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JPH063125B2 - Valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents
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JPH063125B2 - Valve timing control device for internal combustion engine - Google Patents

Valve timing control device for internal combustion engine

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Publication number
JPH063125B2
JPH063125B2 JP22032782A JP22032782A JPH063125B2 JP H063125 B2 JPH063125 B2 JP H063125B2 JP 22032782 A JP22032782 A JP 22032782A JP 22032782 A JP22032782 A JP 22032782A JP H063125 B2 JPH063125 B2 JP H063125B2
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JP
Japan
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valve timing
cam shaft
step motor
relative angle
engine
Prior art date
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Application number
JP22032782A
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JPS59110818A (en
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徳彦 中村
豊一 梅花
芳昭 柴田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH063125B2 publication Critical patent/JPH063125B2/en
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    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34403Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft
    • F01L1/34406Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft the helically teethed sleeve being located in the camshaft driving pulley

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジン運転条件に応じた多段階のバルブタ
イミング制御を行うことができる装置に関する。
The present invention relates to an apparatus capable of performing multi-step valve timing control according to engine operating conditions.

可変バルブタイミング機構としては種々のタイプのもの
があるが例えば本出願人の提案に係るカム軸側のインナ
スリーブとタイミングプーリ側のアウタスリーブとに近
接する一対のスリットを設けたものがある。その一対の
スリットは相互に傾斜する方向に延びそのスリット内に
はローラベアリングが設置される。ローラベアリングは
カム軸方向に移動可能な筒状移動体により担持される。
回転駆動モータは、その出力軸上のねじ部及びこれに係
合するナットより成る回転運動−直線運動変換手段を介
し前記移動体に連結される。制御回路によって制御され
るモータの回転方向に応じて交差スリット内をローラベ
アリングはカム軸方向に移動しこれが一対のスリーブの
相対回転を惹起させる。その結果バルブタイミングが、
モータの一方向への回転極限位置と他方向への回転極限
位置との間で2段階に変化する。
There are various types of variable valve timing mechanisms. For example, there is a variable valve timing mechanism provided with a pair of slits in proximity to the inner sleeve on the camshaft side and the outer sleeve on the timing pulley side according to the applicant's proposal. The pair of slits extend in directions inclining to each other and a roller bearing is installed in the slit. The roller bearing is carried by a cylindrical moving body that is movable in the cam shaft direction.
The rotary drive motor is connected to the movable body via a rotary motion-linear motion conversion means including a screw portion on the output shaft and a nut engaged with the screw portion. Depending on the direction of rotation of the motor controlled by the control circuit, the roller bearing moves in the direction of the cam axis in the cross slit, which causes relative rotation of the pair of sleeves. As a result, the valve timing is
The motor changes in two steps between the rotation limit position in one direction and the rotation limit position in the other direction.

従来技術では可変バルブタイミング機構によって得られ
るバルブタイミングは2段階だけであった。しかしなが
ら単なる2段階にバルブタイミングを変更するだけでは
エンジンの運転条件に応じた最適なバルブタイミングを
得ることは困難であった。本発明はかかる従来技術を改
善し、より多段階でバルブタイミングを精密に制御でき
るようにすることを目的とする。
In the prior art, the valve timing obtained by the variable valve timing mechanism was only two stages. However, it is difficult to obtain the optimum valve timing according to the operating conditions of the engine simply by changing the valve timing in two steps. An object of the present invention is to improve such a conventional technique and to enable precise control of valve timing in multiple stages.

本発明の内燃機関のバルブタイミング制御装置は、可変
バルブタイミング機構と、制御回路とより成り、 可変バルブタイミング機構は、制御回路からの制御信号
によって駆動されるステップモータと、該ステップモー
タの回転運動をカム軸の軸線に沿つた直線運動に変換す
る回転運動−直線運動変換手段と、この直線運動を受け
て、カム軸と同軸に回転可能に設けられてクランク軸に
連結される回転被駆動部材の、カム軸に対する相対角度
位置としてのバルブタイミングを制御する対角角度制御
手段とより成り、該相対角度制御手段は、カム軸と同軸
に設けられ、クランク軸に連結される回転被駆動部材に
連結されるアウタスリーブと、該アウタスリーブに同軸
に配置され、カム軸に連結されるインナスリーブと、前
記アウタスリーブ及びインナスリーブに相互に交差する
ように形成される一対のスリットと、該スリット内に位
置されるローラベアリングと、回転運動−直線運動変換
手段に連結されて、カム軸の軸線に沿つた方向において
往復移動可能にローラベアリングを担持する移動体とよ
り成り、制御回路からの制御信号に応じて前記ステップ
モータは回転運動−直線運動変換手段を介して前記相対
角度制御手段によるバルブタイミングを多段階に制御
し、 前記制御回路は、 前記相対角度制御手段により得られる、カム軸に対する
前記回転被駆動部材の相対角度位置として定まるバルブ
タイミング代表値を機関の各運転条件に応じて記憶して
おく記憶手段と、 機関の運転中に特定の運転条件に対応したバルブタイミ
ング代表値を前記記憶手段に記憶されたバルブタイミン
グ値より目標値として演算する手段と、 機関の運転中にバルブタイミング代表値の実測値を検知
する手段と、 演算されたバルブタイミング代表値の目標値と、実測さ
れたバルブタイミング代表値との偏差を演算する手段
と、 前記偏差に応じたパルス数だけステップモータへの制御
信号の供給を行う手段と、 より成る。
A valve timing control device for an internal combustion engine according to the present invention comprises a variable valve timing mechanism and a control circuit, and the variable valve timing mechanism includes a step motor driven by a control signal from the control circuit and a rotational movement of the step motor. Motion-linear motion conversion means for converting the linear motion into a linear motion along the axis of the cam shaft, and a rotary driven member that is rotatably provided coaxially with the cam shaft and coupled to the crank shaft in response to the linear motion. Of the diagonal angle control means for controlling the valve timing as a relative angular position with respect to the cam shaft, the relative angle control means being provided coaxially with the cam shaft on a rotary driven member connected to the crank shaft. An outer sleeve to be connected, an inner sleeve arranged coaxially with the outer sleeve and connected to a cam shaft, the outer sleeve and the sleeve. A pair of slits formed in the inner sleeve so as to intersect each other, a roller bearing located in the slits, and a reciprocating movement in a direction along the axis of the cam shaft by being connected to the rotary motion-linear motion converting means. The step motor controls the valve timing by the relative angle control means in multiple stages via the rotational movement-linear movement conversion means in response to a control signal from the control circuit. The control circuit stores a valve timing representative value, which is obtained by the relative angle control means and is determined as a relative angular position of the rotary driven member with respect to the cam shaft, according to each operating condition of the engine, A valve timing in which the valve timing representative value corresponding to a specific operating condition is stored in the storage means while the engine is operating. Means for calculating as the target value, means for detecting the actual measured value of the valve timing representative value during the operation of the engine, and the deviation between the calculated target value of the valve timing representative value and the actually measured valve timing representative value. And a means for supplying control signals to the step motor by the number of pulses corresponding to the deviation.

本発明の作動においては、機関の検出される運転条件に
応じたバルブタイミングの目標値が記憶手段に格納され
た値より算出され、この目標値の実測値に対する偏差が
計算され、この偏差が解消するようにステップモータが
制御される。これにより、機関の運転条件に応じた最適
のバルブタイミングに多段階に精密に制御することがで
きる 以下添付図面によって説明すると、1はシリンダブロッ
ク、2はシリンダヘッド、3はシリンダヘッドカバー、
4は吸気管、6はスロットル弁、8は排気管である。1
0はクランク軸でコネクティングロッド12を介しピス
トン14に連結される。カム軸18上にカム20が形成
され、カム20はロッカアーム22,23を介して吸気
弁24、排気弁25にバルブスプリング26に抗して作
用する。カム軸18の一端に回転被駆動部材としてのタ
イミングプーリ28が位置し、タイミングベルト30を
介してクランク軸10上のプーリ32に巻掛けられてい
る。タイミングプーリ28とカム軸18とは本発明に係
る可変バルブタイミング機構34によって連結される。
In the operation of the present invention, the target value of the valve timing according to the operating condition detected by the engine is calculated from the value stored in the storage means, and the deviation of this target value from the measured value is calculated, and this deviation is eliminated. The step motor is controlled so that As a result, it is possible to precisely control the valve timing in multiple stages according to the operating conditions of the engine. Referring to the attached drawings, 1 is a cylinder block, 2 is a cylinder head, 3 is a cylinder head cover,
Reference numeral 4 is an intake pipe, 6 is a throttle valve, and 8 is an exhaust pipe. 1
Reference numeral 0 denotes a crankshaft, which is connected to a piston 14 via a connecting rod 12. A cam 20 is formed on the cam shaft 18, and the cam 20 acts on the intake valve 24 and the exhaust valve 25 via the rocker arms 22 and 23 against the valve spring 26. A timing pulley 28, which serves as a rotationally driven member, is located at one end of the cam shaft 18, and is wound around a pulley 32 on the crank shaft 10 via a timing belt 30. The timing pulley 28 and the cam shaft 18 are connected by the variable valve timing mechanism 34 according to the present invention.

可変バルブタイミング機構34は第2図にその構成が示
される。可変バルブタイミング機構34は、本発明によ
れば、後述の制御回路からの制御信号を受けるステップ
モータと、該ステップモータの回転運動をカム軸の軸線
に沿つた直線運動に変換する回転運動−直線運動変換手
段と、この直線運動を受けて、カム軸と同軸に回転可能
に設けられてクランク軸に連結される回転被駆動部材
(実施例ではタイミングプーリ28)の、カム軸に対する
相対角度位置としてのバルブタイミングを制御する相対
角度制御手段とより構成される。まず、相対角度制御手
段について説明すると、カム軸18の一旦にインナスリ
ーブ36がボルト37によって固設される。前記のタイ
ミングプーリ28はこのインナスリーブ36上に軸受3
9によって取付けられる。タイミングプーリ28のボス
部からはインナスリーブ36と同軸となるようにアウタ
スリーブ38が一体に延びている。インナスリーブ36
とアウタスリーブ38とは近接するスリット40及び4
2を備える。第3図の如くその一方40は真直ぐである
が他方42は傾斜しており、その結果相互に交差する関
係にある。スリット40及び42内には夫々ベアリング
44及び46が位置している。ベアリング44及び46
は、カム軸の方向に沿って往復する筒状の移動体48か
ら半径方向に一体に延びる軸部48′上に軸支されてい
る。以上のインナスリーブ36、ボルト37、軸受39、アウ
タスリーブ38、スリット40,42、ベアリング44,46及び
移動体48が本発明の相対角度制御手段を構成する。
The structure of the variable valve timing mechanism 34 is shown in FIG. According to the present invention, the variable valve timing mechanism 34 includes a step motor that receives a control signal from a control circuit described later, and a rotary motion-straight line that converts the rotary motion of the step motor into a linear motion along the axis of the cam shaft. As a relative angular position with respect to the cam shaft, the motion converting means and the rotationally driven member (timing pulley 28 in the embodiment) rotatably provided coaxially with the cam shaft and coupled to the crank shaft in response to the linear motion. And a relative angle control means for controlling the valve timing. First, the relative angle control means will be described. The inner sleeve 36 is fixed to the cam shaft 18 by the bolt 37 once. The timing pulley 28 is mounted on the inner sleeve 36 by the bearing 3
Mounted by 9. An outer sleeve 38 extends integrally from the boss portion of the timing pulley 28 so as to be coaxial with the inner sleeve 36. Inner sleeve 36
And the outer sleeve 38 are in close proximity to the slits 40 and 4
2 is provided. As shown in FIG. 3, one side 40 is straight but the other side 42 is inclined, and as a result, they are in a relationship of intersecting with each other. Bearings 44 and 46 are located in the slits 40 and 42, respectively. Bearings 44 and 46
Are axially supported on a shaft portion 48 'that integrally extends in the radial direction from a cylindrical moving body 48 that reciprocates along the direction of the cam shaft. The inner sleeve 36, the bolt 37, the bearing 39, the outer sleeve 38, the slits 40 and 42, the bearings 44 and 46, and the moving body 48 described above constitute the relative angle control means of the present invention.

50はステップモータであり、回転運動−直線運動変換
手段を介して移動体48に連結される。この回転運動−
直線運動変換手段はいわゆるリサーキュレーティングボ
ールねじとして構成される。即ち、モータ50の出力軸
50′上に外ねじが切られ、ナット52には無端の内ねじ
が切られ、ボール54がこれらのねじ条間に位置してい
る。モータ50のハウジングから延びるガイド棒51は
ナット52に形成されるカム軸方向ガイド溝52′と嵌合
している。かかる構造よりして、モータ50の出力軸5
0′の回転運動がナット52の直線運動に変換されるこ
とは明らかであろう。ナット52はベアリング55を介
して移動体48に連結され、ベアリング44及び46が
カム軸方向に駆動される。
Reference numeral 50 is a step motor, which is connected to the moving body 48 via a rotary motion-linear motion conversion means. This rotational movement-
The linear motion converting means is constructed as a so-called recirculating ball screw. That is, the output shaft of the motor 50
Externally threaded on 50 ', endlessly internal threaded on nut 52, and ball 54 is located between these threads. A guide rod 51 extending from the housing of the motor 50 is fitted in a cam shaft direction guide groove 52 'formed in a nut 52. With this structure, the output shaft 5 of the motor 50
It will be apparent that the rotational movement of 0'is converted into a linear movement of the nut 52. The nut 52 is connected to the moving body 48 via a bearing 55, and the bearings 44 and 46 are driven in the cam shaft direction.

56はケースであり一旦でボルト57によってタイミン
グプーリ28のハブ部に固定され、他端にはベアリング
58によってモータハウジングに回転自在に連結され
る。59はタイミングベルトカバーであり、本発明の可
変バルブタイミング機構34をも含めてタイミングベル
ト30を収納している。
Reference numeral 56 denotes a case, which is temporarily fixed to the hub portion of the timing pulley 28 by a bolt 57 and is rotatably connected to the motor housing by a bearing 58 at the other end. A timing belt cover 59 accommodates the timing belt 30 including the variable valve timing mechanism 34 of the present invention.

クランク軸10の回転はタイミングプーリ32、タイミ
ングベルト30を介してタイミングプーリ28に伝えら
れる。タイミングプーリ28の回転は、これに一体なア
ウタスリーブ38のスリット42内に位置するローラベ
アリング46を介して、軸部48′に伝えられる。軸部4
8′の回転は、スリット40内に位置するローラベアリ
ング44よりインナスリーブ36に伝わり、カム軸18
は回転駆動される。カム軸18上のカム20が山のとこ
ろに来るとロッカアーム22,23を介してバルブ2
4,25のステムを押し、バルブスプリング26に抗し
てバルブ24,25の開弁を行う。ステップモータ50
が駆動されると、その出力軸50′が回りナット52は第
2図のA又はB方向に動く。そのため、ナット52と一
緒に動く移動体48の軸部上に設けたローラベアリング
44及び46も同方向に夫々のスリット40及び42内
を動く。スリット40及び42は第3図の如く相互に交
差しているためベアリング44及び46のカム軸方向に
おける直線運動はインナスリーブ46とアウタスリーブ
38との、第3図のC又はD方向における相対回転に変
換される。従って、被駆動側であるインナスリーブ36
に連結されたカム軸18の、駆動側であるアウタスリー
ブ38即ちタイミングプーリ28更にはクランク軸10
に対する位相は変化する。そのため、バルブ24,25
にカム20が作用するときのクランク角度位置であるバ
ルブタイミングが可変となる。そのバルブタイミングは
カム軸方向における移動体48の位置、換言すれば原点
位置からのステップモータ50の回転角度に応じて定め
られる。
The rotation of the crankshaft 10 is transmitted to the timing pulley 28 via the timing pulley 32 and the timing belt 30. The rotation of the timing pulley 28 is transmitted to the shaft portion 48 'through a roller bearing 46 located in the slit 42 of the outer sleeve 38 which is integral with the timing pulley 28. Shaft 4
The rotation of 8'is transmitted to the inner sleeve 36 from the roller bearing 44 positioned in the slit 40, and the cam shaft 18
Is driven to rotate. When the cam 20 on the cam shaft 18 reaches the mountain, the valve 2 is moved through the rocker arms 22 and 23.
The stems of Nos. 4 and 25 are pushed and the valves 24 and 25 are opened against the valve spring 26. Step motor 50
Is driven, its output shaft 50 'rotates and the nut 52 moves in the A or B direction in FIG. Therefore, the roller bearings 44 and 46 provided on the shaft of the moving body 48 that moves together with the nut 52 also move in the respective slits 40 and 42 in the same direction. Since the slits 40 and 42 intersect each other as shown in FIG. 3, the linear movement of the bearings 44 and 46 in the cam axis direction causes the relative rotation of the inner sleeve 46 and the outer sleeve 38 in the C or D direction of FIG. Is converted to. Therefore, the inner sleeve 36 that is the driven side
The outer sleeve 38 on the drive side of the cam shaft 18 connected to the above, that is, the timing pulley 28 and the crank shaft 10
The phase for changes. Therefore, the valves 24 and 25
The valve timing, which is the crank angle position when the cam 20 acts on the valve, becomes variable. The valve timing is determined according to the position of the moving body 48 in the cam axis direction, in other words, according to the rotation angle of the step motor 50 from the origin position.

上述の構造によりモータ50の回転に応じて連続的に変
化したバルブタイミングが取り得ることが明らかである
が、本発明ではこのことに着目しエンジン運転条件に応
じてステップモータの回転角度を変え、多段階でバルブ
タイミングを制御しようとしており、その原理は次の通
りである。即ち、バルブタイミングは、エンジンの運転
条件、例えばエンジン回転数Ne、負荷を代表する吸気管
圧力Pb、水温THW等で定まり、例えばNeとPbとについて
いえば第4図の如く等高線V1,V2,…に従って変化す
る。本発明では、バルブタイミングを第4図に精密に一
致するよう制御することを目指している。即ち、第4図
の様な等高線はテーブルとしてコンピュータのメモリに
記憶されており、機関の運転中に実測される回転数Ne
吸気管圧力Pb等よりテーブル中の一点が目標バルブタイ
ミング位置として計算設定され、この目標値と実際のバ
ルブタイミング位置との偏差が計算され、その偏差に相
当したステップ分だけステップモータ50を回転させ、
これによって、バルブタイミングを常に目標値に維持す
るものである。以下このようなステップモータの回転制
御を実現する構成について説明する。
Although it is clear that the valve timing that continuously changes according to the rotation of the motor 50 can be taken by the above-described structure, the present invention pays attention to this and changes the rotation angle of the step motor according to the engine operating condition, The valve timing is controlled in multiple stages, and the principle is as follows. That is, the valve timing is determined by the operating conditions of the engine, for example, the engine speed N e , the intake pipe pressure P b representing the load, the water temperature THW, etc. For example, regarding N e and P b , the contour lines are as shown in FIG. It changes according to V 1 , V 2 , ... The present invention aims to control the valve timing so as to exactly match FIG. That is, contour lines as shown in FIG. 4 are stored as a table in the memory of the computer, and the number of revolutions N e actually measured during the operation of the engine,
One point in the table is calculated and set as the target valve timing position from the intake pipe pressure P b, etc., and the deviation between this target value and the actual valve timing position is calculated, and the step motor 50 is rotated by a step corresponding to the deviation. Let
As a result, the valve timing is always maintained at the target value. A configuration for realizing such rotation control of the step motor will be described below.

60は本発明に係るバルブタイミング制御を行う制御回
路でありマイクロコンピュータとしての機能を持つ。制
御回路60には種々の運転条件検知センサ群からの信号
が入力している。吸気管圧力センサ62は吸気管4に設
けられ吸気管圧力Pbを検知する。回転数センサ64はク
ランク軸上に設けた検知片64′の位置に応じたパルス信
号を発生する。また水温センサ66はシリンダブロック
1のところに設けられ冷却水温を検知する。
Reference numeral 60 denotes a control circuit for performing valve timing control according to the present invention, which has a function as a microcomputer. Signals from various operating condition detection sensor groups are input to the control circuit 60. The intake pipe pressure sensor 62 is provided in the intake pipe 4 and detects the intake pipe pressure P b . The rotation speed sensor 64 generates a pulse signal according to the position of the detection piece 64 'provided on the crankshaft. A water temperature sensor 66 is provided at the cylinder block 1 to detect the cooling water temperature.

制御回路60はこれらのセンサ群62,64,66から
の信号を処理しステップモータ50の駆動信号を形成す
る。
The control circuit 60 processes signals from these sensor groups 62, 64, 66 and forms a drive signal for the step motor 50.

第5図は制御回路60の大略をブロック図として示すも
のである。入出力ポート68は吸気管圧力センサ62、
回転数センサ64及び水温センサ66からの信号を受け
る。出力ポート70は、ラッチ回路72、ゲート74を
介してステップモータ50のステータコイルに結線され
る。図示しないがステップモータ50は、複数の励磁コ
イルを持ち、磁化すべき励磁コイルを順次選択すること
により、所定方向に1ステップ毎に回転する。ゲート7
4は、そのような複数の励磁コイルのうちの磁化すべき
一部の励磁コイルを選択する役目を持つ。また、ラッチ
回路72は、ステップモータを1ステップ所定方向に回
転すべき信号をマイクロコンピュータより指令を受けそ
の指令をステップモータの回転完了まで保持する役目を
負う。尚、ステップモータ50の詳細構造については、
本発明の特徴と無関係であるから、ここでは詳しく述べ
ないが、もし必要であれば本出願人の出願に係る特願昭
56−8147号(特開昭57−124047号公報参
照)の願書に添附した明細書及び図面の記載を参照され
たい。
FIG. 5 shows a schematic block diagram of the control circuit 60. The input / output port 68 is the intake pipe pressure sensor 62,
It receives signals from the rotation speed sensor 64 and the water temperature sensor 66. The output port 70 is connected to the stator coil of the step motor 50 via the latch circuit 72 and the gate 74. Although not shown, the step motor 50 has a plurality of exciting coils and sequentially selects the exciting coils to be magnetized to rotate in a predetermined direction for each step. Gate 7
4 has a role of selecting a part of the exciting coils to be magnetized from such a plurality of exciting coils. The latch circuit 72 also has a function of receiving a command from the microcomputer for a signal for rotating the step motor in a predetermined direction by one step and holding the command until the rotation of the step motor is completed. Incidentally, regarding the detailed structure of the step motor 50,
It will not be described in detail here because it is irrelevant to the features of the present invention. Please refer to the attached description and drawings.

入出力ポート68及び70はバス80によってマイクロ
コンピュータシステムの構成要素である、マイクロプロ
セシングユニット82(MPU)、リードオンメモリ84
(ROM)、ランダムアクセスメモリ86(RAM)に結線され
る。88はクロック信号発生器(CLOCK)である。ROM8
4には、前に概観したような本発明のバルブタイミング
切替制御を実現するルーチンがプログラムの形で格納さ
れている。MPU82は、ROM84のかかる記憶内容に従っ
て、バルブタイミング制御を行う。このプログラムは第
6図にフローチャートとして示されており、以下このフ
ローチャートについて順を追って説明する。
The input / output ports 68 and 70 are connected by a bus 80 to the components of a microcomputer system, such as a micro processing unit 82 (MPU) and a read-on memory 84.
(ROM), connected to random access memory 86 (RAM). Reference numeral 88 is a clock signal generator (CLOCK). ROM8
A routine for realizing the valve timing switching control of the present invention as outlined above is stored in a program 4 in the form of a program. The MPU 82 performs valve timing control according to the stored contents of the ROM 84. This program is shown as a flowchart in FIG. 6, and this flowchart will be described step by step below.

第6図において96はこのルーチンの開始を示し、所定
時間毎に実行される割込ルーチンである。この時間間隔
はステップモータ50が1ステップ回転すべきという指
令を受けてからこれを完了するのに十分な時間に設定さ
れる。MPU82にこの割込要求が入ると、95ではステ
ップONフラグが1か否かの判定を行う。このフラグ
は、バルブタイミングの制御中即ちステップモータの回
転中に立つフラグであり、最初は0である。従って、9
8の判定はNであり、継いで100では各運転条件にお
けるバルブタイミングの目標値Vstepの演算を行う。即
ち、MPU82は、RAM86の所定エリアに格納されている
圧力センサ62からの吸気管圧力Pbのデータ及び回転数
センサ64からの回転数Neのデータ、更には水温センサ
66からの水温THWのデータを取込む。ROM84には、第
4図の如き等高線データがテーブルとして記憶されてお
り、MPU82は実測した圧力Pb及び回転数Neのデータよ
りそのときの目標バルブタイミングを例えばステップモ
ータの、基準位置よりの回転角Vstepとして計算する。
そしてそのときの水温THWに応じ必要な補正を行う。
In FIG. 6, reference numeral 96 indicates the start of this routine, which is an interrupt routine executed at predetermined time intervals. This time interval is set to a time sufficient to complete the step motor 50 after receiving a command to rotate the step motor 50 one step. When this interrupt request is input to the MPU 82, it is determined at 95 whether the step ON flag is 1 or not. This flag is a flag that is set during the control of the valve timing, that is, during the rotation of the step motor, and is initially 0. Therefore, 9
The determination in 8 is N 0 , and subsequently in 100, the target value V step of the valve timing under each operating condition is calculated. That, MPU 82 is speed N e of the data from the intake pipe pressure P b of the data and the rotational speed sensor 64 from the pressure sensor 62 that is stored in a predetermined area of the RAM 86, even water temperature THW from the water temperature sensor 66 Capture data. The contour data as shown in FIG. 4 is stored in the ROM 84 as a table, and the MPU 82 determines the target valve timing at that time from the measured pressure P b and rotation speed N e data, for example, from the reference position of the step motor. Calculate as rotation angle V step .
Then, make the necessary corrections according to the water temperature THW at that time.

次の104では、MPU82はRAM86の所定エリアに格納
されている現在のステップモータの回転角位置Vposit
取り込み、上述の如く計算された目標値Vstepから減算
する。この減算結果STEPは目標値に対するバルブタイミ
ングの偏差をステップモータの回転すべきステップ数と
して表わしたものである。
At the next step 104, the MPU 82 takes in the current rotational angle position V posit of the step motor stored in the predetermined area of the RAM 86 and subtracts it from the target value V step calculated as described above. The subtraction result STEP represents the deviation of the valve timing from the target value as the number of steps in which the step motor should rotate.

106では、STEP=0か否かの判定を行う。Yesであれ
ばバルブタイミングが目標値からずれていないと認識
し、108に分岐しメインルーチンに戻る。Noであれば
バルブタイミングが目標値からずれていると考えられ、
109でステップ0Nフラグをセットした後、110の
ステップに入る。110では、STEP>0か否かを判定す
る。Yesであれば、ステップモータ50を正転させる方
向に修正すべきと認識し、112で回転方向標示フラグ
DIRを“0”とする。またNoであれば、ステップモータ
50を逆転する方向に修正すべきと認識し、114で回
転方向標示フラグDIRを“1”とする。この場合、10
4で計算される、ステップモータの回転すべきステップ
数STEPは負となるから、116で絶対値をとり正符号に
変換する。
At 106, it is determined whether STEP = 0. If Yes, it is recognized that the valve timing has not deviated from the target value, and the routine branches to 108 and returns to the main routine. If No, it is considered that the valve timing has deviated from the target value,
After the step 0N flag is set at 109, step 110 is entered. At 110, it is determined whether STEP> 0. If Yes, it is recognized that the step motor 50 should be corrected to rotate in the normal direction, and at 112, the rotation direction flag is displayed.
Set DIR to “0”. On the other hand, if No, it is recognized that the step motor 50 should be corrected in the reverse direction, and the rotation direction indicating flag DIR is set to "1" at 114. In this case 10
Since the step number STEP to rotate the step motor calculated in step 4 is negative, the absolute value is taken and converted to a positive sign in step 116.

次の118のステップではDIRが1か否かの判定を行
う。Yesであればステップモータ50は逆転すべきであ
り120で逆転処理を行う。MPU82は出力ポート70
にステップモータを現在位置より1ステップだけ逆転さ
せるためのデジタル信号を書き込む。この書き込み内容
はラッチ回路72で保持され、ゲート74はラッチ回路
72の内容に従って開閉されステップモータ50の各励
磁コイルは現在位置から1ステップ逆転するよう励磁さ
れる。
In the next step 118, it is determined whether DIR is 1 or not. If Yes, the step motor 50 should be rotated in the reverse direction, and the reverse rotation process is performed at 120. MPU82 is output port 70
A digital signal for reversing the step motor by one step from the current position is written in. The written content is held by the latch circuit 72, the gate 74 is opened and closed according to the content of the latch circuit 72, and each exciting coil of the step motor 50 is excited so as to reverse one step from the current position.

もし、118でNoの判定であればステップモータ50は
正転すべきであり122で正転処理が行われる。即ち、
出力ポート70にはステップモータ50を現在位置から
1ステップ正転させるようなデジタル信号が現われラッ
チ回路72はその内容を保持し、ゲートはステップモー
タを1ステップ正転するよう開始される。
If the determination at 118 is No, the step motor 50 should rotate in the normal direction, and the normal rotation process is performed at 122. That is,
A digital signal that causes the step motor 50 to rotate forward one step from the current position appears at the output port 70, the latch circuit 72 holds the content, and the gate starts to rotate the step motor forward one step.

次に割込みが開始されると、98ではステップONフラ
グが1であるから、Yesと判定され、130に進み、こ
こではSTEPから1引いたものをSTEPとする。132では
STEP=0か否かが判定され、0でなければNoに分岐し、
118以下の処理が行われる。
When the interrupt is next started, the step ON flag is 1 in 98, so that it is determined to be Yes, and the process proceeds to 130, where one obtained by subtracting 1 from STEP is set as STEP. At 132
It is judged whether or not STEP = 0, and if it is not 0, it branches to No.
The following processing is performed.

104で計算された偏差分に一致したステップ数だけス
テップモータが回転すると、132での判定結果がYes
となり、134に進む。134ではMPU82は出力ポー
ト70にステップモータをその位置に停止させる指令を
送り、ラッチ72はその内容を保持し、ゲート74はス
テップモータ50をその位置に保持するよう駆動され
る。136はステップONフラグのリセットを示す。
When the step motor is rotated by the number of steps matching the deviation calculated in 104, the determination result in 132 is Yes.
And proceed to 134. At 134, the MPU 82 sends a command to the output port 70 to stop the step motor at that position, the latch 72 holds its contents, and the gate 74 is driven to hold the step motor 50 at that position. 136 indicates the resetting of the step ON flag.

以上述べたように本発明ではステップモータによりバル
ブタイミングを運転条件に応じ精密制御することがで
き、燃費率を高く維持した上で出力の向上を図ることが
できる。
As described above, in the present invention, the valve timing can be precisely controlled by the step motor according to the operating conditions, and the output can be improved while maintaining the high fuel consumption rate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る内燃機関の全体概略図、 第2図は可変バルブタイミング機構のカム軸方向断面詳
細図、 第3図は第2図のIII方向矢視図、 第4図はエンジン回転数及び吸気管圧力の組み合せに対
するバルブタイミングの要求特性を示す線図、 第5図は制御回路のブロック図、 第6図は本発明のソフトウエア構成を示すフローチャー
ト図。 10…クランク軸、18…カム軸、24…吸気弁、25
…排気弁、34…可変バルブタイミング機構、36…イ
ンナスリーブ、38…アウタスリーブ、40,42…ス
リット、44,46…ローラベアリング、50…ステッ
プモータ、60…制御回路、62…圧力センサ、64…
回転数センサ、66…水温センサ。
FIG. 1 is an overall schematic view of an internal combustion engine according to the present invention, FIG. 2 is a detailed sectional view of a variable valve timing mechanism in a cam axis direction, FIG. 3 is a view in the direction of arrow III in FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing required characteristics of valve timing with respect to a combination of rotation speed and intake pipe pressure, FIG. 5 is a block diagram of a control circuit, and FIG. 6 is a flow chart showing a software configuration of the present invention. 10 ... Crank shaft, 18 ... Cam shaft, 24 ... Intake valve, 25
... Exhaust valve, 34 ... Variable valve timing mechanism, 36 ... Inner sleeve, 38 ... Outer sleeve, 40, 42 ... Slit, 44, 46 ... Roller bearing, 50 ... Step motor, 60 ... Control circuit, 62 ... Pressure sensor, 64 …
Rotation speed sensor, 66 ... Water temperature sensor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】可変バルブタイミング機構と、制御回路と
より成り、 可変バルブタイミング機構は、制御回路からの制御信号
によって駆動されるステップモータと、該ステップモー
タの回転運動をカム軸の軸線に沿つた直線運動に変換す
る回転運動−直線運動変換手段と、この直線運動を受け
て、カム軸と同軸に回転可能に設けられてクランク軸に
連結される回転被駆動部材の、カム軸に対する相対角度
位置としてのバルブタイミングを制御する相対角度制御
手段とより成り、該相対角度制御手段は、カム軸と同軸
に設けられ、クランク軸に連結される回転被駆動部材に
連結されるアウタスリーブと、該アウタスリーブに同軸
に配置され、カム軸に連結されるインナスリーブと、前
記アウタスリーブ及びインナスリーブに相互に交差する
ように形成される一対のスリットと、該スリット内に位
置されるローラベアリングと、前記回転運動−直線運動
変換手段に連結されて、カム軸の軸線に沿つた方向にお
いて往復移動可能にローラベアリングを担持する移動体
とより成り、制御回路からの制御信号に応じて前記ステ
ップモータは回転運動−直線運動変換手段を介して前記
相対角度制御手段によるバルブタイミングを多段階に制
御し、 前記制御回路は、 前記相対角度制御手段により得られる、カム軸に対する
前記回転被駆動部材の相対角度位置として定まるバルブ
タイミング代表値を機関の各運転条件に応じて記憶して
おく記憶手段と、 機関の運転中にその特定の運転条件に対応したバルブタ
イミング代表値を前記記憶手段に記憶されたバルブタイ
ミング値より目標値として演算する手段と、 機関の運転中にバルブタイミング代表値の実測値を検知
する手段と、 演算されたバルブタイミング代表値の目標値と、実測さ
れたバルブタイミング代表値との偏差を演算する手段
と、 前記偏差に応じたパルス数だけステップモータへの制御
信号の供給を行う手段と、 より成る内燃機関のバルブタイミング制御装置。
1. A variable valve timing mechanism and a control circuit, wherein the variable valve timing mechanism drives a step motor driven by a control signal from the control circuit, and rotates the step motor along the axis of the cam shaft. And a relative angle with respect to the cam shaft of the rotationally driven member which is converted into a linear motion and linearly moving conversion means, and which receives the linear motion and is rotatably provided coaxially with the cam shaft and connected to the crank shaft. A relative angle control means for controlling the valve timing as a position, the relative angle control means being provided coaxially with the cam shaft, and an outer sleeve connected to a rotary driven member connected to the crankshaft; An inner sleeve coaxially arranged with the outer sleeve and connected to the cam shaft, and an inner sleeve and an inner sleeve so as to intersect with each other. A pair of slits formed, a roller bearing positioned in the slit, and a rotary motion-linear motion conversion means are connected to carry the roller bearing so as to be capable of reciprocating in a direction along the axis of the cam shaft. The step motor controls the valve timing by the relative angle control means in multiple stages via the rotary motion-linear motion conversion means in response to a control signal from the control circuit, and the control circuit comprises: Storage means for storing the valve timing representative value determined by the relative angle control means, which is determined as the relative angular position of the rotary driven member with respect to the cam shaft, in accordance with each operating condition of the engine, and its specification during operation of the engine. A valve timing representative value corresponding to the operating condition of is calculated as a target value from the valve timing value stored in the storage means. A stage, means for detecting an actual measured value of the valve timing representative value during operation of the engine, means for calculating a deviation between the calculated target value of the valve timing representative value and the actually measured valve timing representative value, A valve timing control device for an internal combustion engine, comprising: means for supplying a control signal to the step motor by the number of pulses corresponding to the deviation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3127766A1 (en) * 1981-07-14 1983-01-27 Atlas Aluminium-Fahrzeugtechnik Gmbh, 5980 Werdohl "CAMSHAFT CONTROL UNIT"

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