JP3793664B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関のバルブタイミング制御装置に関し、詳しくは、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をバルブによる油圧制御によって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った。
【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た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カムシャフトには、吸排気バルブを閉方向に付勢するバルブスプリングによって正及び負の回転トルク(以下、カムトルクという)が交互に発生し、油圧通路をバルブで閉じて油の給排を停止させているときに、正のカムトルクが加わった側の油圧室の油圧が上昇することになる。そして、前記カムトルクによる油圧の上昇によって油もれが発生すると、前記カムトルクの正負が反転したときに、前記油漏れが発生した場所から今度は空気を吸い込み、密閉された油圧経路内の油に空気が混じるようになり、空気が混じった状態でカムトルクが加わると、空気の圧縮率は油よりも大きいため、正のカムトルクが加わったときに回転位相がより大きく変位するようになり、これにより、回転位相のハンチングを発生させる可能性があった。
【0006】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相をバルブによる油圧制御によって連続的に可変制御する構成の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、回転位相がカムトルクによって大きくハンチングすることを防止できるようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項1記載の発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を、油圧室における油の給排を油圧制御バルブによって制御することで連続的に可変とする内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、前記回転位相の計測値に基づいて前記油圧制御バルブの制御信号をフィードバック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、前記フィードバック制御が略収束したときに、前記制御信号を強制的に変化させることで、前記油圧室における油の給排を行わせることを特徴とする。
【0008】
かかる構成によると、回転位相のずれを解消すべく油圧室における油の給排を行わせるフィードバック制御がなされ、該フィードバック制御によって目標付近に戻ると(フィードバック制御が略収束すると)、制御信号を強制的に変化させる。
これにより、目標の相対回動位置(回転位相)が変化しない状態であっても、油の給排が行われない状態に保持されることがなく、油の給排が行われるようにできる。
【0009】
請求項2記載の発明は、前記回転位相の目標付近で周期的な変動を生じさせることで、前記油圧室における油の給排を周期的に行わせることを特徴とする。
【0010】
かかる構成によると、目標付近の狭い範囲内で周期的な変動を生じさせることで、目標の相対回動位置(回転位相)が変化しない状態であっても、油の給排が行われない状態に保持されることがなく、常に油の給排が行われるようになる。
【0011】
請求項3記載の発明は、前記制御信号が所定範囲内になったときに、前記制御信号に所定のオフセット量を付加することを特徴とする。
【0012】
かかる構成によると、バルブの制御信号にオフセット量を付加することで油圧が目標の回転位相に相当する値からずれ、これによって実際に回転位相がずれると、目標の回転位相に戻すべくフィードバック制御が働き、オフセット量の付加により油が供給された油圧室からは油を排出させ、オフセット量の付加により油が排出された油圧室には油を供給する制御が行われることになり、該フィードバック制御の収束に伴って制御信号が所定範囲内に戻ったときに再度オフセットを付加すれば、目標に対するずれの設定と該ずれの解消とが繰り返されることになる。
【0013】
請求項4記載の発明では、前記所定範囲内が、油圧保持状態に相当する信号範囲を含む構成とした。
かかる構成によると、油圧通路を閉じる(油の給排を停止する)ことになる制御信号範囲に戻った時には、必ずオフセットが付加されることになり、油圧通路が閉じた状態に保持されることがない。
【0014】
請求項5記載の発明では、前記オフセット量を、前記回転位相の目標値に応じて可変に設定する構成とした。
かかる構成によると、そのときの回転位相の目標値から、そのときの油圧室の体積を推定でき、前記体積に応じてオフセット量を設定することで、体積による感度の違いに対応したオフセット量が設定されることになる。
【0015】
請求項6記載の発明では、前記オフセット量を、作動油の温度に応じて可変に設定する構成とした。
かかる構成によると、作動油の温度、即ち、粘性による感度の違いに対応したオフセット量が設定されることになる。
【0016】
請求項7記載の発明では、前記作動油の温度を、機関の冷却水温度に基づいて推定する構成とした。
かかる構成によると、作動油の温度を直接検出する代わりに、作動油の温度と相関のある冷却水温度に基づいて作動油の温度を推定する。
【0017】
請求項8記載の発明では、前記オフセット量を、内燃機関の回転速度に応じて可変に設定する構成とした。
かかる構成によると、回転速度によるカムトルクの変動、及び、機関駆動のオイルポンプを用いる構成の場合には、供給油の変動に応じてオフセット量が設定されることになる。
【0018】
請求項9記載の発明では、前記オフセット量を、前記作動油の供給圧に応じて可変に設定する構成とした。
かかる構成によると、作動油の供給圧の大小による油圧室内の圧力変化の感度の違いに対応してオフセット量が設定されることになる。
【0019】
請求項10記載の発明では、前記カムシャフトをカムスプロケットに対して相対的に回転させて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であって、前記カムシャフトとカムスプロケットとの一方側の所定円周上に設けた凹部と、前記カムシャフトとカムスプロケットとの他方側に設けられ前記凹部内に収容されると共に前記凹部を回転方向の前後に区画して一対の油圧室を形成するベーンとを備え、前記一対の油圧室に相対的に油を給排することで、前記回転位相を連続的に可変制御する構成とした。
【0020】
かかる構成によると、前記凹部とベーンとで構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回転位相を連続的に可変制御する所謂ベーン式バルブタイミング制御装置において、前記油圧室に対する油の給排を強制し、油圧通路が密閉された状態に保持されることを回避する。
【0021】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によると、目標の相対回動位置(回転位相)が変化しない状態であっても、油の給排が行われない状態に保持されることを回避できるので、カムトルクが作用しても、油圧経路内に空気を吸い込むことを防止でき、以って、回転位相のハンチングの発生を防止できるという効果がある。
【0022】
請求項2記載の発明によると、油圧室に対する油の給排を常時行わせて、油圧通路が密閉される状態を回避するので、カムトルクが作用しても、油圧経路内に空気を吸い込むことを防止でき、以って、回転位相のハンチングの発生を防止できるという効果がある。
【0023】
請求項3,4記載の発明によると、オフセット量の付加によって強制的な回転位相のずれを生じさせ、該ずれの収束に応じて再度オフセットを付加するので、油圧制御バルブを、中立点を中心に所定範囲内で変位させることができ、オフセットの付加による定常的な偏差の発生を防止できるという効果がある。
【0024】
請求項5記載の発明によると、油圧室の体積に応じた最適なオフセット量を与えて、空気を吸い込むことを防止しつつ、過剰な回転位相の変化を回避できるという効果がある。
【0025】
請求項6記載の発明によると、作動油の粘性に応じた最適なオフセット量を与えて、空気を吸い込むことを防止しつつ、過剰な回転位相の変化を回避できるという効果がある。
【0026】
請求項7記載の発明によると、作動油の温度を冷却水温度から推定することにより、作動油の温度を直接検出するセンサの取り付けが困難な仕様においても、作動油の温度を精度良く検出でき、また、作動油の温度を直接検出するセンサを不要としてコスト低減を図れるという効果がある。
【0027】
請求項8記載の発明によると、機関の回転速度によるカムトルクの違い及びポンプからの油の供給量の違いに対応した最適なオフセット量を与えることができ、以って、空気を吸い込むことを防止しつつ、過剰な回転位相の変化を回避できるという効果がある。
【0028】
請求項9記載の発明によると、油圧室に対する油の供給圧に応じた最適なオフセット量を与えて、空気を吸い込むことを防止しつつ、過剰な回転位相の変化を回避できるという効果がある。
【0029】
請求項10記載の発明によると、所謂ベーン式バルブタイミング制御装置において、カムトルクが作用しても油圧経路内に空気を吸い込むことを防止でき、以って、回転位相のハンチングの発生を防止できるという効果がある。
【0030】
【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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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25a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。
【0037】
前記カムシャフト2は、シリンダヘッド22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。
【0038】
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,28c,28dとを備えている。
【0039】
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6aに摺接するコ字形のシール部材30と該シール部材30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。
【0040】
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39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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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42c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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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52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。
【0048】
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58,59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53a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。
【0049】
前記電磁アクチュエータ54は、コア64,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。
【0050】
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103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。
【0051】
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ィザ信号が重畳された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(OFF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41,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。
【0052】
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。
【0053】
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59、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。
【0054】
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。
【0055】
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59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(例えば50%)とする一方、クランク角センサ103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PIDDTYを比例・積分・微分(PID)動作によって設定し、前記ベースデューティ比BASEDTYとフィードバック補正分PIDDTYとの加算結果を最終的なデューティ比VTCDTY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。
【0056】
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PIDDTY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PIDDTY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PIDDTY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。
【0057】
図7は、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。
この図7に示すように、前記ベースデューティ比BASEDTYとフィードバック補正分PIDDTYとの加算値が求められる一方、該加算値に所定のオフセット量を付加したデューティ比が演算され、オフセット量を付加しないデューティ比と、オフセット量を付加したデューティ比とのいずれか一方が選択的に出力されるようにしてある。
【0058】
前記ベースデューティ比BASEDTYは、図中に示すように、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に設定されている。
【0059】
そして、該ベースデューティ比BASEDTYにフィードバック補正分PIDDTYを加算した値が所定範囲内(VDTRL#<BASEDTY+PIDDTY<VDTRH#)であるとき、具体的には、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を含み、該デューティ比範囲よりも僅かに広い範囲内であるときにオフセットの付加が選択され、該オフセットが付加されることで、前記相対回動位置(回転位相)の僅かなずれが生じ、該ずれを解消すべく油圧室における油の給排を行わせるフィードバック制御がなされ、該フィードバック制御によって目標付近に戻ると(フィードバック制御が略収束すると)、再度オフセットが付加され、結果的に目標付近の狭い範囲内で周期的な変動を生じさせるようにしてある。
【0060】
これにより、目標の相対回動位置(回転位相)が変化しない状態であっても、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状態に保持されることがなく、常に油の給排が行われるようになる。
【0061】
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状態でカムトルクが作用すると、正のトルクが加わった方の油圧室の内圧が増大して油漏れが生じ、逆に負のトルクが加わったときに前記漏れた箇所から空気を吸い込む可能性があり、該空気の吸い込みによりカムトルクが加わることによる振幅が大きくなって、結果、相対回動位置(回転位相)が大きくハンチングすることになってしまう。
【0062】
これに対し、上記のようにして常に油の給排が行われる構成であれば、前記空気の吸い込みを防止でき、以って、空気の吸い込みによるハンチングの発生を防止できる。
【0063】
ところで、前記オフセット量は、相対回動位置(回転位相)のずれをなるべく小さく発生させる値とすることが望まれるため、運転条件に応じて可変に設定するようにしてある。
【0064】
本実施の形態では、相対回動位置(回転位相)の目標値(目標進角値)VTCangleと、水温センサ105で検出される機関の冷却水温度Twとに基づいてオフセット分の基本値VDTYOFを設定し、更に、この基本値VDTYOFを機関回転速度に応じた補正係数で補正する構成としてある。
【0065】
前記目標値VTCangleは、油圧室32,33の体積を示すパラメータであり、体積が大きいほど油圧制御に対する圧力変化の感度が鈍くなるので、目標値VTCangleに応じてオフセット量を可変に設定させるようにしてある。
【0066】
また、冷却水温度Twは、作動油の温度に相関する温度として用いるものであり、更に、作動油の温度は作動油の粘性に相関するパラメータであって、油の粘性の違いによる感度の違いに対応して、オフセット量を可変に設定させるようにしてある。尚、作動油の温度を直接検出し、該検出結果を用いて基本値VDTYOFを設定させる構成としても良い。
【0067】
更に、機関回転速度は、カムトルクの大きさに相関し、また、オイルポンプによる作動油の供給量に相関するパラメータであり、これらの条件に応じた適切なオフセット量に補正されるようにしてある。
【0068】
ここで、オイルポンプからの作動油の供給圧を圧力センサで検出し、該供給圧に基づいて、前記オフセット量を可変に設定する構成とすることも可能である。前記供給圧は、前記油の供給量と同様に油圧制御による圧力変化の感度に相関するパラメータである。
【0069】
尚、前記オフセット量は、プラス(進角方向)の値であっても良いし、また、マイナス(遅角方向)の値であっても良い。
図8のフローチャートは、前記図7に示した制御機能を示すものであり、S1では、目標進角値を演算し、S2では実際の進角値を検出し、S3では、ディザ信号を重畳してフィードバック補正分PIDDTYを演算する。
【0070】
そして、S4では、オフセット量の演算を、目標進角値、水温(油温)、機関回転速度等に応じて可変に設定する。
S5では、ベースデューティ比BASEDTYとフィードバック補正分PIDDTYとの加算値が所定範囲内であるか否かを判別し、所定範囲内でないとき、つまり、オフセット量を付加しなくても油圧室における油の給排が行われる条件のときには、S6で前記オフセット量を0にリセットし、前記所定範囲内であれば、S4におけるオフセット量の演算結果をそのまま保持してS7へ進む。
【0071】
S7では、ベースデューティ比BASEDTYとフィードバック補正分PIDDTYとオフセット量VDTYOFとの加算値を求め、更に、該加算値に電源電圧に応じた補正を加えて最終的な制御デューティを決定する。
【0072】
尚、上記実施の形態では、バルブタイミング制御装置を所謂ベーン式としたが、油圧室内の油圧をカムシャフトの軸方向に作用させると共に、該軸方向の油圧を回転方向の力に変換する機構を備え、前記油圧室に対する油圧の給排を行うことで、前記油圧室内の油圧を目標進角値に対応する圧力に制御して、回転位相を連続的に変化させる構成のバルブタイミング制御装置において、前記油圧室における油圧の給排を常時行わせるべく、油圧フィードバック制御が略収束する毎にオフセットを付加する構成としても良い。
【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】上記バルブタイミング制御機構の制御ブロック図。
【図8】上記バルブタイミング制御機構の制御内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…カムスプロケット
2…カムシャフト
3…回転部材
4…油圧回路
6…ハウジング
7…フロントカバー
13…隔壁
28a〜28d…ベーン
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
51…バルブボディ
52…弁孔
53…スプール弁体
55…供給ポート
55a…開口端
56…第1ポート
57…第2ポート
60…第1弁部
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
105…水温センサ
Claims (10)
- クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を、油圧室における油の給排を油圧制御バルブによって制御することで連続的に可変とする内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、前記回転位相の計測値に基づいて前記油圧制御バルブの制御信号をフィードバック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、
前記フィードバック制御が略収束したときに、前記制御信号を強制的に変化させることで、前記油圧室における油の給排を行わせ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。 - 前記回転位相の目標付近で周期的な変動を生じさせることで、前記油圧室における油の給排を周期的に行わせることを特徴とする請求項1記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
- 前記制御信号が所定範囲内になったときに、前記制御信号に所定のオフセット量を付加することを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
- 前記所定範囲内が、油圧保持状態に相当する信号範囲を含むことを特徴とする請求項3記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
- 前記オフセット量を、前記回転位相の目標値に応じて可変に設定することを特徴とする請求項3又は4記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
- 前記オフセット量を、作動油の温度に応じて可変に設定することを特徴とする請求項3〜5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。
- 前記作動油の温度を、機関の冷却水温度に基づいて推定することを特徴とする請求項6記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。
- 前記オフセット量を、内燃機関の回転速度に応じて可変に設定することを特徴とする請求項3〜7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。
- 前記オフセット量を、前記作動油の供給圧に応じて可変に設定することを特徴とする請求項3〜8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。
- 前記カムシャフトをカムスプロケットに対して相対的に回転させて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であって、前記カムシャフトとカムスプロケットとの一方側の所定円周上に設けた凹部と、前記カムシャフトとカムスプロケットとの他方側に設けられ前記凹部内に収容されると共に前記凹部を回転方向の前後に区画して一対の油圧室を形成するベーンとを備え、前記一対の油圧室に相対的に油を給排することで、前記回転位相を連続的に可変制御する構成であることを特徴とする請求項1〜9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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