JP2005030241A - Control device for variable valve mechanism - Google Patents
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Abstract
【課題】フィードバック制御における電力消費及び演算負荷を最小限に抑制しつつ、良好な制御性を確保できる可変動弁機構の制御装置を提供する。
【解決手段】アクチュエータによって制御軸を回転駆動することでバルブ作動状態を変化させる構成において、アクチュエータの出力軸と制御軸との間に、アクチュエータ側からのトルク伝達のみを許容するトルク伝達手段を設ける。制御軸の目標作動角と検出された制御軸の作動角との偏差(絶対値)ERRと、所定値Δθとを比較し(S14)、ERR>Δθであれば比例・積分・微分動作によってフィードバック操作量を算出・出力し、アクチュエータの駆動を制御する(S15、16)。一方、ERR≦Δθであれば目標作動角に収束したと判断してフィードバック操作量の算出・出力を停止し、その時点における積分操作量を保持する(S17、18)。
【選択図】図11A control device for a variable valve mechanism capable of ensuring good controllability while minimizing power consumption and calculation load in feedback control.
In a configuration in which a valve operating state is changed by rotationally driving a control shaft by an actuator, a torque transmission means for allowing only torque transmission from the actuator side is provided between the output shaft and the control shaft of the actuator. . The deviation (absolute value) ERR between the target operating angle of the control shaft and the detected operating angle of the control shaft is compared with a predetermined value Δθ (S14). If ERR> Δθ, feedback is performed by proportional / integral / differential operation. The operation amount is calculated and output, and the drive of the actuator is controlled (S15, 16). On the other hand, if ERR ≦ Δθ, it is determined that the target operating angle has converged, and calculation / output of the feedback manipulated variable is stopped, and the integral manipulated variable at that time is held (S17, 18).
[Selection] Figure 11
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関の吸気バルブ、排気バルブのバルブ作動状態(バルブタイミング、バルブリフト量等)を変化させる可変動弁機構の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
アクチュエータによって回転駆動される制御軸を有し、この制御軸の回転位置を変化させることで機関の吸気バルブ又は排気バルブのバルブ作動状態を変化させる構成の可変動弁機構として、特許文献1に開示されたものがある。
【0003】
このものは、カムシャフトと平行に設置されたギヤ軸(制御軸)の回転位置(回転角)を電動モータ(アクチュエータ)によって変化させることで、吸気バルブ又は排気バルブを開閉するカムとカムシャフトとの間に介装された不等速継手のコントロールディスクの回転位相を変化させ、これによって、吸気バルブ又は排気バルブのバルブタイミング、バルブ開放期間を調整するようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−88531号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような制御軸には、該制御軸を付勢するためのスプリングや構造的に発生するトルク(バルブスプリングの影響等)によって何らかの負荷が掛かっているが、このような負荷状態にある制御軸の回転位置をアクチュエータによって所定の目標位置へと制御する場合には、定常偏差の発生を防ぐため、通常、積分要素を含んだ(積分動作を行う)コントローラが使用される。
【0006】
ここで、制御軸の回転位置が所定の目標位置に一致した場合には、前記コントローラの積分動作による操作量(フィードバック操作量における積分項をいい、以下、積分操作量という)は、アクチュエータが制御軸の回転位置を当該所定の目標位置に保持できるトルクを発生するように算出されているはずである。
【0007】
かかる積分操作量は、制御軸とアクチュエータとの間で相互にトルク伝達が行われるような場合には、制御軸の回転位置が目標位置に一致した後も、その目標位置に保持するために必要とされるが、制御軸とアクチュエータとの間に、アクチュエータ側からのトルク伝達のみを許容し,制御軸側からのトルク伝達を禁止(遮断)するような伝達機構(手段)を介在させた場合には、この伝達機構(手段)によって制御軸の回転位置はそのまま保持されることになるため、前記積分操作量はもはや必要がないということができる。
【0008】
しかし、従来のコントローラをそのまま用いたのでは、制御軸の回転位置が目標位置に一致した後においても(すなわち、比例操作量等の他の操作量が0となったとしても)積分操作量が出力されて、アクチュエータが駆動されることになるため、その分の電力がいわば無駄に消費されることになる。
【0009】
これに対して、目標位置に一致した場合は積分操作量を(あるいは、回転位置が所定範囲内となった場合に収束を判断する場合には、積分操作量を含むすべての操作量を)強制的に0にすることで、出力されるフィードバック操作量自体を0としてアクチュエータの駆動を停止することも考えられるが、このようにすると、その後に目標値(目標)位置が変化した場合に、はじめから積分操作量の算出をやり直すことになり、収束性が悪化してしまうという問題がある。
【0010】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、フィードバック制御における電力消費及び演算負荷を最小限に抑制しつつ、良好な制御性(収束性)をも確保できる可変動弁機構の制御装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の発明は、アクチュエータによって制御軸を回転駆動することでバルブ作動状態を変化させる構成において、アクチュエータの出力軸と制御軸との間に、アクチュエータ側からのトルク伝達を許容する一方、制御軸側からのトルク伝達を禁止(遮断)するトルク伝達手段を設け、前記アクチュエータをフィードバック制御する制御手段が、前記バルブ作動状態が目標に収束したと判断しときに、少なくとも積分動作による積分操作量の算出と該積分操作量を含むフィードバック操作量の出力とを停止すると共に、その時点における積分動作の算出値(積分操作量)を保持するようにした。
【0012】
かかる構成によると、バルブ作動状態が目標に収束するとアクチュエータの駆動が停止され、フィードバック制御における積分操作量の算出が停止され、その時点(停止直前)で算出されていた積分操作量がそのまま保持される。
【0013】
これにより、電力消費及び演算負荷を最小限に抑えつつ、フィードバック制御の制御性(収束性)を良好に維持できる。すなわち、制御軸の回転位置は、アクチュエータ側からのトルク伝達がなければ、トルク伝達手段によってそのまま保持されるので、フィードバック操作量の出力を停止することでアクチュエータの駆動を停止させ、併せて、フィードバック操作量(特に積分操作量)の算出も停止することで、その分の電力消費及び演算負荷を抑制できる。また、積分操作量の算出は停止するものの、停止直前の積分操作量はそのまま保持されるので、その後目標が変化した場合に、はじめから積分操作量の算出を行う必要がなく、目標への収束性を良好に維持できる。
【0014】
請求項2記載の発明では、バルブ作動状態として、これと相関のある前記制御軸の回転位置を検出するようにし、制御手段が、目標バルブ作動特性に対応する目標回転位置と検出された制御軸の回転位置との偏差に基づいてフィードバック操作量の算出を行うと共に、前記偏差が所定値以下のときにバルブ作動状態が目標に収束したと判断するようにした。
【0015】
かかる構成によると、バルブ作動状態検出手段として制御軸の回転位置を検出する回転位置検出手段(ポテンショメータ等)を採用し、検出された回転位置が目標回転位置となるようにアクチュエータをフィードバックすることになる。
【0016】
これにより、アクチュエータによって制御軸を回転駆動することでバルブ作動状態を変化させる構成において、比較的簡単な構成で前記請求項1と同様の効果を得ることができる。また、目標回転位置と検出された回転位置との偏差が所定値以下のときに目標への収束を判断するようにしたので、ハンチングなどを防止して安定した制御を実現できる。
【0017】
請求項3記載の発明は、前記バルブ作動状態をバルブの開閉タイミング(バルブタイミング)又はバルブリフト量の少なくとも一方とした。
かかる構成によると、アクチュエータによって制御軸を回転駆動することでバルブタイミング及び/又はバルブリフト量を変化させる構成の可変動弁機構をフィードバック制御する場合において、電力消費及び演算負荷を最小限に抑えつつ、制御性(収束性)を良好に維持できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両用内燃機関の構成図である。図1において、内燃機関101の吸気通路102には、スロットルモータ103aでスロットルバルブ103bを開閉駆動する電子制御スロットル104が介装されており、該電子制御スロットル104及び吸気バルブ105を介して、燃焼室106内に空気が吸入される。
【0019】
燃焼排気は、燃焼室106から排気バルブ107を介して排出され、排気浄化触媒108により浄化された後、マフラー109を介して大気中に放出される。ここで、排気バルブ107は、排気側カム軸110に軸支されたカム111によって一定のバルブリフト量及びバルブ作動角を保ったまま駆動されるが、吸気バルブ105は、可変動弁機構としてのVEL(Variable valve Event and Lift 機構)112によってバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変えられ、また、可変動弁機構としてのVTC(Valve Timing Control機構)113によってバルブタイミングが連続的に変えられるようになっている。
【0020】
また、各気筒の吸気バルブ105上流側の吸気ポート130には、電磁式の燃料噴射弁131が設けられており、この燃焼噴射弁131は、コントロールユニット(C/U)114からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ105に向けて噴射する。
【0021】
マイクロコンピュータを内蔵するC/U114には、機関101の冷却水温度Twを検出する水温センサ115、アクセル開度を検出するアクセル開度センサAPS116、吸入空気量Qaを検出するエアフローメータ117、クランク軸から回転信号を取り出すクランク角センサ118、吸気側カム軸の回転位置を検出するカムセンサ119、スロットルバルブ103bの開度TVOを検出するスロットルセンサ120等の各種センサからの検出信号が入力される。
【0022】
なお、機関回転速度Neは、前記クランク角センサ118から出力される回転信号に基づいて算出される。
そして、C/U114は、運転状態に応じて吸気バルブ105の目標バルブ作動状態(バルブタイミング、バルブリフト量等)を設定し、この目標バルブ作動状態となるようにVEL112及びVTC113を制御する。
【0023】
ここで、VEL112の構造について説明する。
VEL112は、図2〜図4に示すように、一対の吸気バルブ105、105と、シリンダヘッド11のカム軸受14に回転自在に支持された中空状のカム軸13と、該カム軸13に軸支された回転カムである2つの偏心カム15、15と、前記カム軸13の上方位置に同じカム軸受14に回転自在に支持された制御軸16と、該制御軸16に制御カム17を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム18、18と、各吸気バルブ105、105の上端部にバルブリフター19、19を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム20、20と、を備えて構成される。
【0024】
前記偏心カム15、15とロッカアーム18、18とは、リンクアーム25、25によって連係されており、また、ロッカアーム18、18と揺動カム20、20とは、リンク部材26、26によって連係されている。
【0025】
前記偏心カム15は、図5に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体15aと、該カム本体15aの外端面に一体に設けられたフランジ部15bとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔15cが貫通形成されていると共に、カム本体15aの軸心Xがカム軸13の軸心Yから所定量だけ偏心している。
【0026】
また、前記偏心カム15は、カム軸13に対し前記バルブリフター19に干渉しない両外側にカム軸挿通孔15cを介して圧入固定されていると共に、カム本体15aの外周面15dが同一のカムプロフィールに形成されている。
【0027】
前記ロッカアーム18は、図4に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部18aが制御カム17に回転自存に支持されている。
また、基部18aの外端部に突設された一端部18bには、リンクアーム25の先端部と連結するピン21が圧入されるピン孔18dが貫通形成されている一方、基部18aの内端部に突設された他端部18cには、各リンク部材26の後述する一端部26aと連結するピン28が圧入されるピン孔18eが形成されている。
【0028】
前記制御カム17は、円筒状を呈し、前記制御軸16外周に固定されていると共に、図2に示すように、軸心P1位置が制御軸16の軸心P2からαだけ偏心している。
【0029】
前記揺動カム20は、図2及び図6、図7に示すように略横U字形状を呈し、略円環状の基端部22にカム軸13が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔22aが貫通形成されていると共に、ロッカアーム18の他端部18c側に位置する端部23にピン孔23aが貫通形成されている。
【0030】
また、揺動カム20の下面には、基端部22側の基円面24aと該基円面24aから端部23端縁側に円弧状に延びるカム面24bとが形成されており、該基円面24aとカム面24bとが、揺動カム20の揺動位置に応じて各バルブリフター19の上面所定位置に当接するようになっている。
【0031】
すなわち、図8に示すバルブリフト特性からみると、図2に示すように基円面24aの所定角度範囲θ1がベースサークル区間になり、また、カム面24bの前記ベースサークル区間θ1から所定角度範囲θ2が所謂ランプ区間となり、更に、カム面24bのランプ区間θ2から所定角度範囲θ3がリフト区間になるように設定されている。
【0032】
前記リンクアーム25は、円環状の基部25aと、該基部25aの外周面所定位置に突設された突出端25bとを備え、基部25aの中央位置には、前記偏心カム15のカム本体15aの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴25cが形成されている一方、突出端25bには、前記ピン21が回転自在に挿通するピン孔25dが貫通形成されている。
【0033】
更に、前記リンク部材26は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部26a、26bには前記ロッカアーム18の他端部18cと揺動カム20の端部23の各ピン孔18d、23aに圧入した各ピン28、29の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔26c、26dが貫通形成されている。なお、各ピン21、28、29の一端部には、リンクアーム25やリンク部材26の軸方向の移動を規制するスナップリング30、31、32が設けられている。
【0034】
このような構成において、前記制御軸16の軸心P2と制御カム17の軸心P1との位置関係によって、図6、7に示すように、バルブリフト量を変化させることができ、前記制御軸16を回転駆動させることで、制御カム17の軸心P1に対する制御軸16の軸心P2の位置を変化させる。
【0035】
図10は、制御軸16の回転駆動機構の概略構成を示したものである。この図に示すように、制御軸16には、DCサーボモータ(アクチュエータ)201の出力軸(回転軸)の回転が、伝達機構202を介して伝達されるようになっており、制御軸16の作動角をDCサーボモータ201によって変化させることによって、吸気バルブ105、105のバルブリフト量(及びバルブ作動角)が連続的に変化する(図9参照)。
【0036】
前記伝達機構202は、DCサーボモータ201の出力軸に設けられる第1ギヤ(ウォーム)203と、この第1ギヤ203と噛合するように前記制御軸16と平行に設置されるギヤ軸204の一端側に設けられる第2ギヤ(ウォームホイール)205と、前記ギヤ軸204の他端側に設けられる第3ギヤ206と、この第3ギヤ206と噛合するように前記制御軸16に設けられる第4ギヤ207と、を含んで構成される、いわゆるウォームギヤ式の減速機である。なお、ギヤ204軸、第2ギヤ205、第3ギヤ206をなく、第4ギヤ207をウォームホイールとして構成して、第1ギヤ203が直接第4ギヤ207を直接駆動するようにしてもよい。
【0037】
このように、本実施形態では、伝達機構202としてウォームギヤ式の減速機を用いているので、VEL112側で制御軸16を回転しようとするトルク(VEL112の構造上発生するトルクをも含む)が生じても、制御軸16が回転するようなことは防止され、また、この回転トルクがDCサーボモータ201側へと伝達されないようになっている。
【0038】
このような構成の下、C/U114は、前記制御軸16の先端に設けられたポテンショメータ式の作動角センサ208により制御軸16の作動角(回転位置)VCS_ANGLを検出し、この検出した作動角VSC_ANGLが目標作動角(目標回転位置)TGVELとなるように前記DCサーボモータ(アクチュエータ)201をフィードバック制御することで、主として吸気バルブ105のバルブリフト量を制御する。なお、作動角センサ208としては、上記ポテンショメータ式のものほか、例えばホールIC式の非接触式センサとしてもよい。
【0039】
一方、VTC113としては、クランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる構成の公知の可変バルブタイミング機構を用いることができるので、詳細な説明は省略するが、C/U114は、クランク角センサ118及びカムセンサ119の検出信号に基づいて吸気側カム軸の回転位相VTCNOWを検出し、検出した回転位相が目標回転位相TGVTCとなるようにVTC113(のアクチュエータ)をフィードバック制御することで、バルブタイミングを制御する。
【0040】
ここで、C/U114によるVEL112のフィードバック制御について説明する。図11は、VEL112のフィードバック制御のフローチャートであり、所定時間(例えば、10msec)毎に実行される。
【0041】
図11において、S11では、前記作動角センサ208により検出された制御軸16の作動角VCS_ANGLを読み込む。
S12では、吸気バルブ105のバルブ作動特性が、機関の運転条件(負荷・回転)に基づいて設定される目標バルブ作動状態となるような目標作動角TGVELを設定する。
【0042】
S13では、目標作動角TGVELと検出された作動角VCS_ANGLとのの偏差の絶対値ERR(=│TGVEL−VCS_ANGL│)を算出する。
S14では、前記ERR(偏差の絶対値)とあらかじめ設定された所定値Δθ以下とを比較する。前記ERRが所定値Δθを超えていれば、S15に進む。
【0043】
S15では、次式に示すように、前記ERRに基づく比例(P)、積分(I)、微分(D)動作によってフィードバック操作量Uを算出する。
U=Up+Ui+Ud
Up=Gp*ERR
Ui=Gi*ERR*Ts+Uiz
Ud=Gd*(ERR−ERRz)/Ts
ただし、Up:比例操作量(比例項)、Ui:積分操作量(積分項)、Ud:微分操作量(微分項)、Gp:比例ゲイン、Gi:積分ゲイン、Gd:微分ゲイン、Ts:制御周期、ERRz:偏差の前回値(絶対値)、である。
【0044】
S16では、算出したフィードバック操作量Uを出力し、DCサーボモータ201の駆動を制御して本フローを終了する。
一方、S14において、前記ERRが所定値Δθ以下であれば、吸気バルブ105のバルブ作動状態が目標に収束したと判断して、S17に進み、フィードバック操作量Uの算出を停止する。
【0045】
そして、S18において、積分操作量Uiを前回値Uizのままとして(Ui=Uizとして)本フローを終了する。従って、この場合には、フィードバック操作量Uは出力されない(アクチュエータ201は駆動されない)ことになる。
【0046】
なお、上記のように、本実施形態では、前記ERRが所定値Δθ以下となったときに吸気バルブ105のバルブ作動状態が目標に収束したと判断してフィードバック操作量Uの算出及び出力を停止するようにしているが、前記所定値Δθ≒0の場合には、目標に収束したと判断したときには、比例操作量Up及び微分操作量Udもほぼ0になるので、この場合におけるフィードバック操作量Uの算出及び出力の停止は、積分操作量Uiの算出及び出力を停止することと同じ意味になる。
【0047】
この積分操作量Uiは、前記制御軸16の作動角を目標作動角に保持するのに必要なトルクを得るためのものであるが、上述したように、本実施形態では、DCサーボモータ201とVEL112(の制御軸16)との間に、ウォームギヤ式の減速機が伝達機構として設けられているので、制御軸16が逆回転等することが機構的に防止されている。
【0048】
従って、制御軸16の作動角が目標作動角に一致した後は、これを保持するための操作量、すなわち、前記積分操作量Uiも必要がないことになる。
このため、前記ERRが所定値Δθ以下となり、吸気バルブ105のバルブ作動状態が目標に収束したと判断したときは、フィードバック操作量U(Δθ≒0の場合には、積分操作量Ui)の算出及び出力を停止して、電力消費及び演算負荷を最小限に抑制するようにしている。
【0049】
一方、前記フィードバック操作量Uの算出及び出力の停止と共に、積分操作量Uiをクリア(0に)してしまうと、その後目標が変化した場合に、再度はじめから積分操作量Uiの算出を行うことになり、極めて効率が悪い。
【0050】
そこで、フィードバック操作量U(積分操作量Ui)の算出は停止するものの、その時点(停止直前)における積分操作量Uizを保持しておくことで、その後に目標が変更された場合に、必要な積分操作量Uiの算出を迅速に行えるようにし、吸気バルブ105のバルブ作動状態の目標への早期収束を実現するようにしている。
【0051】
これにより、電力消費及び演算負荷を最小限に抑制して燃費の向上を図ると共に、良好な制御性(収束性)を確保することができる。
なお、以上は、吸気バルブ105のバルブリフト量を変化させるVEL112に対する制御について説明したが、排気バルブ側にVEL112を採用した場合も同様であり、また、アクチュエータによって制御軸の回転位置を変化させることでバルブ作動状態を変化させる構成のものであれば、バルブリフト量に限られるものではなく、例えばバルブタイミング(開閉タイミング)を変化させる構成の可変動弁機構(VTC;Valve Timing Control機構)に適用してもよい。
【0052】
また、伝達機構202としては、アクチュエータ側から制御軸へのトルク伝達のみを許容し,制御軸側からのトルク伝達を禁止(遮断)する構成であればよく、ウォームギヤ式の減速機に限るものではない。
【0053】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
請求項1〜3のいずれか1つに記載の可変動弁機構の制御装置において、前記トルク伝達機構は、前記アクチュエータの出力軸に固定されたウォームと、このウォームと噛合するウォームホイールと、を含んで構成されるウォームギヤ式の減速機であることを特徴とする。
【0054】
このように、アクチュエータの出力軸と制御軸との間にウォームギヤ式の減速機を設けることで、アクチュエータ側から制御軸へのトルク伝達を許容すると共に、アクチュエータ側から伝達されたトルク以外の回転トルクによって制御軸が回転するようなことを容易に防止できる(制御軸側からアクチュエータ側へのトルク伝達を禁止できる)。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態における内燃機関のシステム構成図である
【図2】本発明の実施形態におけるVEL(Variable valve Event and Lift 機構)の断面図(図3のA−A断面図)である。
【図3】VELの側面図である。
【図4】VELの平面図である。
【図5】VELに使用される偏心カムを示す斜視図である。
【図6】VELの低リフト時の作用を示す断面図(図3のB−B断面図)である。
【図7】VELの高リフト時の作用を示す断面図(図3のB−B断面図)である。
【図8】VELにおける揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図である。
【図9】VELによるバルブタイミングとバルブリフトの特性図である。
【図10】VELにおける制御軸の回転駆動機構を示す斜視図である。
【図11】VELのフィードバック制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
16…制御軸、101…内燃機関、105…吸気バルブ、112…VEL(可変動弁機構)、114…C/U(コントロールユニット)、132…カムセンサ、208…作動角センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a variable valve mechanism that changes valve operating states (valve timing, valve lift amount, etc.) of an intake valve and an exhaust valve of an engine.
[0002]
[Prior art]
Patent Document 1 discloses a variable valve mechanism that has a control shaft that is rotationally driven by an actuator and changes the valve operating state of an intake valve or exhaust valve of an engine by changing the rotational position of the control shaft. There is something that was done.
[0003]
This includes a cam and a camshaft that open and close an intake valve or an exhaust valve by changing the rotational position (rotation angle) of a gear shaft (control shaft) installed in parallel with the camshaft by an electric motor (actuator). The rotational phase of the control disk of the inconstant velocity joint interposed between them is changed, thereby adjusting the valve timing and valve opening period of the intake valve or exhaust valve.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-88531
[Problems to be solved by the invention]
By the way, some load is applied to the control shaft as described above by a spring for biasing the control shaft or a structurally generated torque (effect of valve spring, etc.). When the rotational position of a certain control axis is controlled to a predetermined target position by an actuator, a controller that includes an integral element (performs an integral operation) is usually used to prevent the occurrence of a steady deviation.
[0006]
Here, when the rotational position of the control shaft coincides with a predetermined target position, the actuator controls the operation amount (the integral term in the feedback operation amount, hereinafter referred to as the integral operation amount) by the integral operation of the controller. It should have been calculated so as to generate a torque that can maintain the rotational position of the shaft at the predetermined target position.
[0007]
This integral operation amount is necessary to hold the control shaft at the target position even after the rotational position of the control shaft matches the target position when torque is transmitted between the control shaft and the actuator. However, when a transmission mechanism (means) that allows only torque transmission from the actuator side and prohibits (cuts off) torque transmission from the control shaft side is interposed between the control shaft and the actuator. In this case, since the rotational position of the control shaft is maintained as it is by this transmission mechanism (means), it can be said that the integral operation amount is no longer necessary.
[0008]
However, when the conventional controller is used as it is, even after the rotational position of the control shaft coincides with the target position (that is, even when the other operation amount such as the proportional operation amount becomes 0), the integral operation amount is Since the actuator is driven by the output, the power corresponding to that is wasted.
[0009]
On the other hand, if the target position matches, the integral manipulated variable is forced (or all manipulated variables including the integral manipulated variable are forcibly determined when the rotational position is within the predetermined range). It is conceivable that the actuator operation is stopped by setting the output feedback operation amount itself to 0 by setting it to 0. However, when the target value (target) position changes after that, Therefore, the calculation of the integral operation amount is performed again, and there is a problem that the convergence is deteriorated.
[0010]
The present invention has been made to solve such conventional problems, and it is possible to ensure good controllability (convergence) while minimizing power consumption and calculation load in feedback control. It is an object of the present invention to provide a control device for a variable valve mechanism.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, torque transmission from the actuator side is permitted between the output shaft of the actuator and the control shaft in a configuration in which the valve operating state is changed by rotationally driving the control shaft by the actuator. On the other hand, a torque transmission means for prohibiting (cutting off) torque transmission from the control shaft side is provided, and at least an integration operation is performed when the control means for feedback controlling the actuator determines that the valve operating state has converged to the target. The calculation of the integral manipulated variable by the control and the output of the feedback manipulated variable including the integral manipulated variable are stopped, and the calculated value (integral manipulated variable) of the integral operation at that time is held.
[0012]
According to such a configuration, when the valve operating state converges to the target, the driving of the actuator is stopped, the calculation of the integral operation amount in the feedback control is stopped, and the integral operation amount calculated at that time (immediately before the stop) is held as it is. The
[0013]
As a result, the controllability (convergence) of the feedback control can be satisfactorily maintained while minimizing the power consumption and the calculation load. That is, the rotational position of the control shaft is held as it is by the torque transmission means if there is no torque transmission from the actuator side, so that the actuator drive is stopped by stopping the output of the feedback manipulated variable, and at the same time, the feedback By stopping the calculation of the operation amount (particularly, the integral operation amount), it is possible to suppress the power consumption and calculation load accordingly. Although the calculation of the integral operation amount stops, the integral operation amount immediately before the stop is maintained as it is, so that if the target changes after that, there is no need to calculate the integral operation amount from the beginning, and convergence to the target Good maintainability.
[0014]
According to the second aspect of the present invention, the rotational position of the control shaft correlated with the valve operating state is detected, and the control means detects the target rotational position corresponding to the target valve operating characteristic and the detected control shaft. The amount of feedback operation is calculated based on the deviation from the rotational position of the valve, and it is determined that the valve operating state has converged to the target when the deviation is equal to or less than a predetermined value.
[0015]
According to this configuration, rotational position detection means (potentiometer or the like) that detects the rotational position of the control shaft is employed as the valve operating state detection means, and the actuator is fed back so that the detected rotational position becomes the target rotational position. Become.
[0016]
Thus, in the configuration in which the valve operating state is changed by rotationally driving the control shaft by the actuator, the same effect as in the first aspect can be obtained with a relatively simple configuration. Further, since the convergence to the target is determined when the deviation between the target rotational position and the detected rotational position is less than or equal to a predetermined value, stable control can be realized by preventing hunting and the like.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, the valve operating state is at least one of valve opening / closing timing (valve timing) and valve lift amount.
According to such a configuration, when feedback control is performed for a variable valve mechanism configured to change the valve timing and / or valve lift amount by rotationally driving the control shaft by an actuator, the power consumption and the calculation load are minimized. The controllability (convergence) can be maintained well.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an internal combustion engine for a vehicle according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
[0019]
The combustion exhaust gas is discharged from the
[0020]
In addition, an electromagnetic
[0021]
A C /
[0022]
The engine rotation speed Ne is calculated based on a rotation signal output from the
Then, the C /
[0023]
Here, the structure of the
2 to 4, the
[0024]
The
[0025]
As shown in FIG. 5, the
[0026]
The
[0027]
As shown in FIG. 4, the
A
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
Further, a
[0031]
That is, when viewed from the valve lift characteristics shown in FIG. 8, as shown in FIG. 2, the predetermined angular range θ1 of the
[0032]
The
[0033]
Further, the
[0034]
In such a configuration, the valve lift amount can be changed as shown in FIGS. 6 and 7 depending on the positional relationship between the axis P2 of the
[0035]
FIG. 10 shows a schematic configuration of the rotation drive mechanism of the
[0036]
The
[0037]
Thus, in this embodiment, since the worm gear type reduction gear is used as the
[0038]
Under such a configuration, the C /
[0039]
On the other hand, as the
[0040]
Here, feedback control of the
[0041]
In FIG. 11, in S11, the operating angle VCS_ANGL of the
In S12, the target operating angle TGVEL is set such that the valve operating characteristic of the
[0042]
In S13, an absolute value ERR (= | TGVEL−VCS_ANGL |) of the deviation between the target operating angle TGVEL and the detected operating angle VCS_ANGL is calculated.
In S14, the ERR (absolute value of deviation) is compared with a predetermined value Δθ or less. If the ERR exceeds the predetermined value Δθ, the process proceeds to S15.
[0043]
In S15, the feedback manipulated variable U is calculated by proportional (P), integral (I), and differential (D) operations based on the ERR, as shown in the following equation.
U = Up + Ui + Ud
Up = Gp * ERR
Ui = Gi * ERR * Ts + Uiz
Ud = Gd * (ERR−ERRz) / Ts
However, Up: proportional manipulated variable (proportional term), Ui: integral manipulated variable (integral term), Ud: differential manipulated variable (derivative term), Gp: proportional gain, Gi: integral gain, Gd: differential gain, Ts: control Period, ERRz: previous value (absolute value) of deviation.
[0044]
In S16, the calculated feedback operation amount U is output, the drive of the
On the other hand, if the ERR is equal to or smaller than the predetermined value Δθ in S14, it is determined that the valve operating state of the
[0045]
Then, in S18, the integration operation amount Ui remains at the previous value Uiz (Ui = Uiz), and this flow ends. Therefore, in this case, the feedback operation amount U is not output (the
[0046]
As described above, in this embodiment, when the ERR is equal to or smaller than the predetermined value Δθ, it is determined that the valve operating state of the
[0047]
The integral operation amount Ui is for obtaining a torque necessary for maintaining the operating angle of the
[0048]
Therefore, after the operating angle of the
Therefore, when it is determined that the ERR is equal to or less than the predetermined value Δθ and the valve operating state of the
[0049]
On the other hand, if the integral manipulated variable Ui is cleared (to 0) when the feedback manipulated variable U is calculated and the output is stopped, the integral manipulated variable Ui is calculated again from the beginning when the target changes thereafter. It is extremely inefficient.
[0050]
Therefore, although the calculation of the feedback manipulated variable U (integrated manipulated variable Ui) is stopped, it is necessary when the target is subsequently changed by holding the integral manipulated variable Uiz at that time (immediately before the stop). The integral operation amount Ui can be calculated quickly, and early convergence of the valve operating state of the
[0051]
As a result, it is possible to improve power consumption by minimizing power consumption and calculation load, and to ensure good controllability (convergence).
In the above, the control for the
[0052]
Further, the
[0053]
Further, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described together with the effects thereof.
The control apparatus for a variable valve mechanism according to any one of claims 1 to 3, wherein the torque transmission mechanism includes a worm fixed to an output shaft of the actuator, and a worm wheel meshing with the worm. It is characterized by being a worm gear type reduction gear configured to include.
[0054]
Thus, by providing a worm gear type speed reducer between the output shaft of the actuator and the control shaft, torque transmission from the actuator side to the control shaft is permitted and rotational torque other than the torque transmitted from the actuator side is allowed. Therefore, it is possible to easily prevent the control shaft from rotating (torque transmission from the control shaft side to the actuator side can be prohibited).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine in an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view (AA cross-sectional view in FIG. 3) of a VEL (Variable valve Event and Lift mechanism) in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the VEL.
FIG. 4 is a plan view of a VEL.
FIG. 5 is a perspective view showing an eccentric cam used for VEL.
6 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3) showing the action of the VEL during low lift.
7 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3) showing an operation of the VEL during high lift.
FIG. 8 is a valve lift characteristic diagram corresponding to the base end surface of the swing cam and the cam surface in VEL.
FIG. 9 is a characteristic diagram of valve timing and valve lift according to VEL.
FIG. 10 is a perspective view showing a rotation drive mechanism of a control shaft in VEL.
FIG. 11 is a flowchart showing feedback control of VEL.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記アクチュエータの出力軸と前記制御軸との間に設けられ、前記アクチュエータの出力軸の回転トルクに応じたトルクを前記制御軸へと伝達する一方、前記制御軸から前記アクチュエータの出力軸へのトルクの伝達を禁止するトルク伝達手段と、
前記バルブ作動状態を検出するバルブ作動状態検出手段と、
積分動作を含んだ制御動作によって、前記バルブ作動状態が所定の目標バルブ作動状態となるように前記アクチュエータをフィードバック制御する制御手段と、を含んで構成され、
前記制御手段は、前記バルブ作動状態が前記目標バルブ作動状態に収束したと判断したときに、少なくとも前記積分動作による積分操作量の算出と該積分操作量を含むフィードバック操作量の出力とを停止すると共に、その時点における積分操作量を保持することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。A control device for a variable valve mechanism that has a control shaft that is rotationally driven by an actuator and changes the valve operating state of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine by changing the rotational position of the control shaft,
Torque is provided between the output shaft of the actuator and the control shaft, and transmits torque corresponding to the rotational torque of the output shaft of the actuator to the control shaft, while torque from the control shaft to the output shaft of the actuator Torque transmission means for prohibiting transmission of
A valve operating state detecting means for detecting the valve operating state;
Control means for performing feedback control of the actuator so that the valve operation state becomes a predetermined target valve operation state by a control operation including an integration operation,
When the control means determines that the valve operating state has converged to the target valve operating state, it stops at least the calculation of the integral operation amount by the integration operation and the output of the feedback operation amount including the integration operation amount. In addition, a control apparatus for a variable valve mechanism that holds an integral operation amount at that time.
前記制御手段は、前記目標バルブ作動状態に対応する目標回転位置と検出された回転位置との偏差に基づいて前記フィードバック操作量を算出し、前記偏差が所定値以下となったときに、前記バルブ作動状態が前記目標バルブ作動状態に収束したと判断することを特徴とする請求項1記載の可変動弁機構の制御装置。The valve operating state detecting means detects a rotational position of the control shaft corresponding to the valve operating state;
The control means calculates the feedback manipulated variable based on a deviation between a target rotational position corresponding to the target valve operating state and a detected rotational position, and when the deviation becomes a predetermined value or less, the valve 2. The control apparatus for a variable valve mechanism according to claim 1, wherein the operation state is determined to have converged to the target valve operation state.
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