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KR100506472B1 - 내연기관의 밸브타이밍 제어장치 - Google Patents

내연기관의 밸브타이밍 제어장치 Download PDF

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KR100506472B1
KR100506472B1 KR10-2002-0083966A KR20020083966A KR100506472B1 KR 100506472 B1 KR100506472 B1 KR 100506472B1 KR 20020083966 A KR20020083966 A KR 20020083966A KR 100506472 B1 KR100506472 B1 KR 100506472B1
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oil
current value
internal combustion
combustion engine
hydraulic pressure
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KR10-2002-0083966A
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KR20030083568A (ko
Inventor
와다코오지
다카하시다쓰히코
Original Assignee
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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.)
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Publication date
Application filed by 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20030083568A publication Critical patent/KR20030083568A/ko
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Abstract

로그핀의 비틀림에 의한 진각제어 불량을 없게 하여 배가스, 연비, 구동성 악화를 개선할 수 있는 밸브타이밍 제어장치를 얻는다.
내연기관의 크랭크축과 동기회전하는 제1의 회전체와, 내연기관의 캠축에 고정된 제2의 회전체와, 제1의 회전체에 대해서 제2의 회전체를 로크하는 로크기구와를 가진 캠위상액추에이터와, 내연기관의 유압을 발생하는 오일펌프와, 제1의 상대각도에서의 로그상태를 해제하여 제2의 상대각도로 변경하기 위한 유압에 대응한 전류치를 산출하는 연산수단과, 전류치에 따라 제2의 회전체의 캠위상을 조정하기 위한 유압을 공급하는 유압조정수단과를 구비하고, 연산수단은 제1의 상대각도에서 변화를 개시하기 전에 로크상태를 해제시키는 제1의 유압을 발생시키는 제1의 전류치를 산출하고, 유압조정수단에 소정시간동안 제1의 전류치를 공급한다.

Description

내연기관의 밸브타이밍 제어장치{VALVE TIMING CONTROL APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관의 운전조건에 따라 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐타이밍(밸브타이밍)을 조정하기 위한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치에 관한 것이다.
종래 내연기관(엔진)의 흡기밸브 또는 배기밸브의 밸브타이밍을 변경 가능케하는 장치가 다수 제안되어 있으며, 그 밸브타이밍 제어장치를 가진 내연기관의 구성도를 도 18에 나타낸다.
도 18에서는 내연기관(1101)이 흡입하는 공기를 정화하는 에어클리너(1102)와, 흡입하는 공기량을 계량하는 에어플로센서(1103)와, 흡기관(1104)과, 흡입하는 공기량을 조절하고, 내연기관(1101)의 출력을 제어하는 슬로트밸브(1105)와, 흡입한 공기량에 맞는 연료를 공급하는 인젝터(1106)를 나타내고 있다.
또, 내연기관(1101)의 연소실내의 혼합기를 연소시키는 불꽃을 발생하는 점화플러그(1111)와, 점화플러그(1111)에 고전압 에너지를 공급하는 점화코일(1110)과, 연소한 배기가스를 배출하는 배기관(1107)과, 배기가스내의 잔존 산소량을 검출하는 02 센서(1108)와, 배기가스내의 유해가스인 THC, CO, NOx를 동시에 정화할 수 있는 3원촉매(1109)와를 나타내고 있다.
또, 소정위치에 돌기(도면생략)가 구비되어 크랭크축에 부착되고, 크랭크축과 일체로 회전하는 크랭크각검출용의 센서플레이트(1116)와, 센서플레이트(1116) (도면생략)가 크랭크각센서(1115)를 절삭할 때 신호를 발생하여 크랭크각을 검출하는(크랭크축의 위치를 검출한다) 크랭크각센서(1115)를 나타내고 있다.
또, 크랭크축에 대한 캠축의 상대각도를 변화시키는 캠위상액추에이터(1113)와, 크랭크각센서와 동일하게 캠각검출용 센서플레이트(도면생략)의 돌기에 의해 펄스신호를 발생하여 캠각을 검출하는 캠각센서(1112)를 나타내고 있다.
또, 캠위상액추에이터(1113)에의 공급유압을 조정하여 크랭크축에 대한 캠축의 상대각도(캠위상)를 제어하는 오일컨트롤밸브(유압조정수단)(1114)와, 캠위상의 제어를 함과 동시에 내연기관(1101)의 제어를 하는 ECU(연산수단)(1117)을 나타내고 있다.
또, 캠위상액추에이터(1113)를 구동하는 유압을 발생함과 동시에 내연기관 (1101)의 기구부품의 윤활유를 각부에 압송하는 오일펌프(1118)와, 오일펌프(1118)에서 오일컨트롤밸브(1114)에 압송되는 오일의 유압을 검출하는 유압센서(1119)를 나타내고 있다.
또, 오일펌프(1118)에서 오일컨트롤밸브(1114)에 압송되는 오일의 온도를 검출하는 유온센서(1120)와, 내연기관(1101)을 냉각하는 냉각수(1121)와, 냉각수 (1121)의 온도를 검출하는 수온센서(1122)를 나타내고 있다.
종래의 내연기관(1101)의 밸브타이밍 제어장치(캠위상액추에이터)(1113)로서는 예로써, 도 19 ~ 도 23에 나타낸 것이 알려지고 있다. 도 19는 종래의 베인식 밸브타이밍 제어장치의 내부구성을 나타낸 도이며, 도 20은 도 19의 A - A선 단면을 보인 종단면도이다.
또, 도 21은 종래의 베인식 밸브타이밍 제어장치의 로크ㆍ로크해제기구의 요부를 확대한 사시도이며, 도 22 및 도 23은 로크ㆍ로크해제기구의 종단면도이다.
다음, 도 19 ~ 도 23을 참조하면서 종래의 밸브타이밍 제어장치(1113)에 대하여 설명한다.
캠위상액추에이터(밸브타이밍 제어장치)(1113)는 엔진의 출력축인 크랭크축(도면생략)등을 통하여 연결되어 크랭크축과 동기회전하는 제1의 회전체(1)를 구비하고 있다.
그 제1의 회전체(1)는 크랭크축과 일체로 회전하는 스프로케트(2)와, 내주부에서 돌출하여 복수의 유압실을 구성하는 복수의 돌기형상의 슈(shoes)(3a)를 가진 케이스(3)와, 케이스(3)의 슈(3a)에 의해 구성되는 유압실을 덮는 커버(4)와를 볼트등의 체결부재(5)에 의해 일체화하고 있는 것이다.
케이스(3)의 내측에는 제1의 회전체(1)와 상대 회동가능한 로터(제2의 회전체)(6)가 배설되어 있으며, 그 로터(6)는 흡기밸브 또는 배기밸브의 개폐에 관여하는 캠축(7)에 볼트등의 체결부재(8)에 의해 일체 고정되어 있다. 그 로터(6)는 케이스(3)의 슈(3a)에 의해 복수로 구성되는 유압실을 진각측 유압실(9)과 지각측 유압실(10)과로 구분하는 복수의 베인(6a)을 구비하고 있다.
또한, 캠축(7)내에는 진각측 유압실(9)에의 유압을 공급하는 제1의 유로(압력실공급통로)(11)와, 지각측 유압실(10)에의 유압을 공급하는 제2의 유로(압력실공급통로)(12)가 구비되어 있다.
케이스(3)의 슈(3a)의 선단부 및 로터(6)의 베인(6a)의 선단부에는 진각측 유압실(9)과 지각측 유압실(10)간의 오일누설을 방지하는 실링수단(13)이 각각 배설되어 있다.
로터(6)의 1개의 베인(6a)에는 후술하는 로크핀을 수납하는 수납공(14)이 구비되어 있으며, 그 수납공(14)에는 제1의 회전체(1)와 제2의 회전체와의 상대회동을 규제하는 대략 원통상의 스트레이트 핀인 로크핀(로크부재, 로크기구)(15)이 배설되어 있다.
로크핀(15)은 캠위상액추에이터내에 유압력이 없는 엔진의 시동시에 캠축(7)에 일체 고정된 캠(도면생략)반력에 의해 로터(6)가 회전방향으로 진동하여 그 진동에 의해 로터(6)가 제1의 회전체(1)에 대해 당접 또는 분리를 반복함으로서 발생하는 타음(이음)의 발생을 억제하기 위한 것이다.
그 때문에, 로크핀(15)은 수납공(14)내의 후방벽과 로크핀(15)과의 사이에 배설된 코일스프링등의 부세수단(로크수단)(16)에 의해 제1의 회전체(1)에 향하여 항상 부세되어 후술하는 계합공내에 계합가능하다.
또, 수납공(14)에는 로크핀(15)의 배압을 장치외에 배출하기 위한 배출공(로크해제기구)(17)이 형성되어 있다.
한편, 제1의 회전체로서의 스프로케트(2)에는 제2의 회전체로서의 로터(6)가 제1의 회전체(1)에 대해서 가장 지각측에 있는 최지각위치에 위치할 때에는 로크핀 (15)을 끼워 넣을 수 있는 위치에 계합공(로크기구)(18)이 형성되어 있다.
계합공(18)의 내벽과 로크핀(15)의 외벽과의 사이에는 로크해제유압실(18a)이 형성되어 있다.
수납공(14)을 가진 베인(6a)에는 진각측 유압실(9) 및 지각측 유압실(10)중에서 압력이 높은 쪽을 선택하여 절체하고, 그 압력을 로크핀(15)이 계합된 계합공 (18)내에 공급하여 로크핀(15)에 의한 계합공(18)에의 계합(로크)을 해제하는 체크밸브(로크해제기구)(19)가 설치되어 있다.
그 체크밸브(19)는 로터(6)의 베인(6a)내에 형성된 제1 로크해제유압공급로(로크해제기구)(20) 및 스프로케트(2)에 형성된 제2 로크해제유압공급로(로크해제기구)(21)를 경유하여 계합공(18)내에 연통되어 있다.
또, 체크밸브(19)와 진각측 유압실(9)과는 진각측 압력분배통로(로크해제기구)(22)를 경유하여 연통되어 있으며, 체크밸브(19)와 지각측 유압실(10)과는 지각측 압력분배통로(로크해제기구)(23)을 경유하여 연통되어 있다.
지각측 유압실(10)과 수납공(14)의 배압부(14a)와는 퍼지(purge)통로(24)를 경유하여 연통되어 있다.
다음은 종래의 밸브타이밍 제어장치의 동작에 대하여 설명한다.
ECU(1117)은 내연기관(1101)의 운전상태에 의해 목표위상각을 산출한다. 또, 크랭크각센서(1115)에서 검출한 크랭크각과, 캠각센서(1112)에서 검출한 캠각과에 의해 밸브타이밍인 검출위상각을 산출하고, 목표위상각과 검출위상각과의 편차를 산출한다.
또, 검출위상각과 목표위상각과의 편차에 의거하여 검출위상각을 목표위상각에 일치시키도록 오일컨트롤밸브(1114)의 통전전류치 또는 듀티비(duty비)를 산출한다.
오일컨트롤밸브(1114)는 산출치에 따라 캠위상액추에이터(1113)에 대한 오일의 유로를 선택하고, 공급유압을 조정함으로서, 밸브타이밍을 제어한다.
내연기관(1101)의 시동시 오일컨트롤밸브(1114)는 캠위상액추에이터(1113)의 지각측 유압실(10)에 오일이 공급되도록 제어된다.
한편, 내연기관(1101)의 정지시에는 캠위상액추에이터(1113)내 및 오일펌프 (1118)에서 캠위상액추에이터(1113)까지의 유로내의 오일은 오일팬에 떨어질 가능성이 있으며, 그 경우, 시동시에는 유로내의 에어 또는 에어를 포함한 오일을 지각측 유압실(10)에 도입시켜 퍼지통로(24), 배압부(14a), 배출공(17)을 통하여 캠위상액추에이터 밖으로 배출된다.
내연기관(1101)의 시동후, 지각측 압력분배통로(23)에서의 유압이 로크해제유압실(18a)에도 도입되나, 부세수단(16)의 부세력에 의해 로크핀(15)은 계합공 (18)에서 빠지지 않는 상태로 유지되어 시동시에 로크핀(15)이 계합공(18)에서 빠져 로터(6)가 덜컹덜컹 움직임으로서 이음의 발생을 억제하고 있다.
시동시에는 오일펌프(1118)에서의 유압이 지각측 유압실(10)에 공급되는 도중 지각측 유압실(10)중의 에어는 퍼지통로(24)를 경유하여 배출공(17)에서 장치밖으로 배출된다. 에어가 배출되면 배압부(14a)내에 공급된 오일에 의해 잔류유압이 발생하여 해제유압을 높혀서 로크를 저지하고 있다.
내연기관(1101)의 시동후, 예를들면 운전자가 액셀레이터 페달을 밟음으로 진각측에의 지령이 나온 경우 ECU(1117)는 진각측 유압실(9)에 유압을 도입하도록 오일컨트롤밸브(1114)를 제어한다.
진각측 유압실(9)의 오일은 진각측 압력분배통로(22)를 통하여 로크해제유압실(18a)에 도입되며, 로크해제유압실(18a)에 도입된 오일의 유압은 부세수단(16)의 부세력만에 대항하여 로크핀(15)의 선단을 해제방향으로 억압한다.
오일컨트롤밸브(1114)는 지각측 유압실(10)의 오일을 배출하는 위치에 제어되므로 지각측 유압실(10)의 오일은 오일컨트롤밸브(1114)를 통하여 오일팬에 배출된다.
따라서, 로크핀(15)은 계합공(18)에서 빠져 로크해제된다. 로터(6)는 가동 가능하게 되어 진각측 유압실(9)의 유압에 의해 로터(6)가 진각측에 동작함으로서 진각제어가 이루어진다.
종래의 내연기관의 밸브타이밍 제어장치는 이상과 같이 밸브타이밍을 제어하는 경우, 내연기관(1101)의 시동직후 또는 회전속도의 이상 저하에 의한 유압저하등에 의한 급격한 운전상태의 변화등에 의해 로크핀(15)이 계합공(18)에 계합하는 위치에서 목표위상각이 급변하여지는 계합공(18)에 들어가 있는 로크핀(15)이 계합공(18)에서 빠지는 것보다 로터(6)의 동작이 빠르게 되어 로크핀(15)이 계합공(18)에서 빠지지 않고 비틀린상태로 되어 로터(6)를 필요한 방향으로 동작이 안된다는 문제점이 있었다.
예를들면, 로크핀(15)이 진각측의 유압만으로 로크상태를 해제할 수 있는 유로구조이며, 로크핀(15)의 계합공(18)의 최지각위치에 있어 로크핀(15)이 로크되어 있는 상태에서 운전상태가 변화하여 로터(6)를 급격히 진각방향으로 동작시키는 경우에 로크핀(15)이 계합공(18)에서 빠지지 않고 비틀린상태로 되어 로터(6)가 진각방향으로 동작이 안된다는 문제점이 있었다.
또한, 로크핀(15)이 비틀림으로서 밸브타이밍을 목표위상각에 제어가 되지 않는 경우 구동성, 연비 및 배가스등의 악화를 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 로크핀 (15)의 비틀림에 의한 진각제어 불량이 없으며, 배가스, 연비 및 구동성의 악화를 개선할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치를 얻은 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치는 내연기관의 크랭크축과 동기회전하는 제1의 회전체와, 내연기관의 캠축에 고정된 제2의 회전체와, 제1의 회전체에 대해서 제2의 회전체를 로크하는 로크기구와를 가진 캠위상액추에이터와, 내연기관의 유압을 발생하는 오일펌프와, 제1의 상대각도에서의 로크상태를 해제하며, 제2의 상대각도로 변경하기 위해 유압에 대응한 전류치를 산출하는 연산수단과, 전류치에 따라 제2의 회전체의 캠위상을 조정하기 위한 유압을 공급하는 유압조정수단을 구비하며, 연산수단은 제1의 상대각도에서 변화를 개시하기 전에 로크상태를 해제시키는 제1의 유압을 발생시키는 제1의 전류치를 산출하고, 유압조정수단에 소정시간동안 제1의 전류치를 공급하는 것이다.
또, 본 발명에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 연산수단은 캠위상액추에이터를 제2의 상대각도로 유지하기 위하여 유지전류치에 의거하여 제1의 전류치를 산출하는 것이다.
또, 본 발명에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 연산수단은 내연기관의 운전중에 제2의 상대각도의 목표치 및 검출치의 상대각도 편차에 의거하여 갱신되는 제1의 학습치와, 제1의 학습치보다도 갱신주기가 길며, 제1의 학습치에 의거하여 갱신되는 제2의 학습치에 의거하여 유지전류치를 갱신하는 것이다.
또, 본 발명에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 연산수단은 유압조정수단에 대해서 제1의 유압보다도 로크상태를 해제하지 않은 유압치에 대응하는 초기전류치에서 소정비율로 증가시킴으로서 제1의 상대각도에 의해 로크상태를 해제하는 것이다
또, 본 발명에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 연산수단은 내연기관의 운전상태를 나타내는 파라미터에 의거하여 소정비율을 설정하는 것이다.
또, 본 발명에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 연산수단은 내연기관의 유압에 의거하여 소정비율을 설정하는 것이다.
또, 본 발명에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 연산수단은 내연기관의 회전속도에 의거하여 소정비율을 설정하는 것이다.
또, 본 발명에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치의 연산수단은 내연기관의 유온에 의거하여 소정비율을 설정하는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 내연기관의 밸브타이밍 제어장치는 내연기관의 냉각수온에 의거하여 소정비율을 설정하는 것이다.
(발명의 실시의 형태)
실시의 형태 1.
다음, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태 1에 대해서 상세히 설명한다.
또한, 본 발명의 실시의 형태 1에 나타낸 구성은 앞의 설명(도 18 ~ 도 23 참조)과 동일하며, 일부 다른 ECU(1117)의 동작이외에는 상세한 설명을 생략한다.
다음에는 크랭크축에 대한 흡기 캠축의 상대각도(밸브타이밍)를 제어하는 것으로 하며, 로크핀(15)이 진각측의 유압에서만 로크상태를 해제할 수 있는 유로구조로 로크핀(15)의 계합공(18)이 최지각위치에 있는 것으로 한다.
도 1은 오일컨트롤밸브(1114)에 공급하는 전류(오일컨트롤밸브 전류)와 오일컨틀로밸브 하류의 유압과의 관계를 나타내는 특성도이다.
오일컨트롤밸브(1114)의 상류에는 일정한 유압이 공급되어 있다. 도 1에서, 오일컨트롤밸브(1114)에의 공급전류(OCV전류)가 최소치의 경우, 캠위상액추에이터 (1113)의 지각측에는 최대의 유압이 공급된다.
한편, 공급전류가 최대치의 경우, 캠위상액추에이터(1113)의 진각측에는 최대의 유압이 공급된다. 공급전류가 최소치와 최대치의 대략 중간의 경우, 오일컨트롤밸브 하류에의 유압은 차단된다.
이와같이 ECU(1117)는 오일컨트롤밸브(1114)의 공급전류를 변경하고, 오일컨트롤밸브(1114)는 오일컨트롤밸브(1114)의 하류에 배설된 캠위상액추에이터(1113)에 대해서 진각측 또는 지각측 어느 것의 유로를 선택하며, 또한 공급하는 유압을 조정한다.
다음, 오일컨트롤밸브 전류와, 캠위상액추에이터(1113)에 있는 로크핀해제유압 및 로터작동유압의 관계를 설명한다.
도 2는 오일컨트롤밸브 전류와 진각측 유압실(9)에 공급되는 유압과의 관계를 나타내는 도이다.
도 2에서, 「P1」은 로크핀(15)이 해제방향으로 시동하는 유압을 나타내며, 「P2」는 완전히 로크핀(15)을 해제할 수 있는 유압을 나타낸다. 「P1」및 「P2」는 모두 로크핀(15)의 로크해제유압실(18a)에 접하는 수압면적과 부세수단(16)의 스프링정수의 조합에 의해 임의의 값에 설정가능하다. 또, 「P3」은 로터(6)가 작동하는 유압을 나타낸다.
앞의 설명(도 22, 도 23 참조)과 같이 로크해제시에는 부세수단(16)의 부세력에 대항하여 로크핀(15)의 선단을 해제방향으로 압압하여 로크해제하므로 오일컨트롤밸브(1114)는 캠위상액추에이터(1113)의 진각측 유로에 대하여 유압을 공급하여 로크상태를 해제시킨다.
내연기관(1101)의 운전중에 캠축은 흡기밸브의 개폐를 따르면서 회전함으로 로터(16)는 케이스(3)에 대해서 평균적으로 항상 지각측으로 회전하는 힘(캠반력)이 작용한다.
또, 일반적으로 오일컨트롤밸브(1114)에서 캠위상액추에이터(1113)까지의 사이의 유로는 밀폐되어 있지 않으며, 다소의 오일의 누설을 수반하는 배관구조로 되어 있는 경우가 많으므로 로터(6)의 진각측을 작동시키기 위해서는 진각측에 대해서 오일의 누설분을 보상할 필요가 있다.
따라서, 캠반력과 오일누설과를 보상하면서 로터(6)를 임의의 각도위치에서 유지하기 위해 오일컨트롤밸브(1114)의 공급전류치(유지전류치)(Ic)는 오일컨트롤밸브(1114)의 하류유압이 차단되는 전류치보다도 진각측의 값으로 된다.
또, 로터(6)의 작동개시전에 로크핀(15)이 해제되도록 로크핀(15)의 해제유압(P2)은 로터작동유압(P3)보다도 작게 설정함으로 유지전류치(Ic)는 캠위상액추에이터(1113)의 진각측 유압실(9)에 해제유압(P2)을 발생시키는 공급전류치(Ib)보다도 후술하는 정수「Iu」만큼 큰 값으로 된다.
도 3 및 도 4는 목표위상각(θt)과 검출위상각(θa)와의 일반적인 위상피드백제어(PID제어)에서 로크핀(15)이 비틀려서 로터(6)가 진각방향으로 동작이 안되는 경우의 목표위상각(θt)과 검출위상각(θa)과 오일컨트롤밸브 전류(Iout)와의 관계를 타나내는 타임차트이다.
도 3 및 도 4에서, 내연기관(1101)의 운전상태가 변화하여 목표위상각(θt)이 최지각위치에서 진각측으로 급격히 변화하는 경우를 나타내고 있으며, 도 4에서, 목표위상각(θt)의 변화타이밍(Ta)에서는 오일컨트롤밸브 전류(Iout)가 급격히 변화하고 있다.
앞의 설명(도 22 및 도 23 참조)과 같이 로크핀(15)을 로크상태에서 해제상태로 하기 위하여서는 부세수단(16)의 부세력에 대항하여 스트로크량(Ls)만큼 로크핀(15)을 이동시킬 필요가 있다.
변화타이밍(Ta)에서 로크핀(15)이 이동하고 있는 사이에 오일컨트롤밸브 전류(Iout)가 급격히 변화하여 캠위상액추에이터(1113)의 진각측 유압실(9)에 과대한 유압이 공급되면, 로크핀(15)이 해제되기 전에 로터(6)가 진각방향으로 회전동작을 시작한다.
그 결과, 로크핀(15)과 계합공(18)과의 계합위치에서 로크핀(15)이 비틀려버려서 로터(6)가 진각측으로 동작할 수 없게 되어 검출위상각(θa)이 목표위상각에 접근하지 않고(도 3 참조), 오일컨트롤밸브 전류(Iout)가 유지전류치(Ic)에 수렴하지 않는다(도 4 참조).
따라서, 로크핀(15)을 계합공(18)에서 비틀림없이 로크해제하기 위하여서는 로터(6)가 진각측으로 회전동작하기 전에 미리 스트로크량(Ls)만큼 로크핀(15)을 이동시켜서 로크핀(15)을 해제하는 동작이 필요하게 된다.
다음은 도 5를 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 동작에 대하여 설명한다. 도 5는 ECU(1117)에 있는 크랭크축에 대한 캠축의 위상피드백제어전의 로크핀 해제를 위한 오일컨트롤밸브 전류제어동작을 나타내는 플로차트이다.
또, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시의 형태 1을 나타내는 목표위상각(θt)과 검출위상각(θa)과 오일컨트롤밸브 전류와의 타임차트이다
도 5에서, 먼저 핀해제시간카운터(CP)를 「0」으로 재설정한다(스텝 S501).
다음, 로크핀(15)이 로크상태인가 아닌가를 판정한다(스텝 S502).
스텝 S502에서, 로크핀(15)이 로크상태의 경우(즉, YES), 목표위상각(θt)이 최지각위치(즉, 0[deg.CA])가 아닌 것을 판정한다(스텝 S503). 한편, 스텝 S502에서, 로크핀(15)이 로크상태가 아닌 경우(즉, NO), 스텝 S503에서 스텝 S506을 스킵하여 도 5에 있는 오일컨트롤밸브 전류제어의 처리루틴을 종료하고, 통상의 위상피드백제어로 이행한다.
스텝 S503에서, 목표위상각(θt)이 최지각위치(즉 0 [deg.CA])가 아닌 경우(즉, YES), 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)를 소정치(Ib)로 설정한다(스텝 S504). 소정치(Ib)는 ECU(1117)에서 다음의 식 (1)에 의해 산출된다.
Ib = Ic - Iu ㆍㆍㆍ (1)
식 (1)에서, 유지전류치(Ic)는 목표위상각(θt)과 검출위상각(θa)과의 통상의 위상피드백제어중에 적절히 갱신되어 ECU(1117)에 기억되어 있다. 또, 정수(Iu)는 미리 실험적으로 구한 정수이며, 유지전류치(Ic)와 동일하게 ECU(1117)에 기억된다.
스텝 S503에서, 목표위상각(θt)가 최지각위치(0 [deg.CA])의 경우(즉 NO), 스텝 S504 ~ 스텝 S506을 스킵하여 도 5에 있는 오일컨트롤밸브 전류제어의 처리루틴을 종료하고 통상의 위상피드백제어에 이행한다.
스텝 S504에서, 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)를 설정후 핀해제시간카운터 (CP)를 처리주기분(예로써 25[msec])만큼 증가시킨다.
계속하여, 핀해제시간카운터(CP)가 부세수단(16)의 부세력에 대항하여 로크핀(15)을 스트로크량(Ls)만큼 이동시키는데 요하는 시간(Tp)(예로써 1000[msec])을 초과하였는가(즉, CPTp인가)를 판정한다(스텝 S506). 그 시간(Tp)은 미리 실험적으로 구하는 정수이며, ECU(1117)에 기억된다.
스텝 S506에서, 핀해제시간카운터(CP)가 시간(Tp) 이상인 경우(즉, YES), 로크핀(15)의 해제를 완료하였다고 판단하여, 도 5에 있는 처리루틴을 종료하고, 통상의 위상피드백제어에 이행한다.
또, 핀해제시간카운터(CP)가 시간(Tp)보다 작은 경우(즉, NO), 로크핀(15)의 해제를 계속하므로 스텝 S502에 되돌아간다.
이상과 같은 제어동작을 행함으로서, 도 6 및 도 7에서, 검출위상각(θa)이 목표위상각(θt)에 접근하여 적정하게 위상피드백제어를 할 수가 있어(도 6 참조), 오일컨트롤밸브 전류(Iout)를 유지전류치(Ic)에 수렴시킬 수가 있다(도 7 참조).
그와같이 로크핀(15)이 로크상태이며, 목표위상각(θt)이 로크핀(15)을 계합하는 각도위치에서 변화하는 경우, 목표위상각(θt)과 검출위상각(θa)과의 위상피드백제어를 실시하기 전에 로터작동유압(P3)보다 낮은 유압을 발생하는 오일컨트롤밸브 전류치(Ib)를 유지전류치(Ic)에서 산출하여 소정시간(Tp)동안 공급함으로서, 로터(6)가 회전작동을 개시전에 로크상태를 해제할 수가 있다.
따라서, 로크핀(15)이 비틀림없이 목표위상각(θt)에 대해서 밸브타이밍을 적정히 제어할 수 있으므로 구동성, 연비, 배가스의 악화를 방지하는 것이 가능하다.
실시의 형태 2.
또한, 상기 실시의 형태 1에서는 단일 파라미터에 의해 성립하는 유지전류치 (Ic)를 사용하여 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)를 산출하였으나, 갱신주기가 다른 2개의 학습치의 합으로서 구성된 유지전류치(Ic)를 사용하여도 된다.
본 발명의 실시의 형태 2를 나타내는 구성은 앞의 설명(도 18 ~ 도 23 참조)과 동일하며, 일부 다른 ECU(1117)의 동작이외에 대하여는 상세한 설명을 생략한다.
유지전류치(Ic)는 밸브타이밍 제어장치의 구성부품의 제조 흐트러짐 또는 내연기관(1101)의 운전상태에 의해 수시로 변화한다. 예를들면, 오일컨트롤밸브 (1114)에서 캠위상액추에이터(1113)까지 사이의 유로는 상기한 것과 같이 일반적으로 밀폐되어 있지 않고, 다소의 오일의 누설을 수반하는 배관구조로 되어 있다.
오일누설량의 대소는 오일배관의 접속면에 생기는 미소한 간격의 제조 흐트러짐에 의존하고 있다. 또, 캠위상액추에이터(1113)에 공급하는 오일에 내연기관 (1101)의 윤활유를 사용하는 경우, 내연기관(1101)의 운전상태에 의해 유온이 변화하여 오일의 점도가 변화한다.
그 때문에, 오일펌프(1118)에 의한 배출압이 변화하거나, 배관의 접속면에 생기는 미소한 간격에서 누설하는 양이 변화한다. 유지전류치(Ic)는 캠반력과 오일누설을 보상하면서 로터(6)를 임의의 각도위치로 유지하는 오일컨트롤밸브 전류치이므로, 오일의 누설량이 변화하면은 유지전류치(Ic)는 변화한다.
예를들면, 오일컨트롤밸브(1114)에서 캠위상액추에이터(1113)까지 사이의 유로에서의 오일누설량이 많은 경우에는 지각측에 상시 작용하는 캠반력에 저항하여 로터(6)를 임의의 각도위치에서 유지하기 위해 오일컨트롤밸브 전류를 크게 하여 진각측 유압실(9)에의 공급유압을 높게 할 필요가 있다.
다음, 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 동작에 대하여 설명한다. 도 8은 위상피드백제어중의 ECU(1117)에서의 유지전류치(Ic)를 구성하는 학습치의 갱신동작의 1예를 나타내는 플로차트이다.
도 8에서, 주로 밸브타이밍 제어장치의 구성부품의 제조 흐트러짐에 기인하는 유지전류치(Ic)의 흐트러짐을 보정하기 위해 구비된 갱신주기의 긴 학습치(롱그타임 학습치)를 「IL」로 나타낸다.
또, 내연기관(1101)의 운전상태의 변화에 기인하는 유지전류치(Ic)의 흐트러짐을 보정하기 위해 구비된 갱신주기의 짧은 학습치(리얼타임 학습치)를「Ir」로 나타낸다.
유지전류치(Ic)는 다음의 식 (2)와 같이 갱신주기가 다른 2개의 학습치의 합으로 구성된다.
Ic = IL + Ir ㆍㆍㆍ (2)
도 8에서, 목표위상각(θt)이 소정량(예로서, 5[degCA]이상인가 아닌가를 판정한다(스텝 S801).
스텝 S801에서, 목표위상각(θt)이 소정량이상인 경우(즉, YES), 목표위상각 (θt)과 검출위상각(θa)과의 편차(θe)를 산출하고(스텝 S802), 목표위상각(θt)이 소정량보다 작은 경우(즉, NO), 스텝 S802에서 스텝 S808까지를 스킵하여 스텝 S809로 진입한다.
계속하여, 편차(θe)가 「0」인가 아닌가를 판정하여(스텝 S803), 「0」이 아닌 경우(즉, YES), 편차(θe)가 「0」보다 큰가 아닌가에 따라 편차(θe)의 발생방향(진각측 또는 지각측)을 판정한다(스텝 S804).
또, 스텝 S803에서, 편차(θe)가 「0」인 경우(즉, NO), 편차가 발생하지 않는다. 즉, 목표위상각(θt)과 검출위상각(θa)이 일치하고 있는 상태이므로 스텝 S804 ~ 스텝 S808에 의해 리얼타임 학습치(Ir)의 갱신은 실시하지 않고, 스텝 S809로 진입한다.
스텝 S804에서, 편차(θe)가 「0」보다도 큰, 즉 목표위상각(θt)보다 검출위상각(θa)쪽이 큰 경우(즉, YES), 밸브타이밍은 소망의 상태보다 진각측으로 너무 진입한 것으로 판정하며, 유지전류치(Ic)는 실제의 값보다 크게 학습되고 있는 것으로 판정되므로 리얼타임 학습치(Ir)의 값을 소정량( Δ)만큼 감소시킨다(스텝 S805). 또한, 소정량( Δ)은 미리 실험적으로 결정된 정수이다.
한편, 스텝 S804에서, 편차(θe)가 「0」이하의 경우(즉, NO), 유지전류치 (Ic)는 실제의 값보다 작게 학습되고 있는 것으로 판정되므로 리얼타임 학습치(Ir)의 값을 소정량( Δ)만큼 증가시킨다(스텝 S806).
계속하여, 다음의 식 (3)에 의해 편차(θe)에 대응한 전류치(Ip)를 산출한다 (스텝 S807).
Ip = f(θe) = K ×θe ㆍㆍㆍ (3)
식 (3)에서, 함수 f(θe)는 편차(θe)의 크기에 따라 비례적으로 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)를 조정하는 값(Ip)을 산출하는 함수이며, 정수(K)는 편차(θe)를 전류량으로 변환하는 값을 나타낸다.
계속하여, 오일컨트롤밸브(1114)에 공급하는 전류량(Iout)을 다음의 식 (4)에 의해 산출하고, 산출된 전류치에 대응하는 전류를 오일컨트롤밸브(1114)에 공급한다(스텝 S808).
Iout = Ip + (IL + Ir) ㆍㆍㆍ (4)
계속하여, 키오프(key off)가 이루어졌나 아닌가를 판정하고(스텝 S809), 키오프가 이루어진 경우(즉, YES), 내연기관(1101)의 운전을 정지하고, 롱그타임 학습치(IL)의 갱신을 실행한다(스텝 S810). 한편, 키오프가 이루어지지 않은 경우(즉, NO), 계속하여 리얼타임 학습치(Ir)의 갱신요부를 판정하기 위해 스텝 S801로 되돌아간다.
또한, 스텝 S810에서, 다음의 식 (5)로 리얼타임 학습치(Ir)의 갱신을 실시함으로서, 리얼타임 학습치(Ir)는 차회 운전시의 롱그타임 학습치(IL)에 반영된다.
IL = IL + Ir ㆍㆍㆍ (5)
계속하여, ECU(1117)의 주(main)전원을 차단하여 도 8의 처리루틴을 종료한다(스텝 S811).
롱그타임 학습치(IL)는 ECU(1117)의 주전원이 차단되어도 기억내용을 유지 계속하는 백업 메모리(back-up memory)(도면생략)에 기억된다. 또, 리얼타임 학습치(Ir)는 주전원의 차단과 동시에 기억내용이 소거되는 통상의 메모리(도시생략)에 기억된다. 따라서, 차회의 운전시에는 롱그타임 학습치(IL)에 전회 운전시 스텝 S810에서 갱신된 값이 저장되며, 리얼타임 학습치(Ir)에 「0」이 저장되어 있다.
또한, 일반적으로 밸브타이밍 제어장치의 구성부품의 제조 흐트러짐은 내연기관(1101)의 운전상태의 변화보다도 유지전류치(Ic)에 주는 영향이 크므로 롱그타임 학습치(IL)를 키오프시에 기억함으로서, 차회의 운전시에는 내연기관 시동후 즉시 적정한 유지전류치(Ic)가 얻어진다.
또, 내연기관(1101)의 운전상태의 변화에 대해서 빠른 주기로 리얼타임 학습치(Ir)를 갱신하여 유지전류치(Ic)의 갱신을 시행함으로 어떠한 운전상태에 있어서도 정확한 유지전류치(Ic)를 얻을 수가 있다.
또한, 롱그타임 학습치(IL)에 리얼타임 학습치(Ir)를 반영하여 차회의 운전에 대비하기 위해 배관의 접속면의 마모등에 의한 오일누설량의 경시적인 변화를 반영할 수가 있다.
또, 실시의 형태 2에서는 롱그타임 학습치(IL)를 키오프시에 갱신하고 있으나, 리얼타임 학습치(Ir)보다 갱신주기가 충분히 길게 되면, 롱그타임 학습치(IL)는 내연기관(1101)의 운전중에 갱신하여도 무방하다.
이와같이 유지전류치(Ic)를 갱신주기가 서로 다른 2개의 학습치로 구성함으로서, 밸브타이밍 제어장치의 제조 흐트러짐 및 운전상태의 변화에 대해서 신속하고 정확하게 유지전류치(Ic)를 산출할 수가 있으며, 유지전류치에서 산출되는 로크해제유압에 대응한 오일컨트롤밸브 전류치(Ib)도 정확하게 산출할 수가 있으므로 확실하게 로크핀(15)을 해제할 수가 있다.
따라서, 로크핀(15)이 비틀림없이 목표위상각(θt)에 대해서 밸브타이밍을 적정하게 제어할 수가 있어 구동성, 연비, 배가스의 악화를 방지하는 것이 가능하다.
실시의 형태 3.
상기 실시의 형태 1에서는 유지전류치(Ic) 및 정수(Iu)를 사용하여 로크해제유압에 대응하는 오일컨트롤밸브 전류치를 산출하였으나, 유지전류치(Ic)보다도 로크상태를 해제하지 않은 방향으로 오일컨트롤밸브 전류치의 초기치를 설정하고, 로크상태를 해제하는 방향으로 오일컨트롤전류치(Iout)를 소정의 비율로 변화시켜도 된다.
본 발명의 실시의 형태 3을 나타내는 구성은 앞의 설명(도 18 ~ 도 23)과 동일하며, 일부 다른 ECU(1117)의 동작이외에 대하여는 상세한 설명을 생략한다.
다음, 도 9 ~ 도 12를 참조하면서 본 발명의 실시의 형태 3에 대하여 설명한다.
도 9는 로크해제를 위해 ECU(1117)에 의한 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)의 제어동작을 나타내는 플로차트이다. 도 10 및 도 11은 로크해제시의 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)의 타임차트이다.
또, 도 12는 로크해제시의 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)의 초기치와 오일컨트롤밸브 하류의 유압과의 관계를 나타내는 도이다.
유지전류치(Ic)는 상기와 같이 내연기관(1101)의 운전상태의 변화에 따라 변화하므로 상기(실시의 형태 2)의 방법이라도 로크핀(15)의 해제시점에서는 ECU (1117)에서 기억되어 있는 값과 미묘하게 차이가 발생할 염려가 있다.
예를들면, 도 8의 스텝 S801의 경우, 리얼타임 학습치(Ic)가 갱신되는 기회는 목표위상각(θt)이 5[deg.CA] 이상의 경우이며, 낮은 유온에서 리얼타임 학습치(Ir)가 갱신된 후에 아이들링상태(목표위상각(θt)은 0[deg.CA])가 장시간 계속하여 유온이 높게된 경우에는 리얼타임 학습치(Ir)는 갱신 안되며, ECU(1117)에 저장되어 있는 리얼타임 학습치(Ir)와 실제의 치와는 유온이 다르기(오일누설량이 변화한다) 때문에 차이가 발생할 염려가 있다.
앞의 설명(도 2 참조)과 같이 본래 로크핀(15)을 해제하기 위해 공급되는 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)는 로크핀(15)을 완전히 해제하기 위해 유압(P2)을 발생시키는 전류치(Ib) 이상, 또한, 유지전류치(Ic) 이하이나, 예로써, 상기의 차이에 의해 전류치(Ib) 및 유지전류치(Ic)가 부정확하게 되어 그 범위 밖의 전류를 오일컨트롤밸브(1114)에 공급하여도 로크핀(15)은 해제되지 않는다.
그 때문에, 로크핀(15)을 해제하는 경우에는 오일컨트롤밸브(1114)의 공급전류의 초기치를 로크해제유압(P2)에 대응하는 전류치(Ib)보다도 로크상태를 해제하지 않은 방향(지각측)의 값으로 설정한다(도 11, 도 12 참조).
또한, 공급전류의 초기치에서 소정시간동안 공급전류치(Iout)를 로크기구를 해제하는 방향(진각측)으로 소정의 비율(증가율)로 증가시키면서 오일컨트롤밸브 (1114)에 전류를 공급하여(도 11 참조) 로크해제시킨다.
다음, ECU(1117)에 의한 로크핀해제의 제어동작에 대하여 설명한다.
또한, 도 9에서, 스텝 S901 ~ 스텝 S903, 스텝 S905, 스텝 S906은 도 5의 스텝 S501 ~ 스텝 S503, 스텝 S505, 스텝 S506과 대응하고 있어 상세한 설명을 생략한다.
도 9에서, 핀해제시간카운터(CP)를 「0」으로 재설정하고(스텝 S901), 로크핀(15)이 계합상태인가 아닌가를 판정한다(스텝 S902).
로크핀(15)이 계합상태인 경우에는 목표위상각(θt)이 최지각위치가 아닌 것을 판정한다(스텝 S903). 또, 계합상태가 아닌 경우에는 도 9에서의 로크핀해제의 처리루틴을 종료하고, 통상의 위상피드백제어에 이행한다.
스텝 S903에서, 목표위상각(θt)이 최지각위치(즉, 0[deg.CA])가 아닌 경우(즉, YES), 식 (6)에 의해 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)를 설정한다(스텝 S904).
Iout = (IL +Ir) + A ×CP - Iofs ㆍㆍㆍ (6)
식 (6)에서, 「A」는 오일컨트롤밸브 전류의 증가율(비율)(예로써 0.1mA / msec)를 나타내며, 「Iofs」는 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)의 초기치를 지각측에 설정하기 위한 값(예로써 200[mA])을 나타낸다.
스텝 S903에서, 목표위상각(θt)이 최지각위치(즉, 0[deg.CA])인 경우(즉, NO), 도 9에서의 로크핀해제의 처리루틴을 종료하여 통상의 위상피드백제어로 이행한다.
계속하여, 핀해제시간카운터(CP)를 처리주기분(예로써 25[msec]) 가산하여(스텝 S905), 핀해제시간카운터(CP)가 시간(Tp')(예로써 1500[msec])를 초과하였나 아닌가를 판정한다(스텝 S906).
스텝 S906에서, 핀해제카운터(CP)가 시간(Tp')을 초과한 경우(즉, YES), 로크핀(15)의 해제가 완료하였다고 판단하여 도 9의 처리루틴을 종료하고, 통상의 위상피드백제어로 이행한다.
또, 스텝 S906에서, 핀해제카운터(CP)가 시간(Tp')을 초과하지 않은 경우(즉, NO), 로크핀(15)의 해제를 계속하기 위하여 스텝 S902로 되돌아간다.
오일컨트롤밸브 전류의 증가율(A)은 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)가 로크해제전류치(Ib)에서 유지전류치(Ic)로 변화하는 동안에 로크핀(15)을 부세수단(16)의 부세력에 대항하여 스트로크량(Ls)만큼 이동하는 시간(Tp)을 확보할 수 있는 값을 설정한다.
또, 소정치(Iofs)에는 로크핀(15)이 해제가능한 전류범위(Ic - Ib)와, 내연기관(1101)의 운전상태의 변화에 대한 리얼타임 학습치(Ir)의 변화범위 R(Ir)와의 합, 즉 식 (7)의 산출치를 설정한다.
Iofs = (Ic - Ib) + R(Ir) ㆍㆍㆍ (7)
또한, 식 (7)에서, (Ic - Ib)와 R(Ir)는 모두 사전에 실험적으로 구하여진 정수이다(도 11, 도 12 참조).
이와같이 로크핀(15)이 계합되어 있는 상태에서, 목표위상각(θt)이 로크핀 (15)의 계합하는 각도위치에서 변화하는 경우, 오일컨트롤밸브(1114)의 공급전류 (Iout)의 초기치를 유지전류치(Ic)보다도 로크상태를 해제하지 않는 방향으로 설정하여 로크상태를 해제하는 방향으로 소정의 증가율로 변화시킴으로서, 로크핀(15)을 확실하게 해제할 수가 있다.
따라서, 로크핀(15)이 비틀림없이 목표위상각(θt)에 대해서 밸브타이밍을 적정하게 제어할 수가 있으며(도 10 참조), 구동성, 연비, 배가스의 악화를 방지하는 것이 가능하게 된다.
실시의 형태 4.
또한, 상기 실시의 형태 3에서는 불변적인 단일의 정수를 증가율(A)로 사용하였으나, 내연기관(1101)의 운전상태에 따른 값을 사용해도 된다.
본 발명의 실시의 형태 4를 나타내는 구성은 앞의 설명(도 18 ~ 도 23 참조)과 동일하며, 이부 다른 ECU(1117)의 동작이외에 대하여는 상세한 설명을 생략한다.
다음, 도 13을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태 4에 대하여 설명한다.
도 13은 오일컨트롤밸브 상류의 유압이 다른 경우의 오일컨트롤밸브 전류와 진각측 유압실(9)에 공급되는 유압과의 관계를 나타내는 특성도이다.
오일컨트롤밸브(1114)에서의 유로의 조정개도는 오일컨트롤밸브(1114)에의 공급전류치에 대해서 일의적으로 결정된다. 따라서, 오일컨트롤밸브 전류치가 동일하면, 오일컨트롤밸브 상류의 유압이 높을 때는 캠위상액추에이터(1113)에 공급되는 유압이 높게 된다.
즉, 오일컨트롤밸브 전류와 오일컨트롤밸브 하류에의 공급유압과의 관계는 오일컨트롤밸브 상류의 유압에 의존하게 된다.
또, 크랭크축의 회전에 의해 구동되는 오일펌프(1118)를 가진 밸브타이밍 제어장치에서, 오일컨트롤밸브 상류의 유압은 내연기관(1101)의 회전속도에 의존한다. 예를들면, 회전속도가 상승하면은 오일컨트롤밸브 상류유압은 높아지며, 또한 유온이 변화하면 오일의 점도가 변화하므로 오일펌프(1118)의 토출효율이 변화한다.
예를들면, 유온이 높은 경우는 오일의 점도가 저하함으로 오일펌프(1118)의 토출효율이 저하되어 오일컨트롤밸브 상류의 유압은 저하한다.
따라서, 완전히 로크핀(15)을 해제할 수 있는 유압(P2) 및 로터작동유압(P3)을 진각측 유압실(9)에 공급하기 위한 오일컨트롤밸브 전류치(Ib 및 Ic)는 내연기관 (1101)의 회전속도 및 유온에 의해 영향을 받는다.
도 13의 특성도에서는 어느 대표적인 운전상태에서 진각측 유압실(9)에 공급되는 유압을 실선으로 나타내고 있다. 또, 유압(P2, P3)에 각각 대응하는 오일컨트롤밸브 전류치는 Ib, Ic로 나타내고 있다.
한편, 오일컨트롤밸브 상류의 유압이 높은 경우의 진각측 유압실(9)에 공급되는 유압을 일점쇄선으로 나타내고 있다. 마찬가지로 유압(P2, P3)에 각각 대응하는 오일컨트롤밸브 전류는 Ib', Ic'로 나타내고 있다.
도 13에서, 로크핀(15)이 해제가능한 전류범위(P2 ~ P3)는 (Ic - Ib)보다도 (Ic' - Ib')의 쪽이 좁은 것이 판단된다.
따라서, 동일한 전류증가율(A)로 오일컨트롤밸브 전류를 증가시키는 경우, 오일컨트롤밸브 상류유압이 높은 쪽은 로크핀(15)을 해제가능한 전류범위를 단시간에 통과하여 로크핀(15)을 스트로크량(Ls)만큼 이동시키는 시간을 확보하지 못하는 경우가 있다.
그에 따라 로크핀(15)을 스트로크량(Ls)만큼 이동시키는 시간을 확보하기 위해 유압이 높은 경우는 전류증가율(A)을 작게 한다.
도 14는 내연기관(1101)의 유압에 대한 전류증가율의 설정치를 나타내는 설명도이다. 상기와 같이 유압이 높은 경우는 전류증가율(A)이 작게 되도록 설정되어 있다.
도 14의 전류증가율(A)을 ECU(1117)에 기억시켜 놓고, 오일컨트롤밸브 상류의 유압을 유압센서(1119)로 검출하여 상기의 도 9의 스텝 S904에 대응하는 전류증가율(A)을 사용하여 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)를 산출한다.
도 15는 내연기관(1101)의 회전속도에 대한 전류증가율(A)의 설정치를 나타내는 설명도이다. 상기와 같이 유압이 높은 경우는 전류증가율(A)을 작게 할 필요가 있으므로 유압이 상승하는 조건, 즉 내연기관(1101)의 회전속도가 상승하는 조건에서 전류증가율(A)이 작게 되도록 설정되어 있다.
그 도 15의 전류증가율(A)을 ECU(1117)에 기억시켜 놓고, 오일컨트롤밸브 상류의 유압을 검출하는 대신에, 도 9의 스텝 S904에서는 내연기관(1101)의 회전속도에 대응하는 전류증가율(A)을 사용하여 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)를 산출한다.
그 경우, 유압 및 유온을 계측할 필요가 없으므로 유압센서(1119)와 유온센서(1120)와를 생략할 수가 있어 시스템의 간략화가 가능하여 비용저하를 도모할 수가 있다.
도 16은 내연기관(1101)의 유온에 대한 전류증가율(A)의 설정치를 나타내는 설명도이다. 상기와 같이 유압이 높은 경우는 전류증가율(A)을 작게 할 필요가 있으므로 유압이 상승하는 조건, 즉 오일펌프(1118)의 토출효율이 높고, 유온이 낮은 상태에서 전류증가율(A)이 작게 되도록 설정되어 있다.
도 16의 전류증가율(A)을 ECU(1117)에 기억시켜 놓고, 오일컨트롤밸브 상류의 유압을 검출하는대신에, 유온센서(1120)로 오일컨트롤밸브 상류의 유온을 검출하며, 도 9의 스텝 S904에서는 검출된 유온에 대응하는 전류증가율(A)을 사용하여 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)를 산출한다.
따라서, 유압을 계측할 필요가 없으므로 유압센서(1119)를 생략할 수가 있어 시스템의 간략화가 가능하여 비용저하를 도모할 수가 있다.
도 17은 내연기관(1101)의 냉각수온에 대한 전류증가율(A)의 설정치를 나타내는 설명도이다. 상기와 같이 유압이 높은 경우는 전류증가율(A)을 작게 할 필요가 있으므로 유압이 상승하는 조건, 즉 오일펌프(1118)의 토출효율이 높고, 유온이 낮은 상태를 추정하여 냉각수온이 낮은 조건에서 전류증가율(A)이 작게 되도록 설정되어 있다.
도 17의 전류증가율(A)을 ECU(1117)에 기억시켜 놓고, 오일컨트롤밸브 상류의 유압을 검출하는 대신에, 수온센서(1122)로 내연기관(1101)의 냉각수온을 검출하며, 도 9의 스텝 S904에서는 검출된 냉각수온에 대응하는 전류증가율(A)을 사용하여 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)를 산출한다.
따라서, 유압 및 유온을 측정할 필요가 없으므로 유압센서(1119)와 유온센서 (1120)와를 생략할 수가 있어 시스템의 간략화가 가능하여 비용저하를 도모할 수가 있다.
또한, 오일컨트롤밸브 상류유압을 검출하는 대신에, 내연기관(1101)의 회전속도, 유온 및 냉각수온의 파라미터중의 1개의 파라미터를 사용하고 있으나, 내연기관(1101)의 회전속도, 유온 및 냉각수온은 각각 오일컨트롤밸브 상류유압에 대한 상관성이 높으므로 오일컨트롤밸브 상류유압의 추정의 정도향상을 목적으로 하여 그 파라미터를 복수 조합하여도 된다.
이와같이 로크핀(15)이 계합하고 있는 상태에서, 목표위상각(θt)이 로크핀 (15)의 계합하는 각도위치에서 변화하는 경우에는 오일컨트롤밸브 전류치(Iout)의 초기치를 유지전류치(Ic)보다도 로크상태를 해제하지 않는 방향으로 설정하여 내연기관(1101)의 운전상태에 따라 전류증가율을 결정하고, 로크상태를 해제하는 방향으로 오일컨트롤밸브 전류치를 변화시킴으로서, 로크핀(15)을 확실하게 해제할 수가 있다.
따라서, 로크핀(15)이 비틀림없이 목표위상각(θt)에 대해서 밸브타이밍을 적정하게 제어할 수가 있어 구동성, 연비, 배가스의 악화를 방지하는 것이 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 내연기관의 크랭크축과 동기회전하는 제1의 회전체와, 내연기관의 캠축에 고정된 제2의 회전체와, 제1의 회전체에 대해서 제2의 회전체를 로크하는 로크기구와를 가진 캠위상액추에이터와, 내연기관의 유압을 발생하는 오일펌프와, 제1의 상대각도에서의 로크상태를 해제하여 제2의 상대각도로 변경하기 위한 유압에 대응한 전류치를 산출하는 연산수단과, 전류치에 따라 제2의 회전체의 캠위상을 조정하기 위한 유압을 공급하는 유압조정수단과를 구비하며, 연산수단은 제1의 상대각도에서 변화를 개시하기 전에 로크상태를 해제시키는 제1의 유압을 발생시키는 제1의 전류치를 산출하고, 유압조정수단에 소정시간동안 제1의 전류치를 공급하므로 로터가 회전동작을 개시하기 전에 로크상태를 해제하여 로크가 비틀림없이 목표위상각에 대해서 밸브타이밍을 적정하게 제어하여 구동성, 연비, 배가스의 악화를 방지할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 장치가 얻어지는 효과가 있다.
또, 본 발명에 의하면, 연산수단은 캠위상액추에이터의 제2의 상대각도로 유지되기 위한 유지전류치에 따라 제1의 전류치를 산출하므로 로터가 회전작동을 개시하기 전에 로크상태를 해제할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치가 얻어지는 효과가 있다.
또, 본 발명에 의하면, 연산수단은 내연기관의 운전중에 제2의 상대각도의 목표치 및 검출치의 상대각도 편차에 따라 갱신되는 제1의 학습치와, 제1의 학습치보다 갱신주기가 길고, 제1의 학습치에 따라 갱신되는 제2의 학습치에 의거하여 유지전류치를 갱신하므로 밸브타이밍 제어장치의 제조 흐트러짐 및 운전상태의 변화에 대해서 신속 정확하게 유지전류치를 산출하여 확실히 로크핀을 해제하여 로크핀이 비틀림없이 목표위상각에 대해서 밸브타이밍을 해제하여 구동성, 연비, 배가스의 악화를 방지할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치가 얻어지는 효과가 있다.
또, 본 발명에 의하면, 연산수단은 유압조정수단에 대해서 제1의 유압보다도 로크상태를 해제하지 않는 유압치에 대응하는 초기 전류치에서 소정비율로 증가시킴으로서, 제1의 상대각도에 의한 로크상태를 해제하므로 로크핀을 확실하게 해제하여 로크핀이 비틀림없이 목표위상각에 대하여 밸브타이밍을 적정하게 제어하여 구동성, 연비, 배가스의 악화를 방지할 수가 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치가 얻어지는 효과가 있다.
또, 본 발명에 의하면, 연산수단은 내연기관의 운전상태를 나타내는 파라미터에 의거하여 소정비율을 설정하므로 내연기관의 운전상태에 따라 전류증가율을 결정하여 로크핀을 확실하게 해제하여 로크핀이 비틀림없이 목표위상각에 대하여 밸브타이밍을 적정하게 제어하여 구동성, 연비, 배가스의 악화를 방지할 수가 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치가 얻어지는 효과가 있다.
또, 본 발명에 의하면, 연산수단은 내연기관의 유압에 의거하여 소정비율을 설정하므로 오일컨트롤밸브 상류의 유압에 따라 전류증가율을 결정하여 로크핀을 확실하게 해제할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치가 얻어지는 효과가 있다.
또, 본 발명에 의하면, 연산장치는 내연기관의 회전속도에 의거하여 소정비율을 설정하므로 유압센서와 유온센서를 생략할 수가 있어 시스템의 간략화를 도모할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치가 얻어지는 효과가 있다.
또, 본 발명에 의하면, 연산수단은 내연기관의 유온에 의거하여 소정비율을 설정하므로 유압센서를 생략할 수가 있어 시스템의 간략화를 도모할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치가 얻어지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 연산수단은 내연기관의 냉각수온에 의거하여 소정비율을 설정하므로 유압센서와 유온센서를 생략할 수가 있어 시스템의 간략화를 도모할 수 있는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치가 얻어지는 효과가 있다.
도 1은 오일컨트롤밸브 전류와 오일컨트롤밸브 하류의 유압과의 관계를 나타내는 특성도,
도 2는 오일컨트롤밸브 전류와 진각측 유압실에 공급되는 유압과의 관계를 나타내는 특성도,
도 3은 목표위상각과 검출위상각과의 관계를 나타내는 타임차트,
도 4는 오일컨트롤밸브 전류를 나타내는 타임차트,
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 동작을 나타내는 플로차트,
도 6은 목표위상각과 검출위상각과의 관계를 나타내는 타임차트,
도7은 오일컨트롤밸브 전류를 나타내는 타임차트,
도 8은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 동작을 나타내는 플로차트,
도 9는 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 동작을 나타내는 플로차트,
도 10은 목표위상각과 검출위상각과의 관계를 나타내는 타임차트,
도 11은 오일컨트롤밸브 전류의 타임차트,
도 12는 오일컨트롤밸브 전류의 초기치와 오일컨트롤밸브 하류의 유압의 관계를 나타내는 도,
도 13은 오일컨트롤밸브 전류와 진각측 유압실에 공급되는 유압과의 관계를 나타내는 도,
도 14는 내연기관의 유압에 대한 전류증가율의 설정치를 나타내는 설명도,
도 15는 내연기관의 회전속도에 대한 전류증가율의 설정치를 나타내는 설명도,
도 16은 내연기관의 유온에 대한 전류증가율의 설정치를 나타내는 설명도,
도 17은 내연기관의 냉각수온에 대한 전류증가율의 설정치를 나타내는 설명도,
도 18은 밸브타이밍 제어장치를 가진 내연기관의 구성도,
도 19는 종래의 베인(vane)식 밸브타이밍 조정장치의 내부구성을 나타내는 횡단면도,
도 20은 종래의 밸브타이밍 제어장치의 단면을 보인 종단면도,
도 21은 종래의 밸브타이밍 제어장치에 있는 로크ㆍ로크해제기구의 요부를 확대한 사시도,
도 22는 로크ㆍ로크해제기구의 종단면도,
도 23은 로크ㆍ로크해제기구의 종단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1101 : 내연기관, 1102 : 에어클리너,
1103 : 에어플로센서, 1104 : 흡기관,
1105 : 슬로트밸브, 1106 : 인젝터,
1107 : 배기관, 1108 : 02 센서,
1109 : 3원촉매, 1110 : 점화코일,
1111 : 점화플러그, 1112 : 캠각센서,
1113 : 캠위상액추에이터, 1114 : 오일컨트롤밸브,
1115 : 크랭크각센서, 1116 : 센서플레이트,
1117 : ECU(연산수단), 1118 : 오일펌프,
1119 : 유압센서, 1120 : 유온센서,
1121 : 냉각수, 1122 : 수온센서,
1 : 회전체, 2 : 스프로케트(sprocket),
3 : 케이스, 4 : 커버,
5 : 체결부재, 6 : 로터,
7 : 캠축, 8 : 체결부재,
9 : 진각측 유압실, 10 : 지각측 유압실,
11 : 제1의 유로, 12 : 제2의 유로,
13 : 실링수단, 14 : 수납공,
15 : 로크핀, 16 : 부세수단,
17 : 배출공, 18 : 계합공,
19 : 체크밸브, 20 : 제1 로크해제유압공급로,
21 : 제2 로크해제유압공급로, 22 : 진각측 압력분배통로,
23 : 지각측 압력분배통로 , 24 : 퍼지(purge)통로.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 내연기관의 크랭크축과 동기회전하는 제1의 회전체와, 상기 내연기관의 흡기밸브 또는 배기밸브를 개폐구동하는 캠축에 고정된 제2의 회전체와, 상기 제1의 회전체에 대해서 상기 제2의 회전체를 제1의 상대각도에서 로크하는 로크기구를 가진 캠위상액추에이터;
    상기 내연기관의 유압을 발생하는 오일펌프;
    상기 제1의 상대각도에서의 로크상태를 해제하여 제2의 상대각도로 변경하기 위한 유압에 대응한 전류치를 산출하는 연산수단;
    상기 전류치에 따라 상기 제2의 회전체의 캠위상을 조정하기 위한 유압을 공급하는 유압조정수단
    을 포함하고,
    상기 연산수단은, 상기 제1의 상대각도에서 변화를 개시하기 전에 상기 제1의 상대각도에서의 로크상태를 해제시키는 제1의 유압을 발생시키는 제1의 전류치를 산출하여, 상기 유압조정수단에 소정시간동안 제1의 전류치를 공급하고,
    또, 상기 연산수단은, 상기 캠위상액추에이터를 상기 제2의 상대각도에서 유지하기 위한 유지전류치에 기초하여, 상기 제1의 전류치를 산출하며,
    또, 상기 연산수단은, 상기 로크상태를 해제시키지 않는 유압에 대응하는 전류치를 초기 전류치로 하여, 상기 유압조정수단에 공급하는 전류치를 이 초기 전류치로부터 소정비율로 증가시킴으로써, 상기 제1의 상대각도에 의한 로크상태를 해제하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 밸브타이밍 제어장치.
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