JPH11236831A - 可変動弁装置の駆動制御装置 - Google Patents
可変動弁装置の駆動制御装置Info
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- JPH11236831A JPH11236831A JP10040183A JP4018398A JPH11236831A JP H11236831 A JPH11236831 A JP H11236831A JP 10040183 A JP10040183 A JP 10040183A JP 4018398 A JP4018398 A JP 4018398A JP H11236831 A JPH11236831 A JP H11236831A
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
従して良好に可変動弁装置の駆動制御を行なえるように
すること。 【解決手段】S1で目標開特性に変更があったか否かを
検出し、S2で実際の応答時間Aを計測する。S3で
は、マップ等を参照し、設定応答時間Bを求める。S4
でC(=A−B)を求め、S5で補正演算(B←B+
C)を行い、その結果を用いて、PIDDTY(%)
(制御ゲイン)を補正演算し、これに基づき最終的なデ
ューティ比(VTCDTY)を演算して、PID制御を
実行する。そして、S6では、S5で得られたBを、S
3で説明したマップの新たなマップ値として記憶更新し
て、本フローを終了する。このようにすると、実際の応
答特性を把握できるから、作動油の経時劣化等による作
動油粘度の変化に応じて可変動弁装置101 の駆動制御特
性を良好なものに補正することができ、延いては機関運
転性、排気性能等を改善することができる。
Description
れる可変動弁装置の駆動制御装置に関する。
状態に応じて制御する目的や、低中速運転時の高トルク
特性と高速運転時の出力向上とを両立させる等の目的
で、吸気弁や排気弁の開特性(開弁時期、開弁期間、作
動角、リフト量など)を可変制御できるようにした可変
動弁装置が種々知られている(特開昭63−16701
6号公報,特開昭63−57805号公報,特開平5−
171909号公報等参照)。
置において、作動油圧を制御することによって、吸気弁
や排気弁の開特性の可変制御を行うようにした場合、そ
の作動油圧の制御を、デューティ制御弁(ソレノイド弁
など)を介したPI(比例積分)制御、PD(比例微
分)制御、PID(比例積分微分)制御など(以下、P
ID制御で代表させる)により行なうようにしたものが
ある。なお、上記制御の概念には、フィードバック制
御、フィードフォワード(オープン)制御の何れも含ま
れる。
るためのPID制御での、従来における制御ゲインの設
定は、油水温(延いてはエンジン温度)やエンジン回転
速度に基づいて設定されるに過ぎないものであったた
め、以下のような惧れがあった。即ち、従来において
は、油水温を考慮することで、作動油温度に応じた粘度
変化による可変動弁装置のバルブ開特性の切り換え応答
速度の変化に追従させて、PID制御を実行させる(即
ち、制御ゲインを設定する)ことはできたが、エンジン
温度(作動油温度)以外の作動油の粘度変化には追従さ
せることができなかったため、例えば、ある条件によっ
てはバルブ開特性の切り換え応答速度が要求の応答速度
をもって行なわれなくなる惧れがあり、機関運転性、排
気性能等を低下させてしまう惧れがあった。
ばガソリン等によるオイルダイリューションや煤混入等
による性状変化)や、或いは作動油性状の相違(例えば
メーカー間での相違、或いは使用作動油そのものの相違
など)などにより作動油の粘度が変化した場合には、該
作動油粘度の変化に応じた可変動弁装置の作動応答性の
変化に追従させて、PID制御を良好に実行させる(即
ち、制御ゲインを設定する)ことができなかったため、
要求応答性を達成できず、機関運転性、排気性能等を低
下させてしまう惧れがあった。
ものであり、可変動弁装置の駆動制御装置であって、作
動油の経時劣化や作動油性状の相違などに伴う作動油粘
度変化に追従して良好に可変動弁装置の駆動制御を行な
えるようにした可変動弁装置の駆動制御装置を提供する
ことを目的とする。
載の発明は、図1に示すように、作動油圧制御弁の開度
を制御することで作動油圧を制御して、内燃機関の吸気
弁或いは排気弁の少なくとも一方の開特性を可変に制御
するようにした可変動弁装置の駆動制御装置であって、
前記開特性を、目標開特性に制御するのに必要な基本制
御量を演算する基本制御量演算手段と、前記弁体の開特
性を、所定の応答特性で目標開特性に収束・維持させる
のに必要な補正制御量を演算する補正制御量演算手段
と、実際の弁体の応答特性を検出する応答特性検出手段
と、前記応答特性検出手段により検出された実際の応答
特性に基づいて、前記補正制御量を補正する補正制御量
補正手段と、前記基本制御量と、前記補正制御量補正手
段により補正された補正制御量と、に基づいて、前記作
動油圧制御弁の開度制御を行なう開度制御手段と、を含
んで構成した。
し、それに基づいて、前記補正制御量を補正するように
すれば、例えば、実際の応答特性と、目標応答特性と、
の相違を抑制する方向に、補正制御量(制御ゲイン)を
補正することができるので、作動油の経時劣化(例えば
オイルダイリューションや性状変化)或いは作動油性状
自体の相違などによる作動油粘度の相違に応じて、作動
油圧制御弁の開度制御特性を補正できるから、可変動弁
装置に対する要求応答特性を達成しながら、良好に目標
開特性を達成させることが可能となり、延いては機関運
転性、排気性能等を改善することができる。
フィードフォワード制御の何れにも適用できるものであ
る。請求項2に記載の発明では、前記基本制御量及び前
記補正制御量が、機関運転状態に応じて演算される構成
とした。かかる構成とすれば、よりきめ細かく前記基本
制御量及び前記補正制御量を演算することができるの
で、より一層高精度に、可変動弁装置に対する要求応答
特性を達成しながら、良好に目標開特性を達成させるこ
とが可能となり、延いては機関運転性、排気性能等をよ
り一層改善することができる。
量補正手段により補正された補正制御量を記憶して、次
回開度制御時には、前記基本制御量と、前記記憶した補
正制御量と、に基づいて、前記作動油圧制御弁の開度制
御を行なう手段を含んで構成した。かかる構成とすれ
ば、次回開度制御開始時から、実際の作動油粘度に応じ
た補正制御量を演算できることになるから、より早期か
ら要求応答特性を達成しながら、良好に目標開特性を達
成させることが可能となる。
た補正制御量が、機関運転状態に応じて記憶されるよう
にした。かかる構成とすれば、より一層高精度に、可変
動弁装置に対する要求応答特性を達成しながら、良好に
目標開特性を達成させることが可能となり、延いては機
関運転性、排気性能等をより一層改善することができ
る。
ば、実際の応答特性と、目標応答特性と、の相違を抑制
する方向に、補正制御量を補正することができるので、
作動油の経時劣化或いは作動油性状自体の相違などによ
る作動油粘度の相違に応じて、作動油圧制御弁の開度制
御特性を補正できるから、可変動弁装置に対する要求応
答特性を達成しながら、良好に目標開特性を達成させる
ことが可能となり、延いては機関運転性、排気性能等を
改善することができる。
細かく前記基本制御量及び前記補正制御量を演算するこ
とができるので、一層高精度に、可変動弁装置に対する
要求応答特性を達成しながら、良好に目標開特性を達成
させることが可能となり、延いては機関運転性、排気性
能等を一層改善することができる。請求項3に記載の発
明によれば、次回開度制御開始時から、実際の作動油粘
度に応じた補正制御量を演算できることになるから、よ
り早期から要求応答特性を達成しながら、良好に目標開
特性を達成させることができる。
高精度に、可変動弁装置に対する要求応答特性を達成し
ながら、良好に目標開特性を達成させることができ、延
いては機関運転性、排気性能等をより一層改善すること
ができる。
を、添付の図面に基づいて説明する。図2は、本発明の
一実施の形態のシステム構成の概略を示した図である。
図2において、エンジン101 には、可変動弁装置102 に
より開特性(開弁時期、閉弁時期、開弁期間、作動角、
リフト量など)を可変制御される吸気弁104 及び排気弁
105 が装着されている。各気筒の吸気ポート106 には、
燃料噴射弁107が装着され、燃焼室108 には点火栓109
及び点火コイル110 が装着されている。
て吸気弁104 及び排気弁105 (若しくは吸気弁と排気弁
の何れか一方であっても良い)のバルブ開特性を可変制
御する油圧式の可変動弁装置であり、この作動油圧の供
給は、後述するコントロールユニット111 からの制御信
号(本実施形態では、デューティ制御信号)によって開
度制御されるデューティ制御弁(ソレノイド弁など)10
3 (作動油圧制御弁)によって調整される構成となって
いる。
102 の構成の一例を示す。即ち、各気筒には2本の吸気
弁104 ( ここでは、吸気弁104 で代表して説明するが、
排気弁105 についても同様に適用できる) に対応した単
一のロッカアーム1が設けられている。前記ロッカアー
ム1の基端は、各気筒に共通な中空のメインロッカシャ
フト3を介してシリンダヘッドに揺動自在に支持され、
ロッカアーム1の二股の各先端は、吸気弁104 のステム
頂部に当接する。
に形成され、ロッカアーム1には略その中央上方に単一
の自由カムフォロア2が設けられている。そして、図4
において、自由カムフォロア2の両側には低速用カム2
1,21が当接するローラ11,11が設けられている。自由
カムフォロア2の基端は、サブロッカシャフト16を介し
てロッカアーム1に揺動自在(相対回転可能)に支持さ
れている。自由カムフォロア2は吸気弁104 に当接する
部位を持たず、その先端には高速用カム22に摺接するカ
ムフォロア部2Aが円弧状に突出して形成されている。
プリングリテーナ29を摺動自在に嵌合する凹部27が形成
され、前記スプリングリテーナ29は、その基端が前記凹
部27の底面に支持されるコイルスプリング26の弾性付勢
力によって、ロッカシャフト3に当接するようになって
いる。更に、前述の自由カムフォロア2には、カムフォ
ロア部2Aの下側に、後述のレバー部材7が係合する段
部2Bと、これに連なる傾斜部2Cとが形成されてい
る。また、ロッカアーム1の下方側には、ロッカシャフ
ト3の側方でピン6に揺動自在に支承されたレバー部材
7が設けられている。
Aが一体に形成され、ロッカアーム1に形成された凹部
8に収容されたリターンスプリング9及びスプリングリ
テーナ10で、前述の自由カムフォロア2との係合が解除
される方向に付勢されている。一方、レバー部材7の下
端部には、ロッカアーム1に設けられた油圧室34に対す
る作動油圧の供給によって駆動される作動プランジャ31
が当接している。
ロッカアーム1及びメインロッカシャフト3の内部を通
して設けられる。ロッカアーム1には、油圧室34に一端
が開口すると共に、他端がメインロッカシャフト3に対
する軸受面に貫通する通孔41が形成されている。また、
メインロッカシャフト3の内部にはオイルギャラリ42が
軸方向に形成され、このオイルギャラリ42は通孔43を介
してロッカアーム1の通孔41と連通している。
ールユニット111 でその作動が制御される作動油圧制御
弁103 を介して、エンジンによって駆動されるオイルポ
ンプ(図示省略)の吐出油圧が所定圧に調整されて導か
れる。低速用カム21,21とこれらの間の高速用カム22と
は、それぞれ共通のカムシャフト20に一体形成され、エ
ンジンの低回転時と高回転時とにおいて要求されるバル
ブリフト特性(開特性)を満足するように異なる形状に
形成されている。つまり、高速用カム22は、低速用カム
21に比べ、バルブリフト量若しくはバルブ開期間の少な
くとも一方を大きくするカムプロフィールを有してい
る。なお、本実施形態では、バルブリフト量と開期間と
を共に大きくするものであり、前記高速用カム22と低速
用カム21との使い分けによってバルブ開特性を2種類の
切り換えることが可能となっている。
圧室34に作動油圧が供給されない状態(作動油圧制御弁
103 による油圧リリーフ状態)では、ロッカアーム1は
低速用カム21のカムプロフィールに従って揺動し、各吸
気弁104 の開閉駆動を行う。このとき、自由カムフォロ
ア2は高速用カム22によって揺動されるものの、スプリ
ング9の付勢力により、レバー部材7は図5に実線で示
す位置にある。従って、自由カムフォロア2から入力が
あっても、スプリング26が撓むのみで、ロッカアーム1
の動きが影響されることはない。
103 を介して所定の作動油圧が供給されると、作動プラ
ンジャ31がレバー部材7をリターンスプリング9に抗し
て揺動させ、図5で破線で示す位置にもらたす。この状
態では、レバー部材7の端部が、自由カムフォロア2の
段部2Bに係合することにより、ロッカアーム1及びカ
ムフォロア2が連結され一体となって、メインロッカシ
ャフト3を中心として揺動することになる。
較して、バルブ開角度及びバルブリフト量が共に大とな
るように形成されているから、自由カムフォロア2がロ
ッカアーム1と一体化された揺動時は、ロッカアーム1
のローラ11が低速用カム21から浮き上がり、各吸気弁10
4 は高速用カム22のプロフィールに従って開閉駆動さ
れ、開角度及びリフト量が共に大きくなる。
切り換えは、作動油圧制御弁103 の制御により油圧室34
に導かれる油圧を低下させ、リターンスプリング9の弾
性復元力によりレバー部材7及び作動プランジャ31が元
の位置(図5の実線位置)に移動して、ロッカアーム1
の拘束を解除することによって行われる。このように、
作動油圧制御弁103 による油圧室34に対する作動油圧の
供給によって、低速用カム22のプロフィールに従った低
速域に適合するバルブ開特性と、高速用カム21のプロフ
ィールに従った低速用カム22よりも開角度及びリフト量
の大きな高速域に適合するバルブ開特性とのいずれを切
り換え選択できるようになっている。
速用カム22との切り換えを、前述のように、レバー部材
7の揺動によって前記ロッカアーム1とカムフォロア2
とを連結させるか否かによって行わせる構成としたが、
カムの切り換え機構を上記に限定するものではない。例
えば、特開昭63−167016号公報,特開昭63−
57805号公報等に開示されるもののように、高速用
ロッカアームと低速用ロッカアームとを、ロッカシャフ
トと平行な方向における嵌合穴とプランジャとの係合,
解除によって選択的に連結させることで、高速用カムと
低速用カムとの切り換えが行われる構成であっても良
い。
く、作動角一定のままカム位相を任意に制御し得るカム
スプロケットをカムシャフトに取付け、バルブ開閉時期
を速度域毎の適正時期に(任意に)制御可能な可変バル
ブタイミング制御装置などであっても良い。また、可変
動弁装置102 は、吸気弁(或いは排気弁)のリフト量を
可変制御できる機構を備えたものでも良いし、吸気弁や
排気弁の作動角(開弁から閉弁までの角度)を可変に
(任意に)制御できる装置(例えば、カム軸の回転中心
を偏心させることで、作動角を変化させる装置)等とす
ることもできる。
整により、バルブの開特性を可変制御できるものであれ
ば良く、特定のものに限定されるものではない。なお、
上記構成の可変動弁装置102 は、マイクロコンピュータ
を内蔵した前記コントロールユニット111 からの制御信
号( デューティ信号) を受けて駆動される作動油圧制御
弁103 を介して駆動制御されることになるが、コントロ
ールユニット111 では、エンジン回転速度Neを検出す
る回転速度センサ112 ,エンジンの吸入空気流量Qaを
検出するエアフローメータ113 ,エンジンの冷却水温度
Tw(延いてはエンジン温度、作動油温度)を検出する
水温センサ114 ,エンジンの吸気温度T01を検出する吸
気温センサ115 等からの検出信号(機関運転状態)を入
力し、これら検出信号(機関運転状態)に基づいてバル
ブ開特性を決定(演算)し、該決定(演算結果)に対応
するバルブ開特性へ制御状態(作動油圧)を制御すべ
く、前記作動油圧制御弁103 に制御信号( デューティ信
号) を出力するようになっている。
103 への制御信号( デューティ信号) は、図7に示すよ
うな形で与えられる。即ち、デューティ比をVTCDT
Yとし、下記(1) 式により0〜100%まで変化させる
ことで、前記作動油圧制御弁103 の開度を制御し、作動
油圧を所定に制御することができるようになっている。
CFUL♯ VTCPID;PID制御量(例えばクランク角度或い
はカム角度) VTCFUL♯;単位合わせ定数 KPIDTY♯;ソレノイド弁の特性合わせ定数 なお、前記VTCBAS♯『基本デューティ量(%)』
は、マップ検索等により、前記検出信号(機関運転状
態)に基づき設定されるバルブ開特性(目標開弁時期、
作動角など)に応じて演算(設定)される。即ち、目標
開特性を達成するための基本制御量である。
御ゲイン)は、前記検出信号(例えば、エンジン回転速
度Neやエンジンの冷却水温度などの機関運転状態)に
基づき設定される要求制御応答特性を達成するべく演算
(設定)(マップ検索など)されるVTCPID『PI
D制御量(角度)』に基づいて演算されるものである。
度)』は、例えば、目標値と現在値との偏差と、所定係
数(例えば、エンジン回転速度Neやエンジンの冷却水
温度などに基づき設定されるもので、後述するBに相当
する)と、を乗算することで得られるものである。な
お、所謂P分補正量、I分補正量、D分補正量の何れか
と考えることができ、或いはこれらを一体として含めた
ものと考えることも可能である。即ち、本発明の補正制
御量に相当するものである。
性(応答速度確保、ハンチング防止など)を達成つつ、
目標開特性(目標開弁時期、作動角など)が得られるよ
うに、作動油圧制御弁103 の開度が制御されることとな
る。しかしながら、既述したように、従来においては、
前記PID制御量延いては前記PIDDTY(%)(即
ち、制御ゲイン)の演算・設定に、経時劣化的なもの、
即ち、現在使用中の実際の作動油性状等が考慮されてい
なかったために、実際には要求制御応答特性を達成でき
ない場合があり、機関運転性、排気性能等を低下させて
しまう惧れがあった。
ユニット111 では、図8に示すようようなフローチャー
ト(補正制御量補正ルーチン)を実行するようになって
いる。なお、以下に説明するように、本発明にかかる基
本制御量演算手段、補正制御量演算手段、応答特性検出
手段、補正制御量補正手段、開度制御手段としての機能
は、コントロールユニット111 がソフトウェア的に奏す
ることになる。
る。以下同様)では、目標開特性に変更があったか否か
を検出する。例えば、目標開弁時期(VTC目標)が0
deg →40deg となったか否か(吸気弁104 の目標開弁
時期を、例えばクランク角度で、下死点から下死点後4
0度に変更せよとの指令があったか否か)等を検出す
る。
あれば本フローを終了する。ステップ2では、目標開弁
時期の切り換え開始から切り換え完了間において、実際
の応答時間A(例えば、1deg 変化するのに要した時
間。又は応答速度等であっても良い)を計測する。な
お、本実施形態においては、吸気弁104 (或いは排気弁
105 )の開閉時期等を検出することができるカムフェー
ズセンサ116 が設けられており、コントロールユニット
111 は、該カムフェーズセンサ116 の検出値に基づい
て、前記応答時間Aを計測することができるようになっ
ている。
等を参照して、エンジン回転速度Neとエンジンの冷却
水温度(或いは油温)とから、設定応答時間Bを求め
る。なお、このBは、エンジン温度(作動油温度)によ
る作動油の粘度変化等を加味して設定されているもので
ある。ステップ4では、下記演算を行なう。
よる作動油の粘度変化等を加味して予め設定されている
設定応答時間B{所定性状(所定の粘度指数で製造さ
れ、劣化等が加味されていない状態)の作動油を使用し
た場合に得られるであろう応答時間に相当}を差し引く
ことで、実際の応答特性(応答速度)と、予め設定され
ている応答特性(応答速度)と、の相違を把握する。な
お、A>B,A<B,A=Bの何れの場合にも適用可能
である。
記の補正演算を行い、その結果を用いて、前記VTCP
ID(PID制御量)延いては前記PIDDTY(%)
(即ち、制御ゲイン)を補正演算し、これに基づき最終
的なデューティ比(VTCDTY)を演算して、PID
制御を実行する。 B←B+C なお、C>0,C<0,C=0の何れの場合にも適用可
能である。
られたBを、ステップ3で説明したマップの新たなマッ
プ値として記憶更新して、本フローを終了する。このよ
うに、本実施形態によれば、実際の応答時間A(実際の
応答特性に相当)から、所定性状の作動油を使用した場
合に得られるであろう応答時間B(予め定めた応答特性
に相当)を差し引くことで、実際の応答特性(応答速
度)と、予め設定されている応答特性(応答速度)と、
の相違を把握し、その相違を抑制する方向に、制御ゲイ
ン(補正制御量)を補正するようにしたので、作動油の
経時劣化(例えばオイルダイリューションや性状変化)
或いは作動油性状自体の相違などによる作動油粘度の相
違に応じて可変動弁装置101 の作動応答特性を補正する
ことができるので、要求応答特性を達成しながら、良好
に目標開特性を達成させることが可能となり、延いては
機関運転性、排気性能等を改善することができる。
御、フィードフォワード制御の何れにも適用できるもの
である。また、上記実施形態のように、ステップ6を設
け、前記補正されたBを、マップに更新記憶させるよう
にすれば、次回目標開特性変更時から、実際の作動油粘
度に応じた制御ゲインを設定できることになるから、よ
り早期から要求応答特性を達成しながら、良好に目標開
特性を達成させることが可能となる。ただし、前記補正
されたBを、マップに更新記憶させない構成とする(即
ち、ステップ6を省略する)ことも、勿論できるもので
ある。
記憶させる場合、他の領域の値については、補間演算等
により併せて補正するようにすることもできる。
IV断面図) 。
V断面図)。
VI断面図) 。
の一例を示すタイムチャート。
を説明するフローチャート。
れる可変動弁装置の駆動制御装置に関する。
状態に応じて制御する目的や、低中速運転時の高トルク
特性と高速運転時の出力向上とを両立させる等の目的
で、吸気弁や排気弁の開特性(開弁時期、開弁期間、作
動角、リフト量など)を可変制御できるようにした可変
動弁装置が種々知られている(特開昭63−16701
6号公報,特開昭63−57805号公報,特開平5−
171909号公報等参照)。
置において、作動油圧を制御することによって、吸気弁
や排気弁の開特性の可変制御を行うようにした場合、そ
の作動油圧の制御を、デューティ制御弁(ソレノイド弁
など)を介したPI(比例積分)制御、PD(比例微
分)制御、PID(比例積分微分)制御など(以下、P
ID制御で代表させる)により行なうようにしたものが
ある。なお、上記制御の概念には、フィードバック制
御、フィードフォワード(オープン)制御の何れも含ま
れる。
るためのPID制御での、従来における制御ゲインの設
定は、油水温(延いてはエンジン温度)やエンジン回転
速度に基づいて設定されるに過ぎないものであったた
め、以下のような惧れがあった。即ち、従来において
は、油水温を考慮することで、作動油温度に応じた粘度
変化による可変動弁装置のバルブ開特性の切り換え応答
速度の変化に追従させて、PID制御を実行させる(即
ち、制御ゲインを設定する)ことはできたが、エンジン
温度(作動油温度)以外の作動油の粘度変化には追従さ
せることができなかったため、例えば、ある条件によっ
てはバルブ開特性の切り換え応答速度が要求の応答速度
をもって行なわれなくなる惧れがあり、機関運転性、排
気性能等を低下させてしまう惧れがあった。
ばガソリン等によるオイルダイリューションや煤混入等
による性状変化)や、或いは作動油性状の相違(例えば
メーカー間での相違、或いは使用作動油そのものの相違
など)などにより作動油の粘度が変化した場合には、該
作動油粘度の変化に応じた可変動弁装置の作動応答性の
変化に追従させて、PID制御を良好に実行させる(即
ち、制御ゲインを設定する)ことができなかったため、
要求応答性を達成できず、機関運転性、排気性能等を低
下させてしまう惧れがあった。
ものであり、可変動弁装置の駆動制御装置であって、作
動油の経時劣化や作動油性状の相違などに伴う作動油粘
度変化に追従して良好に可変動弁装置の駆動制御を行な
えるようにした可変動弁装置の駆動制御装置を提供する
ことを目的とする。
載の発明は、図1に示すように、作動油圧制御弁の開度
を制御することで作動油圧を制御して、内燃機関の吸気
弁或いは排気弁の少なくとも一方の開特性を可変に制御
するようにした可変動弁装置の駆動制御装置であって、
前記開特性を、目標開特性に制御するのに必要な基本制
御量を演算する基本制御量演算手段と、前記弁体の開特
性を、所定の応答特性で目標開特性に収束・維持させる
のに必要な補正制御量を演算する補正制御量演算手段
と、実際の弁体の応答特性を検出する応答特性検出手段
と、前記応答特性検出手段により検出された実際の応答
特性に基づいて、前記補正制御量を補正する補正制御量
補正手段と、前記基本制御量と、前記補正制御量補正手
段により補正された補正制御量と、に基づいて、前記作
動油圧制御弁の開度制御を行なう開度制御手段と、を含
んで構成した。
し、それに基づいて、前記補正制御量を補正するように
すれば、例えば、実際の応答特性と、目標応答特性と、
の相違を抑制する方向に、補正制御量(制御ゲイン)を
補正することができるので、作動油の経時劣化(例えば
オイルダイリューションや性状変化)或いは作動油性状
自体の相違などによる作動油粘度の相違に応じて、作動
油圧制御弁の開度制御特性を補正できるから、可変動弁
装置に対する要求応答特性を達成しながら、良好に目標
開特性を達成させることが可能となり、延いては機関運
転性、排気性能等を改善することができる。
フィードフォワード制御の何れにも適用できるものであ
る。請求項2に記載の発明では、前記基本制御量及び前
記補正制御量が、機関運転状態に応じて演算される構成
とした。かかる構成とすれば、よりきめ細かく前記基本
制御量及び前記補正制御量を演算することができるの
で、より一層高精度に、可変動弁装置に対する要求応答
特性を達成しながら、良好に目標開特性を達成させるこ
とが可能となり、延いては機関運転性、排気性能等をよ
り一層改善することができる。
量補正手段により補正された補正制御量を記憶して、次
回開度制御時には、前記基本制御量と、前記記憶した補
正制御量と、に基づいて、前記作動油圧制御弁の開度制
御を行なう手段を含んで構成した。かかる構成とすれ
ば、次回開度制御開始時から、実際の作動油粘度に応じ
た補正制御量を演算できることになるから、より早期か
ら要求応答特性を達成しながら、良好に目標開特性を達
成させることが可能となる。
た補正制御量が、機関運転状態に応じて記憶されるよう
にした。かかる構成とすれば、より一層高精度に、可変
動弁装置に対する要求応答特性を達成しながら、良好に
目標開特性を達成させることが可能となり、延いては機
関運転性、排気性能等をより一層改善することができ
る。
ば、実際の応答特性と、目標応答特性と、の相違を抑制
する方向に、補正制御量を補正することができるので、
作動油の経時劣化或いは作動油性状自体の相違などによ
る作動油粘度の相違に応じて、作動油圧制御弁の開度制
御特性を補正できるから、可変動弁装置に対する要求応
答特性を達成しながら、良好に目標開特性を達成させる
ことが可能となり、延いては機関運転性、排気性能等を
改善することができる。
細かく前記基本制御量及び前記補正制御量を演算するこ
とができるので、一層高精度に、可変動弁装置に対する
要求応答特性を達成しながら、良好に目標開特性を達成
させることが可能となり、延いては機関運転性、排気性
能等を一層改善することができる。請求項3に記載の発
明によれば、次回開度制御開始時から、実際の作動油粘
度に応じた補正制御量を演算できることになるから、よ
り早期から要求応答特性を達成しながら、良好に目標開
特性を達成させることができる。
高精度に、可変動弁装置に対する要求応答特性を達成し
ながら、良好に目標開特性を達成させることができ、延
いては機関運転性、排気性能等をより一層改善すること
ができる。
を、添付の図面に基づいて説明する。図2は、本発明の
一実施の形態のシステム構成の概略を示した図である。
図2において、エンジン101 には、可変動弁装置102 に
より開特性(開弁時期、閉弁時期、開弁期間、作動角、
リフト量など)を可変制御される吸気弁104 及び排気弁
105 が装着されている。各気筒の吸気ポート106 には、
燃料噴射弁107が装着され、燃焼室108 には点火栓109
及び点火コイル110 が装着されている。
て吸気弁104 及び排気弁105 (若しくは吸気弁と排気弁
の何れか一方であっても良い)のバルブ開特性を可変制
御する油圧式の可変動弁装置であり、この作動油圧の供
給は、後述するコントロールユニット111 からの制御信
号(本実施形態では、デューティ制御信号)によって開
度制御されるデューティ制御弁(ソレノイド弁など)10
3 (作動油圧制御弁)によって調整される構成となって
いる。
102 の構成の一例を示す。即ち、各気筒には2本の吸気
弁104 ( ここでは、吸気弁104 で代表して説明するが、
排気弁105 についても同様に適用できる) に対応した単
一のロッカアーム1が設けられている。前記ロッカアー
ム1の基端は、各気筒に共通な中空のメインロッカシャ
フト3を介してシリンダヘッドに揺動自在に支持され、
ロッカアーム1の二股の各先端は、吸気弁104 のステム
頂部に当接する。
に形成され、ロッカアーム1には略その中央上方に単一
の自由カムフォロア2が設けられている。そして、図4
において、自由カムフォロア2の両側には低速用カム2
1,21が当接するローラ11,11が設けられている。自由
カムフォロア2の基端は、サブロッカシャフト16を介し
てロッカアーム1に揺動自在(相対回転可能)に支持さ
れている。自由カムフォロア2は吸気弁104 に当接する
部位を持たず、その先端には高速用カム22に摺接するカ
ムフォロア部2Aが円弧状に突出して形成されている。
プリングリテーナ29を摺動自在に嵌合する凹部27が形成
され、前記スプリングリテーナ29は、その基端が前記凹
部27の底面に支持されるコイルスプリング26の弾性付勢
力によって、ロッカシャフト3に当接するようになって
いる。更に、前述の自由カムフォロア2には、カムフォ
ロア部2Aの下側に、後述のレバー部材7が係合する段
部2Bと、これに連なる傾斜部2Cとが形成されてい
る。また、ロッカアーム1の下方側には、ロッカシャフ
ト3の側方でピン6に揺動自在に支承されたレバー部材
7が設けられている。
Aが一体に形成され、ロッカアーム1に形成された凹部
8に収容されたリターンスプリング9及びスプリングリ
テーナ10で、前述の自由カムフォロア2との係合が解除
される方向に付勢されている。一方、レバー部材7の下
端部には、ロッカアーム1に設けられた油圧室34に対す
る作動油圧の供給によって駆動される作動プランジャ31
が当接している。
ロッカアーム1及びメインロッカシャフト3の内部を通
して設けられる。ロッカアーム1には、油圧室34に一端
が開口すると共に、他端がメインロッカシャフト3に対
する軸受面に貫通する通孔41が形成されている。また、
メインロッカシャフト3の内部にはオイルギャラリ42が
軸方向に形成され、このオイルギャラリ42は通孔43を介
してロッカアーム1の通孔41と連通している。
ールユニット111 でその作動が制御される作動油圧制御
弁103 を介して、エンジンによって駆動されるオイルポ
ンプ(図示省略)の吐出油圧が所定圧に調整されて導か
れる。低速用カム21,21とこれらの間の高速用カム22と
は、それぞれ共通のカムシャフト20に一体形成され、エ
ンジンの低回転時と高回転時とにおいて要求されるバル
ブリフト特性(開特性)を満足するように異なる形状に
形成されている。つまり、高速用カム22は、低速用カム
21に比べ、バルブリフト量若しくはバルブ開期間の少な
くとも一方を大きくするカムプロフィールを有してい
る。なお、本実施形態では、バルブリフト量と開期間と
を共に大きくするものであり、前記高速用カム22と低速
用カム21との使い分けによってバルブ開特性を2種類の
切り換えることが可能となっている。
圧室34に作動油圧が供給されない状態(作動油圧制御弁
103 による油圧リリーフ状態)では、ロッカアーム1は
低速用カム21のカムプロフィールに従って揺動し、各吸
気弁104 の開閉駆動を行う。このとき、自由カムフォロ
ア2は高速用カム22によって揺動されるものの、スプリ
ング9の付勢力により、レバー部材7は図5に実線で示
す位置にある。従って、自由カムフォロア2から入力が
あっても、スプリング26が撓むのみで、ロッカアーム1
の動きが影響されることはない。
103 を介して所定の作動油圧が供給されると、作動プラ
ンジャ31がレバー部材7をリターンスプリング9に抗し
て揺動させ、図5で破線で示す位置にもらたす。この状
態では、レバー部材7の端部が、自由カムフォロア2の
段部2Bに係合することにより、ロッカアーム1及びカ
ムフォロア2が連結され一体となって、メインロッカシ
ャフト3を中心として揺動することになる。
較して、バルブ開角度及びバルブリフト量が共に大とな
るように形成されているから、自由カムフォロア2がロ
ッカアーム1と一体化された揺動時は、ロッカアーム1
のローラ11が低速用カム21から浮き上がり、各吸気弁10
4 は高速用カム22のプロフィールに従って開閉駆動さ
れ、開角度及びリフト量が共に大きくなる。
切り換えは、作動油圧制御弁103 の制御により油圧室34
に導かれる油圧を低下させ、リターンスプリング9の弾
性復元力によりレバー部材7及び作動プランジャ31が元
の位置(図5の実線位置)に移動して、ロッカアーム1
の拘束を解除することによって行われる。このように、
作動油圧制御弁103 による油圧室34に対する作動油圧の
供給によって、低速用カム22のプロフィールに従った低
速域に適合するバルブ開特性と、高速用カム21のプロフ
ィールに従った低速用カム22よりも開角度及びリフト量
の大きな高速域に適合するバルブ開特性とのいずれを切
り換え選択できるようになっている。
速用カム22との切り換えを、前述のように、レバー部材
7の揺動によって前記ロッカアーム1とカムフォロア2
とを連結させるか否かによって行わせる構成としたが、
カムの切り換え機構を上記に限定するものではない。例
えば、特開昭63−167016号公報,特開昭63−
57805号公報等に開示されるもののように、高速用
ロッカアームと低速用ロッカアームとを、ロッカシャフ
トと平行な方向における嵌合穴とプランジャとの係合,
解除によって選択的に連結させることで、高速用カムと
低速用カムとの切り換えが行われる構成であっても良
い。
く、作動角一定のままカム位相を任意に制御し得るカム
スプロケットをカムシャフトに取付け、バルブ開閉時期
を速度域毎の適正時期に(任意に)制御可能な可変バル
ブタイミング制御装置などであっても良い。また、可変
動弁装置102 は、吸気弁(或いは排気弁)のリフト量を
可変制御できる機構を備えたものでも良いし、吸気弁や
排気弁の作動角(開弁から閉弁までの角度)を可変に
(任意に)制御できる装置(例えば、カム軸の回転中心
を偏心させることで、作動角を変化させる装置)等とす
ることもできる。
整により、バルブの開特性を可変制御できるものであれ
ば良く、特定のものに限定されるものではない。なお、
上記構成の可変動弁装置102 は、マイクロコンピュータ
を内蔵した前記コントロールユニット111 からの制御信
号( デューティ信号) を受けて駆動される作動油圧制御
弁103 を介して駆動制御されることになるが、コントロ
ールユニット111 では、エンジン回転速度Neを検出す
る回転速度センサ112 ,エンジンの吸入空気流量Qaを
検出するエアフローメータ113 ,エンジンの冷却水温度
Tw(延いてはエンジン温度、作動油温度)を検出する
水温センサ114 ,エンジンの吸気温度T01を検出する吸
気温センサ115 等からの検出信号(機関運転状態)を入
力し、これら検出信号(機関運転状態)に基づいてバル
ブ開特性を決定(演算)し、該決定(演算結果)に対応
するバルブ開特性へ制御状態(作動油圧)を制御すべ
く、前記作動油圧制御弁103 に制御信号( デューティ信
号) を出力するようになっている。
103 への制御信号( デューティ信号) は、図7に示すよ
うな形で与えられる。即ち、デューティ比をVTCDT
Yとし、下記(1) 式により0〜100%まで変化させる
ことで、前記作動油圧制御弁103 の開度を制御し、作動
油圧を所定に制御することができるようになっている。
CFUL♯ VTCPID;PID制御量(例えばクランク角度或い
はカム角度) VTCFUL♯;単位合わせ定数 KPIDTY♯;ソレノイド弁の特性合わせ定数 なお、前記VTCBAS♯『基本デューティ量(%)』
は、マップ検索等により、前記検出信号(機関運転状
態)に基づき設定されるバルブ開特性(目標開弁時期、
作動角など)に応じて演算(設定)される。即ち、目標
開特性を達成するための基本制御量である。
御ゲイン)は、前記検出信号(例えば、エンジン回転速
度Neやエンジンの冷却水温度などの機関運転状態)に
基づき設定される要求制御応答特性を達成するべく演算
(設定)(マップ検索など)されるVTCPID『PI
D制御量(角度)』に基づいて演算されるものである。
度)』は、例えば、目標値と現在値との偏差と、所定係
数(例えば、エンジン回転速度Neやエンジンの冷却水
温度などに基づき設定されるもので、後述するBに相当
する)と、を乗算することで得られるものである。な
お、所謂P分補正量、I分補正量、D分補正量の何れか
と考えることができ、或いはこれらを一体として含めた
ものと考えることも可能である。即ち、本発明の補正制
御量に相当するものである。
性(応答速度確保、ハンチング防止など)を達成つつ、
目標開特性(目標開弁時期、作動角など)が得られるよ
うに、作動油圧制御弁103 の開度が制御されることとな
る。しかしながら、既述したように、従来においては、
前記PID制御量延いては前記PIDDTY(%)(即
ち、制御ゲイン)の演算・設定に、経時劣化的なもの、
即ち、現在使用中の実際の作動油性状等が考慮されてい
なかったために、実際には要求制御応答特性を達成でき
ない場合があり、機関運転性、排気性能等を低下させて
しまう惧れがあった。
ユニット111 では、図8に示すようようなフローチャー
ト(補正制御量補正ルーチン)を実行するようになって
いる。なお、以下に説明するように、本発明にかかる基
本制御量演算手段、補正制御量演算手段、応答特性検出
手段、補正制御量補正手段、開度制御手段としての機能
は、コントロールユニット111 がソフトウェア的に奏す
ることになる。
る。以下同様)では、目標開特性に変更があったか否か
を検出する。例えば、目標開弁時期(VTC目標)が0
deg →40deg となったか否か(吸気弁104 の目標開弁
時期を、例えばクランク角度で、下死点から下死点後4
0度に変更せよとの指令があったか否か)等を検出す
る。
あれば本フローを終了する。ステップ2では、目標開弁
時期の切り換え開始から切り換え完了間において、実際
の応答時間A(例えば、1deg 変化するのに要した時
間。又は応答速度等であっても良い)を計測する。な
お、本実施形態においては、吸気弁104 (或いは排気弁
105 )の開閉時期等を検出することができるカムフェー
ズセンサ116 が設けられており、コントロールユニット
111 は、該カムフェーズセンサ116 の検出値に基づい
て、前記応答時間Aを計測することができるようになっ
ている。
等を参照して、エンジン回転速度Neとエンジンの冷却
水温度(或いは油温)とから、設定応答時間Bを求め
る。なお、このBは、エンジン温度(作動油温度)によ
る作動油の粘度変化等を加味して設定されているもので
ある。ステップ4では、下記演算を行なう。
よる作動油の粘度変化等を加味して予め設定されている
設定応答時間B{所定性状(所定の粘度指数で製造さ
れ、劣化等が加味されていない状態)の作動油を使用し
た場合に得られるであろう応答時間に相当}を差し引く
ことで、実際の応答特性(応答速度)と、予め設定され
ている応答特性(応答速度)と、の相違を把握する。な
お、A>B,A<B,A=Bの何れの場合にも適用可能
である。
記の補正演算を行い、その結果を用いて、前記VTCP
ID(PID制御量)延いては前記PIDDTY(%)
(即ち、制御ゲイン)を補正演算し、これに基づき最終
的なデューティ比(VTCDTY)を演算して、PID
制御を実行する。 B←B+C なお、C>0,C<0,C=0の何れの場合にも適用可
能である。
られたBを、ステップ3で説明したマップの新たなマッ
プ値として記憶更新して、本フローを終了する。このよ
うに、本実施形態によれば、実際の応答時間A(実際の
応答特性に相当)から、所定性状の作動油を使用した場
合に得られるであろう応答時間B(予め定めた応答特性
に相当)を差し引くことで、実際の応答特性(応答速
度)と、予め設定されている応答特性(応答速度)と、
の相違を把握し、その相違を抑制する方向に、制御ゲイ
ン(補正制御量)を補正するようにしたので、作動油の
経時劣化(例えばオイルダイリューションや性状変化)
或いは作動油性状自体の相違などによる作動油粘度の相
違に応じて可変動弁装置101 の作動応答特性を補正する
ことができるので、要求応答特性を達成しながら、良好
に目標開特性を達成させることが可能となり、延いては
機関運転性、排気性能等を改善することができる。
御、フィードフォワード制御の何れにも適用できるもの
である。また、上記実施形態のように、ステップ6を設
け、前記補正されたBを、マップに更新記憶させるよう
にすれば、次回目標開特性変更時から、実際の作動油粘
度に応じた制御ゲインを設定できることになるから、よ
り早期から要求応答特性を達成しながら、良好に目標開
特性を達成させることが可能となる。ただし、前記補正
されたBを、マップに更新記憶させない構成とする(即
ち、ステップ6を省略する)ことも、勿論できるもので
ある。
記憶させる場合、他の領域の値については、補間演算等
により併せて補正するようにすることもできる。
IV断面図) 。
V断面図)。
VI断面図) 。
の一例を示すタイムチャート。
を説明するフローチャート。
Claims (4)
- 【請求項1】作動油圧制御弁の開度を制御することで作
動油圧を制御して、内燃機関の吸気弁或いは排気弁の少
なくとも一方の開特性を可変に制御するようにした可変
動弁装置の駆動制御装置であって、 前記開特性を、目標開特性に制御するのに必要な基本制
御量を演算する基本制御量演算手段と、 前記弁体の開特性を、所定の応答特性で目標開特性に収
束・維持させるのに必要な補正制御量を演算する補正制
御量演算手段と、 実際の弁体の応答特性を検出する応答特性検出手段と、 前記応答特性検出手段により検出された実際の応答特性
に基づいて、前記補正制御量を補正する補正制御量補正
手段と、 前記基本制御量と、前記補正制御量補正手段により補正
された補正制御量と、に基づいて、前記作動油圧制御弁
の開度制御を行なう開度制御手段と、 を含んで構成したことを特徴とする可変動弁装置の駆動
制御装置。 - 【請求項2】前記基本制御量及び前記補正制御量が、機
関運転状態に応じて演算されることを特徴とする請求項
1に記載の可変動弁装置の駆動制御装置。 - 【請求項3】前記補正制御量補正手段により補正された
補正制御量を記憶して、次回開度制御時には、前記基本
制御量と、前記記憶した補正制御量と、に基づいて、前
記作動油圧制御弁の開度制御を行なう手段を含んで構成
したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の可
変動弁装置の駆動制御装置。 - 【請求項4】前記補正された補正制御量が、機関運転状
態に応じて記憶されることを特徴とする請求項3に記載
の可変動弁装置の駆動制御装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP04018398A JP3764813B2 (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 可変動弁装置の駆動制御装置 |
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JPH11236831A true JPH11236831A (ja) | 1999-08-31 |
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