段（Ｓ１１）と、今回の制御周期における規範応答今回値と、その１制御周期前の規範応答前回値と、の平均値を算出する規範応答平均値算出手段（Ｓ６１）と、前記相対位相角を算出した直後の制御周期において、その算出された相対位相角と、前記平均値と、の偏差を算出する偏差算出手段（Ｓ６２）と、前記相対位相角を算出した直後の制御周期において、前記偏差に基づいて前記相対位相角を変化させる量を算出する相対位相角変化量算出手段（Ｓ６３）と、を備える可変動弁機構の制御装置。 A variable valve mechanism (10) that changes the relative phase angle of the camshaft (11) with respect to the crankshaft of the engine, sets a target relative phase angle based on engine operating conditions, and sets the target relative phase with a desired normative response. A control device (1) for a variable valve mechanism that calculates an amount for changing the relative phase angle so as to reach a phase angle, and controls the variable valve mechanism (10) based on the change amount, A crank angle sensor (31) for detecting a reference rotation position of the crankshaft, a cam angle sensor (32) for detecting a reference rotation position of the camshaft, the crank angle sensor (31) and the cam angle sensor (32) The relative phase angle calculation means (S11) for calculating the relative phase angle on the basis of the detection signal), an average value of the reference response current value in the current control cycle, and the reference response previous value in the previous control cycle Calculate Average response average value calculating means (S61), and deviation calculating means (S62) for calculating a deviation between the calculated relative phase angle and the average value in the control cycle immediately after the relative phase angle is calculated. Control of a variable valve mechanism comprising: a relative phase angle change amount calculating means (S63) for calculating an amount of changing the relative phase angle based on the deviation in a control cycle immediately after calculating the relative phase angle. apparatus.
規範応答平均値と変換角（相対位相角）との偏差に基づいてフィードバック制御するため、時間的なズレが小さくなり、フィードバック制御の精度が向上する。 Since feedback control is performed based on the deviation between the normative response average value and the conversion angle (relative phase angle), temporal deviation is reduced, and the accuracy of feedback control is improved.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態による可変動弁機構（Variable valve Timing Control；以下「ＶＴＣ」という）１０を備えたバルブタイミング制御装置１のシステム図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a system diagram of a valve timing control apparatus 1 having a variable valve timing control (hereinafter referred to as “VTC”) 10 according to a first embodiment of the present invention.
ＶＴＣ１０は、カム軸１１の一端部に設けられる。 The VTC 10 is provided at one end of the cam shaft 11.
カム軸１１は、一端部に設けられたカム軸駆動用スプロケット１２を介して、図示しないベルトやチェーンで機関のクランク軸と連係され、機関のクランク軸に連動して軸周りに回転する。カム軸１１には、カム軸１１と一体となって回転する数枚のベーン１３が接続される。 The camshaft 11 is linked to an engine crankshaft by a belt or chain (not shown) via a camshaft drive sprocket 12 provided at one end, and rotates around the shaft in conjunction with the crankshaft of the engine. The camshaft 11 is connected with several vanes 13 that rotate integrally with the camshaft 11.
カム軸駆動用スプロケット１２は、内部に油圧室が設けられる。この油圧室は、ベーン１３によって進角油圧室１４と遅角油圧室１５とに区切られる。ベーン１３は、カム軸駆動用スプロケット１２の内部に同軸的に配置され、所定の回転角の範囲で相対的に回転可能となっている。 The camshaft drive sprocket 12 is provided with a hydraulic chamber therein. The hydraulic chamber is divided into an advance hydraulic chamber 14 and a retard hydraulic chamber 15 by a vane 13. The vane 13 is coaxially disposed inside the camshaft driving sprocket 12 and is relatively rotatable within a predetermined rotation angle range.
進角油圧室１４は進角油路２１を介して、遅角油圧室１５は遅角油路２２を介して、それぞれ通路切り換え用のソレノイドバルブ２０に接続される。ソレノイドバルブ２０には、進角油路２１及び遅角油路２２のほかに、オイルパン２３内の作動油を供給するオイル供給路２４と、オイルパン２３に作動油を戻すドレン通路２５と、が接続される。オイル供給路２４の途中にはオイルパン２３内の作動油を圧送するオイルポンプ２６が配設される。 The advance hydraulic chamber 14 is connected to the solenoid valve 20 for switching the passage via the advance oil passage 21 and the retard hydraulic chamber 15 via the retard oil passage 22. In addition to the advance oil passage 21 and the retard oil passage 22, the solenoid valve 20 includes an oil supply passage 24 that supplies hydraulic oil in the oil pan 23, a drain passage 25 that returns the hydraulic oil to the oil pan 23, and Is connected. An oil pump 26 that pumps hydraulic oil in the oil pan 23 is disposed in the middle of the oil supply path 24.
バルブタイミング制御装置１は、このソレノイドバルブ２０への通電量を制御して通路を切り替えることで、進角油圧室１４及び遅角油圧室１５への油圧を適宜変更、保持し、変換角を変更、保持する。これにより、ＶＴＣ１０は、図示しない吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミング（開閉時期）を変化させる。 The valve timing control device 1 changes and holds the hydraulic pressure to the advance hydraulic chamber 14 and the retard hydraulic chamber 15 appropriately by changing the passage by controlling the energization amount to the solenoid valve 20 to change the conversion angle. ,Hold. As a result, the VTC 10 changes the valve timing (opening / closing timing) of an intake valve or an exhaust valve (not shown).
具体的には、ソレノイドバルブ２０への通電量を増大させると、通路Ａに切り替わり、オイルパン２３内の作動油が、進角油路２１を通って進角油圧室１４に供給される。一方で、遅角油圧室１５の作動油が、遅角油路２２及びドレン通路２５を通ってオイルパン２３に排出される。これにより、進角油圧室１４の油圧が相対的に高くなり、ベーン１３が遅角油圧室１５の方向に移動する。その結果、カム軸１１とカム軸駆動用スプロケット１２との相対位相角が変化し、バルブタイミングが進角する。 Specifically, when the energization amount to the solenoid valve 20 is increased, the passage is switched to the passage A, and the hydraulic oil in the oil pan 23 is supplied to the advance hydraulic chamber 14 through the advance oil passage 21. On the other hand, the hydraulic oil in the retarded hydraulic chamber 15 is discharged to the oil pan 23 through the retarded oil passage 22 and the drain passage 25. As a result, the hydraulic pressure in the advance hydraulic chamber 14 becomes relatively high, and the vane 13 moves in the direction of the retard hydraulic chamber 15. As a result, the relative phase angle between the camshaft 11 and the camshaft drive sprocket 12 changes, and the valve timing advances.
また、ソレノイドバルブ２０への通電量を減少させると、通路Ｂに切り替わり、オイルパン２３内の作動油が、遅角油路２２を通って遅角油圧室１５に供給される。一方で、進角油圧室１４の作動油が、進角油路２１及びドレン通路２５を通ってオイルパン２３に排出される。これにより、遅角油圧室１５の油圧が相対的に高くなり、ベーン１３が進角油圧室１４の方向に移動する。その結果、カム軸１１とカム軸駆動用スプロケット１２との相対位相角が、ソレノイドバルブ２０への通電量を増大させたときと反対方向に変化し、バルブタイミングが遅角する。 When the energization amount to the solenoid valve 20 is decreased, the operation is switched to the passage B, and the hydraulic oil in the oil pan 23 is supplied to the retard hydraulic chamber 15 through the retard oil passage 22. On the other hand, the hydraulic oil in the advance hydraulic chamber 14 is discharged to the oil pan 23 through the advance oil passage 21 and the drain passage 25. As a result, the hydraulic pressure in the retarded hydraulic chamber 15 becomes relatively high, and the vane 13 moves in the direction of the advanced hydraulic chamber 14. As a result, the relative phase angle between the camshaft 11 and the camshaft drive sprocket 12 changes in the opposite direction to that when the energization amount to the solenoid valve 20 is increased, and the valve timing is retarded.
さらに、ソレノイドバルブ２０への通電量が上記２つの中間のときは、通路Ｃに切り替わり、作動油の供給が遮断される。これにより、カム軸１１とカム軸駆動用スプロケット１２との相対位置がそのまま保持される。 Further, when the energization amount to the solenoid valve 20 is between the above two, it is switched to the passage C, and the supply of hydraulic oil is shut off. Thereby, the relative position of the camshaft 11 and the camshaft driving sprocket 12 is maintained as it is.
このソレノイドバルブ２０への通電量の制御は、コントローラ３０によって実行される。コントローラ３０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）等を備えたマイクロコンピュータで構成される。 Control of the energization amount to the solenoid valve 20 is executed by the controller 30. The controller 30 includes a microcomputer that includes a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), an input / output interface (I / O interface), and the like.
コントローラ３０には、クランク角センサ３１と、カム角センサ３２と、水温センサ３３と、が接続される。クランク角センサ３１は、クランク軸の角度信号を出力するとともに、クランク軸の基準回転位置で基準クランク位置信号を出力する。カム角センサ３２は、カム軸１１の基準回転位置で基準カム位置信号を出力する。水温センサ３３は、機関水温を出力する。 A crank angle sensor 31, a cam angle sensor 32, and a water temperature sensor 33 are connected to the controller 30. The crank angle sensor 31 outputs a crankshaft angle signal and outputs a reference crank position signal at the reference rotation position of the crankshaft. The cam angle sensor 32 outputs a reference cam position signal at the reference rotation position of the cam shaft 11. The water temperature sensor 33 outputs the engine water temperature.
コントローラ３０は、上記センサ３１，３２によって検出されたクランク軸とカム軸１１との基準回転位置のずれ角に基づいてＶＴＣ１０の現在の変換角（以下「実変換角」という）θnowを算出する。そして、この実変換角θnowが、機関の運転条件に基づいて設定される目標変換角（規範応答）θcomに追従するように、ソレノイドバルブ２０への通電量をフィードバック制御する。以下では、このフィードバック制御について説明する。 The controller 30 calculates the current conversion angle (hereinafter referred to as “actual conversion angle”) θ now of the VTC 10 based on the deviation angle of the reference rotational position between the crankshaft and the camshaft 11 detected by the sensors 31 and 32. . Then, the energization amount to the solenoid valve 20 is feedback-controlled so that the actual conversion angle θ now follows the target conversion angle (normative response) θ com set based on the operating condition of the engine. Below, this feedback control is demonstrated.
図２は、コントローラ３０で実行されるフィードバック制御について説明するブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram for explaining feedback control executed by the controller 30.
フィードフォワード補償部（以下「Ｆ／Ｆ補償部」という）４１には、目標変換角θcomが入力される。Ｆ／Ｆ補償部４１は、電流指令値（Ｆ／Ｆ項）Ｉcomffと、フィードバック目標変換角θrefと、を算出する。電流指令値（Ｆ／Ｆ項）Ｉcomffは、規範モデルの伝達関数と制御対象モデルの伝達関数の逆系の積で構成された伝達関数に目標変換角θcomを入力することで算出される。フィードバック目標変換角θrefは、規範モデルの伝達関数に目標変換角θcomを入力することで算出される。 A target conversion angle θ com is input to a feedforward compensation unit (hereinafter referred to as “F / F compensation unit”) 41. The F / F compensation unit 41 calculates a current command value (F / F term) I comff and a feedback target conversion angle θ ref . The current command value (F / F term) I comff is calculated by inputting the target conversion angle θ com into a transfer function configured by the product of the inverse system of the transfer function of the reference model and the transfer function of the controlled object model. . The feedback target conversion angle θ ref is calculated by inputting the target conversion angle θ com to the transfer function of the reference model.
フィードバック補償部（以下「Ｆ／Ｂ補償部」という）４２には、Ｆ／Ｆ補償部４１で算出された規範応答θrefと、実変換角θnowと、が入力される。Ｆ／Ｂ補償部４２は、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）Ｉcomfbを算出する。 Feedback compensator (hereinafter "F / B compensation unit" hereinafter) 42 has a nominal response theta ref calculated in F / F compensator 41, and the actual conversion angle theta now, is input. The F / B compensation unit 42 calculates a current command value (F / B term) I comfb .
加算器４３は、電流指令値（Ｆ／Ｆ項）Ｉcomffと、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）Ｉcomfbと、を加算して、制御対象であるソレノイドバルブ２０に入力する電流指令値Ｉcomを算出する。 The adder 43 adds the current command value (F / F term) I comff and the current command value (F / B term) I comfb and inputs the current command value I to the solenoid valve 20 to be controlled. com is calculated.
変換角算出部４４では、電流指令値Ｉcomに応じて変更されたＶＴＣ１０の実変換角θnowを算出する。 The conversion angle calculation unit 44 calculates the actual conversion angle θ now of the VTC 10 changed according to the current command value I com .
図３は、実変換角θnowを検出するためのフローチャートである。このルーチンは、カム角センサ３２が、基準カム位置信号を出力すると実行される。したがって、本ルーチンの実行周期は機関回転速度によって変化する。 FIG. 3 is a flowchart for detecting the actual conversion angle θ now . This routine is executed when the cam angle sensor 32 outputs a reference cam position signal. Therefore, the execution cycle of this routine varies depending on the engine speed.
ステップＳ１１において、コントローラ３０は、クランク軸とカム軸１１との基準回転位置のずれ角に基づいてＶＴＣ１０の実変換角θnowを算出する。 In step S11, the controller 30 calculates the actual conversion angle θ now of the VTC 10 based on the deviation angle of the reference rotational position between the crankshaft and the camshaft 11.
ステップＳ１２において、コントローラ３０は、実変換角更新フラグＦθnowを１にセットする。 In step S12, the controller 30 sets the actual conversion angle update flag Fθ now to 1.
図４は、本発明の第１実施形態による実変換角θnowに基づくＶＴＣ１０のフィードバック制御を説明するフローチャートである。コントローラ３０は、このルーチンを機関運転中に所定の演算周期Ｔsmpで繰り返し実行する。 FIG. 4 is a flowchart for explaining feedback control of the VTC 10 based on the actual conversion angle θ now according to the first embodiment of the present invention. The controller 30 repeatedly executes this routine at a predetermined calculation cycle T smp during engine operation.
ステップＳ１において、コントローラ３０は、クランク角センサ３１によって検出される機関回転速度及び水温センサ３３によって検出される機関水温から時定数を設定する。 In step S <b> 1, the controller 30 sets a time constant from the engine rotation speed detected by the crank angle sensor 31 and the engine water temperature detected by the water temperature sensor 33.
ステップＳ２において、コントローラ３０は、本ルーチンと並行に、カム角センサ３２が基準カム位置信号を出力するごとに割り込み処理として実行される図３のルーチンによって算出された最新の実変換角θnowを読み込む。 In step S2, the controller 30 calculates the latest actual conversion angle θ now calculated by the routine of FIG. 3 executed as an interrupt process every time the cam angle sensor 32 outputs the reference cam position signal in parallel with this routine. Read.
ステップＳ３において、コントローラ３０は、図２の制御ブロック図で説明したＦ／Ｆ補償部４１での演算処理を実行する。すなわち、目標変換角θcomに基づいて、電流指令値（Ｆ／Ｆ項）Ｉcomffと、フィードバック目標変換角θrefと、を算出する。 In step S3, the controller 30 executes a calculation process in the F / F compensation unit 41 described with reference to the control block diagram of FIG. That is, the current command value (F / F term) I comff and the feedback target conversion angle θ ref are calculated based on the target conversion angle θ com .
ステップＳ４において、コントローラ３０は、実変換角更新フラグＦθnowが１にセットされているか否かを判定する。コントローラ３０は、実変換角更新フラグＦθnowが１にセットされていればステップＳ５に処理を移行し、０にセットされていればステップＳ９に処理を移行する。 In step S4, the controller 30 determines whether or not the actual conversion angle update flag Fθ now is set to 1. If the actual conversion angle update flag Fθ now is set to 1, the controller 30 proceeds to step S5, and if it is set to 0, the controller 30 proceeds to step S9.
ステップＳ５において、コントローラ３０は、実変換角更新フラグＦθnowを０に戻す。 In step S5, the controller 30 returns the actual conversion angle update flag Fθ now to 0.
ステップＳ６において、コントローラ３０は、図２の制御ブロック図で説明したＦ／Ｂ補償部４２での演算処理を実行する。すなわち、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）Ｉcomfbを算出する。具体的な内容は図５を参照して後述する。 In step S6, the controller 30 executes a calculation process in the F / B compensator 42 described with reference to the control block diagram of FIG. That is, the current command value (F / B term) I comfb is calculated. Specific contents will be described later with reference to FIG.
ステップＳ７において、コントローラ３０は、ステップＳ３で算出した電流指令値（Ｆ／Ｆ項）Ｉcomffと、ステップＳ６で算出した、あるいはステップＳ９で保持した電流指令値（Ｆ／Ｂ項）Ｉcomfbとを加算して、制御対象であるソレノイドバルブ２０に入力する電流指令値Ｉcomを算出する。すなわちＶＴＣ１０の操作量を算出する。 In step S7, the controller 30 determines the current command value (F / F term) I comff calculated in step S3 and the current command value (F / B term) I comfb calculated in step S6 or held in step S9. Is added to calculate the current command value I com to be input to the solenoid valve 20 to be controlled. That is, the operation amount of the VTC 10 is calculated.
ステップＳ８において、コントローラ３０は、算出した操作量に基づいてＶＴＣ１０を操作し、バルブタイミングを進角又は遅角する。 In step S8, the controller 30 operates the VTC 10 based on the calculated operation amount to advance or retard the valve timing.
ステップＳ９において、コントローラ３０は、前回の処理で算出した電流指令値（Ｆ／Ｆ項）Ｉcomfbを保持する。 In step S9, the controller 30 holds the current command value (F / F term) I comfb calculated in the previous process.
図５は、Ｆ／Ｂ補償部４２での演算処理を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing a calculation process in the F / B compensation unit 42.
ステップＳ６１において、コントローラ３０は、今回の処理時におけるフィードバック目標変換角（以下「フィードバック目標変換角今回値」という）（規範応答今回値）θrefと１制御周期前のフィードバック目標変換角（以下「フィードバック目標変換角前回値」という）（規範応答前回値）θrefzとの平均値であるフィードバック目標変換角平均値（規範応答平均値）θrefaveを算出する。 In step S61, the controller 30 determines the feedback target conversion angle (hereinafter referred to as “feedback target conversion angle current value”) (normative response current value) θ ref and the feedback target conversion angle one control cycle before (hereinafter “the feedback target conversion angle current value”) during the current process. The feedback target conversion angle average value (normative response average value) θ refave is calculated as an average value with (reference value of previous feedback target conversion angle) (normative response previous value) θ refz .
ステップＳ６２において、コントローラ３０は、フィードバック目標変換角平均値θrefaveと、図４のステップＳ２で読み込まれた実変換角θnowとの偏差θerrを算出する。 In step S62, the controller 30 calculates a deviation θ err between the feedback target conversion angle average value θ refave and the actual conversion angle θ now read in step S2 of FIG.
ステップＳ６３において、コントローラ３０は、偏差θerrに基づいてＰＩＤ制御の演算を行い、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）Ｉcomfbを算出する。 In step S63, the controller 30 calculates PID control based on the deviation θ err and calculates a current command value (F / B term) I comfb .
図６は、ＶＴＣ１０のフィードバック制御の動作を示すタイムチャートであり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の実線で囲われた部分の拡大図である。以下の説明では、図３〜５のフローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。 FIG. 6 is a time chart showing the operation of feedback control of the VTC 10, and FIG. 6B is an enlarged view of a part surrounded by a solid line in FIG. In the following explanation, in order to clarify the correspondence with the flowcharts of FIGS.
時刻ｔ１で、機関の運転条件（機関回転速度・負荷）に基づいて、目標変換角θcomが設定される（図６（ａ））。 At time t1, the target conversion angle θ com is set based on the engine operating conditions (engine speed / load) (FIG. 6A ).
時刻ｔ２で、カム角センサ３２が、基準カム位置信号を出力する（図６（ｄ））。基準カム位置信号が出力されると、割り込み処理が実行され実変換角θnowが検出される（図６（ｃ）；Ｓ１１）。同時に、実変換角更新フラグＦθnowが１にセットされる（図６（ｅ）；Ｓ１２）。 At time t2, the cam angle sensor 32 outputs a reference cam position signal (FIG. 6 (d)). When the reference cam position signal is output, interrupt processing is executed and the actual conversion angle θ now is detected (FIG. 6C; S11). At the same time, the actual conversion angle update flag Fθ now is set to 1 (FIG. 6 (e); S12).
時刻ｔ３で、フィードバック目標変換角平均値θrefaveが算出されるとともに（Ｓ６１）、実変換角θnowとフィードバック目標変換角平均値θrefaveとの偏差θerrが算出され（図６（Ｂ）（ｂ）（ｃ）；Ｓ６２）、偏差θerrに基づいて、ソレノイドバルブ２０が制御される（Ｓ６３）。また、実変換角更新フラグＦθnowが０に戻される（図６（ｅ）；Ｓ５）。 At time t3, the feedback target conversion angle average value θ refave is calculated (S61), and the deviation θ err between the actual conversion angle θ now and the feedback target conversion angle average value θ refave is calculated (FIG. 6B ( b) (c); S62), the solenoid valve 20 is controlled based on the deviation θ err (S63). Further, the actual conversion angle update flag Fθ now is returned to 0 (FIG. 6 (e); S5).
ここで、発明の理解を容易にするため、図６を参照して従来例の問題点についても説明する。実変換角θnowは、カム角センサ３２がカム軸１１の基準回転位置を検出するごとに、つまり１サイクル（４サイクル機関の場合）ごとに算出され、フィードバック制御の演算は、演算周期Ｔsmpごとに実行される。つまり、実変換角θnowの算出周期と、フィードバック制御の演算周期Ｔsmpは一致していない（図６（Ａ））。 Here, in order to facilitate understanding of the invention, the problems of the conventional example will be described with reference to FIG. The actual conversion angle θ now is calculated every time the cam angle sensor 32 detects the reference rotational position of the cam shaft 11, that is, every cycle (in the case of a four-cycle engine), and the feedback control calculation is performed at the calculation cycle T smp Run every time. That is, the calculation cycle of the actual conversion angle θ now does not match the calculation cycle T smp of feedback control (FIG. 6A ).
したがって、フィードバック制御の演算を、１サイクルごとに算出された実変換角θnowと、その実変換角を算出した直後の演算周期におけるフィードバック目標変換角θrefと、の偏差（＝θref−θnow）に基づいて実行すると、実変換角θnowを算出してからフィードバック制御の演算が実行されるまでには、最大で１演算周期の遅れ時間（以下「制御遅延時間」という）ＴAが発生する（図６（Ｂ））。 Accordingly, the feedback control operation is calculated as a deviation (= θ ref −θ now) between the actual conversion angle θ now calculated for each cycle and the feedback target conversion angle θ ref in the operation cycle immediately after the actual conversion angle is calculated. When executed based on), the after calculating the actual conversion angle theta now until the operation of the feedback control is performed, up to one operation cycle of delay time (hereinafter referred to as "control time") T a is generated (FIG. 6B).
そうすると、過渡的にフィードバック目標変換角θrefが変化する場合、実際には実変換角θnowがフィードバック目標変換角θrefに一致していたとしても、実変換角θnowを算出してから最大で１演算周期後のフィードバック目標変換角θrefとの偏差に基づいて、フィードバック制御の演算が実行されることになる。そのため、不必要な操作量が出力され、オーバーシュートが発生したり、応答が振動的になるなど、制御性能が悪化してしまう。 Then, when the feedback target conversion angle θ ref changes transiently, even if the actual conversion angle θ now actually matches the feedback target conversion angle θ ref , the maximum is obtained after calculating the actual conversion angle θ now. Thus, the feedback control calculation is executed based on the deviation from the feedback target conversion angle θ ref after one calculation cycle. Therefore, an unnecessary operation amount is output, overshooting occurs, and the control performance is deteriorated such that the response becomes oscillating.
そこで本実施形態では、フィードバック目標変換角今回値θref及びフィードバック目標変換角前回値θrefzの平均値であるフィードバック目標変換角平均値θrefaveと、実変換角θnowと、の偏差θerrに基づいてフィードバック制御の演算を実行する（図６（Ｂ））。 Therefore, in this embodiment, the feedback target conversion angle mean theta Refave is an average value of the feedback target conversion angle current value theta ref and feedback target conversion angle immediately preceding value theta refz, the actual conversion angle theta now, the deviation theta err Based on this, feedback control calculation is executed (FIG. 6B).
フィードバック目標変換角平均値θrefaveと、実変換角θnowと、の時間的なズレは最大で演算周期の半分である。したがって、これらの偏差θerrは、相対的に、フィードバック目標変換角今回値θrefと、実変換角θnowと、の偏差よりも小さくなる。そのため、フィードバック制御の精度が向上して、オーバーシュートや振動の発生を抑制することができる。 The time difference between the feedback target conversion angle average value θ refave and the actual conversion angle θ now is at most half of the calculation cycle. Therefore, these deviations theta err is relatively a feedback target conversion angle current value theta ref, and the actual conversion angle theta now, is smaller than the deviation. Therefore, the accuracy of feedback control is improved, and the occurrence of overshoot and vibration can be suppressed.
なお、時刻ｔ３における演算時のフィードバック目標変換角平均値θrefaveは、時刻ｔ１におけるフィードバック目標変換角θrefと、時刻ｔ３におけるフィードバック目標変換角θrefとの平均値となる。つまり、時刻ｔ１におけるフィードバック目標変換角θrefがフィードバック目標変換角前回値θrefzに該当し、時刻ｔ３におけるフィードバック目標変換角θrefがフィードバック目標変換角今回値θrefに該当する（図６（Ｂ）（ｂ））。 Incidentally, the feedback target conversion angle mean theta Refave during operation at time t3 becomes a feedback target conversion angle theta ref at time t1, and the average value of the feedback target conversion angle theta ref at time t3. That is, the feedback target conversion angle θ ref at time t1 corresponds to the previous feedback target conversion angle value θ refz , and the feedback target conversion angle θ ref at time t3 corresponds to the current feedback target conversion angle value θ ref (FIG. 6B (B)).
図７は、従来例によるフィードバック制御によってＶＴＣ１０を制御したときのシミュレーション結果と、本実施形態によるフィードバック制御によってＶＴＣ１０を制御したときのシミュレーション結果とを示す図である。図７（Ａ）は、従来例によるシミュレーション結果を示す図である。図７（Ｂ）は、本実施形態によるシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの演算周期は１０ｍｓであり、変換角の算出周期は１１ｍｓである。 FIG. 7 is a diagram showing a simulation result when the VTC 10 is controlled by feedback control according to a conventional example and a simulation result when the VTC 10 is controlled by feedback control according to the present embodiment. FIG. 7A is a diagram illustrating a simulation result according to a conventional example. FIG. 7B is a diagram showing a simulation result according to the present embodiment. The calculation period of the simulation is 10 ms, and the conversion angle calculation period is 11 ms.
このシミュレーションでは制御対象の各パラメータとＦ／Ｆ補償部の制御対象モデルのパラメータを等しく設定している。そのため、規範応答に一致した応答が得られるはずである。 In this simulation, the parameters of the controlled object and the parameters of the controlled object model of the F / F compensator are set equal. Therefore, a response that matches the normative response should be obtained.
しかしながら、図７に示すように、従来例の問題点である算出した実変換角とフィードバック目標変換角（＝規範応答）の時間的なズレ（最大で１演算周期）のため、誤ったフィードバック操作量が出力され、実変換角が振動的になっている。 However, as shown in FIG. 7, an erroneous feedback operation is caused due to a time lag (up to one calculation cycle) between the calculated actual conversion angle and the feedback target conversion angle (= reference response), which is a problem of the conventional example. The quantity is output and the actual conversion angle is oscillating.
これに対し、本実施形態によるフィードバック制御の応答は、時間的なズレを演算周期の半分以下としたことで、従来例によるフィードバック制御の応答と比較してオーバーシュートや振動の発生が抑制されていることがわかる。 On the other hand, the response of the feedback control according to the present embodiment suppresses the occurrence of overshoot and vibration compared to the response of the feedback control according to the conventional example by setting the time shift to be half or less of the calculation cycle. I understand that.
以上説明した本実施形態によれば、算出された変換角と、その変換角が算出された時点の直前の演算周期におけるフィードバック目標変換角前回値θrefz及び直後の演算周期におけるフィードバック目標変換角今回値θrefの平均値θrefaveと、の偏差θerrに基づいてフィードバック制御の演算をする。 According to the present embodiment described above, the calculated conversion angle, the feedback target conversion angle previous value θ refz in the calculation cycle immediately before the conversion angle is calculated, and the feedback target conversion angle in the calculation cycle immediately after this time The feedback control is calculated based on the average value θ refave of the value θ ref and the deviation θ err .
そのため、フィードバック目標変換角と算出された実変換角の時間的なズレを、演算周期の半分以下にすることができる。したがって、偏差を相対的に小さくできるため、オーバーシュートや振動の発生を抑制することができる。 Therefore, the time lag between the feedback target conversion angle and the calculated actual conversion angle can be reduced to half or less of the calculation cycle. Therefore, since the deviation can be made relatively small, the occurrence of overshoot and vibration can be suppressed.
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態は、Ｆ／Ｂ補償部４２での演算処理が第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下の各実施形態では上述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in the arithmetic processing in the F / B compensation unit 42. Hereinafter, the difference will be mainly described. In the following embodiments, the same reference numerals are used for portions that perform the same functions as those in the first embodiment described above, and repeated descriptions are omitted as appropriate.
図８は、実変換角θnowを検出するためのフローチャートである。このルーチンは、カム角センサ３２が、基準カム位置信号を出力すると実行される。 FIG. 8 is a flowchart for detecting the actual conversion angle θ now . This routine is executed when the cam angle sensor 32 outputs a reference cam position signal.
ステップＳ１１、Ｓ１２での処理は、第１実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。 Since the processes in steps S11 and S12 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted here.
ステップＳ３１において、コントローラ３０は、制御遅延時間ＴAをクリアする。制御遅延時間ＴAは、上述したように、実変換角θnowを算出してからフィードバック制御の演算が実行されるまでの遅れ時間のことである。 In step S31, the controller 30 clears the control delay time T A. Control delay time T A, as described above, is that the delay time from the calculated actual conversion angle theta now until the operation of the feedback control is executed.
図９は、制御遅延時間ＴAを算出するためのフローチャートである。このルーチンは、所定時間ごとの定時割り込み処理として実行される。定時割り込みの時間間隔は演算周期Ｔsmpに対して十分小さく設定される。 FIG. 9 is a flowchart for calculating the control delay time T A. This routine is executed as a scheduled interruption process every predetermined time. The time interval of the scheduled interrupt is set sufficiently small with respect to the calculation cycle T smp .
ステップＳ４１において、コントローラ３０は、制御遅延時間ＴAをカウントアップする。 In step S41, the controller 30 counts up the control delay time T A.
図１０は、本発明の第２実施形態によるＦ／Ｂ補償部４２での演算処理を示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing a calculation process in the F / B compensation unit 42 according to the second embodiment of the present invention.
ステップＳ６１での処理は、第１実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。 Since the process in step S61 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here.
ステップＳ６０１において、コントローラ３０は、本ルーチンと並行に演算周期よりも十分小さい時間間隔で、定時割り込み処理として実行される図９のルーチンによって算出された制御遅延時間ＴAを読み込む。 In step S601, the controller 30 is a sufficiently small time interval than the calculation cycle in parallel with the routine reads the control delay time T A, which is calculated by the routine of FIG. 9 is executed as periodic interruption processing.
ステップＳ６０２において、コントローラ３０は、制御遅延時間ＴAが演算周期Ｔsmpの３／４より大きいか否かを判定する。コントローラ３０は、制御遅延時間ＴAが演算周期Ｔsmpの３／４より大きければステップＳ６０３に処理を移行し、３／４以下であればステップＳ６０４に処理を移行する。 In step S602, the controller 30 determines whether or not the control delay time T A is larger than 3/4 of the calculation cycle T smp . If the control delay time T A is greater than 3/4 of the calculation cycle T smp , the controller 30 proceeds to step S603, and if not greater than 3/4, the controller 30 proceeds to step S604.
ステップＳ６０３において、コントローラ３０は、実変換角θnowとフィードバック目標変換角前回値θrefzとの偏差を、偏差θerrとする。 In step S603, the controller 30 sets a deviation between the actual conversion angle θ now and the previous feedback target conversion angle value θ refz as a deviation θ err .
ステップＳ６０４において、コントローラ３０は、制御遅延時間ＴAが演算周期Ｔsmpの１／４より大きいか否かを判定する。コントローラ３０は、制御遅延時間ＴAが演算周期Ｔsmpの１／４より大きければステップＳ６０５に処理を移行し、１／４以下であればステップＳ６０６に処理を移行する。 In step S604, the controller 30 determines whether or not the control delay time T A is greater than ¼ of the calculation cycle T smp . If the control delay time T A is greater than ¼ of the calculation cycle T smp , the controller 30 proceeds to step S605, and if not greater than ¼, the controller 30 proceeds to step S606.
ステップＳ６０５において、コントローラ３０は、実変換角θnowとフィードバック目標変換角平均値θrefaveとの偏差を、偏差θerrとする。 In step S605, the controller 30 sets a deviation between the actual conversion angle θ now and the feedback target conversion angle average value θ refave as a deviation θ err .
ステップＳ６０６において、コントローラ３０は、実変換角θnowとフィードバック目標変換角今回値θrefとの偏差を、偏差θerrとする。 In step S606, the controller 30 sets a deviation between the actual conversion angle θ now and the feedback target conversion angle current value θ ref as a deviation θ err .
ステップＳ６０７において、コントローラ３０は、偏差θerrに基づいてＰＩＤ制御の演算を行い、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）Ｉcomfbを算出する。 In step S607, the controller 30 performs calculation of PID control based on the deviation theta err, the current command value (F / B term) for calculating the I comfb.
図１１は、本発明の第２実施形態によるＦ／Ｂ補償部４２での演算処理について説明する図である。図１１では、発明の理解を容易にするため、１演算周期分のフィードバック目標変換角θref（破線）及び実変換角θnow（実線）のみを記載した。時刻ｔ１が前回の演算処理時、時刻ｔ５が今回の演算処理時とする。 FIG. 11 is a diagram for explaining the arithmetic processing in the F / B compensation unit 42 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 11, only the feedback target conversion angle θ ref (broken line) and the actual conversion angle θ now (solid line) for one calculation cycle are shown for easy understanding of the invention. It is assumed that time t1 is the previous calculation process and time t5 is the current calculation process.
区間１において、基準カム位置信号が出力された場合、例えば時刻ｔ２で出力された場合には、このときの実変換角θnow1が実変換角θnowとなる。この場合、制御遅延時間ＴA1は、演算周期の３／４以上となる。したがって、偏差θerr1が、フィードバック目標変換角前回値θrefzとの偏差θerrになる（図１０のＳ６０２でＹｅｓ、Ｓ６０３）。 In section 1, when the reference cam position signal is output, for example, at time t2, the actual conversion angle θ now1 at this time becomes the actual conversion angle θ now . In this case, the control delay time T A1 is 3/4 or more of the calculation cycle. Therefore, the deviation θ err1 becomes the deviation θ err with respect to the previous feedback target conversion angle value θ refz (Yes in S602 in FIG. 10, S603).
区間２において、基準カム位置信号が出力された場合、例えば時刻ｔ３で出力された場合には、このときの実変換角θnow2が実変換角θnowとなる。この場合、制御遅延時間ＴA2は、演算周期の１／４以上かつ３／４以下となる。したがって、偏差θerr2が、フィードバック目標変換角平均値θrefaveとの偏差θerrになる（図１０のＳ６０２でＮｏ、Ｓ６０４でＹｅｓ、Ｓ６０５）。 In the section 2, when the reference cam position signal is output, for example, at time t3, the actual conversion angle θ now2 at this time becomes the actual conversion angle θ now . In this case, the control delay time T A2 is not less than 1/4 and not more than 3/4 of the calculation cycle. Therefore, the deviation theta err2 becomes the deviation theta err between the feedback target conversion angle average θ refave (Yes in No, S604 in step S602 of FIG. 10, S605).
区間３において、基準カム位置信号が出力された場合、例えば時刻ｔ４で出力された場合には、このときの実変換角θnow3が実変換角θnowとなる。この場合、制御遅延時間ＴA3は、演算周期の１／４以下となる。したがって、偏差θerr3が、フィードバック目標変換角平均値θrefとの偏差θerrになる（図１０のＳ６０２でＮｏ、Ｓ６０４でＮｏ、Ｓ６０６）。 In section 3, when the reference cam position signal is output, for example, at time t4, the actual conversion angle θ now3 at this time becomes the actual conversion angle θ now . In this case, the control delay time T A3 is ¼ or less of the calculation cycle. Therefore, the deviation theta err3 becomes the deviation theta err between the feedback target conversion angle mean theta ref (No in No, S604 in step S602 of FIG. 10, S606).
このようにすることで、フィードバック目標変換角と算出された実変換角の時間的なズレを、演算周期の１／４以下にすることができる。そのため、第１実施形態よりもさらに偏差を相対的に小さくできるため、よりオーバーシュートや振動の発生を抑制することができる。 By doing in this way, the time shift | offset | difference of a feedback target conversion angle and the calculated actual conversion angle can be made into 1/4 or less of a calculation period. Therefore, since the deviation can be made relatively smaller than in the first embodiment, the occurrence of overshoot and vibration can be further suppressed.
１ バルブタイミング制御装置（可変動弁機構の制御装置）
１０ 可変動弁機構（ＶＴＣ）
１１ カム軸
３１ クランク角センサ
３２ カム角センサ
Ｓ１１ 相対位相角算出手段
Ｓ４１ 制御遅延時間算出手段
Ｓ６１ 規範応答平均値算出手段
Ｓ６２ 偏差算出手段
Ｓ６０３ 偏差算出手段
Ｓ６０５ 偏差算出手段
Ｓ６０６ 偏差算出手段
Ｓ６３ 相対位相角変化量算出手段
Ｓ６０７ 相対位相角変化量算出手段
1 Valve timing control device (control device for variable valve mechanism)
10 Variable valve mechanism (VTC)
11 Cam shaft 31 Crank angle sensor 32 Cam angle sensor S11 Relative phase angle calculation means S41 Control delay time calculation means S61 Standard response average value calculation means S62 Deviation calculation means S603 Deviation calculation means S605 Deviation calculation means S606 Deviation calculation means S63 Relative phase angle Change amount calculation means S607 Relative phase angle change amount calculation means
Claims (3)
前記クランク軸の基準回転位置を検出するクランク角センサと、
前記カム軸の基準回転位置を検出するカム角センサと、
前記クランク角センサ及び前記カム角センサの検出信号に基づいて前記相対位相角を算出する相対位相角算出手段と、
今回の制御周期における規範応答今回値と、その１制御周期前の規範応答前回値と、の平均値を算出する規範応答平均値算出手段と、
前記相対位相角を算出した直後の制御周期において、その算出された相対位相角と、前記平均値と、の偏差を算出する偏差算出手段と、
前記相対位相角を算出した直後の制御周期において、前記偏差に基づいて前記相対位相角を変化させる量を算出する相対位相角変化量算出手段と、
を備える可変動弁機構の制御装置。 It has a variable valve mechanism that changes the relative phase angle of the camshaft with respect to the crankshaft of the engine, sets the target relative phase angle based on engine operating conditions, and reaches the target relative phase angle with a desired normative response A control unit for the variable valve mechanism that calculates the amount of change in the relative phase angle and controls the variable valve mechanism based on the change amount;
A crank angle sensor for detecting a reference rotational position of the crankshaft;
A cam angle sensor for detecting a reference rotational position of the cam shaft;
A relative phase angle calculating means for calculating the relative phase angle based on detection signals of the crank angle sensor and the cam angle sensor;
A reference response average value calculating means for calculating an average value of the reference response current value in the current control cycle and the previous reference response value in the previous control cycle;
Deviation calculating means for calculating a deviation between the calculated relative phase angle and the average value in the control cycle immediately after calculating the relative phase angle;
A relative phase angle change amount calculating means for calculating an amount for changing the relative phase angle based on the deviation in a control cycle immediately after calculating the relative phase angle;
A control device for a variable valve mechanism.
前記偏差算出手段は、前記制御遅延時間が前記制御周期の１／４以下のときは、前記算出された相対位相角と前記規範応答今回値との偏差を算出し、１／４以上３／４以下のときは、前記算出された相対位相角と前記平均値との偏差を算出し、３／４以上のときは、前記算出された相対位相角と前記規範応答前回値との偏差を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。 A control delay time calculating means for calculating a time from the calculation of the relative phase angle to a control period immediately after the relative phase angle;
The deviation calculating means calculates a deviation between the calculated relative phase angle and the reference response current value when the control delay time is ¼ or less of the control period, and is ¼ or more and ¾. In the following cases, the deviation between the calculated relative phase angle and the average value is calculated, and in the case of 3/4 or more, the deviation between the calculated relative phase angle and the previous reference response value is calculated. The control apparatus for a variable valve mechanism according to claim 1.
前記偏差算出手段は、前記算出された相対位相角と前記規範応答今回値との偏差、及び前記算出された相対位相角と前記規範応答前回値との偏差、を算出し、
前記相対位相角変化量算出手段は、前記制御遅延時間に基づいて、前記偏差のうち、いずれか１つの偏差に基づいて前記相対位相角の変化量を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。 A control delay time calculating means for calculating a time from the calculation of the relative phase angle to a control period immediately after the relative phase angle;
The deviation calculating means calculates a deviation between the calculated relative phase angle and the normative response current value, and a deviation between the calculated relative phase angle and the normative response previous value,
2. The relative phase angle change amount calculating means calculates the change amount of the relative phase angle based on any one of the deviations based on the control delay time. The control apparatus of the variable valve mechanism as described.
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