JP3733596B2

JP3733596B2 - Valve operation timing adjusting device for internal combustion engine

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Publication number: JP3733596B2
Application number: JP08632193A
Authority: JP
Inventors: 広池田; 勝彦川合
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-04-13
Filing date: 1993-04-13
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: JPH06299813A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関における吸気弁，排気弁の動作時期を変えるための弁動作タイミング調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弁動作タイミング調整装置は、吸気弁，排気弁の動作時期を早くしたり遅くしたりする進角制御のために用いられている。係る装置は、例えば特開平１−１３４０１０号公報に示されている。この装置はクランク軸とカム軸との間に位相調整部材を嵌合させて、この位相調整部材を油圧で摺動させることにより両軸間の回転位相を変化させ、カム軸上のロータで駆動される吸気弁，排気弁の動作時期を変化させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記装置は、位相調整部材を摺動させるために２つの油圧系を必要とするので構造が複雑であり、また電磁弁の単なる開閉制御によりクランク軸，カム軸間の位相角を変化させるだけなので微小角度の進角制御が難しいという問題があった。
【０００４】
そこで本出願人は、上記問題を解決するために、先行例として係る装置の油圧系を１つにして構造を簡略化し、またその電磁弁の開度を連続的に制御すると共に、電磁弁の開度制御にフィードバック学習制御を採用することにより、微小角度の進角制御を高い精度で実現できる弁動作タイミング調整装置を提案した。
しかし当該先行例においては、その学習制御の過程で学習値を生成するのに学習操作を繰り返し行う必要があったので、学習値を算出するのに時間がかかるという改良点があった。
そこで本発明は、上記先行例の改良点を解消するためになされたものであり、弁動作タイミング調整制御においてフィードバック学習制御を行う際、その学習値を短時間で算出することができる弁動作タイミング調整装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、制御対象が積分要素を含むときの閉ループ制御系の性質に着目し、定常状態のコントローラ出力を学習することにより上記目的を達成するものであり、その手段として図１に示すような形態を採用する。
本発明によれば、内燃機関内のクランク軸からカム軸に至る回転伝達系内に設けられ、両軸間の回転位相差を変えるための位相調整機構１と、位相調整機構を駆動するための駆動手段２と、内燃機関各部に設けられ、機関の運転状態を表す複数の状態量を検知する各種センサ３と、センサによって検出された運転状態量に基づいて両軸間の実位相差角を算出する回転位相差検出手段４と、センサによって検出された運転状態量に基づいて回転位相差の目標値を決定する目標値決定手段５と、実位相差角を回転位相差の目標値に一致させるための操作値を生成して駆動手段に出力する制御手段６とを具備する弁動作タイミング調整装置において、
上記制御手段が、積分器を含まないコントローラ７と、上記目標値が所定時間一定値にあるときに当該コントローラから出力される操作値を学習値として記憶する学習手段８とを備え、学習手段に記憶された学習値を用いて、上記操作値を生成し、その操作値により、積分要素を含んでいる制御対象を制御することを特徴とする弁動作タイミング制御装置が提供される。
【０００６】
【作用】
ここでまず図２を用いて上記閉ループ制御系の性質を説明する。
図２は、電磁弁の開度を調節して回転位相角、すなわちカム軸進角値をフィードバック制御するための制御系ブロック線図の例を示している。
図２（ａ）の１０６は、例えば積分動作を含まないＰＤ動作コントローラ、１０７は制御対象として例えば電磁弁の製造公差，経時変化等により特性が変動するような油圧装置を示している。図２（ａ）における電磁弁の静特性は、以下の説明を簡単に行えるようにｕ₁ ＝０近傍の特性がリニアなものを用いている。またｒは目標進角値、ｕはコントローラから出力される操作値、ｕ₁ は上記静特性により決定される操作値、ｙは制御による現在のカム軸進角値である。ここで制御対象１０７は積分要素を含み、電磁弁における操作値（以下、操作量とも呼ぶ）ｕとカム軸進角速度との間の静特性は、製造公差，経時変化等により変動するものとする。よって図２（ａ）中のｄの値（ｕ₁ ＝０となるｕの値）は変動するが、その変動速度は遅く、その値は未知であるとする。
【０００７】
上記制御対象の静特性を傾きＫで近似すると、この制御系は図２（ｂ）のように表わすことができ、以下のような関係式が得られる。このとき、上記ｄは制御対象の入力部に加えられる外乱と見なすことができる。
Y(s) = [ K/s ]・G(s)・[ U(s) + D(s) ] （１）
U(s) = Gc(s)・E(s) （２）
E(s) = R(s) - Y(s) （３）
そして式（３）における目標値ｒを一定とすると、上記各式より式（４）が導かれる。
E(s) = [-K・G(s)] ・D(s) / [ s + K・ Gc(s)・G(s)] （４）
ここで外乱ｄを大きさｄ₀のステップ入力とすると「 D(s) = d₀/s」で表わされ、これを式（４）に代入してラプラス変換の最終値の定理を適用すると、式（５）が導かれる。
E(∞) = -d₀ / Gc(0) （５）
【０００８】
例えばコントローラ１０６が「比例＋微分動作」であれば、その伝達関数は式（６）で与えられる。コントローラのゲインは Gc(0)＝Ｋｃとなり上記式（５）は式（７）のようになる。
Gc(s) = Kc・( 1 + T_Ds ) （６）
e(∞) = -d₀ / Kc （７）
従って目標値ｒが一定であるとすると、偏差ｅは一定値に収束することになる。ここで進角値ｙの定常時には「 u₁= 0 」であることが成立しているので、このときのコントローラの操作値は「 u = d₀」となる。つまりコントローラの出力が外乱ｄの大きさを表していることになり、この出力値を学習して以後の制御に用いることができる。
【０００９】
そこで上記図１の形態によれば、制御手段６のコントローラ７は積分器を含んでおらず、また制御対象である油圧アクチュエータは積分要素を含んでいる。したがって上記閉ループ制御系の性質で説明したように、アクチュエータに外乱要素ｄが存在する場合、目標値ｒが所定時間一定値にあり且つ実位相差角ｙが一定値に収束しているときにコントローラから出力された操作値ｕを以て外乱要素ｄを補償することができる。
すなわち弁動作タイミング調整制御中、回転位相角の目標値が所定時間一定にあり且つ実位相差角が一定値に収束したと推測された時点において、コントローラから出力される操作値が学習手段８によって記憶されて、制御手段６内で制御値を生成する際に反映されるので、制御手段６で生成される制御値は外乱要素ｄが補償されたものとなる。
そして上記操作値は、目標値が上記所定時間継続される毎に更新されて学習され得るので、学習操作が容易であり、且つ学習操作が短時間に行われ得る。
【００１０】
【実施例】
以下、本弁動作タイミング調整装置の一実施例を図面とともに説明する。
図３は本装置をＤＯＨＣエンジンに適用した場合の構成図である。
図３において、１０はエンジン本体、２０はエンジン１０内に設けた位相調整機構（斜線部分）、５０は位相調整機構２０を駆動するための油圧装置、７０はエンジン１０等に設けた各種センサの信号からエンジン運転状態を把握し、油圧装置５０に制御信号を出力する制御部を示している。
【００１１】
エンジン１０のクランクシャフト１１，排気弁用スプロケット１２及び吸気弁用スプロケット１３にはタイミングチェーン１４が架けられており、クランクシャフト１１の回転が各カムシャフト１５，１６に伝達されている。
本実施例は、このスプロケット１３−カムシャフト１６間に調整機構２０を設けてスプロケット１３をカムシャフト回転軸方向に摺動させ、スプロケット１３−カムシャフト１６間の回転位相を変化させることにより、吸気弁の進角制御を行う場合を示している。勿論、上記調整機構２０を排気弁側、あるいはこれら両方に設けて同様な制御を行うことも可能である。
【００１２】
クランクシャフト１１近傍にはクランク位置検出センサ１７、カムシャフト１６近傍にはカムシャフト位置検出センサ１８が設けられており、これらは例えば電磁ピックアップ型のセンサが用いられている。各センサ１７，１８は、それぞれ各シャフト１１，１６の回転に従って制御部７０にパルス状の検出信号を出力する。位置検出センサ１７は、クランクシャフト１回転あたりＮ個の信号を発生し、位置検出センサ１８は、カムシャフト１回転あたり２Ｎ個の信号を発生する。制御部７０は、これら検出信号を基にクランクシャフト１１−カムシャフト１６間の回転位相θを計測する。尚、上記Ｎは、回転位相角θの最大値をθ_MAXとしたとき、「Ｎ＜３６０／θ_MAX」となるように設定される。
【００１３】
制御部７０は、例えば空燃費制御及びアイドル回転制御等を行う電子制御装置（通称「ＥＣＵ」）と組合わされており、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，入出力回路及び電流制御回路を備えて構成されている。制御部７０は上記検出信号の他に、エンジンの冷却水温信号，スロットル開度信号等を取り込み、後に詳細する制御演算により制御値を算出して油圧装置５０に出力する。
【００１４】
次に、図４は位相調整機構２０，スプロケット１３，及びカムシャフト１６との間の結合状態を断面図で示したものである。
調整機構２０は、エンジン１０のシリンダヘッド２１に固定されたハウジング２２内に構成されている。
図面右側から延びたカムシャフト１６の端部には、略円筒状のカムシャフトスリーブ２３がピン２４及びボルト２５によって固定されている。スリーブ２３がカムシャフト１６を支持している部分にはスプロケット１３が嵌合されており、スプロケット１３はその回転軸方向の動きが阻止されているが、回転方向には摺動できるようされている。
一方、スプロケット１３には略円筒状のスプロケットスリーブ２６がピン２７及びボルト２８によって固定されており、スリーブ２６の他端にはエンドプレート２９が固定されている。このようにスリーブ２３とカムシャフト１６，及びスリーブ２６とスプロケット１３は各々一体となり、ハウジング２２にノックピン３０で固定されたリングプレート３１内で回動可能とされている。
【００１５】
また、カムシャフトスリーブ２３外周側の一部には外歯ヘリカルスプライン３２ａが形成されており、一方のスプロケットスリーブ２６内周側の一部には内歯ヘリカルスプライン３３ａが形成されている。各スリーブ２３，２６間にはシリンダ３４が嵌合されており、上記各スリーブ２３，２６のヘリカルスプライン３２ａ，３３ａは、シリンダ３４の内周側に形成された内歯ヘリカルスプライン３２ｂ、同じくその外周側に形成された外歯ヘリカルスプライン３３ｂと各々噛合している。これによりスリーブ２３，２６及びシリンダ３４は一体となって回転してスプロケット１３の回転がカムシャフト１６に伝達される。
そしてこれらはヘリカルスプライン噛合していることにより、シリンダ３４が回転軸方向に摺動したときには上記噛合部にスラストが発生され、カムシャフト１６が回転方向に摺動され得るようになっている。つまりスプロケット１３−カムシャフト１６間の回転位相が変化され得るようにされている。
【００１６】
本実施例ではシリンダ３４を摺動させるために油圧装置５０を用いており、そのために調整機構２０内部には２つの油圧室３５，３６が形成されている。
図４において左側が進角動作用の油圧室３５、右側が遅角動作用の油圧室３６であり、シリンダ３４は各油圧室に供給される作動油量に応じて軸方向に摺動され得る。尚、各油圧室３５，３６を形成する領域各部には適宜オイルシールが施されている。
【００１７】
油圧装置５０は、作動油を蓄えているオイルパン５１（図３参照），エンジン動力で駆動される油圧ポンプ５２，油圧ポンプ５２から圧送される作動油を各油圧室に分配するスプール弁５３，及びこれらの各間を連通する油圧路とを備えている。図４において３７は油圧ポンプ５２−スプール弁５３間の油圧路、３８はスプール弁５３−オイルパン間の油圧路、３９はスプール弁５３−油圧室３５間の油圧路、４０はスプール弁５３−油圧室３６間の油圧路を示している。
尚、油圧路４０の経路は、リングプレート３１をハウジング２２に固定するボルト４１内に形成されたＴ字型の連通路４０ａから、ボルト４１とカムシャフトスリーブ２３とで囲まれた領域４０ｂを経由し、カムシャフトスリーブ２３内に形成された油圧路４０ｃを通して油圧室３６に至っている。
【００１８】
次に、図５を用いてスプール弁５３の動作について説明する。
図５において５４はシリンダ、５５はシリンダ５４内を摺動するスプール、５６は上記制御部７０からの制御信号に従ってスプール５５を摺動させるリニアソレノイド、５７はリニアソレノイド５６による駆動方向と反対にスプール５５を付勢するスプリングである。
シリンダ５４には、油圧ポンプ５２と連通された作動油供給ポート５８，オイルパンと連通された作動油排出ポート５９，油圧室３５と連通された油圧ポート６０，及び油圧室３６と連通された油圧ポート６１が形成されている。
【００１９】
上記各油圧室３５，３６の作動油量は、スプール５５が摺動して各油圧ポートの開度が連続的に変えられることにより増減され、その開度はリニアソレノイド５６に供給される電流値で決定される。そのために上記制御部７０は、制御信号をデューティー値で生成して電流制御回路に出力し、電流制御回路からリニアソレノイド５６に上記デューティー値に対応する電流を供給している。
【００２０】
以下、図５にスプール弁５３の代表的な状態例を示す。
図５（ａ）は、制御部７０における制御信号のデューティー値が約１００％のときの例であり、スプール５５がリニアソレノイド５６によりシリンダ右端に駆動され、供給ポート５８−油圧ポート６０間、及び油圧ポート６１−排出ポート５９間が連通した状態を示している。このとき上記油圧室３５には油圧路３９を通して作動油が供給される一方、油圧室３６からは作動油が排出される。これにより図４のシリンダ３４が図面右方向に動き、スプロケット１３に対するカムシャフト１６の位相が進んで進角制御となる。
【００２１】
図５（ｂ）は、同デューティー値が約５０％のときの例であり、相対するリニアソレノイド５５とスプリング５７との力が釣り合い、スプール５５が両方の油圧ポート６０，６１を閉鎖する位置に維持され、油圧室３５，３６の作動油の供給及び排出が行われていない状態を示している。このとき油圧室３５，３６から作動油の漏れがない場合には上記シリンダ３４は現在位置に保持され、スプロケット１３，カムシャフト１６間の位相は現状に維持される。
【００２２】
図５（ｃ）は、デューティー値が約０％のときの例であり、スプール５５がスプリング５７によりシリンダ左端に付勢され、供給ポート５８−油圧ポート６１間、及び油圧ポート６０−排出ポート５９間とが連通した状態を示している。このとき油圧室３６には作動油が供給される一方、油圧室３５からは作動油が排出されるのでシリンダ３４は図面左方向に動き、スプロケット１３に対するカムシャフト１６の位相が遅れて遅角制御となる。
【００２３】
次に図６を用いて制御部７０の制御動作について説明する。
図６（ａ）は制御部７０で実行される制御系を表している。
コントローラ７２はＰＤ動作のコントローラで構成されており、エンジンの運転状態に基づいて決定された目標カム軸進角値ｒと、現在のカム軸進角値ｙと、ＲＡＭを備えて構成された学習回路７３からの学習値ｄ’とが入力される。コントローラ７２は、後述するフローチャートに基づいて操作量ｕをデューティー値で決定し、油圧装置及び位相調整機構からなる制御対象７４に出力する。操作量ｕはパルス幅変調信号で生成され、上記電流制御回路を経由してリニアソレノイドに供給される。これにより上記油圧室の作動油が調節され、作動油量に応じてカムシャフトがその回転方向に変位される。このときのカム軸進角値ｙが制御対象７４から検出される。
このように制御対象７４は油圧機構を備えているので積分要素を含んでおり、更に実験により「むだ時間」を含んでいることが判明した。よって制御対象７４の動特性は「積分＋むだ時間」で表わすことができ、操作量ｕとカム軸進角速度間の静特性は図６（ｂ）のように表され得る。
【００２４】
図６（ｂ）の静特性は不感帯７５をもち、その右肩部分を保持デューティー値ｄａ、一方の左肩部分を遅角デューティー値ｄｒと呼ぶ。前者はカム軸進角速度が「０」となるときのデューティー値であり、言い換えると現状のカム軸進角値を維持するための値である。また後者は上記シリンダ３４が摺動したとき実際に遅角動作を開始させるときの値である。上記各デューティー値ｄａ，ｄｒは、いずれも実験等により予め設定され、後述する操作値ｕの決定の際に用いられるが、例えばスプール弁の製造公差又は経時変化，あるいは油圧値又は油圧温度等によりその値が変動し得るものである。尚、上記デューティー値ｄａと，ｄｒとの間のデューティー値は、油圧室３５，３６における作動油の漏れ，またはカムシヤフト上のカムプーリが吸気弁を駆動するときの摩擦力等に起因してカム軸進角速度が完全に「０」となるものではなく、長い時間で見ると、カム軸進角値を遅方向に少しずつ推移させる。
【００２５】
このように上記デューティー値ｄａ，ｄｒは、上記スプール弁の製造公差又は経時変化等の外乱要素により変動し得るので、係る弁動作タイミング調整制御においてはｄａ，ｄｒを補償しながら制御を行う必要がある。
そこで本実施例では保持デューティー値ｄａを学習しながら補償して弁動作タイミング調整制御を行う場合を説明する。
【００２６】
図７はその学習制御フローチャートを示している。
まずステップ１００からステップ１２０では、上述の各種のセンサからエンジン内の各状態信号を取込み、エンジン運転状態及び現在のカム軸進角値 y(k) を把握して（ステップ１１０）、当該運転状態に基づいて目標進角値 r(k) を決定する。そしてステップ１３０では目標進角値 r(k) 及びカム軸進角値 y(k) から偏差 e(k) を算出する。更にステップ１４０では、上記目標進角値 r(k) と過去の目標進角値 ra とを比較して、その差が所定範囲Δｒ内、例えば±１度以内であれば、今回の目標進角値 r(k) と以前の目標進角値 ra との間には変化がなく一定であると判別する。
【００２７】
ステップ１４０にて目標値 r(k) に変化があると判別された場合には、ステップ１５０において当該目標進角値 r(k) が目標進角値 ra に設定される。そしてステップ１６０において現在の偏差 e(k) の量が判別され、「 e(k) ≧０」の場合には現在のカム軸進角値を進角するために、式（８）に従って操作量 u(k) を決定し（ステップ１７０）、一方「 e(k) ＜０」の場合には現在のカム軸進角値を遅角するために、式（９）に従って操作量 u(k) を決定する（ステップ１８０）。
u(k) = K _P・ e(k) + K_D・[ e(k) - e(k-1) ] + da （８）
u(k) = K _P・ e(k) + K_D・[ e(k) - e(k-1) ] + dr （９）
ここでＫ_P，Ｋ_Dはフィードバックゲインである。本例では両式に同じゲイン値Ｋ_P，Ｋ_Dを用いているが、弁動作タイミング調整に要する負荷に応じて各々別個の値で設定されても構わない。
【００２８】
このように目標値 r(k) に変化があるときには保持デューティー値ｄａの学習は行わず、上記各ステップにて偏差 e(k) の量に応じた操作値 u(k) が決定される。すなわち進角側に制御する場合には、進角させるためのデューティー値に保持デューティー値ｄａが重畳されて操作値 u(k) が決定され、一方、遅角させる場合には、遅角させるためのデューティー値に遅角デューティー値ｄｒが重畳されて操作値 u(k) が決定される。そして決定された操作値 u(k) は制御信号として上記電流制御回路を経由してリニアソレノイドに出力される。
【００２９】
一方、ステップ１４０において目標値 r(k) に変化がないと判別されたきには、以下のステップに従って保持デューティー値ｄａの学習を実行する。
本装置は、制御対象に外乱要素が存在すると一定量の定常偏差が発生するという閉ループ制御系の性質を保持デューティー値ｄａの学習に適応させており、弁動作タイミング調整制御の際に目標進角値 r(k) または偏差 e(k) の値を監視して、その値が所定時間一定であるとき、そのときのコントローラ出力 u(k) を新しい保持デューティー値ｄａとして学習する。
【００３０】
上記ステップ１４０にて目標値 r(k) が所定範囲Δｒ内にあると判別したとき、ステップ１９０にて目標値 r(k) が所定範囲Δｒ内にある継続時間Ｍを計測し、ステップ２００で当該継続時間Ｍを所定時間ｔ₁と比較する。そして継続時間Ｍが所定時間ｔ₁に到達している場合にのみ学習操作を開始する。一方、継続時間Ｍが所定時間ｔ₁に達していない場合には学習操作を行わずに上記一連の操作を実行する
【００３１】
次にステップ２１０にて、上記カム軸進角値を進角させる際に用いた計算式（８）に従って操作値 u(k) を算出する。つまり目標進角値 r(k) が一定で且つその値 r(k) が所定時間ｔ₁以上継続しているとき、偏差 e(k) の符号に関係なく、現在の保持デューティー値ｄａを基に操作量 u(k) を算出し、これを制御信号として制御を開始する。
続いてステップ２２０では、ステップ２１０に従って弁動作タイミング制御を行った時間ｔ₂を判別する。すなわち目標進角値 r(k) が継続的に一定であるなかで、現在の保持デューティー値ｄａを基に生成した制御信号で弁動作タイミング制御を開始したとき、上記目標進角値 r(k) が一定であると判別された時からの継続時間が所定時間ｔ₂となる時点を検出する。
そしてステップ２２０にて所定時間ｔ₂を検出したとき、ステップ２３０ではそのときの操作値 u(k) を新しい保持デューティー値ｄａとして更新した後、ステップ２４０にてカウンタＭをリセットする。
更新された保持デューティー値ｄａは、以後上記ステップ１７０及び２１０に反映される。
【００３２】
このように制御部７０では、目標進角値 r(k) が所定時間一定値にあるとき、偏差 e(k) が一定値に収束したと推定される時点ｔ₂に現在の保持デューティー値ｄａを当該操作値 u(k) に更新して保持デューティー値ｄａの学習を行う。
【００３３】
本弁動作タイミング調整装置を用いてカム軸進角値を目標値にする実験を行った例を図８乃至図１１に示す。
各図はいずれも保持デューティー値ｄａがその真値から外れた状態を模擬的に形成させた例であり、図８，図９は真値より下に外れた場合、図１０，図１１は真値より上に外れた場合である。そして図８，図１０は保持デューティー値ｄａを学習せずに制御した場合、図９，図１１は上記保持デューティー値ｄａを学習しながら制御する場合を示している。尚、各図において（ａ）は係る制御によるカム軸進角値の推移を示しており、（ｂ）は係る制御におけるデューティー値の推移を示している。
【００３４】
図８及び図９において、スプール弁の実際の保持デューティー値ｄａは約５１％であるが、実験に際し当初模擬的に約４８％に設定してある。
図８（ａ）において学習操作を行わずに制御すると、カム軸進角値つまりカム軸進角位置 y(k) は時間とともに目標値 r(k) に近づくが定常偏差ｅ₁を残して一定値に収束している。一方、図９（ａ）に示すように学習操作を行いながら制御した場合では、当初は学習操作を行わないときと同様、カム軸進角位置 y(k) は定常偏差ｅ₁を残して一定値に収束されるが、目標値 r(k) が所定時間ｔ₁例えば６００ｍｓ継続した時点で学習操作が開始され、その後、例えば目標値 r(k) が一定になってから１２００ｍｓ継続したｔ₂において進角デューティー値ｄａが更新されることにより、カム軸進角位置 y(k) は速やかに目標値 r(k) に到達している。
【００３５】
また、図１０及び図１１においては、スプール弁の実際の保持デューティー値ｄａ約５１％に対して当初模擬的に約５４％に外してある。
図１０（ａ）ではステップ状の目標値 r(k) 入力に対してオーバーシュートが発生しており、上記図８（ａ）のように保持デューティー値ｄａが下に外れた場合と比べて収束するまでの時間が長い。
一方、図１１（ａ）のように学習操作を実行する場合、当初は図１０（ａ）と同様にオーバーシュートが発生するが、上記図９と同様にｔ₁の時点で学習操作が開始され、その後、上記進角側の操作値算出式（８）を以て制御される。このとき当該保持デューティー値ｄａは当初約３％外されているため、カム軸進角値 y(k) は当初に外されたデューティー値３％分だけ定常偏差ｅ₂を発生して収束しているが、図１１（ｂ）のデューティー値は定常偏差ｅ₂に相応して減少している。したがって上記図９と同様にｔ₂の時点で進角デューティー値ｄａが更新されると、カム軸進角位置 y(k) は速やかに目標値 r(k) に収束される。
【００３６】
尚、上記弁動作タイミング制御は、積分動作を含むコントローラ（例えばＰＩＤコントローラ）を用いて行うことも可能であるが、積分要素を含む制御対象に積分動作を備えたコントローラを組合わせて制御系を構成すると、例えば目標値がステップ状に変化する場合、保持デューティー値が正しく設定されていてもカム軸進角値にオーバーシュートが発生し、結果的に目標値への収束が遅れる等、当該進角制御には好ましい結果とならない。
本弁動作タイミング調整装置は、以上のように積分動作を含まないコントローラを用いることにより、当該コントローラの出力から保持デューティー値を速やかに得ることができ、これによりスプール弁の動作変動による外乱を速やかに補償し、以後の制御において定常偏差をなくすことができるものである。
【００３７】
このように本発明の具体例を上記に示したが、係る原理に基づいて保持デューティー値等の基準値を学習するという願発明の精神は種々の応用が可能であり、例えば上記制御部を最適レギュレータで構成した場合、最適値のズレを補償するためにも応用が可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば油圧装置等の積分要素を含む制御対象をフィードバック学習制御して吸気弁，排気弁の動作タイミングを調節する際、閉ループ系の性質を適応させることにより、スプール弁等の変動による影響を迅速に解決し、弁動作タイミング調整における制御性を向上させることができる。これによりエンジンの運転状態に応じて適切な吸気，排気が行われ、エンジンの運転性能が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る弁動作タイミング調整装置の一形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に用いる閉ループ系の性質を説明するためのブロック線図であり、（ａ）は制御系のブロック線図、（ｂ）は（ａ）を近似したブロック線図である。
【図３】本発明に係る弁動作タイミング調整装置の一実施例を示す構成図である。
【図４】図３の調整装置の位相調整機構を示す断面図である。
【図５】図３の調整装置におけるスプール弁５３の各状態例を示す断面図であり、（ａ）はデューティー値１００％、（ｂ）は同５０％、（ｃ）は同０％の状態である。
【図６】図３の調整装置の制御系を表す図であり、（ａ）はブロック線図、（ｂ）はデューティー値とカム軸進角速度の静特性である。
【図７】図３の調整装置の制御部で実行される学習制御フローチャートである。
【図８】図３の調整装置において学習制御を行わずに弁動作タイミングを調整したときの一タイムチャートであり、（ａ）はカム軸進角位置と時間との関係、（ｂ）はデューティー値と時間との関係を示す。
【図９】図３の調整装置において学習制御を行いながら弁動作タイミングを調整したときの一タイムチャートであり、（ａ）はカム軸進角位置と時間との関係、（ｂ）はデューティー値と時間との関係を示す。
【図１０】図３の調整装置において学習制御を行わずに弁動作タイミングを調整したときのもう１つのタイムチャートであり、（ａ）はカム軸進角位置と時間との関係、（ｂ）はデューティー値と時間との関係を示す。
【図１１】図３の調整装置において学習制御を行いながら弁動作タイミングを調整したときのもう１つのタイムチャートであり、（ａ）はカム軸進角位置と時間との関係、（ｂ）はデューティー値と時間との関係を示す。
【符号の説明】
１０…エンジン
１１…クランクシャフト
１３…吸気弁用スプロケット
１６…吸気弁用カムシャフト
１７…クランク位置検出センサ
１８…カムシャフト位置検出センサ
２０…位相調整機構
２３…カムシャフトスリーブ
２６…スプロケットスリーブ
３２ａ…カムシャフトスリーブの外歯ヘリカルスプライン
３２ｂ…シリンダの内歯ヘリカルスプライン
３３ａ…スプロケットスリーブの内歯ヘリカルスプライン
３３ｂ…シリンダの外歯ヘリカルスプライン
３４…シリンダ
３５，３６…油圧室
３７，３８，３９，４０…油圧路
５０…油圧装置
５２…油圧ポンプ
５３…スプール弁
５４…シリンダ
５５…スプール
５６…リニアソレノイド
５７…スプリング
７０…制御部[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a valve operation timing adjusting device for changing the operation timing of intake valves and exhaust valves in an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
The valve operation timing adjusting device is used for advance angle control that makes the operation timing of the intake valve and the exhaust valve earlier or later. Such an apparatus is disclosed, for example, in JP-A-1-134010. In this device, a phase adjusting member is fitted between the crankshaft and the camshaft, and the phase adjusting member is hydraulically slid to change the rotational phase between the two shafts, and is driven by the rotor on the camshaft. The operating timing of the intake and exhaust valves that are used is changed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above apparatus requires two hydraulic systems to slide the phase adjusting member, so the structure is complicated, and only the phase angle between the crankshaft and camshaft is changed by simple opening / closing control of the solenoid valve. Therefore, there is a problem that it is difficult to control the advance angle of a minute angle.
[0004]
Therefore, in order to solve the above problem, the present applicant simplified the structure by using a single hydraulic system of the apparatus according to the preceding example, and continuously controlled the opening of the solenoid valve. We proposed a valve operation timing adjustment device that can achieve advanced control of minute angles with high accuracy by adopting feedback learning control for opening control.
However, the preceding example has an improvement in that it takes time to calculate a learning value because it is necessary to repeatedly perform a learning operation in order to generate a learning value in the course of the learning control.
Therefore, the present invention was made to eliminate the improvement of the preceding example, and when performing feedback learning control in valve operation timing adjustment control, the valve operation timing that can calculate the learned value in a short time. The purpose is to provide an adjusting device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention achieves the above-mentioned object by learning the steady-state controller output by paying attention to the property of the closed-loop control system when the controlled object includes an integral element. Adopt form.
According to the present invention, a phase adjustment mechanism 1 for changing a rotational phase difference between both shafts provided in a rotation transmission system from a crankshaft to a camshaft in an internal combustion engine, and for driving the phase adjustment mechanism. The drive means 2, various sensors 3 provided in each part of the internal combustion engine for detecting a plurality of state quantities representing the operation state of the engine, and the actual phase difference angle between both axes based on the operation state quantities detected by the sensors. The rotational phase difference detection means 4 to be calculated, and a target for determining a target value of the rotational phase difference based on the operating state quantity detected by the sensor value In a valve operation timing adjusting device comprising: a determination unit 5; and a control unit 6 that generates an operation value for making the actual phase difference angle coincide with a target value of the rotational phase difference and outputs the operation value to the drive unit.
The control means includes a controller 7 that does not include an integrator, and a learning means 8 that stores an operation value output from the controller when the target value is a constant value for a predetermined time as a learning value. The valve operation timing control device is characterized in that the operation value is generated using the stored learning value, and the control target including the integral element is controlled by the operation value.
[0006]
[Action]
Here, the nature of the closed loop control system will be described with reference to FIG.
FIG. 2 shows an example of a control system block diagram for feedback control of the rotational phase angle, that is, the cam shaft advance value by adjusting the opening of the electromagnetic valve.
FIG. 2A shows a PD operation controller 106 that does not include, for example, an integration operation, and 107 indicates a hydraulic device whose characteristics vary as a control target due to, for example, manufacturing tolerance of a solenoid valve, change with time, or the like. The static characteristics of the solenoid valve in FIG. 2 (a) are described so that the following explanation can be made easily. ₁ = 0 The characteristic in the vicinity of 0 is linear. R is a target advance value, u is an operation value output from the controller, u ₁ Is an operation value determined by the static characteristics, and y is a current cam shaft advance value by control. Here, the control object 107 includes an integral element and is operated in the solenoid valve. Value (hereinafter also referred to as operation amount) It is assumed that the static characteristics between u and the camshaft advance angular velocity vary due to manufacturing tolerances, changes with time, and the like. Therefore, the value of d (u) in FIG. ₁ The value of u that becomes = 0) fluctuates, but its fluctuation speed is slow, and its value is unknown.
[0007]
When the static characteristic of the controlled object is approximated by a slope K, this control system can be expressed as shown in FIG. 2B, and the following relational expression is obtained. At this time, the above d can be regarded as a disturbance applied to the input unit to be controlled.
Y (s) = [K / s] ・ G (s) ・ [U (s) + D (s)] (1)
U (s) = Gc (s) ・ E (s) (2)
E (s) = R (s)-Y (s) (3)
If the target value r in equation (3) is constant, equation (4) is derived from the above equations.
E (s) = [-K ・ G (s)] ・ D (s) / [s + K ・ Gc (s) ・ G (s)] (4)
Where disturbance d is magnitude d ₀ D (s) = d ₀ / s ”, substituting this into equation (4) and applying the final value theorem of Laplace transform yields equation (5).
E (∞) = -d ₀ / Gc (0) (5)
[0008]
For example, if the controller 106 is “proportional + differential operation”, the transfer function is given by equation (6). The gain of the controller is Gc (0) = Kc, and the above equation (5) becomes the equation (7).
Gc (s) = Kc ・ (1 + T _D s) (6)
e (∞) = -d ₀ / Kc (7)
Therefore, if the target value r is constant, the deviation e converges to a constant value. Here, when the advance value y is steady, “u” ₁ = 0 ”, the controller operating value at this time is“ u = d ₀ " That is, the output of the controller represents the magnitude of the disturbance d, and this output value can be learned and used for subsequent control.
[0009]
Therefore, according to the embodiment shown in FIG. 1, the controller 7 of the control means 6 does not include an integrator, and the hydraulic actuator to be controlled includes an integral element. Therefore, as described in the nature of the closed-loop control system, when the disturbance element d exists in the actuator, the controller is used when the target value r is at a constant value for a predetermined time and the actual phase difference angle y is converged to a constant value. The disturbance element d can be compensated for with the operation value u output from.
That is, during the valve operation timing adjustment control, when it is estimated that the target value of the rotational phase angle is constant for a predetermined time and the actual phase difference angle has converged to a constant value, the operation value output from the controller is Since it is stored and reflected when the control value is generated in the control means 6, the control value generated by the control means 6 is the one in which the disturbance element d is compensated.
Since the operation value can be updated and learned every time the target value is continued for the predetermined time, the learning operation is easy and the learning operation can be performed in a short time.
[0010]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the valve operation timing adjusting device will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a configuration diagram when this apparatus is applied to a DOHC engine.
In FIG. 3, 10 is an engine body, 20 is a phase adjustment mechanism (shaded portion) provided in the engine 10, 50 is a hydraulic device for driving the phase adjustment mechanism 20, and 70 is various sensors provided in the engine 10 and the like. The control part which grasps | ascertains an engine operation state from a signal and outputs a control signal to the hydraulic apparatus 50 is shown.
[0011]
A timing chain 14 is mounted on the crankshaft 11, the exhaust valve sprocket 12 and the intake valve sprocket 13 of the engine 10, and the rotation of the crankshaft 11 is transmitted to the camshafts 15 and 16.
In this embodiment, an adjustment mechanism 20 is provided between the sprocket 13 and the camshaft 16 to slide the sprocket 13 in the camshaft rotation axis direction, thereby changing the rotational phase between the sprocket 13 and the camshaft 16, thereby The case where the advance angle control of the valve is performed is shown. Of course, it is also possible to perform the same control by providing the adjusting mechanism 20 on the exhaust valve side or both of them.
[0012]
A crank position detection sensor 17 is provided in the vicinity of the crankshaft 11, and a camshaft position detection sensor 18 is provided in the vicinity of the camshaft 16. For example, an electromagnetic pickup type sensor is used. Each sensor 17, 18 outputs a pulsed detection signal to the control unit 70 according to the rotation of each shaft 11, 16. The position detection sensor 17 generates N signals per crankshaft rotation, and the position detection sensor 18 generates 2N signals per camshaft rotation. The controller 70 measures the rotational phase θ between the crankshaft 11 and the camshaft 16 based on these detection signals. N represents the maximum value of the rotational phase angle θ. _MAX "N <360 / θ _MAX Is set to be.
[0013]
The control unit 70 is combined with, for example, an electronic control unit (commonly called “ECU”) that performs air-fuel consumption control, idle rotation control, and the like, and includes a CPU, a RAM, a ROM, an input / output circuit, and a current control circuit. Yes. In addition to the detection signal, the control unit 70 takes in an engine coolant temperature signal, a throttle opening signal, and the like, calculates a control value by a control calculation described in detail later, and outputs the control value to the hydraulic device 50.
[0014]
Next, FIG. 4 is a sectional view showing a coupling state between the phase adjusting mechanism 20, the sprocket 13, and the camshaft 16.
The adjusting mechanism 20 is configured in a housing 22 fixed to the cylinder head 21 of the engine 10.
A substantially cylindrical camshaft sleeve 23 is fixed to the end of the camshaft 16 extending from the right side of the drawing by a pin 24 and a bolt 25. A sprocket 13 is fitted into a portion where the sleeve 23 supports the camshaft 16, and the sprocket 13 is prevented from moving in the direction of the rotation axis, but can slide in the rotation direction. .
On the other hand, a substantially cylindrical sprocket sleeve 26 is fixed to the sprocket 13 by pins 27 and bolts 28, and an end plate 29 is fixed to the other end of the sleeve 26. As described above, the sleeve 23 and the camshaft 16, and the sleeve 26 and the sprocket 13 are integrated with each other, and can be rotated in the ring plate 31 fixed to the housing 22 by the knock pin 30.
[0015]
An external helical spline 32a is formed on a part of the outer peripheral side of the camshaft sleeve 23, and an internal helical spline 33a is formed on a part of the inner peripheral side of one of the sprocket sleeves 26. A cylinder 34 is fitted between the sleeves 23 and 26. The helical splines 32a and 33a of the sleeves 23 and 26 are internal helical splines 32b formed on the inner peripheral side of the cylinder 34, and the outer periphery thereof. Meshed with external helical splines 33b formed on the side. As a result, the sleeves 23 and 26 and the cylinder 34 rotate together, and the rotation of the sprocket 13 is transmitted to the camshaft 16.
Since these are meshed with the helical spline, when the cylinder 34 slides in the rotation axis direction, thrust is generated in the meshing portion, and the camshaft 16 can be slid in the rotation direction. That is, the rotational phase between the sprocket 13 and the camshaft 16 can be changed.
[0016]
In this embodiment, the hydraulic device 50 is used to slide the cylinder 34, and therefore two hydraulic chambers 35 and 36 are formed inside the adjustment mechanism 20.
In FIG. 4, the hydraulic chamber 35 for the advance operation is on the left side and the hydraulic chamber 36 for the retard operation is on the right side, and the cylinder 34 can be slid in the axial direction according to the amount of hydraulic oil supplied to each hydraulic chamber. . It should be noted that oil seals are appropriately applied to each part of the region forming the hydraulic chambers 35 and 36.
[0017]
The hydraulic device 50 includes an oil pan 51 (see FIG. 3) that stores hydraulic oil, a hydraulic pump 52 that is driven by engine power, a spool valve 53 that distributes hydraulic oil pumped from the hydraulic pump 52 to each hydraulic chamber, And a hydraulic path communicating between each of these. 4, 37 is a hydraulic path between the hydraulic pump 52 and the spool valve 53, 38 is a hydraulic path between the spool valve 53 and the oil pan, 39 is a hydraulic path between the spool valve 53 and the hydraulic chamber 35, and 40 is a spool valve 53-. A hydraulic path between the hydraulic chambers 36 is shown.
The hydraulic path 40 is routed from a T-shaped communication path 40 a formed in a bolt 41 that fixes the ring plate 31 to the housing 22, via a region 40 b surrounded by the bolt 41 and the camshaft sleeve 23. The hydraulic chamber 36 is reached through a hydraulic path 40 c formed in the camshaft sleeve 23.
[0018]
Next, the operation of the spool valve 53 will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, 54 is a cylinder, 55 is a spool that slides in the cylinder 54, 56 is a linear solenoid that slides the spool 55 in accordance with a control signal from the control unit 70, and 57 is a spool opposite to the driving direction by the linear solenoid 56. This is a spring for urging 55.
The cylinder 54 includes a hydraulic oil supply port 58 communicated with the hydraulic pump 52, a hydraulic oil discharge port 59 communicated with the oil pan, a hydraulic port 60 communicated with the hydraulic chamber 35, and a hydraulic pressure communicated with the hydraulic chamber 36. A port 61 is formed.
[0019]
The hydraulic oil amount in each of the hydraulic chambers 35 and 36 is increased or decreased by sliding the spool 55 and continuously changing the opening degree of each hydraulic port, and the opening degree is a current value supplied to the linear solenoid 56. Determined by For this purpose, the control unit 70 generates a control signal as a duty value and outputs it to the current control circuit, and supplies a current corresponding to the duty value to the linear solenoid 56 from the current control circuit.
[0020]
FIG. 5 shows a typical state example of the spool valve 53.
FIG. 5A is an example when the duty value of the control signal in the control unit 70 is about 100%, the spool 55 is driven to the right end of the cylinder by the linear solenoid 56, and between the supply port 58 and the hydraulic port 60, and A state in which the hydraulic port 61 and the discharge port 59 communicate with each other is illustrated. At this time, hydraulic oil is supplied to the hydraulic chamber 35 through a hydraulic passage 39, while hydraulic oil is discharged from the hydraulic chamber 36. As a result, the cylinder 34 in FIG. 4 moves in the right direction in the drawing, and the phase of the camshaft 16 with respect to the sprocket 13 advances to perform advance angle control.
[0021]
FIG. 5B is an example when the duty value is about 50%, and the force of the opposing linear solenoid 55 and the spring 57 is balanced so that the spool 55 closes both the hydraulic ports 60 and 61. The state is shown in which the hydraulic oil in the hydraulic chambers 35 and 36 is not supplied and discharged. At this time, if there is no leakage of hydraulic oil from the hydraulic chambers 35 and 36, the cylinder 34 is held at the current position, and the phase between the sprocket 13 and the camshaft 16 is maintained at the current state.
[0022]
FIG. 5C shows an example when the duty value is about 0%. The spool 55 is urged to the left end of the cylinder by the spring 57, and between the supply port 58 and the hydraulic port 61, and between the hydraulic port 60 and the discharge port 59. It shows the state of communication with each other. At this time, hydraulic oil is supplied to the hydraulic chamber 36, while hydraulic oil is discharged from the hydraulic chamber 35. Therefore, the cylinder 34 moves to the left in the drawing, and the phase of the camshaft 16 with respect to the sprocket 13 is delayed to control the retard. It becomes.
[0023]
Next, the control operation of the control unit 70 will be described with reference to FIG.
FIG. 6A shows a control system executed by the control unit 70.
The controller 72 is composed of a controller for PD operation, and is a learning system comprising a target cam shaft advance value r determined based on the operating state of the engine, a current cam shaft advance value y, and a RAM. The learning value d ′ from the circuit 73 is input. The controller 72 determines the operation amount u as a duty value based on a flowchart to be described later, and outputs the operation amount u to a control object 74 including a hydraulic device and a phase adjustment mechanism. The manipulated variable u is generated by a pulse width modulation signal and supplied to the linear solenoid via the current control circuit. As a result, the hydraulic oil in the hydraulic chamber is adjusted, and the camshaft is displaced in the rotational direction according to the amount of hydraulic oil. The cam shaft advance value y at this time is detected from the control object 74.
As described above, since the control object 74 includes the hydraulic mechanism, the control object 74 includes an integral element, and further, through experiments, it has been found that “dead time” is included. Therefore, the dynamic characteristic of the control object 74 can be expressed by “integration + dead time”, and the static characteristic between the operation amount u and the cam shaft advance angular velocity can be expressed as shown in FIG.
[0024]
The static characteristic shown in FIG. 6B has a dead zone 75, and its right shoulder portion is called a holding duty value da and one left shoulder portion is called a retard duty value dr. The former is a duty value when the cam shaft advance angle speed is “0”, in other words, a value for maintaining the current cam shaft advance value. The latter is a value when the retard operation is actually started when the cylinder 34 slides. Each of the duty values da and dr is set in advance by experiments or the like, and is used when determining an operation value u to be described later. For example, depending on a manufacturing tolerance or a change with time of the spool valve, or a hydraulic pressure value or a hydraulic temperature. Its value can vary. It should be noted that the duty value between the duty values da and dr is caused by the leakage of hydraulic oil in the hydraulic chambers 35 and 36 or the frictional force generated when the cam pulley on the camshaft drives the intake valve. The advance angle speed is not completely “0”, and the cam axis advance value is gradually changed in the slow direction when viewed in a long time.
[0025]
As described above, the duty values da and dr may vary due to disturbance factors such as manufacturing tolerances or changes with time of the spool valve. Therefore, in the valve operation timing adjustment control, it is necessary to perform control while compensating da and dr. is there.
Therefore, in the present embodiment, a case will be described in which the valve operation timing adjustment control is performed by compensating the holding duty value da while learning.
[0026]
FIG. 7 shows the learning control flowchart.
First, in step 100 to step 120, each state signal in the engine is taken from the above-mentioned various sensors, and the engine operating state and the current cam shaft advance value y (k) are grasped (step 110). The target advance value r (k) is determined based on In step 130, the deviation e (k) is calculated from the target advance value r (k) and the camshaft advance value y (k). Further, in step 140, the target advance value r (k) is compared with the past target advance value ra, and if the difference is within a predetermined range Δr, for example, within ± 1 degree, the current target advance value It is determined that there is no change between the value r (k) and the previous target advance value ra and is constant.
[0027]
If it is determined in step 140 that the target value r (k) has changed, the target advance value r (k) is set in step 150 as the target advance value ra. Then, in step 160, the amount of the current deviation e (k) is determined. If “e (k) ≧ 0”, the operation amount according to the equation (8) is used to advance the current cam shaft advance value. u (k) is determined (step 170). On the other hand, if “e (k) <0”, the manipulated variable u (k) is determined according to equation (9) in order to retard the current cam shaft advance value. Is determined (step 180).
u (k) = K _P ・ E (k) + K _D ・ [E (k)-e (k-1)] + da (8)
u (k) = K _P ・ E (k) + K _D ・ [E (k)-e (k-1)] + dr (9)
Where K _P , K _D Is a feedback gain. In this example, both equations have the same gain value K _P , K _D However, they may be set to different values depending on the load required for adjusting the valve operation timing.
[0028]
In this way, when the target value r (k) is changed, the holding duty value da is not learned, and the operation value u (k) corresponding to the amount of the deviation e (k) is determined in each step. That is, when controlling to the advance side, the operation value u (k) is determined by superimposing the holding duty value da on the duty value for advancing, whereas when retarding, the retarding is performed. The operation value u (k) is determined by superimposing the retarding duty value dr on the duty value. The determined operation value u (k) is output as a control signal to the linear solenoid via the current control circuit.
[0029]
On the other hand, when it is determined in step 140 that there is no change in the target value r (k), learning of the holding duty value da is executed according to the following steps.
This device adapts the property of the closed loop control system in which a constant amount of steady-state deviation occurs when a disturbance element is present in the controlled object to learning of the holding duty value da, and the target advance angle is controlled during valve operation timing adjustment control. The value r (k) or the deviation e (k) is monitored, and when the value is constant for a predetermined time, the controller output u (k) at that time is learned as a new holding duty value da.
[0030]
When it is determined in step 140 that the target value r (k) is within the predetermined range Δr, in step 190, the duration M during which the target value r (k) is within the predetermined range Δr is measured. The duration M is a predetermined time t ₁ Compare with And the duration M is a predetermined time t ₁ The learning operation is started only when it has reached. On the other hand, the duration M is a predetermined time t. ₁ If not, the above series of operations is executed without performing the learning operation
[0031]
Next, at step 210, the operation value u (k) is calculated according to the calculation formula (8) used when the camshaft advance value is advanced. That is, the target advance value r (k) is constant and the value r (k) is the predetermined time t. ₁ When the operation continues, the operation amount u (k) is calculated based on the current holding duty value da regardless of the sign of the deviation e (k), and control is started using this as the control signal.
Subsequently, at step 220, the time t when the valve operation timing control is performed according to step 210. ₂ Is determined. That is, when the valve operation timing control is started with the control signal generated based on the current holding duty value da while the target advance value r (k) is continuously constant, the target advance value r (k ) Is determined to be constant for a predetermined time t ₂ Detect the point in time.
In step 220, a predetermined time t ₂ In step 230, the operation value u (k) at that time is updated as a new holding duty value da, and then the counter M is reset in step 240.
The updated holding duty value da is reflected in the above steps 170 and 210 thereafter.
[0032]
Thus, in the control unit 70, when the target advance value r (k) is at a constant value for a predetermined time, it is estimated that the deviation e (k) has converged to a constant value. ₂ Then, the current holding duty value da is updated to the operation value u (k) to learn the holding duty value da.
[0033]
FIGS. 8 to 11 show examples of experiments in which the cam shaft advance angle value is set to the target value using the valve operation timing adjusting device.
Each figure is an example in which the holding duty value da deviates from the true value, and FIGS. 8 and 9 show a case where the hold duty value da falls below the true value. This is the case when the value deviates above the value. 8 and 10 show the case where the holding duty value da is controlled without learning, and FIGS. 9 and 11 show the case where the holding duty value da is controlled while learning. In each figure, (a) shows the change of the cam shaft advance angle value by the control, and (b) shows the change of the duty value by the control.
[0034]
8 and 9, the actual holding duty value da of the spool valve is about 51%, but is initially set to about 48% in the experiment.
When control is performed without performing the learning operation in FIG. 8A, the cam shaft advance value, that is, the cam shaft advance position y (k) approaches the target value r (k) with time, but the steady deviation e ₁ Has converged to a constant value. On the other hand, when the control is performed while performing the learning operation as shown in FIG. 9A, the camshaft advance position y (k) is the steady-state deviation e, as in the case where the learning operation is not initially performed. ₁ The target value r (k) is converged to a predetermined time t. ₁ For example, the learning operation is started when 600 ms lasts, and after that, for example, the target value r (k) becomes 1200 ms after the target value r (k) becomes constant. ₂ As the advance angle duty value da is updated at, the camshaft advance position y (k) quickly reaches the target value r (k).
[0035]
In FIGS. 10 and 11, the actual holding duty value da of the spool valve is about 54% at first, compared to about 51%.
In FIG. 10 (a), an overshoot occurs with respect to the step-like target value r (k) input, and the convergence is made as compared with the case where the holding duty value da falls below as shown in FIG. 8 (a). Long time to do.
On the other hand, when the learning operation is executed as shown in FIG. 11A, initially an overshoot occurs as in FIG. 10A. However, as in FIG. ₁ At this point, the learning operation is started, and thereafter, it is controlled by the above-mentioned advance side operation value calculation formula (8). At this time, since the holding duty value da is initially removed by about 3%, the cam shaft advance angle value y (k) is a steady deviation e by the duty value 3% originally removed. ₂ However, the duty value in FIG. 11B is a steady deviation e. ₂ Decreases accordingly. Therefore, as in FIG. ₂ When the advance angle duty value da is updated at the time point, the camshaft advance angle position y (k) is quickly converged to the target value r (k).
[0036]
The valve operation timing control can be performed using a controller including an integral operation (for example, a PID controller), but a control system including an integral element is combined with a control target including an integral element to control a control system. For example, when the target value changes stepwise, even if the holding duty value is set correctly, overshoot occurs in the cam shaft advance value, resulting in a delay in convergence to the target value. Angular control is not a favorable result.
As described above, the valve operation timing adjusting device can quickly obtain the holding duty value from the output of the controller by using the controller that does not include the integral operation as described above. The steady-state deviation can be eliminated in the subsequent control.
[0037]
As described above, specific examples of the present invention have been described above. However, the spirit of the claimed invention of learning a reference value such as a holding duty value based on such a principle can be applied in various ways. When configured with a regulator, it can also be applied to compensate for the deviation of the optimum value.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, for example, when adjusting the operation timing of the intake valve and the exhaust valve by feedback learning control of a control target including an integral element such as a hydraulic device, the characteristics of the closed loop system are adapted to The influence of fluctuation can be solved quickly, and the controllability in adjusting the valve operation timing can be improved. As a result, appropriate intake and exhaust are performed according to the operating state of the engine, and the operating performance of the engine is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a valve operation timing adjusting device according to the present invention.
2A and 2B are block diagrams for explaining the properties of a closed loop system used in the present invention. FIG. 2A is a block diagram of a control system, and FIG. 2B is a block diagram approximating (a).
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a valve operation timing adjusting device according to the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a phase adjustment mechanism of the adjustment device of FIG. 3;
5A and 5B are cross-sectional views showing examples of states of the spool valve 53 in the adjusting device of FIG. It is.
6A and 6B are diagrams illustrating a control system of the adjusting device in FIG. 3, in which FIG. 6A is a block diagram, and FIG. 6B is a static characteristic of a duty value and a cam shaft advance angular velocity.
7 is a learning control flowchart executed by a control unit of the adjusting device of FIG. 3;
8 is a time chart when the valve operation timing is adjusted without performing learning control in the adjusting device of FIG. 3, where (a) is the relationship between the cam shaft advance position and time, and (b) is the duty cycle. Shows the relationship between value and time.
9 is a time chart when the valve operation timing is adjusted while performing learning control in the adjusting device of FIG. 3, where (a) is the relationship between the cam shaft advance position and time, and (b) is the duty value. And the relationship between time.
10 is another time chart when the valve operation timing is adjusted without performing learning control in the adjusting device of FIG. 3, (a) is the relationship between the cam shaft advance position and time, and (b). Indicates the relationship between duty value and time.
11 is another time chart when the valve operation timing is adjusted while performing learning control in the adjusting device of FIG. 3, where (a) is the relationship between the cam shaft advance angle position and time, and (b) is the time chart. The relationship between duty value and time is shown.
[Explanation of symbols]
10 ... Engine
11 ... Crankshaft
13 ... Sprocket for intake valve
16 ... Intake valve camshaft
17 ... Crank position detection sensor
18 ... Camshaft position detection sensor
20 ... Phase adjustment mechanism
23. Camshaft sleeve
26 ... Sprocket sleeve
32a: Camshaft sleeve external helical spline
32b ... Internal helical spline of cylinder
33a ... Sprocket sleeve internal helical spline
33b ... Cylinder external helical spline
34 ... Cylinder
35, 36 ... Hydraulic chamber
37, 38, 39, 40 ... Hydraulic path
50 ... Hydraulic device
52 ... Hydraulic pump
53 ... Spool valve
54 ... Cylinder
55 ... Spool
56 ... Linear solenoid
57 ... Spring
70: Control unit

Claims

A phase adjustment mechanism (1) provided in a rotation transmission system from the crankshaft to the camshaft in the internal combustion engine for changing the rotational phase difference between the two shafts;
Driving means (2) for driving the phase adjusting mechanism;
Various sensors (3) provided in each part of the internal combustion engine for detecting a plurality of state quantities representing the operating state of the engine;
A rotational phase difference detecting means (4) for calculating an actual phase difference angle between the two axes based on the operating state quantity detected by the sensor;
Target value determining means (5) for determining a target value of the rotational phase difference based on the operating state quantity detected by the sensor;
In a valve operation timing adjusting device comprising a control means (6) for generating an operation value for making the actual phase difference angle coincide with a target value of a rotational phase difference and outputting the operation value to the drive means,
The control means includes a controller (7) that does not include an integrator, and a learning means (8) that stores an operation value output from the controller when the target value is a constant value for a predetermined time as a learning value. The valve operation timing control device, wherein the operation value is generated using the learning value stored in the learning means, and the control object including the integral element is controlled by the operation value.