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JP2011064164A - Cam phase variable type internal combustion engine - Google Patents

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JP2011064164A
JP2011064164A JP2009216951A JP2009216951A JP2011064164A JP 2011064164 A JP2011064164 A JP 2011064164A JP 2009216951 A JP2009216951 A JP 2009216951A JP 2009216951 A JP2009216951 A JP 2009216951A JP 2011064164 A JP2011064164 A JP 2011064164A
Authority
JP
Japan
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cam
cam phase
control
phase
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009216951A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuki Ichikawa
和樹 市川
Katsura Okubo
桂 大久保
Koichiro Shinozaki
広一郎 篠崎
Fumihisa Takemoto
史久 竹本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2009216951A priority Critical patent/JP2011064164A/en
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cam phase variable type internal combustion engine for achieving improvement of control accuracy of a VTC (Variable Timing Control) actuator and the like. <P>SOLUTION: When a first cam angle signal Scm1 is input (namely, just at the moment that a control cam angle is formed), as a current value Pc<SB>n</SB>of a first cam phase is used as a cam phase Pcc<SB>n</SB>for control as it is, a detection error of a conventional device is not generated and a high-precision feedback control is achieved. When a second cam angle signal Scm2 is input, as the cam phase Pcc<SB>n</SB>for control is updated by adding the value calculated by dividing the difference between the current value Pc<SB>n</SB>and a previous value Pc<SB>n-2</SB>of a second cam phase by two (namely, a cam phase intermediate change quantity) to a previous value Pcc<SB>n-1</SB>, accuracy (followability) of the feedback control on sudden change of the cam phase is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、カム位相が連続的に可変制御されるカム位相可変型内燃機関に係り、詳しくは、VTCアクチュエータの制御精度の向上等を実現する技術に関する。   The present invention relates to a cam phase variable internal combustion engine in which a cam phase is continuously variably controlled, and more particularly to a technique for improving control accuracy of a VTC actuator.

4サイクルエンジン(以下、単にエンジンと記す)では、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減を図るべく、種々の可変動弁機構を搭載したものが多くなっている。可変動弁機構としては、従来より存在する複数のカム(例えば、低速型カムおよび高速型カム)を切り換えるものに代わり、近年ではカム位相(クランク角とカム角とのずれ)とバルブリフトとを個別に可変制御するものが主流となってきている。カム位相の可変制御に供されるバルブタイミングコントロール装置(Variable Timing Control device:以下、VTCと記す)は、ハウジングとロータとからなるベーン式のVTCアクチュエータ、VTCアクチュエータの軸心に配設されて油圧回路の切り換えを行うスプールバルブ、スプールバルブのスプールを軸方向に駆動するリニアソレノイド等から構成されている(特許文献1参照)。   Many 4-cycle engines (hereinafter simply referred to as engines) are equipped with various variable valve mechanisms in order to improve output and fuel consumption and reduce harmful exhaust gas components. As a variable valve mechanism, a cam phase (shift between the crank angle and the cam angle) and a valve lift are recently used in place of switching a plurality of existing cams (for example, a low speed cam and a high speed cam). Individually variable control is becoming mainstream. A valve timing control device (Variable Timing Control device: hereinafter referred to as VTC) used for variable control of a cam phase is disposed on the shaft center of a vane type VTC actuator, VTC actuator comprising a housing and a rotor, and is hydraulically operated. A spool valve that switches circuits, a linear solenoid that drives the spool of the spool valve in the axial direction, and the like (see Patent Document 1).

VTCを搭載したエンジンでは、カム位相のフィードバック制御を行うべく、カムシャフトの実角度(カム角)をカム角センサによってリアルタイムに検出する必要がある。カム角センサとしては、外周に複数の歯(パルサティース)を有するパルサロータとセンサ本体(ピックアップコイル等)とを有するものが一般的であるが、カム角の検出精度を高めるための技術が種々提案されている。例えば、特許文献1には、2つのパルサロータを用いるカム位相検出システムにおいて、高回転時に使用できない(パルスによる位相アップデートの周期とECUの制御周期が異なるために飛ばしてしまう)パルス信号を2つ以上平均化することにより、パルス信号のエリアシング(実際とは異なる値に見えてしまうこと)を防止する方法が開示されている。また、特許文献2には、バルブ開閉時のカムシャフトには、カムシャフトの周方向所定部位について、基準のタイミングから各部位がバルブリフタに接触するタイミングまでの経過時間を計測し、変動が顕著でない各部位についての経過時間から理論上の回転位相を求め、これによって変動の顕著な部位についての経過時間の理論回転位相での経過時間(理論値)を推定し、しかる後に変動の顕著な部位における上記経過時間の実測値と上記理論値との差を変動として検出する方法が開示されている。   In an engine equipped with a VTC, it is necessary to detect the actual angle (cam angle) of the camshaft in real time by a cam angle sensor in order to perform feedback control of the cam phase. A cam angle sensor generally has a pulsar rotor having a plurality of teeth (pulsar teeth) on the outer periphery and a sensor body (pickup coil, etc.), but various techniques for improving cam angle detection accuracy are proposed. Has been. For example, in Patent Document 1, in a cam phase detection system using two pulsar rotors, two or more pulse signals that cannot be used at a high rotation speed (they are skipped because the phase update period by the pulse and the control period of the ECU are different) are used. A method for preventing aliasing of the pulse signal (appearing to be a value different from the actual value) by averaging is disclosed. Further, in Patent Document 2, the camshaft at the time of opening and closing the valve measures the elapsed time from the reference timing to the timing at which each portion contacts the valve lifter for a predetermined portion in the circumferential direction of the camshaft, and the fluctuation is not remarkable. The theoretical rotation phase is obtained from the elapsed time for each part, and thereby the elapsed time (theoretical value) of the elapsed time for the part with significant fluctuation is estimated, and then at the part with remarkable fluctuation. A method for detecting the difference between the measured value of the elapsed time and the theoretical value as a fluctuation is disclosed.

特開2005−137320号公報JP 2005-137320 A 特開2005−61223号公報JP 2005-61223 A

VTC搭載エンジンでは、所望のタイミング(例えば、排気バルブによって内部EGR量を制御する場合においては、排気バルブの閉弁タイミング)でのカム位相を高精度に制御する必要がある。ところが、上述した特許文献1の方法では、VTCアクチュエータのオシレーション(カムトルクに起因する進角側および遅角側への振動)による検出誤差が生じることが避けられなかった。そのため、VTCアクチュエータにオシレーションが生じると、複数のパルス信号が同時に進角側(あるいは、遅角側)にずれることがあり、この場合には平均化されたパルス信号もオシレーションの大きさに応じて進角側(あるいは、遅角側)にずれてしまう。また、特許文献2の方法では、カム位相の変化が比較的小さ場合のオシレーションの大きさは検知することはできるものの、平均回転速度とオシレーションが極小となるタイミングまでの経過時間とからオシレーションの大きさを推定するため、カム位相が急変する状況ではオシレーションの大きさを正確に検知することが難しかった。   In a VTC-equipped engine, the cam phase at a desired timing (for example, when the internal EGR amount is controlled by the exhaust valve) needs to be controlled with high accuracy. However, in the method of Patent Document 1 described above, it is inevitable that a detection error occurs due to oscillation of the VTC actuator (vibration toward the advance side and retard side due to the cam torque). For this reason, when oscillation occurs in the VTC actuator, a plurality of pulse signals may be simultaneously shifted to the advance side (or the retard side). In this case, the averaged pulse signal also has a magnitude of oscillation. Correspondingly, it shifts to the advance side (or the retard side). In the method of Patent Document 2, although the magnitude of oscillation when the cam phase change is relatively small can be detected, the oscillation speed is calculated from the average rotation speed and the elapsed time until the oscillation becomes minimum. In order to estimate the magnitude of the oscillation, it is difficult to accurately detect the magnitude of the oscillation in a situation where the cam phase changes suddenly.

本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、VTCアクチュエータの制御精度の向上等を実現したカム位相可変型内燃機関を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a variable cam phase internal combustion engine that realizes improvement in control accuracy of a VTC actuator.

第1の発明は、カム位相の可変制御に供されるVTCアクチュエータと、クランクシャフトの回転角度を検出してクランク角信号を出力するクランク角検出手段と、カムシャフトの回転角度を検出して複数のカム角信号を出力するカム角検出手段と、前記クランク角信号と前記カム角信号とに基づいて制御用カム位相を設定するカム位相設定手段とを備えたカム位相可変型内燃機関であって、前記カム角検出手段は、前記カムシャフトの回転角度が所定の角度間隔をもって設けられた制御カム角となったときに第1カム角信号を出力することを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a VTC actuator used for variable control of a cam phase, crank angle detecting means for detecting a rotation angle of a crankshaft and outputting a crank angle signal, and detecting a rotation angle of a camshaft to detect a plurality of camshaft rotation angles. A cam phase variable internal combustion engine comprising: a cam angle detecting unit that outputs a cam angle signal; and a cam phase setting unit that sets a control cam phase based on the crank angle signal and the cam angle signal. The cam angle detecting means outputs a first cam angle signal when the rotation angle of the cam shaft reaches a control cam angle provided at a predetermined angular interval.

また、第2の発明は、第1の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記カム角検出手段は、前記カムシャフトの回転角度が前記制御カム角と異なる非制御カム角となったときに第2カム角信号を更に出力し、前記カム位相設定手段は、前記第1カム角信号が入力した場合、当該第1カム角信号と前記クランク角信号とから第1カム位相を算出した後、当該第1カム位相を制御用カム位相として設定し、前記第2カム角信号が入力した場合、当該第2カム角信号と前記クランク角信号とから第2カム位相を算出し、当該第2カム位相と前記第1カム位相とに基づいて制御用カム角信号を設定することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first aspect of the invention, the cam angle detecting means has a non-control cam angle in which the cam shaft rotation angle is different from the control cam angle. And further outputting a second cam angle signal, and when the first cam angle signal is inputted, the cam phase setting means calculates a first cam phase from the first cam angle signal and the crank angle signal. When the first cam phase is set as a control cam phase and the second cam angle signal is input, the second cam phase is calculated from the second cam angle signal and the crank angle signal, and the second cam phase signal is calculated. A control cam angle signal is set based on the cam phase and the first cam phase.

また、第3の発明は、第2の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記非制御カム角が各制御カム角の中央にそれぞれ設定され、前記カム位相設定手段は、前記第2カム角信号が入力した場合、前記第2カム位相の今回値と前回値との差を2で除すことによってカム位相中間変化量を算出し、当該カム位相中間変化量を前記第1カム位相の前回値に加えることで前記制御用カム位相を設定することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the second aspect of the invention, the non-control cam angle is set at the center of each control cam angle, and the cam phase setting means includes the second cam When an angle signal is input, the cam phase intermediate change amount is calculated by dividing the difference between the current value and the previous value of the second cam phase by 2, and the cam phase intermediate change amount is calculated as the first cam phase change amount. The control cam phase is set by adding to the previous value.

また、第4の発明は、第1〜第3の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記制御カム角は、当該カムシャフトに駆動されるバルブのリフトが開き側あるいは閉じ側で0〜2mmとなる範囲で設定されることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first to third aspects of the invention, the control cam angle is 0 to 0 when the lift of the valve driven by the camshaft is open or closed. It is set within a range of 2 mm.

第1の発明によれば、カムシャフトの回転角度が制御カム角となったとき出力された第1カム角信号が制御用カム位相の設定に用いられるため、VTCアクチュエータのオシレーション等がカム位相のフィードバック制御に影響し難くなる。また、第2,第3の発明によれば、カムシャフトの回転角度が非制御カム角となったときにも制御用カム位相が再設定(更新)されるため、加減速等に伴うカム位相の急変動に対する制御追従性が向上する。また、第4の発明によれば、内部EGR量の変化が大きい低バルブリフト領域における制御精度が向上する。   According to the first invention, since the first cam angle signal output when the camshaft rotation angle becomes the control cam angle is used for setting the control cam phase, the oscillation of the VTC actuator is the cam phase. It becomes difficult to influence the feedback control. Further, according to the second and third inventions, the control cam phase is reset (updated) even when the camshaft rotation angle becomes the non-control cam angle. The control followability with respect to the sudden fluctuation of the is improved. According to the fourth aspect of the invention, the control accuracy in the low valve lift region where the change in the internal EGR amount is large is improved.

実施形態に係るエンジンの要部透視斜視図である。It is a principal part perspective view of the engine which concerns on embodiment. 実施形態に係るVTCアクチュエータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the VTC actuator which concerns on embodiment. 実施形態に係るカム角センサの拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the cam angle sensor which concerns on embodiment. 実施形態に係る制御カム位相設定制御の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the control cam phase setting control which concerns on embodiment. 実施形態に係る実カム位相および制御用カム位相の経時的変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the actual cam phase and control cam phase which concern on embodiment. 実施形態に係る制御用カム位相の設定誤差を示すグラフである。It is a graph which shows the setting error of the cam phase for control concerning an embodiment. 実施形態に係るバルブリフトと内部EGR量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the valve lift which concerns on embodiment, and the amount of internal EGR.

以下、図面を参照して、本発明に係るカム位相可変型内燃機関の実施形態を詳細に説明する。
≪実施形態の構成≫
<全体構成>
図1に示すエンジン(カム位相可変型内燃機関)Eは、自動車に搭載されるDOHC4バルブ型の4サイクル直列4気筒ガソリンエンジンであり、そのシリンダヘッド1に、各気筒2本ずつの吸気バルブ2および排気バルブ3、これら吸排気バルブ2,3を駆動する吸気カムシャフト4および排気カムシャフト5を備えている。両カムシャフト4,5は、クランクスプロケット6、カムチェーン7、吸気カムスプロケット8、排気カムスプロケット9を介して、クランクシャフト10によって1/2の回転速度をもって回転駆動される。また、クランクシャフト10は、コネクティングロッド11を介してピストン12に連結されるとともに、チェーン13を介して斜め下方に設置されたオイルポンプ14を駆動する。また、排気カムシャフト5の前端にはVTCアクチュエータ21が取り付けられ、シリンダヘッド1およびシリンダブロック15にはオイルポンプ14からの作動油(エンジンオイル)をVTCアクチュエータ21に供給するための作動油供給油路16が形成されている。
Embodiments of a cam phase variable internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
<< Configuration of Embodiment >>
<Overall configuration>
An engine (cam phase variable internal combustion engine) E shown in FIG. 1 is a DOHC 4-valve four-cycle in-line four-cylinder gasoline engine mounted on an automobile. An intake valve 2 for each cylinder is provided in the cylinder head 1. And an exhaust valve 3, an intake camshaft 4 and an exhaust camshaft 5 that drive the intake and exhaust valves 2 and 3. Both camshafts 4 and 5 are rotationally driven by the crankshaft 10 at a rotational speed of 1/2 through the crank sprocket 6, the cam chain 7, the intake cam sprocket 8, and the exhaust cam sprocket 9. The crankshaft 10 is connected to the piston 12 via a connecting rod 11 and drives an oil pump 14 installed obliquely downward via a chain 13. A VTC actuator 21 is attached to the front end of the exhaust camshaft 5, and hydraulic oil supply oil for supplying hydraulic oil (engine oil) from the oil pump 14 to the cylinder head 1 and the cylinder block 15 to the VTC actuator 21. A path 16 is formed.

クランクスプロケット6の近傍にはクランクシャフト10の回転角度を検出するクランク角センサ17が設置され、排気カムシャフト5の後端にはカム位相を検出するカム角センサ18が設置されている。これらセンサ17〜18は他の多くのセンサ(吸気温センサや水温センサ、アクセルセンサ等)とともにエンジンECU20に接続されており、エンジンECU20は、これらの検出信号(運転情報)に基づいて運転制御量(燃料噴射量や点火時期、排気側カム位相等)を設定し、図示しない燃料噴射弁や点火装置の他、VTCアクチュエータ21等を駆動制御する。   A crank angle sensor 17 that detects the rotation angle of the crankshaft 10 is installed in the vicinity of the crank sprocket 6, and a cam angle sensor 18 that detects the cam phase is installed at the rear end of the exhaust camshaft 5. These sensors 17 to 18 are connected to the engine ECU 20 together with many other sensors (intake air temperature sensor, water temperature sensor, accelerator sensor, etc.), and the engine ECU 20 operates based on these detection signals (operation information). (Fuel injection amount, ignition timing, exhaust side cam phase, etc.) are set, and the VTC actuator 21 and the like are driven and controlled in addition to a fuel injection valve and an ignition device (not shown).

<VTCアクチュエータ>
図2に示すように、VTCアクチュエータ21は、外周に排気カムスプロケット9が形成されたハウジング22、ハウジング22内に回転自在に保持されるとともに排気カムシャフト5の前端にその後面が締結されるロータ23、ハウジング22の前面を覆うフロントプレート24、ハウジング22の後面を覆うバックプレート25、フロントプレート24の内周側に配置されたリードバルブ26、リードバルブ26をロータ23に固定するリードバルブカバー27、ハウジング22とロータ23とを進角方向に相対回動させるバイアススプリング28、軸心に設置されたスプールバルブ29、エンジンECU20によって制御されることによってスプールバルブ29を駆動するリニアソレノイド31、ロータ23に保持されたロックピン33、ロックピン33をバックプレート25側に付勢するロックピンスプリング34、ロータ23に保持されたバイパスバルブ36、バイパスバルブ36をバックプレート25側に付勢するバイパスバルブスプリング37等を構成要素としている。なお、スプールバルブ29は、排気カムシャフト5やロータ23の軸心に保持されたバルブスリーブ38と、バルブスリーブ38に摺動自在に内嵌したスプール39と、スプール39をリニアソレノイド31側に付勢するリターンスプリング40とから構成されている。
<VTC actuator>
As shown in FIG. 2, the VTC actuator 21 includes a housing 22 having an exhaust cam sprocket 9 formed on the outer periphery, a rotor 22 rotatably held in the housing 22, and a rear surface fastened to the front end of the exhaust camshaft 5. 23, a front plate 24 covering the front surface of the housing 22, a back plate 25 covering the rear surface of the housing 22, a reed valve 26 disposed on the inner peripheral side of the front plate 24, and a reed valve cover 27 for fixing the reed valve 26 to the rotor 23. , A bias spring 28 that relatively rotates the housing 22 and the rotor 23 in the advance direction, a spool valve 29 installed at the shaft center, a linear solenoid 31 that drives the spool valve 29 by being controlled by the engine ECU 20, and the rotor 23 Lock pin 3 held on The lock pin spring 34 biases the lock pin 33 toward the back plate 25, the bypass valve 36 held by the rotor 23, the bypass valve spring 37 biases the bypass valve 36 toward the back plate 25, and the like. . The spool valve 29 includes a valve sleeve 38 held at the center of the exhaust camshaft 5 and the rotor 23, a spool 39 slidably fitted in the valve sleeve 38, and the spool 39 attached to the linear solenoid 31 side. And a return spring 40 that is energized.

<カム角センサ>
図3に示すように、カム角センサ18は、排気カムシャフト5の後端に固定されたパルサロータ51と、シリンダヘッド1に固定されたセンサ本体52とから構成されている。パルサロータ51の外周には、90°の角度間隔をもって配置された第1〜第4メインパルサティース61〜64と、各メインパルサティース61〜64の中間にこれも90°の角度間隔をもって配置された第1〜第4サブパルサティース71〜74(図3には、第3サブパルサティース73は示さず)とが突設されている。本実施形態の場合、センサ本体52は、各気筒の閉じ側でバルブリフトが1mmとなった瞬間(すなわち、制御カム角となった瞬間)に、第1〜第4メインパルサティース61〜64と接近して第1カム角信号Scm1を出力する一方、第1カム角信号Scm1の出力タイミングの中央位置で、第1〜第4サブパルサティース71〜74と接近して第2カム角信号Scm2を出力する
<Cam angle sensor>
As shown in FIG. 3, the cam angle sensor 18 includes a pulsar rotor 51 fixed to the rear end of the exhaust camshaft 5 and a sensor main body 52 fixed to the cylinder head 1. On the outer periphery of the pulsar rotor 51, the first to fourth main pulsar teeth 61 to 64 disposed at an angular interval of 90 °, and the main pulsar teeth 61 to 64 are also disposed at an angular interval of 90 °. First to fourth sub pulsar teeth 71 to 74 (the third sub pulsar teeth 73 are not shown in FIG. 3) are projected. In the case of this embodiment, the sensor main body 52 has the first to fourth main pulsar teeth 61 to 64 at the moment when the valve lift becomes 1 mm on the closing side of each cylinder (that is, the moment when the control cam angle is reached). The first cam angle signal Scm1 is approached and the first cam angle signal Scm1 is output, while the second cam angle signal Scm2 is approximated to the first to fourth subpulsates 71 to 74 at the center position of the output timing of the first cam angle signal Scm1. Output

≪実施形態の作用≫
エンジンECU20は、前述したように、各種運転情報に基づいてエンジンEの各種運転制御量を設定し、燃料噴射弁や点火装置、VTCアクチュエータ21等を駆動制御するが、VTCアクチュエータ21の駆動制御においては、クランク角センサ17およびカム角センサ18の検出信号を用いて制御用カム位相を設定し、この制御用カム位相を用いて排気カムシャフト5のカム位相をフィードバック制御する。
<< Operation of Embodiment >>
As described above, the engine ECU 20 sets various operation control amounts of the engine E based on various operation information, and drives and controls the fuel injection valve, the ignition device, the VTC actuator 21 and the like. In the drive control of the VTC actuator 21, Uses the detection signals of the crank angle sensor 17 and the cam angle sensor 18 to set the control cam phase, and feedback-controls the cam phase of the exhaust camshaft 5 using the control cam phase.

エンジンEが始動されると、エンジンECU20は、図4のフローチャートにその手順を示す制御カム位相設定制御を所定の制御周期(例えば、10ms)をもって繰り返し実行する。制御カム位相設定制御を開始すると、エンジンECU20は、図4のステップS1で、クランク角センサ17からカム角信号(第1カム角信号Scm1あるいは第2カム角信号Scm2)が入力したか否かを判定し、この判定がNoであればステップS2で制御用カム位相Pccを前回値Pccn−1のままとする。 When the engine E is started, the engine ECU 20 repeatedly executes control cam phase setting control whose procedure is shown in the flowchart of FIG. 4 with a predetermined control cycle (for example, 10 ms). When the control cam phase setting control is started, the engine ECU 20 determines whether or not a cam angle signal (first cam angle signal Scm1 or second cam angle signal Scm2) is input from the crank angle sensor 17 in step S1 of FIG. If this determination is No, the control cam phase Pcc n is kept at the previous value Pcc n−1 in step S2.

クランク角センサ17からカム角信号が入力してステップS1の判定がYesになると、エンジンECU20は、クランク角センサ17から出力されたクランク角信号Scrと、カム角センサ18から入力した第1カム角信号Scm1(あるいは、第2カム角信号Scm2)に基づき、ステップS3でカム位相今回値Pcを算出する。 When the cam angle signal is input from the crank angle sensor 17 and the determination in step S1 is Yes, the engine ECU 20 determines the crank angle signal Scr output from the crank angle sensor 17 and the first cam angle input from the cam angle sensor 18. signal SCM1 (or second cam angle signal SCM2) based on the calculated cam phase current value Pc n at step S3.

次に、エンジンECU20は、ステップS4で今回入力したカム角信号が第1カム角信号Scm1であるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS5でカム位相今回値Pcを制御用カム位相Pccとする。 Then, the engine ECU20, the cam angle signal inputted this time is equal to or a first cam angle signal Scm1 in step S4, the control cam phase current value Pc n in step S5 if the decision is Yes and use cam phase Pcc n.

一方、今回入力したカム角信号が第2カム角信号Scm2であり、ステップS4の判定がNoとなった場合、エンジンECU20は、下式を用いてステップS6で制御用カム位相を設定する。
Pcc=Pccn−1+(Pc−Pcn−2)/2
ここで、Pccn−1は、上述したように制御用カム位相の前回値、すなわち、クランク角信号Scrと第1カム角信号Scm1とから求められた第1カム位相である。また、Pc,Pcn−2は、クランク角信号Scrと第2カム角信号Scm2とから求められた第2カム位相の今回値および前回値であり、(Pc−Pcn−2)/2はカム位相中間変化量である。
On the other hand, when the cam angle signal input this time is the second cam angle signal Scm2 and the determination in step S4 is No, the engine ECU 20 sets the control cam phase in step S6 using the following equation.
Pcc n = Pcc n-1 + (Pc n -Pc n-2) / 2
Here, Pcc n−1 is the previous value of the control cam phase as described above, that is, the first cam phase obtained from the crank angle signal Scr and the first cam angle signal Scm1. Also, Pc n, Pc n-2 is the present value and the immediately preceding value of the second cam phase obtained from the crank angle signal Scr and a second cam angle signal Scm2 Prefecture, (Pc n -Pc n-2 ) / 2 is a cam phase intermediate change amount.

図5に示すように、第1カム角信号Scm1が入力した場合には(すなわち、制御カム角となった瞬間には)、第1カム位相の今回値Pcがそのまま制御用カム位相Pccとして用いられるため、前述した従来装置のような検出誤差が発生せず、高精度なフィードバック制御が実現される。また、第2カム角信号Scm2が入力した場合には、第2カム位相の今回値Pcと前回値Pcn−2との差を2で除した値(すなわち、カム位相中間変化量)を前回値Pccn−1に加えることで制御用カム位相Pccを更新するため、カム位相の急変時におけるフィードバック制御の精度(追従性)が向上する。 As shown in FIG. 5, when it entered the first cam angle signal SCM1 (i.e., the moment when a control cam angle), the current value Pc n is intact control cam phase Pcc n of the first cam phase Therefore, the detection error unlike the conventional device described above does not occur, and highly accurate feedback control is realized. When the second cam angle signal Scm2-entered, the difference divided by the two of the current value Pc n the previous value Pc n-2 of the second cam phase (i.e., the cam phase intermediate variation) Since the control cam phase Pcc n is updated by adding to the previous value Pcc n−1 , the accuracy (follow-up performance) of feedback control at the time of sudden change of the cam phase is improved.

図6に示すように、第1カム位相のみを用いた場合、第1カム角信号Scm1が入力する間は制御用カム位相が更新されないため、制御用カム位相の設定誤差が大きくなる。しかし、第2カム位相も併用した場合には、第2カム角信号Scm2の入力時にも制御用カム位相が更新されるため、カム位相の急変時においても制御用カム位相の設定誤差が小さく抑えられる。   As shown in FIG. 6, when only the first cam phase is used, the control cam phase is not updated while the first cam angle signal Scm1 is input, so that the setting error of the control cam phase becomes large. However, when the second cam phase is also used, the control cam phase is updated even when the second cam angle signal Scm2 is input, so that the control cam phase setting error can be kept small even when the cam phase suddenly changes. It is done.

図7に示すように、オシレーションによってバルブタイミングがずれた場合、ずれ始めのバルブリフトが閉じ側で3mm以上である場合には内部EGRの変化量(EGR感度)はさほど大きくないが、バルブリフトが閉じ側で0〜2mmの範囲ではEGR感度が非常に大きくなる。本実施形態では、各気筒の閉じ側でバルブリフトが1mmとなった瞬間に第1カム角信号Scm1が出力されるようにしたため、内部EGR量を高い精度をもって制御することができた。なお、このことは、バルブの前後圧力差および開閉によるガス量制御において、バルブリフトがガス量に与える影響に関するものであるため、排気バルブの開き側や吸気バルブの開き側および閉じ側にも同様のことがいえる。   As shown in FIG. 7, when the valve timing is shifted due to oscillation, when the valve lift at the start of the shift is 3 mm or more on the closed side, the amount of change in the internal EGR (EGR sensitivity) is not so large. In the range of 0 to 2 mm on the closed side, the EGR sensitivity becomes very large. In the present embodiment, since the first cam angle signal Scm1 is output at the moment when the valve lift becomes 1 mm on the closing side of each cylinder, the internal EGR amount can be controlled with high accuracy. Note that this is related to the effect of valve lift on the gas amount in the gas amount control by the front-rear pressure difference and opening / closing of the valve, so the same applies to the exhaust valve opening side and the intake valve opening side and closing side. I can say that.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は本発明を直列4気筒DOHCガソリンエンジンに適用したものであるが、ディーゼルエンジン等にも当然に適用可能であるし、油圧式以外の(電動式等)のVTCアクチュエータを備えたエンジンにも適用可能である。また、上記実施形態ではパルサロータに第1パルス生成部と第2パルス生成部とを形成したが、第1パルス生成部のみであってもよく、この場合にも従来装置に較べてフィードバック制御の精度を向上させることができる。また、上記実施形態では、第2パルス生成部を各第1パルス生成部の中央に1つずつ設けるようにしたが、複数個ずつ設けるようにしてカム位相の急変時における制御精度の更なる向上を図るようにしてもよい。その他、エンジンやVTCアクチュエータ等の具体的構成等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。   Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, although the above embodiment is an application of the present invention to an in-line four-cylinder DOHC gasoline engine, it is naturally applicable to a diesel engine or the like, and includes a VTC actuator other than a hydraulic type (such as an electric type). It can also be applied to other engines. In the above embodiment, the first pulse generation unit and the second pulse generation unit are formed in the pulsar rotor. However, only the first pulse generation unit may be used, and in this case, the feedback control accuracy is higher than that of the conventional device. Can be improved. In the above embodiment, one second pulse generator is provided at the center of each first pulse generator. However, a plurality of the second pulse generators are provided at each center to further improve the control accuracy when the cam phase suddenly changes. You may make it plan. In addition, the specific configuration of the engine, the VTC actuator, and the like can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.

5 排気カムシャフト
10 クランクシャフト
17 クランク角センサ(クランク角検出手段)
18 カム角センサ(カム角検出手段)
20 エンジンECU(カム位相設定手段)
21 VTCアクチュエータ
51 パルサロータ
52 センサ本体
61〜64 メインパルサティース
71〜74 サブパルサティース
E エンジン
5 Exhaust camshaft 10 Crankshaft 17 Crank angle sensor (Crank angle detection means)
18 Cam angle sensor (cam angle detection means)
20 Engine ECU (cam phase setting means)
21 VTC actuator 51 Pulsar rotor 52 Sensor body 61-64 Main pulsar teeth 71-74 Sub pulsar teeth E Engine

Claims (4)

カム位相の可変制御に供されるVTCアクチュエータと、クランクシャフトの回転角度を検出してクランク角信号を出力するクランク角検出手段と、カムシャフトの回転角度を検出して複数のカム角信号を出力するカム角検出手段と、前記クランク角信号と前記カム角信号とに基づいて制御用カム位相を設定するカム位相設定手段とを備えたカム位相可変型内燃機関であって、
前記カム角検出手段は、前記カムシャフトの回転角度が所定の角度間隔をもって設けられた制御カム角となったときに第1カム角信号を出力することを特徴とするカム位相可変型内燃機関。
VTC actuator for variable control of cam phase, crank angle detection means for detecting crankshaft rotation angle and outputting crank angle signal, and detecting camshaft rotation angle and outputting multiple cam angle signals A cam phase variable internal combustion engine comprising: a cam angle detecting means for performing control; and a cam phase setting means for setting a control cam phase based on the crank angle signal and the cam angle signal,
The variable cam phase internal combustion engine, wherein the cam angle detecting means outputs a first cam angle signal when a rotation angle of the cam shaft becomes a control cam angle provided at a predetermined angular interval.
前記カム角検出手段は、前記カムシャフトの回転角度が前記制御カム角と異なる非制御カム角となったときに第2カム角信号を更に出力し、
前記カム位相設定手段は、
前記第1カム角信号が入力した場合、当該第1カム角信号と前記クランク角信号とから第1カム位相を算出した後、当該第1カム位相を制御用カム位相として設定し、
前記第2カム角信号が入力した場合、当該第2カム角信号と前記クランク角信号とから第2カム位相を算出し、当該第2カム位相と前記第1カム位相とに基づいて制御用カム角信号を設定することを特徴とする、請求項1に記載されたカム位相可変型内燃機関。
The cam angle detection means further outputs a second cam angle signal when the rotation angle of the cam shaft becomes a non-control cam angle different from the control cam angle,
The cam phase setting means includes
When the first cam angle signal is input, after calculating the first cam phase from the first cam angle signal and the crank angle signal, the first cam phase is set as a control cam phase,
When the second cam angle signal is input, a second cam phase is calculated from the second cam angle signal and the crank angle signal, and the control cam is based on the second cam phase and the first cam phase. The cam phase variable internal combustion engine according to claim 1, wherein an angular signal is set.
前記非制御カム角が各制御カム角の中央にそれぞれ設定され、
前記カム位相設定手段は、前記第2カム角信号が入力した場合、前記第2カム位相の今回値と前回値との差を2で除すことによってカム位相中間変化量を算出し、当該カム位相中間変化量を前記第1カム位相の前回値に加えることで前記制御用カム位相を設定することを特徴とする、請求項2に記載されたカム位相可変型内燃機関。
The non-control cam angle is set at the center of each control cam angle,
The cam phase setting means calculates the cam phase intermediate change amount by dividing the difference between the current value and the previous value of the second cam phase by 2, when the second cam angle signal is input, The variable cam phase internal combustion engine according to claim 2, wherein the control cam phase is set by adding an intermediate phase change amount to the previous value of the first cam phase.
前記制御カム角は、当該カムシャフトに駆動されるバルブのリフトが開き側あるいは閉じ側で0〜2mmとなる範囲で設定されることを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。   The control cam angle is set in a range in which a lift of a valve driven by the camshaft is 0 to 2 mm on an opening side or a closing side. The cam phase variable internal combustion engine described in the paragraph.
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