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JP2010285932A - Cam phase variable type internal combustion engine - Google Patents

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JP2010285932A JP2009140300A JP2009140300A JP2010285932A JP 2010285932 A JP2010285932 A JP 2010285932A JP 2009140300 A JP2009140300 A JP 2009140300A JP 2009140300 A JP2009140300 A JP 2009140300A JP 2010285932 A JP2010285932 A JP 2010285932A
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史久 竹本
Kazuki Ichikawa
和樹 市川
Masayuki Toyokawa
政行 豊川
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cam phase variable type internal combustion engine for, e.g., improving control responsiveness. <P>SOLUTION: In the cam phase variable type internal combustion engine, when the determination result in step S103 is No, an engine ECU 70 calculates a main control input value Umain(k) by an equation: Umain(k)=λUtemp(k-1)+Uoft(k) (where λ(0<λ<1) represents a forgetting coefficient, and Uoft(k) represents a fine value in an abutting direction of a VTC actuator 21). Hence, when a speed control end flag Fvcend or a holding mode flag Fcnstmd gets to 1 (i.e., when the speed control is ended), the main control input value Umain(k) gradually decreases from the time of speed control end. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、カム位相が連続的に可変制御されるカム位相可変型内燃機関に係り、詳しくは、制御応答性の向上等を実現する技術に関する。   The present invention relates to a cam phase variable internal combustion engine in which the cam phase is continuously variably controlled, and more particularly, to a technique for realizing improvement in control response.

4サイクルエンジン(以下、単にエンジンと記す)では、出力および燃費の向上や有害排出ガス成分の低減等を図るべく、種々の可変動弁機構を搭載したものが多くなっている。可変動弁機構としては、従来より存在する複数のカム(例えば、低速型カムおよび高速型カム)を切り換えるものに代わり、過渡特性の更なる向上やスロットルレス化等を実現すべく、カム位相とバルブリフトとを個別に連続可変制御するものが近年では主流となってきている。カム位相の可変制御に供されるバルブタイミングコントロール装置(Variable Timing Control Device:以下、VTCと記す)は、シリンダヘッドにおけるカムシャフトの端部付近に設置されたベーン式の油圧アクチュエータ(以下、VTCアクチュエータと記す)や、VTCアクチュエータへの供給油圧(エンジン油圧)を制御するためのリニアソレノイド等から構成されている(特許文献1,2参照)。   Many 4-cycle engines (hereinafter simply referred to as engines) are equipped with various variable valve mechanisms to improve output and fuel consumption, reduce harmful exhaust gas components, and the like. As a variable valve mechanism, instead of switching a plurality of existing cams (for example, a low speed type cam and a high speed type cam), the cam phase and In recent years, the valve lift and the individual individually continuously variable control have become mainstream. A valve timing control device (hereinafter referred to as VTC) used for variable control of the cam phase is a vane type hydraulic actuator (hereinafter referred to as VTC actuator) installed near the end of the camshaft in the cylinder head. And a linear solenoid for controlling the hydraulic pressure (engine hydraulic pressure) supplied to the VTC actuator (see Patent Documents 1 and 2).

一般に、VTCアクチュエータでは目標カム位相と実カム位相との差に応じてカム位相がフィードバック制御(位相制御)されるが、この際のフィードバックゲインは、制御のオーバシュートやハンチングを避ける都合上、いたずらに大きくすることができない。そのため、運転者の急加速操作や急減速操作によって目標カム位相と実カム位相とが大きく乖離した場合、目標カム位相が確立されるまでに比較的長時間を要することになり、エンジンレスポンスや燃費の悪化がもたらされる問題があった。そこで、特許文献1の制御装置では、目標相対回転角(目標カム位相)の急変時において、所定期間にわたりVTCアクチュエータを最大速度で駆動した後、位相制御に切り換えて目標カム位相を確立する方法を採っている。また、特許文献2の制御装置では、目標カム位相と実カム位相との差が所定値以上であった場合、差が小さくなるまでVTCアクチュエータを最大速度で駆動した後、位相制御に切り換えて目標カム位相を確立する方法を採っている。   In general, in the VTC actuator, the cam phase is feedback controlled (phase control) according to the difference between the target cam phase and the actual cam phase, but the feedback gain at this time is misaligned for the sake of avoiding control overshoot and hunting. I can't make it bigger. Therefore, if the target cam phase and the actual cam phase deviate greatly due to the driver's sudden acceleration or deceleration operation, it takes a relatively long time until the target cam phase is established. There was a problem that brought about worsening. Therefore, in the control device disclosed in Patent Document 1, after suddenly changing the target relative rotation angle (target cam phase), the VTC actuator is driven at the maximum speed for a predetermined period and then switched to phase control to establish the target cam phase. Adopted. Further, in the control device of Patent Document 2, when the difference between the target cam phase and the actual cam phase is equal to or larger than a predetermined value, the VTC actuator is driven at the maximum speed until the difference becomes small, and then the control is switched to phase control. A method of establishing the cam phase is adopted.

特許4061674号公報Japanese Patent No. 4061674 特開2007−332956号公報JP 2007-332956 A

しかしながら、特許文献1,2の方法はどちらも、最終的にはVTCアクチュエータを位相制御するものであるため、カム位相変化の要求応答速度を満足させられないことがあった。例えば、近年の低燃費型エンジンにはアトキンソンサイクル(例えば、吸気バルブの早閉じ、あるいは遅閉じ:ミラーサイクル)や内部EGRによって低回転・部分負荷時のポンピングロスを減少させるものがあるが、この種のエンジンではスロットルバルブによる調整代が少ないことから、負荷の急変時に吸気バルブのカム位相を瞬時に変化させる必要がある。ところが、上述した方法では、VTCアクチュエータの実カム位相は、最大速度での駆動によって目標カム位相には近づくももの、位相制御によって目標カム位相が確立されるまでにある程度の時間を要してしまうことが避けられない。この場合、吸入空気量の変化速度が低い値に制限されてしまい、エンジンレスポンスの低下によってドライバビリティが悪化する、あるいは、エンジンレスポンスを優先させた場合には十分な燃費低減効果を得られなくなる問題があった。   However, since both methods of Patent Documents 1 and 2 ultimately control the phase of the VTC actuator, the required response speed of the cam phase change may not be satisfied. For example, in recent fuel-efficient engines, there are those that reduce the pumping loss at low rotation and partial load by the Atkinson cycle (for example, early closing or late closing of the intake valve: mirror cycle) and internal EGR. In some types of engines, the adjustment cost by the throttle valve is small, so it is necessary to instantaneously change the cam phase of the intake valve when the load changes suddenly. However, in the above-described method, although the actual cam phase of the VTC actuator approaches the target cam phase by driving at the maximum speed, it takes a certain time until the target cam phase is established by the phase control. Inevitable. In this case, the rate of change of the intake air amount is limited to a low value, and drivability deteriorates due to a decrease in engine response, or when the engine response is prioritized, a sufficient fuel consumption reduction effect cannot be obtained. was there.

本発明者等は、VTCアクチュエータに高速作動が要求される状況の殆どはエンジンの急加減速運転に伴う特定カム位相(最遅角位相および最進角位相)の確立時であり、特定カム位相でVTCアクチュエータが突き当て状態となるため(それ以上、遅角側あるいは進角側に作動しないため)、目標カム位相に基づく上述した位相制御を行う必要がなく、所定の目標角速度をもって速度制御すればよいことを見いだした。ところが、特定カム位相の確立を速度制御によって行った場合、VTCアクチュエータに大きな作動油圧が印加され続けることから、その後に位相制御に移行する際には一旦作動油圧を低減させる必要が生じ、制御遅れによるエンジンレスポンスの低下等がもたらされることが避けられなかった。   The present inventors have found that most of the situations where the VTC actuator is required to operate at high speed are when the specific cam phase (the most retarded angle phase and the most advanced angle phase) is established due to the rapid acceleration / deceleration operation of the engine. In this case, the VTC actuator is in the abutting state (because it does not act on the retard side or the advance side), so there is no need to perform the above-described phase control based on the target cam phase, and the speed control can be performed with a predetermined target angular velocity. I found something good. However, when the specific cam phase is established by speed control, since a large hydraulic pressure is continuously applied to the VTC actuator, it is necessary to reduce the hydraulic pressure once when shifting to phase control. It is inevitable that the engine response will be reduced due to.

本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、制御応答性の向上等を実現したカム位相可変型内燃機関を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a cam phase variable internal combustion engine that realizes an improvement in control response.

第1の発明は、所定の角度範囲をもってカム位相が可変制御されるカム位相可変型内燃機関であって、クランクシャフトに同期して回転する第1回転部材と、カムシャフトと一体に回転するとともに前記第1回転部材に相対回転可能に連結される第2回転部材と、前記第1回転部材および前記第2回転部材の間に形成された進角側油室と遅角側油室とに連絡する作動油回路を切り換えることにより、カム位相を進角と遅角と保持との間でシフトさせるカム位相切換手段と、運転者による運転操作状態を検出する運転操作状態検出手段と、機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、前記運転操作状態検出結果と機関運転状態検出結果の少なくとも一方から目標角速度を設定し、当該目標角速度に基づいて前記カム位相変化速度を制御する速度制御手段と、前期運転操作状態検出結果と機関運転状態検出結果の少なくとも一方から目標カム位相を設定し、当該目標カム位相に基づいて、前記カム位相を制御する位相制御手段と、前記運転操作状態検出手段の検出結果と前記機関運転状態検出手段の検出結果との少なくとも一方に基づき、前記速度制御と前記位相制御とのどちらか一方を選択する制御選択手段と、前記速度制御の終了を判定する速度制御終了判定手段と、前記速度制御終了判定手段によって速度制御が終了したと判定された場合、速度制御終了時点でのカム位相を当該速度制御の方向に所定の付勢力をもって保持制御する保持制御手段とを備えたことを特徴とする。   A first invention is a cam phase variable internal combustion engine in which a cam phase is variably controlled within a predetermined angle range, and a first rotating member that rotates in synchronization with a crankshaft and a camshaft rotate together. A second rotating member connected to the first rotating member so as to be relatively rotatable, and an advance side oil chamber and a retarded side oil chamber formed between the first rotating member and the second rotating member. A cam phase switching means for shifting the cam phase between advance angle, retard angle and holding by switching the operating oil circuit, a driving operation state detecting means for detecting a driving operation state by the driver, and an engine operating state An engine operating state detecting means for detecting the engine operating state, a target angular velocity is set from at least one of the operating state detection result and the engine operating state detection result, and the cam phase change speed is controlled based on the target angular velocity. A speed control means, a phase control means for setting a target cam phase based on at least one of the previous operation operation state detection result and the engine operation state detection result, and controlling the cam phase based on the target cam phase; and the operation operation Control selection means for selecting one of the speed control and the phase control based on at least one of the detection result of the state detection means and the detection result of the engine operating state detection means, and determines the end of the speed control A speed control end determining means that performs the holding control to hold the cam phase at the end of the speed control with a predetermined urging force when the speed control end determining means determines that the speed control has ended. And a control means.

また、第2の発明は、第1の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記位相制御において、カム位相を保持するための保持制御量を逐次学習する保持制御量学習手段を備え、前記保持制御手段は、前記保持制御量に対して前記速度制御の方向への付加制御量を加えることで前記付勢力を設定することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first aspect of the invention, the phase control includes a holding control amount learning means for sequentially learning a holding control amount for holding the cam phase. The holding control means sets the urging force by adding an additional control amount in the speed control direction to the holding control amount.

また、第3の発明は、第1または第2の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記保持制御手段は、前記速度制御終了判定手段によって速度制御が終了したと判定された場合、速度制御終了時点での制御量から前記付勢力を与える制御量に向けて、所定の漸減量をもって制御量を漸減させることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first or second aspect of the invention, when the holding control means determines that the speed control is finished by the speed control end judging means, The control amount is gradually decreased by a predetermined gradual decrease amount from the control amount at the end of the control toward the control amount that gives the urging force.

また、第4の発明は、第1〜第3の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記制御選択手段は、急加速時あるいは急減速時に前記速度制御手段を選択することを特徴とする。   According to a fourth invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first to third inventions, the control selection means selects the speed control means at the time of sudden acceleration or sudden deceleration. .

また、第5の発明は、第1〜第4の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記制御選択手段は、機関回転速度、機関負荷および実カム位相の少なくとも1つと、要求トルク変化速度とに基づいて前記選択を行うことを特徴とする。   According to a fifth invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first to fourth inventions, the control selection means includes at least one of an engine rotation speed, an engine load and an actual cam phase, and a required torque change speed. Based on the above, the selection is performed.

また、第6の発明は、第1〜第5の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記制御選択手段は、機関負荷の増加速度が高い場合に前記速度制御手段を選択することを特徴とする。   According to a sixth invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first to fifth inventions, the control selection means selects the speed control means when the increasing speed of the engine load is high. And

また、第7の発明は、第1〜第6の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記制御選択手段は、目標カム位相と実カム位相との差が大きい場合に前記速度制御手段を選択することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first to sixth aspects of the present invention, the control selection means sets the speed control means when the difference between the target cam phase and the actual cam phase is large. It is characterized by selecting.

また、第8の発明は、第1〜第7の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記制御選択手段は、実カム位相が突き当て付近であり、かつ実カム位相の変化速度が所定値を下回った場合に前記位相制御手段を選択することを特徴とする、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。   According to an eighth aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first to seventh aspects of the present invention, the control selecting means has an actual cam phase in the vicinity of butting and a change speed of the actual cam phase is predetermined. The variable cam phase internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the phase control means is selected when the value falls below the value.

また、第9の発明は、第1〜第8の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記速度制御手段が積分項を含むフィードバック制御を実行し、当該速度制御手段は、前記制御選択手段によって位相制御手段が選択された場合、前記積分項を停止させることを特徴とする。   According to a ninth invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first to eighth inventions, the speed control means executes feedback control including an integral term, and the speed control means includes the control selection means. When the phase control means is selected by the above, the integral term is stopped.

また、第10の発明は、第1〜第9の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記速度制御手段は、機関回転速度、機関負荷および実カム位相の少なくとも1つと、要求トルク変化速度とに基づいて速度目標値を設定することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first to ninth aspects, the speed control means includes at least one of an engine rotational speed, an engine load, and an actual cam phase, and a required torque change speed. The speed target value is set based on the above.

また、第11の発明は、第10の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記速度制御手段は、機関回転速度、機関負荷および実カム位相の少なくとも1つと、要求トルク変化速度とに基づいて要求空気量変化速度を算出し、当該要求空気量変化速度に基づいて前記速度目標値を設定することを特徴とする。   An eleventh aspect of the invention is the cam phase variable internal combustion engine according to the tenth aspect of the invention, wherein the speed control means is based on at least one of an engine rotational speed, an engine load and an actual cam phase, and a required torque change speed. Then, the required air amount change speed is calculated, and the speed target value is set based on the required air amount change speed.

また、第12の発明は、第1〜第11の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記位相制御手段が積分項を含むフィードバック制御を実行し、前記位相制御手段は、前記制御選択手段によって速度制御手段が選択された場合、前記積分項を停止させることを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first to eleventh aspects of the invention, the phase control means executes feedback control including an integral term, and the phase control means is the control selection means. When the speed control means is selected by the above, the integral term is stopped.

また、第13の発明は、第1〜第12の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記位相制御手段は、機関回転速度と要求トルクとに基づいて位相目標値を設定することを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first to twelfth aspects of the invention, the phase control means sets a phase target value based on the engine speed and the required torque. And

また、第14の発明は、第1〜第13の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、燃費優先モードを含む運転モードのうちの1つが運転者によって選択される運転モード切換手段を備え、前記燃費優先モードが運転者によって選択された場合、前記位相制御から前記速度制御に切り換える閾値を高くすることを特徴とする。   Further, a fourteenth aspect of the invention is the cam phase variable internal combustion engine according to the first to thirteenth aspects of the present invention, further comprising driving mode switching means for selecting one of driving modes including a fuel efficiency priority mode by the driver, When the fuel efficiency priority mode is selected by the driver, a threshold value for switching from the phase control to the speed control is increased.

また、第15の発明は、第1〜第14の発明に係るカム位相可変型内燃機関において、前記カム位相切換手段がリニアソレノイドによって駆動され、当該リニアソレノイドの抵抗率の変化を補償する抵抗率補償手段を更に備えたことを特徴とする。   According to a fifteenth aspect, in the cam phase variable internal combustion engine according to the first to fourteenth aspects, the cam phase switching means is driven by a linear solenoid, and the resistivity compensates for a change in the resistivity of the linear solenoid. Compensating means is further provided.

本発明によれば、急加減速時において速度制御によって最遅角状態あるいは最進角状態に迅速に作動させることができる。また、速度制御の終了時点で保持モードに移行するため、位相制御が開始される際に制御遅れが生じ難くなり、エンジンレスポンスの低下等が抑制される。また、カム位相を保持するための保持制御量を逐次学習するものでは、エンジン油温等による位相制御手段の作動特性の変化に対し、保持制御量を追従させることができる。また、速度制御や位相制御の停止時に、フィードバック制御の制御偏差を0にするとともに積分機構も停止するものでは、速度制御と位相制御との間の切換時に過大な制御量が出力されなくなって制御の円滑化が実現される。また、リニアソレノイドの抵抗率に応じて目標制御入力を補償するものでは、より高い精度をもってカム位相切換手段を駆動制御できる。   According to the present invention, at the time of rapid acceleration / deceleration, it is possible to quickly operate to the most retarded angle state or the most advanced angle state by speed control. Further, since the mode is shifted to the holding mode at the end of the speed control, a control delay hardly occurs when the phase control is started, and a decrease in engine response or the like is suppressed. In addition, in the case of sequentially learning the holding control amount for holding the cam phase, the holding control amount can be made to follow the change in the operating characteristic of the phase control means due to the engine oil temperature or the like. Also, when the speed control or phase control is stopped, the control deviation of the feedback control is set to 0 and the integration mechanism is also stopped, so that an excessive control amount is not output when switching between the speed control and the phase control. Smoothing is realized. Further, in the case of compensating the target control input according to the resistivity of the linear solenoid, the cam phase switching means can be driven and controlled with higher accuracy.

実施形態に係るエンジンの要部透視斜視図である。It is a principal part perspective view of the engine which concerns on embodiment. 実施形態に係るVTCアクチュエータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the VTC actuator which concerns on embodiment. 実施形態に係るVTCアクチュエータの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the VTC actuator which concerns on embodiment. 実施形態に係るエンジンECUの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine ECU according to an embodiment. 実施形態に係るVTCアクチュエータの進角作動を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing advance angle operation of the VTC actuator concerning an embodiment. 実施形態に係るVTCアクチュエータの遅角作動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the retardation operation | movement of the VTC actuator which concerns on embodiment. 実施形態に係るVTCアクチュエータの保持作動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows holding | maintenance operation | movement of the VTC actuator which concerns on embodiment. 実施形態に係るVTCアクチュエータのフェール時作動を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the operation | movement at the time of a failure of the VTC actuator which concerns on embodiment. 実施形態に係る目標制御入力設定制御の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the target control input setting control which concerns on embodiment. 実施形態に係るドライバ要求判定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the driver request | requirement determination process which concerns on embodiment. 実施形態に係るペダル開度−要求トルクマップである。3 is a pedal opening-required torque map according to the embodiment. 実施形態に係る制御選択処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the control selection process which concerns on embodiment. 実施形態に係る加速側の動作点条件判定マップである。It is an operating point condition determination map on the acceleration side according to the embodiment. 実施形態に係る減速側の動作点条件判定マップである。It is an operating point condition determination map on the deceleration side according to the embodiment. 実施形態に係る制御判定マップである。It is a control determination map concerning an embodiment. 実施形態に係る位相制御停止処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the phase control stop process which concerns on embodiment. 実施形態に係る速度制御終了判定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the speed control completion | finish determination process which concerns on embodiment. 実施形態に係る速度目標値設定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the speed target value setting process which concerns on embodiment. 実施形態に係る要求空気量変化速度マップである。It is a request | requirement air amount change speed map which concerns on embodiment. 実施形態に係る速度目標値マップである。It is a speed target value map concerning an embodiment. 実施形態に係る速度入力値算出処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the speed input value calculation process which concerns on embodiment. 実施形態に係るFF目標電流マップである。It is a FF target current map concerning an embodiment. 実施形態に係るメイン制御入力値設定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the main control input value setting process which concerns on embodiment. 実施形態に係る保持入力値学習処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the holding | maintenance input value learning process which concerns on embodiment. 実施形態に係る速度制御停止処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the speed control stop process which concerns on embodiment. 実施形態に係る位相制御移行判定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the phase control transfer determination process which concerns on embodiment. 実施形態に係る位相目標値設定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the phase target value setting process which concerns on embodiment. 実施形態に係る定常燃費最適点マップである。It is a steady fuel consumption optimal point map which concerns on embodiment. 実施形態に係る加速側の動作点条件判定マップである。It is an operating point condition determination map on the acceleration side according to the embodiment. 実施形態に係る減速側の動作点条件判定マップである。It is an operating point condition determination map on the deceleration side according to the embodiment. 実施形態に係る位相入力値算出処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the phase input value calculation process which concerns on embodiment. 実施形態に係る速度制御の作用を示すグラフである。It is a graph which shows the effect | action of the speed control which concerns on embodiment. 実施形態に係る保持モードの作用を示すグラフである。It is a graph which shows the effect | action of the holding | maintenance mode which concerns on embodiment.

以下、図面を参照して、本発明に係るカム位相可変型内燃機関の一実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of a cam phase variable internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

≪実施形態の構成≫
<全体構成>
図1に示すエンジン(カム位相可変型内燃機関)Eは、自動車に搭載されるDOHC4バルブ型の4サイクル直列4気筒ガソリンエンジンであり、そのシリンダヘッド1に、各気筒2本ずつの吸気バルブ2および排気バルブ3、これら吸排気バルブ2,3を駆動する吸気カムシャフト4および排気カムシャフト5を備えている。両カムシャフト4,5は、クランクスプロケット6、カムチェーン7、吸気カムスプロケット8、排気カムスプロケット9を介して、クランクシャフト10によって1/2の回転速度をもって回転駆動される。また、クランクシャフト10は、コネクティングロッド11を介してピストン12に連結されるとともに、チェーン13を介して斜め下方に設置されたオイルポンプ14を駆動する。
<< Configuration of Embodiment >>
<Overall configuration>
An engine (cam phase variable internal combustion engine) E shown in FIG. 1 is a DOHC 4-valve four-cycle in-line four-cylinder gasoline engine mounted on an automobile. An intake valve 2 for each cylinder is provided in the cylinder head 1. And an exhaust valve 3, an intake camshaft 4 and an exhaust camshaft 5 that drive the intake and exhaust valves 2 and 3. Both camshafts 4 and 5 are rotationally driven by the crankshaft 10 at a rotational speed of 1/2 through the crank sprocket 6, the cam chain 7, the intake cam sprocket 8, and the exhaust cam sprocket 9. The crankshaft 10 is connected to the piston 12 via a connecting rod 11 and drives an oil pump 14 installed obliquely downward via a chain 13.

吸気カムシャフト4の前端には、VTCアクチュエータ21が取り付けられている。シリンダヘッド1およびシリンダブロック15には、VTCアクチュエータ21にオイルポンプ14からの作動油(エンジンオイル)を供給するための作動油供給油路16が形成されている。また、シリンダヘッド1にはノーマルオープン型の電磁シャットバルブ17が装着されており、この電磁シャットバルブ17が作動することによってVTCアクチュエータ21に対する作動油の供給形態が切り換えられる。なお、吸気カムシャフト4の後端には吸気側カム角センサ18が設置されている。本実施形態の場合、VTCアクチュエータ21の作動範囲は、進角側と遅角側との間で0°〜70°となっている。   A VTC actuator 21 is attached to the front end of the intake camshaft 4. The cylinder head 1 and the cylinder block 15 are formed with a hydraulic oil supply oil passage 16 for supplying hydraulic oil (engine oil) from the oil pump 14 to the VTC actuator 21. The cylinder head 1 is provided with a normally open type electromagnetic shut valve 17, and the operation of supplying the working oil to the VTC actuator 21 is switched by operating the electromagnetic shut valve 17. An intake side cam angle sensor 18 is installed at the rear end of the intake camshaft 4. In the present embodiment, the operating range of the VTC actuator 21 is 0 ° to 70 ° between the advance side and the retard side.

車室内には、吸気側カム角センサ18やアクセルペダルセンサ19を始め、燃費優先モードを含む複数の運転モードの1つを運転者が選択するためのECONスイッチ20と、各種センサ(吸気量センサ、吸気圧センサ、クランク角センサ、水温センサ等)の出力情報に基づき、エンジンEに付設された各種被制御装置(電磁シャットバルブ17、VTCアクチュエータ21、図示しない燃料噴射弁や点火コイル等)の制御量を決定して駆動電流を出力するエンジンECU70が設置されている。   In the passenger compartment, an intake side cam angle sensor 18 and an accelerator pedal sensor 19, an ECON switch 20 for the driver to select one of a plurality of operation modes including a fuel efficiency priority mode, and various sensors (intake air amount sensor) , Intake pressure sensor, crank angle sensor, water temperature sensor, etc.) of various controlled devices (electromagnetic shut valve 17, VTC actuator 21, unillustrated fuel injection valve, ignition coil, etc.) attached to engine E An engine ECU 70 that determines a control amount and outputs a drive current is installed.

<VTCアクチュエータ>
図2に示すように、VTCアクチュエータ21は、外周に吸気カムスプロケット8が形成されたハウジング(第1回転部材)22、ハウジング22内に回転自在に保持されるとともに吸気カムシャフト4の前端にその後面が締結されるロータ(第2回転部材)23、ハウジング22の前面を覆うフロントプレート24、ハウジング22の後面を覆うバックプレート25、フロントプレート24の内周側に配置されたリードバルブ26、リードバルブ26をロータ23に固定するリードバルブカバー27、ハウジング22とロータ23とを進角方向に相対回動させるバイアススプリング28、軸心に設置されたスプールバルブ29、エンジンECUによって制御されることによってスプールバルブ29を駆動するリニアソレノイド31、ロータ23に保持されたロックピン33、ロックピン33をバックプレート25側に付勢するロックピンスプリング34、ロータ23に保持されたバイパスバルブ36、バイパスバルブ36をバックプレート25側に付勢するバイパスバルブスプリング37等を構成要素としている。なお、スプールバルブ29は、吸気カムシャフト4やロータ23の軸心に保持されたバルブスリーブ38と、バルブスリーブ38に摺動自在に内嵌したスプール39と、スプール39をリニアソレノイド31側に付勢するリターンスプリング40とから構成されている。
<VTC actuator>
As shown in FIG. 2, the VTC actuator 21 includes a housing (first rotating member) 22 having an intake cam sprocket 8 formed on the outer periphery thereof, is rotatably held in the housing 22, and is then attached to the front end of the intake camshaft 4. A rotor (second rotating member) 23 to which the surface is fastened, a front plate 24 covering the front surface of the housing 22, a back plate 25 covering the rear surface of the housing 22, a reed valve 26 disposed on the inner peripheral side of the front plate 24, a lead By being controlled by a reed valve cover 27 for fixing the valve 26 to the rotor 23, a bias spring 28 for relatively rotating the housing 22 and the rotor 23 in the advance direction, a spool valve 29 installed at the shaft center, and an engine ECU. Linear solenoid 31 for driving the spool valve 29, rotor 3, a lock pin spring 34 that biases the lock pin 33 toward the back plate 25, a bypass valve 36 that is retained by the rotor 23, and a bypass valve that biases the bypass valve 36 toward the back plate 25. The spring 37 or the like is a constituent element. The spool valve 29 includes a valve sleeve 38 held at the axis of the intake camshaft 4 and the rotor 23, a spool 39 slidably fitted in the valve sleeve 38, and the spool 39 attached to the linear solenoid 31 side. And a return spring 40 that is energized.

図3に示すように、ロータ23の外周には第1〜第3ベーン41〜43が立設される一方、ハウジング22の内周にはこれらベーン41〜43を0°〜70°の相対角度変位を許容して回動自在に収容する第1〜第3ベーン室45〜47が形成されている。本実施形態の場合、第1ベーン41および第1ベーン室45は第1油圧駆動型位相可変機構(Oil Pressure Actuated phaser:以下、OPAと記す)の構成要素であり、第2ベーン42および第2ベーン室46は第2OPA62の構成要素であり、第3ベーン43および第3ベーン室47はカムトルク駆動型位相可変機構(Cam Torque Actuated phaser:以下、CTAと記す)63の構成要素である。   As shown in FIG. 3, the first to third vanes 41 to 43 are erected on the outer periphery of the rotor 23, while the vanes 41 to 43 are placed on the inner periphery of the housing 22 at a relative angle of 0 ° to 70 °. First to third vane chambers 45 to 47 are formed, which allow displacement and are rotatably accommodated. In the case of this embodiment, the first vane 41 and the first vane chamber 45 are components of a first hydraulic pressure actuated phase variable mechanism (hereinafter referred to as OPA), and the second vane 42 and the second vane 42 The vane chamber 46 is a component of the second OPA 62, and the third vane 43 and the third vane chamber 47 are components of a cam torque driven phase variable mechanism (hereinafter referred to as CTA) 63.

第3ベーン43にはバイパスバルブ36とバイパスバルブスプリング37(図2参照)とが収容されている。また、第1ベーン41にはロックピン33とロックピンスプリング34(図2参照)とが収容される一方、バックプレート25にはロックピン33が嵌入するロック孔25aが穿設されている。実施形態の場合、ロックピン33およびバイパスバルブ36は、エンジンEの運転時に吸気カムシャフト4の回転に伴う遠心力が殆ど作用しないように、VTCアクチュエータ21の軸心(すなわち、吸気カムシャフト4の軸心)と平行に設置されている。図3中、符号49で示す部材はロータ23の外周に設けられたロータ側シールであり、符号50で示す部材はハウジング22の内周に設けられたハウジング側シールである。   The third vane 43 accommodates a bypass valve 36 and a bypass valve spring 37 (see FIG. 2). The first vane 41 accommodates a lock pin 33 and a lock pin spring 34 (see FIG. 2), and the back plate 25 has a lock hole 25a into which the lock pin 33 is fitted. In the case of the embodiment, the lock pin 33 and the bypass valve 36 are arranged such that the centrifugal force accompanying the rotation of the intake camshaft 4 hardly acts during operation of the engine E so that the shaft center of the VTC actuator 21 (that is, the intake camshaft 4 It is installed parallel to the axis). In FIG. 3, a member denoted by reference numeral 49 is a rotor-side seal provided on the outer periphery of the rotor 23, and a member denoted by reference numeral 50 is a housing-side seal provided on the inner periphery of the housing 22.

第1,第2ベーン室45,46は、第1,第2ベーン41,42により、スプールバルブ29からの作動油がOPA側進角油路51,52を介して供給されるOPA側進角室45a,46aと、スプールバルブ29からの作動油がOPA側遅角油路53,54を介して供給されるOPA側遅角室45b,46bとに、第1,第2ベーン41,42によってそれぞれ区画されている。また、第3ベーン室47は、第1CTA油路56を介してスプールバルブ29に連通するCTA側進角室47aと、第2CTA油路55を介してスプールバルブ29に連通するCTA側遅角室47bとに、第3ベーン43によって区画されている。また、OPA側進角油路51,52は、図5〜図8に示すように、作動油排出路81〜83を介して電磁シャットバルブ17に接続している。   The first and second vane chambers 45 and 46 have an OPA side advance angle to which hydraulic oil from the spool valve 29 is supplied via the OPA side advance oil passages 51 and 52 by the first and second vanes 41 and 42. Chambers 45a, 46a and OPA-side retarded chambers 45b, 46b into which hydraulic oil from the spool valve 29 is supplied via OPA-side retarded oil passages 53, 54, by first and second vanes 41, 42. Each is partitioned. The third vane chamber 47 includes a CTA-side advance chamber 47 a that communicates with the spool valve 29 via the first CTA oil passage 56 and a CTA-side retard chamber that communicates with the spool valve 29 via the second CTA oil passage 55. It is partitioned by the third vane 43 into 47b. Further, the OPA side advance oil passages 51 and 52 are connected to the electromagnetic shut-off valve 17 via the hydraulic oil discharge passages 81 to 83 as shown in FIGS.

第1ベーン41にはロックピン33とロックピンスプリング34(図2参照)とが収容されており、ロックピン解除油路への作動油の供給が行われない場合にのみ、ロックピンスプリング34のばね力によってロックピン33の先端がバックプレート25に形成されたロック孔25aに嵌入する。なお、ロック孔25aは、ロータ23がハウジング22に対して始動時カム位相(本実施形態では、最遅角位相)となった際に、ロックピン33が嵌入する位置に穿設されている。   The first vane 41 accommodates a lock pin 33 and a lock pin spring 34 (see FIG. 2), and only when the hydraulic oil is not supplied to the lock pin release oil passage, The tip of the lock pin 33 is fitted into the lock hole 25 a formed in the back plate 25 by the spring force. Note that the lock hole 25a is formed at a position where the lock pin 33 is fitted when the rotor 23 reaches the start cam phase (in this embodiment, the most retarded angle phase) with respect to the housing 22.

<エンジンECU>
図4に示すように、エンジンECU70には、入力インタフェース71と、上位司令部72と、カム位相変化速度推定部73と、位相制御部74と、速度制御部75と、保持モード制御部76と、保持入力値学習部77と、制御選択部78と、抵抗率補償部79と、出力インタフェース80とが内装されている。
<Engine ECU>
As shown in FIG. 4, the engine ECU 70 includes an input interface 71, a high-level command unit 72, a cam phase change speed estimation unit 73, a phase control unit 74, a speed control unit 75, and a holding mode control unit 76. A holding input value learning unit 77, a control selection unit 78, a resistivity compensation unit 79, and an output interface 80 are provided.

入力インタフェース71には、アクセルペダルセンサ19から入力したアクセル開度(運転操作状態量)やECONスイッチ20から入力した運転モード選択信号の他、吸気量や冷却水温、エンジン回転速度Ne等の機関運転状態量、吸気側カム角センサ18の検出信号が入力される。上位司令部72は、上述した運転操作状態量および機関運転状態量に基づき、VTCアクチュエータ21の位相制御目標値と速度制御目標値とを設定するとともに、速度制御と位相制御と保持モード制御とのいずれかを選択して制御選択部78に選択指令を出力する。カム位相変化速度推定部73は、吸気側カム角センサ18によって検出された実カム位相の変化(時間微分値)に基づき、VTCアクチュエータ21のカム位相変化速度を推定する。位相制御部74は、位相制御目標値と実カム位相とに基づき、VTCアクチュエータ21に出力する第1駆動電圧を設定する。速度制御部75は、速度制御目標値とカム位相変化速度とに基づき、VTCアクチュエータ21に出力する第2駆動電圧を設定する。保持モード制御部76は、速度制御の終了タイミングと実カム位相と保持入力値とに基づき、VTCアクチュエータ21に出力する第3駆動電圧を設定する。制御選択部78は、選択指令に基づき、第1駆動電圧と第2駆動電圧と第3駆動電圧とのいずれかを目標駆動電圧として選択する。抵抗率補償部79は、供給された電流や電圧に基づいてリニアソレノイド31の抵抗率を推定し、目標駆動電圧の抵抗率補償を行う。出力インタフェース80からは、VTCアクチュエータ21に目標駆動電圧が出力される。   In addition to the accelerator opening (driving operation state amount) input from the accelerator pedal sensor 19 and the operation mode selection signal input from the ECON switch 20, the input interface 71 includes engine operation such as intake air amount, cooling water temperature, and engine speed Ne. The state quantity and the detection signal of the intake cam angle sensor 18 are input. The upper command unit 72 sets the phase control target value and the speed control target value of the VTC actuator 21 based on the above-described driving operation state quantity and engine operating state quantity, and performs speed control, phase control, and holding mode control. Either is selected and a selection command is output to the control selection unit 78. The cam phase change speed estimation unit 73 estimates the cam phase change speed of the VTC actuator 21 based on the change (time differential value) of the actual cam phase detected by the intake cam angle sensor 18. The phase control unit 74 sets the first drive voltage output to the VTC actuator 21 based on the phase control target value and the actual cam phase. The speed control unit 75 sets the second drive voltage to be output to the VTC actuator 21 based on the speed control target value and the cam phase change speed. The holding mode control unit 76 sets the third drive voltage to be output to the VTC actuator 21 based on the speed control end timing, the actual cam phase, and the holding input value. The control selection unit 78 selects one of the first drive voltage, the second drive voltage, and the third drive voltage as the target drive voltage based on the selection command. The resistivity compensator 79 estimates the resistivity of the linear solenoid 31 based on the supplied current and voltage, and compensates the resistivity of the target drive voltage. A target drive voltage is output from the output interface 80 to the VTC actuator 21.

≪実施形態の作用≫
エンジンEの運転時において、エンジンECU70は、VTCアクチュエータ21の駆動制御を所定の制御インターバル(例えば、5ms)をもって繰り返し実行する。駆動制御を開始すると、エンジンECU70は、運転操作状態量および機関運転状態量に基づき吸気カムシャフト4の速度制御目標値や位相制御目標値を決定した後、これらを実現するための駆動電圧をVTCアクチュエータ21のリニアソレノイド31に対して適宜出力する。
<< Operation of Embodiment >>
During operation of the engine E, the engine ECU 70 repeatedly executes drive control of the VTC actuator 21 at a predetermined control interval (for example, 5 ms). When the drive control is started, the engine ECU 70 determines the speed control target value and the phase control target value of the intake camshaft 4 based on the driving operation state quantity and the engine operation state quantity, and then sets the drive voltage for realizing these values to the VTC. An appropriate output is made to the linear solenoid 31 of the actuator 21.

<VTCアクチュエータの作動態様>
(進角作動)
エンジンEの運転中に吸気カムシャフト4を進角させる場合、エンジンECU70は、図5に示すように、電磁シャットバルブ17によって作動油供給油路16を連通させた状態で、リニアソレノイド31によってスプール39を進角方向(図中、右方)に移動させる。すると、オイルポンプ14から作動油供給油路16を経由して供給された作動油は、ロックピン33を解除状態で保持するとともに、スプールバルブ29を介して第1,第2OPA61,62側の進角側油圧室45a,46aに流入して第1,第2ベーン41,42を進角側に付勢する。なお、エンジンEの通常運転時には電磁シャットバルブ17に駆動電流が供給されず(作動油供給油路16が連通され)、オイルポンプ14からの作動油によってロックピン33が解除状態で保持される。一方、CTA63では、吸気カムシャフト4に進角側のカムトルクが作用し、ハウジング22に対してロータ23が進角側に相対回転するごとにリードバルブ26の第2弁体26bが開き、遅角側油圧室47b内の作動油がスプールバルブ29を介して進角側油圧室47aに流入する。また、遅角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ26の第1,第2弁体26a,26bは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。これら第1,第2OPA61,62およびCTA63の作動により、ロータ23がハウジング22に対して図中時計回りに相対回転し、吸気カムシャフト4が進角する。なお、CTA63への作動油の供給は、エンジンEの運転開始時にCTA63が満たされるまで行われる。
<Operation mode of VTC actuator>
(Advanced operation)
When the intake camshaft 4 is advanced during operation of the engine E, the engine ECU 70 is spooled by the linear solenoid 31 in a state where the hydraulic oil supply oil passage 16 is communicated by the electromagnetic shut valve 17 as shown in FIG. 39 is moved in the advance direction (rightward in the figure). Then, the hydraulic oil supplied from the oil pump 14 via the hydraulic oil supply oil passage 16 holds the lock pin 33 in the released state, and advances on the first and second OPA 61 and 62 side via the spool valve 29. The air flows into the corner side hydraulic chambers 45a and 46a and urges the first and second vanes 41 and 42 toward the advance side. During normal operation of the engine E, no drive current is supplied to the electromagnetic shut-off valve 17 (the hydraulic oil supply oil passage 16 is communicated), and the lock pin 33 is held in the released state by the hydraulic oil from the oil pump 14. On the other hand, in the CTA 63, the cam angle on the advance side acts on the intake camshaft 4, and the second valve body 26b of the reed valve 26 opens each time the rotor 23 rotates relative to the housing 22 toward the advance side. The hydraulic oil in the side hydraulic chamber 47 b flows into the advance side hydraulic chamber 47 a through the spool valve 29. Further, when the retard side cam torque is applied, the first and second valve bodies 26a, 26b of the reed valve 26 are closed, and the cam phase is maintained without moving the hydraulic oil. By the operations of the first and second OPAs 61 and 62 and the CTA 63, the rotor 23 rotates relative to the housing 22 in the clockwise direction in the drawing, and the intake camshaft 4 advances. The hydraulic oil is supplied to the CTA 63 until the CTA 63 is satisfied at the start of operation of the engine E.

(遅角作動)
エンジンEの運転中に吸気カムシャフト4を遅角させる場合、エンジンECU70は、図6に示すように、リニアソレノイド31によってスプール39を遅角方向(図中、左方)に移動させる。すると、オイルポンプ14から作動油供給油路16を経由して供給された作動油は、スプールバルブ29およびOPA側遅角油路53,54を介してOPA側遅角室45b,46bに流入し、第1,第2ベーン41,42を遅角側に相対回転させる。なお、OPA側進角室45a,46a内の作動油は、OPA側進角油路51,52を介してスプール39の右方から外部に排出される。一方、CTA63では、スプール39が遅角ポジションに移動したスプールバルブ29を介して、第1CTA油路56と中央油路57とが連通する。そして、排気カムシャフト5に遅角側のカムトルクが作用し、ハウジング22に対してロータ23が遅角側に相対回転するごとにリードバルブ26の第1弁体26aが開き、CTA側進角室47a内の作動油がCTA側遅角室47bに流入して第3ベーン43を遅角側に相対回転させる。また、進角側のカムトルクが作用した場合には、リードバルブ26の第1,第2弁体26a,26bは閉じ、作動油の移動は起こらずにカム位相が保持される。
(Retarded operation)
When retarding the intake camshaft 4 during operation of the engine E, the engine ECU 70 moves the spool 39 in the retarding direction (leftward in the figure) by the linear solenoid 31 as shown in FIG. Then, the hydraulic oil supplied from the oil pump 14 via the hydraulic oil supply oil passage 16 flows into the OPA side retard chambers 45b and 46b via the spool valve 29 and the OPA side retard oil passages 53 and 54. The first and second vanes 41 and 42 are rotated relative to the retard side. The hydraulic oil in the OPA side advance chambers 45a and 46a is discharged to the outside from the right side of the spool 39 via the OPA side advance oil passages 51 and 52. On the other hand, in the CTA 63, the first CTA oil passage 56 and the central oil passage 57 communicate with each other through the spool valve 29 in which the spool 39 is moved to the retard position. Then, the retard cam torque acts on the exhaust camshaft 5 and the first valve body 26a of the reed valve 26 opens each time the rotor 23 rotates relative to the housing 22 toward the retard side, and the CTA side advance chamber is opened. The hydraulic oil in 47a flows into the CTA side retard chamber 47b and relatively rotates the third vane 43 to the retard side. Further, when the cam torque on the advance side acts, the first and second valve bodies 26a, 26b of the reed valve 26 are closed, and the cam phase is maintained without moving the hydraulic oil.

(保持作動)
上述した進角作動や遅角作動によって目標カム位相が得られると、エンジンECU70は、図7に示すように、リニアソレノイド31によってスプール39を保持位置(図中、中央)に移動させる。すると、第1,第2OPA61,62では、進角側油圧室45a,46a内の作動油がスプールバルブ29によって封じ込められ、第1,第2ベーン41,42が移動できなくなる。一方、CTA63では、進角側油圧室47aと遅角側油圧室47bとの間で作動油が移動できなくなり、第3ベーン43も移動できなくなる。これら第1,第2OPA61,62およびCTA63の作動により、ロータ23がハウジング22に対して相対回転しなくなり、吸気カムシャフト4のカム位相が保持される。
(Holding operation)
When the target cam phase is obtained by the advance angle operation or the retard angle operation described above, the engine ECU 70 moves the spool 39 to the holding position (center in the figure) by the linear solenoid 31 as shown in FIG. Then, in the first and second OPAs 61 and 62, the hydraulic oil in the advance side hydraulic chambers 45a and 46a is sealed by the spool valve 29, and the first and second vanes 41 and 42 cannot move. On the other hand, in the CTA 63, the hydraulic oil cannot move between the advance side hydraulic chamber 47a and the retard side hydraulic chamber 47b, and the third vane 43 cannot move. By the operations of the first and second OPAs 61 and 62 and the CTA 63, the rotor 23 does not rotate relative to the housing 22, and the cam phase of the intake camshaft 4 is maintained.

(フェール時作動)
リニアソレノイド31の断線やスプールバルブ29の固着等が生じ、カム位相の制御が行えなくなった場合、エンジンECUは、インストルメントパネル等に設置された異常警告灯を点灯させるとともに、エンジンEの再始動時に電磁シャットバルブ17への電流供給を行う。
(Operates during failure)
When the linear solenoid 31 is disconnected or the spool valve 29 is stuck and the cam phase cannot be controlled, the engine ECU turns on an abnormal warning light installed on the instrument panel and restarts the engine E. Sometimes the current is supplied to the electromagnetic shut-off valve 17.

図8に示すように、スプールバルブ29が例えば遅角位置で固着していた場合、第1,第2OPA61,62では、ハウジング22とロータ23との間からのリークの他、作動油供給油路16および電磁シャットバルブ17を介して、OPA側進角室45a,46aの作動油がVTCアクチュエータ21の外部に排出される。また、CTA63内では、バイパスバルブ36に供給されていた作動油が電磁シャットバルブ17から排出される。その結果、バイパスバルブスプリング37のばね力によってバイパスバルブ36がバックプレート25側(図8中の上方)に移動してフェールポジションとなり、連通油路43c,43dとバイパスバルブ36の連通溝36aとを介して、CTA側進角室47a内の作動油がCTA側遅角室47bに流入するようになる。更に、第1ベーン41では、ロックピン33に供給されていた作動油が、電磁シャットバルブ17から排出される。その結果、ロックピンスプリング34のばね力によってロックピン33がバックプレート25側(図8中の上方)に付勢され、ロックピン33がロック孔25aに嵌入できるようになる。これにより、吸気カムシャフト4が受けるカムトルクによってロータ23とハウジング22とが断続的に相対回転し、フェールカム位相(本実施形態では、最遅角位相)となった瞬間にロックピン33がロック孔25aに嵌入する。   As shown in FIG. 8, when the spool valve 29 is fixed at, for example, a retarded position, in the first and second OPAs 61 and 62, in addition to leakage from between the housing 22 and the rotor 23, the hydraulic oil supply oil passage 16 and the electromagnetic shut-off valve 17, the hydraulic oil in the OPA side advance chambers 45 a and 46 a is discharged to the outside of the VTC actuator 21. In the CTA 63, the hydraulic oil that has been supplied to the bypass valve 36 is discharged from the electromagnetic shut valve 17. As a result, the bypass valve 36 is moved to the back plate 25 side (upward in FIG. 8) by the spring force of the bypass valve spring 37 to become a fail position, and the communication oil passages 43c and 43d and the communication groove 36a of the bypass valve 36 are connected. Accordingly, the hydraulic oil in the CTA side advance chamber 47a flows into the CTA side retard chamber 47b. Further, in the first vane 41, the hydraulic oil that has been supplied to the lock pin 33 is discharged from the electromagnetic shut valve 17. As a result, the lock pin 33 is biased toward the back plate 25 (upward in FIG. 8) by the spring force of the lock pin spring 34, and the lock pin 33 can be fitted into the lock hole 25a. As a result, the rotor 23 and the housing 22 intermittently rotate relative to each other due to the cam torque received by the intake camshaft 4, and at the moment when the fail cam phase (in this embodiment, the most retarded angle phase) is reached, the lock pin 33 is locked. 25a.

<目標制御入力設定制御>
エンジンECU70は、運転操作状態量や機関運転状態量に基づいて目標カム位相CAtgtや要求カム位相変化速度CAcmd’を設定した後、図9のフローチャートに示す手順をもって、VTCアクチュエータ21に対する目標制御入力設定制御を所定の制御周期(本実施形態では、5ms)で繰り返し実行する。
<Target control input setting control>
The engine ECU 70 sets the target cam phase CAtgt and the required cam phase change speed CAcmd ′ based on the driving operation state quantity and the engine operating state quantity, and then sets the target control input to the VTC actuator 21 according to the procedure shown in the flowchart of FIG. The control is repeatedly executed at a predetermined control cycle (5 ms in the present embodiment).

(抵抗率推定処理)
目標制御入力設定制御を開始すると、エンジンECU70は、図9のステップS1で下式によりリニアソレノイド31の抵抗率Rhatを推定する。
Rhat(Ak)
=Rhat(A(k−1))+KP(A(k−1))・eid(A(k−1))
ここで、kは制御周期(5ms)、Aはインダクタンス等による遅れを無視できるようにするための係数(本実施形態では、200)であり、Akは1,000ms(1sec)となる。
また、KPは学習ゲインであり、リニアソレノイド31の駆動電流Iと同定ゲインPとから、逐次最小二乗法を用いて下式によって求められる。
KP(A(k−1))
=P・ζ/(1+ζ(A(k−1))・P・ζ(A(k−1)))
=P・I(A(k−1))/(1+I(A(k−1))・P)
一方、eidは推定誤差であり、リニアソレノイド31への最終入力電圧Ufinalと駆動電流Iと抵抗率Rhatとから、下式によって求められる。
eid(A(k−1))
=Ufinal(A(k−1))−I(A(k−1))・Rhat(A(k−1))
(Resistivity estimation processing)
When the target control input setting control is started, the engine ECU 70 estimates the resistivity Rhat of the linear solenoid 31 by the following equation in step S1 of FIG.
Rhat (Ak)
= Rhat (A (k-1)) + KP (A (k-1)). Eid (A (k-1))
Here, k is a control period (5 ms), A is a coefficient (200 in the present embodiment) for allowing a delay due to inductance or the like to be ignored, and Ak is 1,000 ms (1 sec).
KP is a learning gain, and is obtained from the driving current I of the linear solenoid 31 and the identification gain P by the following equation using the sequential least square method.
KP (A (k-1))
= P · ζ / (1 + ζ T (A (k-1)) · P · ζ (A (k-1)))
= P · I (A (k−1)) / (1 + I 2 (A (k−1)) · P)
On the other hand, eid is an estimation error, and is obtained from the final input voltage Ufinal to the linear solenoid 31, the drive current I, and the resistivity Rhat by the following equation.
eid (A (k-1))
= Ufinal (A (k-1))-I (A (k-1)). Rhat (A (k-1))

(ドライバ要求判定処理)
次に、エンジンECU70は、ステップS2で、図10のフローチャートにその手順を示すドライバ要求判定処理を実行する。ドライバ要求判定処理を開始すると、エンジンECU70は、図10のステップS41で、アクセルペダルセンサ19から入力したアクセルペダル開度APに基づき、図11のペダル開度−要求トルクマップから目標要求トルクTRQcmdを検索/設定した後、ステップS42で目標要求トルクTRQcmdの今回値TRQcmd(k)と前回値TRQcmd(k−1)とに基づきエンジンEが急加減速状態にあるか否かを判定する。そして、エンジンECU70は、この判定がYesであればステップS43で急加減速フラグFgunを1とする一方、NoであればステップS44で急加減速フラグFgunを0としてドライバ要求判定処理を終了する。なお、本実施形態の場合、エンジンECU70は、下式(1),(2)のどちから一方と、下式(3)とが同時に満たされたとき、急加減速状態であると判定する。
TRQcmd(k)<Tlow ・・・(1)
TRQcmd(k)>Thigh ・・・(2)
|TRQcmd’|>Dtlim ・・・(3)
ここで、Tlowは低トルク判定閾値、Thighは高トルク判定閾値、TRQcmd’は要求トルク変化率(TRQcmd(k)−TRQcmd(k−1))、Dtlimはトルク変化判定閾値である。
(Driver request determination processing)
Next, in step S2, the engine ECU 70 executes a driver request determination process whose procedure is shown in the flowchart of FIG. When the driver request determination process is started, the engine ECU 70 obtains the target required torque TRQcmd from the pedal opening-required torque map of FIG. 11 based on the accelerator pedal opening AP input from the accelerator pedal sensor 19 in step S41 of FIG. After searching / setting, it is determined in step S42 whether or not the engine E is in the rapid acceleration / deceleration state based on the current value TRQcmd (k) and the previous value TRQcmd (k-1) of the target required torque TRQcmd. If this determination is Yes, the engine ECU 70 sets the rapid acceleration / deceleration flag Fgun to 1 in step S43, whereas if it is No, the engine ECU 70 sets the rapid acceleration / deceleration flag Fgun to 0 in step S44 and ends the driver request determination process. In the case of the present embodiment, the engine ECU 70 determines that it is in the rapid acceleration / deceleration state when one of the following formulas (1) and (2) and the following formula (3) are satisfied simultaneously.
TRQcmd (k) <Tlow (1)
TRQcmd (k)> High (2)
| TRQcmd '|> Dtlim (3)
Here, Tlow is a low torque determination threshold, High is a high torque determination threshold, TRQcmd ′ is a required torque change rate (TRQcmd (k) −TRQcmd (k−1)), and Dtlim is a torque change determination threshold.

(制御選択処理)
次に、エンジンECU70は、図9のステップS3で、図12のフローチャートにその手順を示す制御選択処理を実行する。制御選択処理を開始すると、エンジンECU70は、図12のステップS51で、急加減速フラグFgunが1であるか否かを判定し、この判定がNoであればステップS52で位相制御フラグFpcを1として制御選択処理を終了する。
(Control selection process)
Next, in step S3 of FIG. 9, the engine ECU 70 executes a control selection process whose procedure is shown in the flowchart of FIG. When the control selection process is started, the engine ECU 70 determines whether or not the rapid acceleration / deceleration flag Fgun is 1 in step S51 of FIG. 12. If this determination is No, the engine ECU 70 sets the phase control flag Fpc to 1 in step S52. Then, the control selection process is terminated.

一方、ステップS51の判定がYesであった場合、エンジンECU70は、ステップS53でエンジン運転状態(要求トルク変化率TRQcmd’および負荷の増減(例えば、正味平均有効圧(Brake Mean Effective Pressure:以下、BMEPと記す)の増減)に基づき、図13,図14に示す動作点条件判定マップを用いてエンジン動作点を判定する。図13は加速側の動作点条件判定マップ、図14は減速側の動作点条件判定マップであり、どちらも、要求トルク変化率TRQcmd’が大きい側が速度制御領域に設定され、要求トルク変化率TRQcmd’が小さい側が位相制御領域に設定されている。なお、加速側の動作点条件判定マップと減速側の動作点条件判定マップとの間には、制御ハンチング等を防止すべく、所定のヒステリシスが設けられている。   On the other hand, if the determination in step S51 is Yes, the engine ECU 70 determines whether the engine operating state (required torque change rate TRQcmd ′ and load increase / decrease (eg, Brake Mean Effective Pressure: hereinafter BMEP) in step S53. The engine operating point is determined using the operating point condition determination map shown in Fig. 13 and Fig. 14. Fig. 13 shows the operating point condition determination map on the acceleration side, and Fig. 14 shows the operation on the deceleration side. These are point condition determination maps, both of which have a larger required torque change rate TRQcmd ′ set in the speed control region and a smaller required torque change rate TRQcmd ′ set in the phase control region. In order to prevent control hunting between the point condition determination map and the operating point condition determination map on the deceleration side, a predetermined hysteresis It is provided.

次に、エンジンECU70は、ステップS54で、エンジン動作点が速度制御領域にあるか否かを判定し、この判定がNoであれば(すなわち、エンジン動作点が位相制御領域にあれば)ステップS52で位相制御フラグFpcを1として制御選択処理を終了する。   Next, in step S54, the engine ECU 70 determines whether or not the engine operating point is in the speed control region. If this determination is No (that is, if the engine operating point is in the phase control region), step S52. Thus, the phase control flag Fpc is set to 1 and the control selection process is terminated.

一方、ステップS54の判定がYesであった場合、エンジンECU70は、ステップS55で、カム位相状態(要求カム位相変化速度CAcmd’およびカム位相差ΔCA)に基づき、図15の制御判定マップを用いて制御判定を行う。ここで、カム位相差ΔCAは、吸気側カム角センサ18から入力した実カム位相CAと目標カム位相CAtgtとの差の絶対値である(ΔCA=|CA−CAtgt|)。制御判定マップにおいては、カム位相状態が大きい側が速度制御領域に設定され、カム位相状態が小さい側が位相制御領域に設定されている。   On the other hand, if the determination in step S54 is Yes, the engine ECU 70 uses the control determination map of FIG. 15 based on the cam phase state (required cam phase change speed CAcmd ′ and cam phase difference ΔCA) in step S55. Make a control decision. Here, the cam phase difference ΔCA is the absolute value of the difference between the actual cam phase CA input from the intake side cam angle sensor 18 and the target cam phase CAtgt (ΔCA = | CA−CAtgt |). In the control determination map, the side with the larger cam phase state is set as the speed control region, and the side with the smaller cam phase state is set as the phase control region.

次に、エンジンECU70は、ステップS56で、カム位相状態が速度制御領域にあるか否かを判定し、この判定がNoであれば(すなわち、カム位相状態が位相制御領域にあれば)ステップS52で位相制御フラグFpcを1として制御選択処理を終了する。   Next, in step S56, the engine ECU 70 determines whether or not the cam phase state is in the speed control region, and if this determination is No (that is, if the cam phase state is in the phase control region), step S52. Thus, the phase control flag Fpc is set to 1 and the control selection process is terminated.

ステップS56の判定もYesであった場合(すなわち、カム位相状態も速度制御領域にあった場合)、エンジンECU70は、ステップS57で速度制御フラグFvcを1として制御選択処理を終了する。   If the determination in step S56 is also Yes (that is, if the cam phase state is also in the speed control region), the engine ECU 70 sets the speed control flag Fvc to 1 in step S57 and ends the control selection process.

次に、エンジンECU70は、図9のステップS4で、VTCアクチュエータ21を速度制御するか否か(すなわち、速度制御フラグFvcが1であるか否か)を判定する。そして、この判定がYesであった場合、エンジンECU70は、ステップS5で図16のフローチャートにその手順を示す位相制御停止処理を実行する。   Next, the engine ECU 70 determines whether or not to speed-control the VTC actuator 21 (that is, whether or not the speed control flag Fvc is 1) in step S4 of FIG. If this determination is Yes, the engine ECU 70 executes a phase control stop process whose procedure is shown in the flowchart of FIG. 16 in step S5.

(位相制御停止処理)
位相制御停止処理を開始すると、エンジンECU70は、図16のステップS61で後述する位相入力値算出処理における位相制御偏差e(k)を0とし、ステップS62で同じく位相入力値算出処理における外乱推定誤差Kp・edobs(k)を0とする(外乱推定の積分機構(積分項)を停止する)。これにより、位相制御が再び開始される際には、積分機構の作動等に起因する過剰な出力が発生しなくなる。
(Phase control stop processing)
When the phase control stop process is started, the engine ECU 70 sets a phase control deviation e (k) in a phase input value calculation process, which will be described later in step S61 of FIG. 16, to 0, and a disturbance estimation error in the phase input value calculation process in step S62. Kp · edobs (k) is set to 0 (the disturbance estimation integral mechanism (integral term) is stopped). Thereby, when the phase control is started again, an excessive output due to the operation of the integration mechanism or the like is not generated.

(速度制御終了判定処理)
次に、エンジンECU70は、ステップS6で、図17のフローチャートにその手順を示す速度制御終了判定処理を実行する。速度制御終了判定処理を開始すると、エンジンECU70は、図17のステップS71で前回の処理時にも速度制御が行われていたか否かを判定し、この判定がNoであれば(位相制御から速度制御に切り換わったときには)ステップS72で速度制御終了フラグFvcendを0とする。また、ステップS71の判定がYesであった場合(すなわち、現在が速度制御中であった場合)、エンジンECU70は、ステップS73で要求動作方向の突当付近であるか否かを判定し、この判定がNoであればステップS72で速度制御終了フラグFvcendを0とする。
(Speed control end judgment process)
Next, in step S6, the engine ECU 70 executes speed control end determination processing whose procedure is shown in the flowchart of FIG. When the speed control end determination process is started, the engine ECU 70 determines in step S71 in FIG. 17 whether or not the speed control has been performed during the previous process, and if this determination is No (from phase control to speed control). In step S72, the speed control end flag Fvcend is set to 0. If the determination in step S71 is Yes (that is, if the current speed control is in progress), the engine ECU 70 determines in step S73 whether or not it is in the vicinity of an abutment in the required operation direction. If the determination is No, the speed control end flag Fvcend is set to 0 in step S72.

本実施形態の場合、ステップS73の判定は、前回速度目標値が正の場合(すなわち、遅角方向に駆動されていた場合)には65°<CA<75°を満たすとYesとなり、前回速度目標値が負の場合(すなわち、進角方向に駆動されていた場合)には−5°<CA<5°を満たすとYesとなる。突当付近の判定に±5°の幅を持たせている理由は、VTCアクチュエータ21の構成要素に製品誤差や組付誤差が存在することや、長期にわたる運転によって突当位置が変化することによる。   In the present embodiment, the determination in step S73 is Yes when the previous speed target value is positive (that is, when driving in the retarded direction) and 65 ° <CA <75 ° is satisfied, and the previous speed When the target value is negative (that is, when the target value is driven in the advance direction), Yes is satisfied when −5 ° <CA <5 ° is satisfied. The reason why the determination of the vicinity of the abutment is given a range of ± 5 ° is that there is a product error or an assembly error in the constituent elements of the VTC actuator 21 or that the abutment position changes due to long-term operation. .

ステップS73の判定がYesであった場合(すなわち、VTCアクチュエータ21が突当付近であった場合)、エンジンECU70は、ステップS74でVTCアクチュエータ21の作動速度Vvtcが所定の閾値Vth以下であるか否かを判定し、この判定がNoであればステップS72で速度制御終了フラグFvcendを0とする。本実施形態の場合、作動速度Vvtcは、実カム位相CAの今回値CA(k)と前回値CA(k)との差から求めるが、疑似微分法や速度オブザーバ等によって求めるようにしてもよい。   If the determination in step S73 is Yes (that is, if the VTC actuator 21 is in the vicinity of a collision), the engine ECU 70 determines in step S74 whether the operating speed Vvtc of the VTC actuator 21 is equal to or less than a predetermined threshold value Vth. If this determination is No, the speed control end flag Fvcend is set to 0 in step S72. In the present embodiment, the operating speed Vvtc is obtained from the difference between the current value CA (k) and the previous value CA (k) of the actual cam phase CA, but may be obtained by a pseudo-differential method, a speed observer, or the like. .

ステップS74の判定もYesであった場合、エンジンECU70は、VTCアクチュエータ21が突当状態になったとものとし、ステップS75で速度制御フラグFvcを0とするとともに速度制御終了フラグFvcendを1とする。   If the determination in step S74 is also “Yes”, the engine ECU 70 assumes that the VTC actuator 21 has entered a collision state, sets the speed control flag Fvc to 0 and sets the speed control end flag Fvcend to 1 in step S75.

次に、エンジンECU70は、図9のステップS7で、速度制御が終了したか否か(速度制御終了フラグFvcendが1であるか否か)を判定し、この判定がNoであればステップS8で図18のフローチャートにその手順を示す速度目標値設定処理を実行する。   Next, in step S7 of FIG. 9, the engine ECU 70 determines whether or not the speed control has ended (whether or not the speed control end flag Fvcend is 1). If this determination is No, the engine ECU 70 determines in step S8. A speed target value setting process whose procedure is shown in the flowchart of FIG. 18 is executed.

(速度目標値設定処理)
速度目標値設定処理を開始すると、エンジンECU70は、図18のステップS81で各種エンジンパラメータを取得した後、ステップS82で、要求トルク変化率TRQcmd’およびエンジン回転速度Neに基づき、図19の要求空気量変化速度マップから要求空気量変化速度SAcmd’を検索/設定する。次に、エンジンECU70は、ステップS83で、要求空気量変化速度SAcmd’、吸気管圧力Pbおよびエンジン回転速度Neに基づき、図20の速度目標値マップから速度目標値DCAcmd(k)を検索/設定した後、ステップS84で速度目標値DCAcmd(k)にフィルタリング処理を施す。なお、吸気管圧力Pbによる速度目標値DCAcmd(k)の相違は、要求空気量変化速度マップではなく、演算によって求めるようにしてもよい。
(Speed target value setting process)
When the speed target value setting process is started, the engine ECU 70 acquires various engine parameters in step S81 in FIG. 18, and then in step S82, based on the required torque change rate TRQcmd ′ and the engine speed Ne, the required air in FIG. The requested air amount change speed SAcmd ′ is searched / set from the amount change speed map. Next, in step S83, the engine ECU 70 retrieves / sets the speed target value DCAcmd (k) from the speed target value map of FIG. 20 based on the required air amount change speed SAcmd ′, the intake pipe pressure Pb, and the engine speed Ne. After that, in step S84, the speed target value DCAcmd (k) is filtered. The difference in the speed target value DCAcmd (k) depending on the intake pipe pressure Pb may be obtained by calculation instead of the required air amount change speed map.

(速度入力値算出処理)
次に、エンジンECU70は、図9のステップS9で、図21のフローチャートにその手順を示す速度入力値算出処理を実行する。速度入力値算出処理を開始すると、エンジンECU70は、図21のステップS91で、速度目標値DCAcmd(k)に基づいて、図22のFF目標電流マップからFF(フィードフォワード)用の目標入力電流(以下、FF目標電流と記す)Ucrnt(k)を検索/設定する。なお、FF目標電流マップでは、リニアソレノイド31の作動特性に影響を与えるエンジンパラメータ(エンジン油温Toやエンジン回転速度Ne等)に応じてFF目標電流Ucrnt(k)の値を変えているが、これを学習によって行うようにしてもよい。
(Speed input value calculation process)
Next, in step S9 of FIG. 9, the engine ECU 70 executes a speed input value calculation process whose procedure is shown in the flowchart of FIG. When the speed input value calculation process is started, the engine ECU 70, based on the speed target value DCAcmd (k), in step S91 in FIG. 21, the target input current for FF (feed forward) from the FF target current map in FIG. Hereinafter, Ucrnt (k) (referred to as FF target current) is searched / set. In the FF target current map, the value of the FF target current Ucrnt (k) is changed according to the engine parameters (such as the engine oil temperature To and the engine rotational speed Ne) that affect the operation characteristics of the linear solenoid 31. This may be performed by learning.

次に、エンジンECU70は、ステップS92で、FF目標電流Ucrnt(k)と抵抗率Rhat(k)とから、速度制御FF項Udff(k)を下式によって算出する。
Udff(k)=Ucrnt(k)・Rhat(k)
Next, in step S92, the engine ECU 70 calculates a speed control FF term Udff (k) from the FF target current Ucrnt (k) and the resistivity Rhat (k) by the following equation.
Udff (k) = Ucrnt (k) · Rhat (k)

次に、エンジンECU70は、ステップS93で、以下の手順によって速度制御FB項Udfb(k)を算出する。
先ず、エンジンECU70は、速度目標値DCAcmd(k)と実速度DCA(k)から、下式によって速度制御偏差ed(k)を求める。
ed(k)=DCAcmd(k)−DCA(k)
次に、エンジンECU70は、今回および前回の速度制御偏差ed(k),ed(k−1)と応答指定パラメータPoleとから、下式によって拡大速度制御偏差σd(k)を求める。
σd(k)=ed(k)+Pole・ed(k−1)
次に、エンジンECU70は、拡大速度制御偏差σd(k)とフィードバックゲインKp,Kadpとから、下式によって速度制御FB生値Udftemp(k)を求める。
Udftemp(k)=Kp・σd(k)+Kadp・Σσd(k)
しかる後、エンジンECU70は、速度制御FB生値Udftemp(k)、抵抗率Rhat(k)および抵抗率初期値Rbaseとから、下式によって速度制御FB項Udfb(k)を求める。
Udfb(k)=(Rhat(k)/Rbase)・Udftemp(k)
Next, in step S93, the engine ECU 70 calculates the speed control FB term Udfb (k) by the following procedure.
First, the engine ECU 70 obtains a speed control deviation ed (k) from the speed target value DCAcmd (k) and the actual speed DCA (k) by the following equation.
ed (k) = DCAcmd (k) −DCA (k)
Next, the engine ECU 70 obtains an enlarged speed control deviation σd (k) from the current and previous speed control deviations ed (k), ed (k−1) and the response designation parameter Pole by the following equation.
σd (k) = ed (k) + Pole · ed (k−1)
Next, the engine ECU 70 obtains the speed control FB raw value Udftemp (k) from the enlarged speed control deviation σd (k) and the feedback gains Kp, Kadp by the following equation.
Udftemp (k) = Kp · σd (k) + Kadp · Σσd (k)
Thereafter, the engine ECU 70 obtains the speed control FB term Udfb (k) from the speed control FB raw value Udftemp (k), the resistivity Rhat (k), and the resistivity initial value Rbase by the following equation.
Udfb (k) = (Rhat (k) / Rbase) · Udftemp (k)

最後に、エンジンECU70は、ステップS94で、速度制御FF項Udff(k)および速度制御FB項Udfb(k)から、下式によって速度制御入力値Ud(k)を算出する。
Ud(k)=Udff(k)+Udfb(k)
Finally, in step S94, the engine ECU 70 calculates a speed control input value Ud (k) from the speed control FF term Udff (k) and the speed control FB term Udfb (k) by the following equation.
Ud (k) = Udff (k) + Udfb (k)

(メイン制御入力値設定処理)
次に、エンジンECU70は、図9のステップS10で、図23のフローチャートにその手順を示すメイン制御入力値設定処理を実行する。メイン制御入力値設定処理を開始すると、エンジンECU70は、図23のステップS101で、速度制御終了フラグFvcendあるいは後述する保持モードフラグFcnstmdの少なくとも一方が1であるか否かを判定し、この判定がNoであればステップS102で制御入力値Uctr(k)をそのままメイン制御入力値Umain(k)とする。なお、制御入力値Uctr(k)は、上述した速度制御入力値Ud(k)、あるいは後述する位相制御入力値Up(k)である。
Umain(k)=Uctr(k)
(Main control input value setting process)
Next, in step S10 of FIG. 9, the engine ECU 70 executes main control input value setting processing whose procedure is shown in the flowchart of FIG. When the main control input value setting process is started, the engine ECU 70 determines in step S101 in FIG. 23 whether or not at least one of the speed control end flag Fvcend or a holding mode flag Fcnstmd described later is 1, and this determination is made. If No, the control input value Uctr (k) is directly used as the main control input value Umain (k) in step S102. The control input value Uctr (k) is the speed control input value Ud (k) described above or a phase control input value Up (k) described later.
Umain (k) = Uctr (k)

一方、速度制御終了フラグFvcendあるいは保持モードフラグFcnstmdが1であり、ステップS101の判定がYesになると、エンジンECU70は、ステップS103で現状入力値Utempが所定の判定閾値Uthより小さいか否かを判定する。そして、ステップS103の判定がNoであった場合、エンジンECU70は、下式によってメイン制御入力値Umain(k)を算出する。
Umain(k)=λUtemp(k−1)+Uoft(k)
ここで、λ(0<λ<1)は忘却係数であり、Uoft(k)はVTCアクチュエータ21の突当方向への微少値である。これにより、速度制御終了フラグFvcendあるいは保持モードフラグFcnstmdが1となった場合(すなわち、速度制御が終了している場合)、メイン制御入力値Umain(k)が速度制御終了時点から漸減してゆく。
On the other hand, if the speed control end flag Fvcend or the holding mode flag Fcnstmd is 1, and the determination in step S101 is Yes, the engine ECU 70 determines in step S103 whether the current input value Utemp is smaller than a predetermined determination threshold value Uth. To do. If the determination in step S103 is No, the engine ECU 70 calculates the main control input value Umain (k) by the following equation.
Umain (k) = λUtemp (k−1) + Uoft (k)
Here, λ (0 <λ <1) is a forgetting factor, and Uof (k) is a minute value in the abutting direction of the VTC actuator 21. As a result, when the speed control end flag Fvcend or the holding mode flag Fcnstmd becomes 1 (that is, when the speed control is ended), the main control input value Umain (k) gradually decreases from the end of the speed control. .

メイン制御入力値Umain(k)が減少してステップS103の判定がYesになると、エンジンECU70は、ステップS105において、速度制御終了フラグFvcendを0とする一方で、保持モードフラグFcnstmdを1とする。これにより、速度制御終了時点から所定時間が経過すると、VTCアクチュエータ21のロータ23が微少な押付力をもって突当方向に押し付けられる状態となる。   When the main control input value Umain (k) decreases and the determination in step S103 becomes Yes, the engine ECU 70 sets the speed control end flag Fvcend to 0 and sets the holding mode flag Fcnstmd to 1 in step S105. Thus, when a predetermined time has elapsed from the end of speed control, the rotor 23 of the VTC actuator 21 is pressed in the abutting direction with a slight pressing force.

(目標制御入力値算出処理)
メイン制御入力値設定処理を終了すると、エンジンECU70は、図9のステップS11で、下式を用いて目標制御入力値U(k)を算出する。
U(k)=Uctr(k)+Umain(k)
ここで、Uctr(k)は保持入力であり、以下に述べる手順で設定される。
(Target control input value calculation process)
When the main control input value setting process ends, the engine ECU 70 calculates a target control input value U (k) using the following equation in step S11 of FIG.
U (k) = Uctr (k) + Umain (k)
Here, Uctr (k) is a holding input and is set by the procedure described below.

<保持入力値学習処理>
エンジンECU70は、目標制御入力設定制御と並行して、図24のフローチャートにその手順を示す保持入力値学習処理を所定の制御周期(本実施形態では、1sec)で繰り返し実行する。保持入力値学習処理を開始すると、エンジンECU70は、図24のステップS211で位相制御中であるか否かを判定し、この判定がNoであれば保持入力学習を行わずにスタートに戻る。
<Holding input value learning process>
In parallel with the target control input setting control, the engine ECU 70 repeatedly executes a holding input value learning process whose procedure is shown in the flowchart of FIG. 24 at a predetermined control cycle (1 sec in this embodiment). When the holding input value learning process is started, the engine ECU 70 determines whether or not phase control is being performed in step S211 of FIG. 24. If this determination is No, the engine ECU 70 returns to the start without performing holding input learning.

現在が位相制御中であり、ステップS211の判定がYesになると、エンジンECU70は、ステップS212でVTCアクチュエータ21の作動速度Vvtcが所定の閾値Vth以下であるか否かを判定し、この判定がNoであればやはり保持入力学習を行わずにスタートに戻る。なお、作動速度Vvtcが閾値Vth以下となる場合は、VTCアクチュエータ21が殆ど作動してない状態(すなわち、保持状態)である。   If the current phase control is in progress and the determination in step S211 is Yes, the engine ECU 70 determines in step S212 whether the operating speed Vvtc of the VTC actuator 21 is equal to or lower than a predetermined threshold value Vth. If so, return to the start without holding input learning. When the operating speed Vvtc is equal to or lower than the threshold value Vth, the VTC actuator 21 is hardly operated (that is, the holding state).

VTCアクチュエータ21が保持状態であり、ステップS212の判定がYesになると、エンジンECU70は、ステップS213でVTCアクチュエータ21が突当付近であるか否かを判定し、この判定がYesであれば、やはり保持入力学習を行わずにスタートに戻る。本実施形態の場合、ステップS213の判定は、5°<CA<65°を満たすとYesとなる。   When the VTC actuator 21 is in the holding state and the determination in step S212 is Yes, the engine ECU 70 determines in step S213 whether or not the VTC actuator 21 is in the vicinity of the abutment. Return to the start without holding input learning. In the present embodiment, the determination in step S213 is Yes when 5 ° <CA <65 ° is satisfied.

VTCアクチュエータ21が突当付近になく、ステップS213の判定がNoとなると、エンジンECU70は、ステップS214で下式によって保持入力Uctr(k)を学習する。ここで、Uctrintは保持入力初期値であり、α(Ak)は学習値である。
Uctr(k)=Uctrint+α(Ak)
If the VTC actuator 21 is not near the bump and the determination in step S213 is No, the engine ECU 70 learns the holding input Uctr (k) from the following equation in step S214. Here, Uctrint is a holding input initial value, and α (Ak) is a learning value.
Uctr (k) = Uctrint + α (Ak)

学習値α(Ak)は下式によって算出される。
α(Ak)=α(A(k−1))+KP(Ak)・eid(Ak)
ここで、kは制御周期(5ms)、Aはインダクタンス等による遅れを無視できるようにするための係数(本実施形態では、200)であり、Akは1,000ms(1sec)となる。
また、KPは学習ゲインであり、リニアソレノイド31の駆動電流Iと同定ゲインPとから、固定ゲイン法を用いて下式によって求められる。
KP(Ak)
=P・ζ/(1+ζ(Ak)・P・ζ(Ak))
=P/(1+P)
一方、eidは、位相制御入力が0となるように、下式によって算出される。
eid(Ak)=Umain(Ak)
The learning value α (Ak) is calculated by the following equation.
α (Ak) = α (A (k−1)) + KP (Ak) · eid (Ak)
Here, k is a control period (5 ms), A is a coefficient (200 in the present embodiment) for allowing a delay due to inductance or the like to be ignored, and Ak is 1,000 ms (1 sec).
KP is a learning gain, and is obtained from the drive current I of the linear solenoid 31 and the identification gain P by the following equation using the fixed gain method.
KP (Ak)
= P · ζ / (1 + ζ T (Ak) · P · ζ (Ak))
= P / (1 + P)
On the other hand, eid is calculated by the following equation so that the phase control input becomes zero.
eid (Ak) = Umain (Ak)

(速度制御停止処理)
速度制御が終了して(速度制御終了フラグFvcendが1となって)、図9のステップS7の判定がYesになると、エンジンECU70は、ステップS12で、図25のフローチャートにその手順を示す速度制御停止処理を実行する。速度制御停止処理を開始すると、エンジンECU70は、図25のステップS111で前述した速度入力値算出処理における速度制御偏差ed(k)を0とし、ステップS112で同じく位相入力値算出処理におけるフィードバックゲインKadpを0とする(積分機構を停止する)。これにより、速度制御が再び開始される際には、積分機構の作動等に起因する過剰な出力が発生しなくなる。
(Speed control stop process)
When the speed control ends (speed control end flag Fvcend becomes 1) and the determination in step S7 of FIG. 9 becomes Yes, the engine ECU 70 performs speed control whose procedure is shown in the flowchart of FIG. 25 in step S12. Execute stop processing. When the speed control stop process is started, the engine ECU 70 sets the speed control deviation ed (k) in the speed input value calculation process described above in step S111 of FIG. 25 to 0, and also in step S112, the feedback gain Kadp in the phase input value calculation process. Is set to 0 (the integration mechanism is stopped). Thereby, when the speed control is started again, an excessive output due to the operation of the integration mechanism or the like is not generated.

(保持モード移行処理)
速度制御停止処理を終えると、エンジンECU70は、ステップS13で、保持モード移行処理を実行する。すなわち、速度制御終了フラグFvcendを0とすると同時に、保持モードフラグFcnstmdを1とする。
(Retention mode transition process)
When the speed control stop process is finished, the engine ECU 70 executes a holding mode transition process in step S13. That is, the speed control end flag Fvcend is set to 0, and the holding mode flag Fcnstmd is set to 1.

(位相制御移行判定処理)
速度制御フラグFvcが0であり、図9のステップS4の判定がNoとなった場合、エンジンECU70は、ステップS14で現在が保持モード中であるか否かを判定する。そして、この判定がYesであった場合、エンジンECU70は、ステップS15で図26のフローチャートにその手順を示す位相制御移行判定処理を実行する。位相制御移行判定処理を開始すると、エンジンECU70は、図26のステップS121で後述する位相目標値CAcmd(k)が突当付近に無い(5°<CAtgt<65°)か否かを判定し、この判定がNoであればそのまま処理を終了し、YesであればステップS122で保持モードフラグFcnstmdを0とすると同時に位相制御フラグFpcrを1とする。
(Phase control transition judgment process)
When the speed control flag Fvc is 0 and the determination in step S4 of FIG. 9 is No, the engine ECU 70 determines in step S14 whether or not it is currently in the holding mode. If this determination is Yes, the engine ECU 70 executes a phase control transition determination process whose procedure is shown in the flowchart of FIG. 26 in step S15. When the phase control transition determination process is started, the engine ECU 70 determines whether or not a phase target value CAcmd (k) described later in step S121 in FIG. 26 is not near the abutment (5 ° <CAtgt <65 °). If this determination is No, the processing is terminated as it is, and if it is Yes, the holding mode flag Fcnstmd is set to 0 and the phase control flag Fpcr is set to 1 in step S122.

次に、エンジンECU70は、ステップS16で位相制御に移行したか否か(すなわち、位相制御フラグFpcrが1であるか否か)を判定し、この判定がNoであれば保持モードを継続するため、ステップS10に移行して前述のメイン制御入力値設定処理および目標制御入力値算出処理を実行する。   Next, the engine ECU 70 determines whether or not the phase control is shifted to step S16 (that is, whether or not the phase control flag Fpcr is 1). If this determination is No, the holding mode is continued. Then, the process proceeds to step S10, and the aforementioned main control input value setting process and target control input value calculation process are executed.

(位相目標値設定処理)
位相制御フラグFpcrが1となり、ステップS16の判定がYesになると、エンジンECU70は、ステップS17で図27のフローチャートにその手順を示す位相目標値設定処理を実行する。位相目標値設定処理を開始すると、エンジンECU70は、図27のステップS131で各種エンジンパラメータを取得した後、ステップS132で、BMEPとエンジン回転速度Neとに基づいて、図28の定常燃費最適点マップからVTCアクチュエータ21の位相目標値CAcmd(k)を検索/設定する。
(Phase target value setting process)
When the phase control flag Fpcr becomes 1 and the determination in step S16 becomes Yes, the engine ECU 70 executes a phase target value setting process whose procedure is shown in the flowchart of FIG. 27 in step S17. When the phase target value setting process is started, the engine ECU 70 acquires various engine parameters in step S131 in FIG. 27, and then in step S132, based on the BMEP and the engine speed Ne, the steady fuel efficiency optimum point map in FIG. To / from the phase target value CAcmd (k) of the VTC actuator 21.

次に、エンジンECU70は、ステップS133でエンジン運転状態(要求トルク変化率TRQcmd’および負荷の増減(例えば、正味平均有効圧(Brake Mean Effective Pressure:以下、BMEPと記す)の増減)に基づき、図29,図30に示す動作点条件判定マップを用いてエンジン動作点を判定する。図29は加速側の動作点条件判定マップ、図30は減速側の動作点条件判定マップであり、どちらも、要求トルク変化率TRQcmd’が大きい高変化領域で位相零フラグFzeroが1に設定され、要求トルク変化率TRQcmd’が小さい低変化領域で位相保持フラグFcnstが1に設定される。なお、加速側の動作点条件判定マップと減速側の動作点条件判定マップとの間には、制御ハンチング等を防止すべく、所定のヒステリシスが設けられている。   Next, in step S133, the engine ECU 70 determines whether the required torque change rate TRQcmd 'and the load increase / decrease (for example, increase / decrease in net mean effective pressure (hereinafter referred to as BMEP)) 29, the engine operating point is determined using the operating point condition determination map shown in Fig. 30. Fig. 29 is the operating point condition determining map on the acceleration side, and Fig. 30 is the operating point condition determining map on the deceleration side, The phase zero flag Fzero is set to 1 in the high change region where the required torque change rate TRQcmd ′ is large, and the phase holding flag Fcnst is set to 1 in the low change region where the required torque change rate TRQcmd ′ is small. In order to prevent control hunting and the like between the operating point condition determination map and the deceleration-side operating point condition determination map, a predetermined hysteresis It is provided.

次に、エンジンECU70は、ステップS134で、位相零フラグFzeroが1であるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS135で位相目標値CAcmd(k)を0とする。ステップS134の判定がNoであった場合、エンジンECU70は、ステップS136で位相保持フラグFcnstが1であるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS137で位相目標値CAcmd(k)を前回値CAcmd(k−1)のままとする。   Next, in step S134, the engine ECU 70 determines whether or not the phase zero flag Fzero is 1. If this determination is Yes, the phase target value CAcmd (k) is set to 0 in step S135. If the determination in step S134 is No, the engine ECU 70 determines in step S136 whether or not the phase holding flag Fcnst is 1, and if this determination is Yes, in step S137 the phase target value CAcmd (k). To the previous value CAcmd (k−1).

ステップS136の判定もNoであった場合、エンジンECU70は、ステップS138において、ステップS132で設定した位相目標値CAcmd(k)にフィルタリング処理を施す。   If the determination in step S136 is also No, the engine ECU 70 performs a filtering process on the phase target value CAcmd (k) set in step S132 in step S138.

(位相入力値算出処理)
次に、エンジンECU70は、図9のステップS18で、図31のフローチャートにその手順を示す位相入力値算出処理を実行する。位相入力値算出処理を開始すると、エンジンECU70は、図31のステップS141で、下記の手順によって位相制御入力Uphaseを設定する。
(Phase input value calculation process)
Next, in step S18 of FIG. 9, the engine ECU 70 executes a phase input value calculation process whose procedure is shown in the flowchart of FIG. When the phase input value calculation process is started, the engine ECU 70 sets the phase control input Uphase by the following procedure in step S141 in FIG.

先ず、エンジンECU70は、下式に示すカム位相予測モデルを用い、カム位相予測値CA(k+1)を予測する。
CA(k+1)=a・CA(k)+a・CA(k−1)+b・Uphase(k)
+b・Uphase(k−1)+c(k)
ここで、a,a,b,bはモデルパラメータであり、Uphaseは位相制御の制御入力であり、cは外乱推定パラメータである。
First, the engine ECU 70 predicts a cam phase prediction value CA (k + 1) using a cam phase prediction model shown in the following equation.
CA (k + 1) = a 1 · CA (k) + a 2 · CA (k−1) + b 1 · Uphase (k)
+ B 2 · Uphase (k-1) + c (k)
Here, a 1 , a 2 , b 1 , b 2 are model parameters, Uphase is a control input for phase control, and c is a disturbance estimation parameter.

次に、エンジンECU70は、追従性指定パラメータPole(0<Polef_lf<1)を用い、下式により制御用位相目標値CAcmd_f(k)を算出する。
CAcmd_f(k)=Pole・CAcmd_f(k−1)
+(1−Polef_lf)・CAcmd(k)
Next, the engine ECU 70 calculates the control target phase value CAcmd_f (k) by the following equation using the followability designation parameter Pole f (0 <Pole f_lf <1).
CAcmd_f (k) = Pole f · CAcmd_f (k−1)
+ (1-Pole f_lf ) .CAcmd (k)

次に、エンジンECU70は、実位相CA(k)と制御用位相目標値CAcmd_f(k)とから、下式により位相制御偏差e(k)を算出する。
e(k)=CA(k)−CAcmd_f(k)
Next, the engine ECU 70 calculates the phase control deviation e (k) from the actual phase CA (k) and the control phase target value CAcmd_f (k) by the following equation.
e (k) = CA (k) −CAcmd_f (k)

次に、エンジンECU70は、位相制御偏差の今回値e(k)および前回値e(k−1)と応答指定パラメータPole(−1<Pole<0)とから、下式により拡大位相制御偏差σ(k)を算出する。
σ(k)=e(k)+Pole・e(k−1)
Next, the engine ECU 70 calculates the phase control deviation current value e (k), the previous value e (k-1), and the response designation parameter Pole (-1 <Pole <0) according to the following formula to enlarge the phase control deviation σ. (K) is calculated.
σ (k) = e (k) + Pole · e (k−1)

次に、エンジンECU70は、外乱推定誤差Kp・edobs(k)を用い、下式により外乱推定値c(k)を算出する。
c(k)=c(k−1)+Kp・edobs(k)
ここで、Kpおよびedobs(k)は、それぞれ下式によって求められる。
Kp=P/(1+P)
edobs(k)=CA(k)−CAhat(k)
CAhat(k)=a・CA(k−1)+a・CA(k−2)+
・Uphase(k−1)+b・Uphase(k−2)+c(k−1)
なお、本実施形態では、フィードバックゲインKpの推定に固定ゲイン法を用いたが、重み付け最小二乗法等、他の推定方法を採用してもよい。
Next, the engine ECU 70 uses the disturbance estimation error Kp · edobs (k) to calculate a disturbance estimated value c (k) using the following equation.
c (k) = c (k-1) + Kp · edobs (k)
Here, Kp and edobs (k) are obtained by the following equations, respectively.
Kp = P / (1 + P)
edobs (k) = CA (k) −CAhat (k)
CAhat (k) = a 1 · CA (k−1) + a 2 · CA (k−2) +
b 1 · Uphase (k-1) + b 2 · Uphase (k-2) + c (k-1)
In the present embodiment, the fixed gain method is used for estimating the feedback gain Kp, but other estimation methods such as a weighted least square method may be employed.

次に、エンジンECU70は、上述したカム位相予測モデルに基づき、下式によって制御入力値Uphase(k)を算出する。
Uphase(k)=Ueq(k)+Urch(k)
ここで、Ueq(k),Urch(k)は、それぞれ以下の式によって求められる。
Ueq(k)=(1/b)・{(1−Pole−a)・CA(k−1)
+(Pole−a)・CA(k−1)+CAcmd_f(k+1)−c(k)
+(Pole−1)・CAcmd_f(k)+Pole・CAcmd_f(k−1)
−b・Uphase(k−1)}
Urch(k)=(−Krch/b)・σ(k)
edov(k)=Liftin(k)−Liftin_hat(k)
Next, the engine ECU 70 calculates a control input value Uphase (k) by the following equation based on the above-described cam phase prediction model.
Uphase (k) = Ueq (k) + Urch (k)
Here, Ueq (k) and Urch (k) are obtained by the following equations, respectively.
Ueq (k) = (1 / b 1 ) · {(1-Pole-a 1 ) · CA (k−1)
+ (Pole-a 2 ) · CA (k−1) + CAcmd_f (k + 1) −c (k)
+ (Pole-1) · CAcmd_f (k) + Pole · CAcmd_f (k-1)
-B 2 · Uphase (k-1)}
Urch (k) = (− Krch / b 1 ) · σ (k)
edov (k) = Liftin (k)-Liftin_hat (k)

次に、エンジンECU70は、ステップS142で、制御入力値Uphase(k)と、先に求めたリニアソレノイド31の抵抗率Rhat(k)とから、下式を用いて抵抗率補償を行う。
Uphase_f(k)=(Rhat(k)/Rbase)・Uphase(k)
Next, in step S142, the engine ECU 70 performs resistivity compensation using the following expression from the control input value Uphase (k) and the previously obtained resistivity Rhat (k) of the linear solenoid 31.
Uphase_f (k) = (Rhat (k) / Rbase) · Uphase (k)

(速度制御から保持モードへの移行)
ステップS14の判定がNoであった場合、エンジンECU70は、ステップS19で前回の処理時に位相制御が行われていたか否かを判定する。速度制御から移行して未だ位相制御に至っていない場合、ステップS19の判定がNoとなるため、エンジンECU70は、ステップS20で速度制御停止処理(図25)を実行した後、ステップS21で前述した保持モード移行処理を実行する。これにより、速度制御が再び開始される際には、積分機構の作動等に起因する過剰な出力が発生しなくなるとともに、メイン制御入力値Umain(k)が速度制御終了時点から漸減してゆく。
(Transition from speed control to hold mode)
If the determination in step S14 is No, the engine ECU 70 determines in step S19 whether phase control has been performed during the previous process. If the phase control has not been reached yet after the shift from the speed control, the determination in step S19 is No. Therefore, after executing the speed control stop process (FIG. 25) in step S20, the engine ECU 70 holds the above-described holding in step S21. Execute mode transition processing. As a result, when the speed control is started again, an excessive output due to the operation of the integrating mechanism or the like is not generated, and the main control input value Umain (k) gradually decreases from the end of the speed control.

(位相制御中)
VTCアクチュエータ21が位相制御中であり、ステップS19の判定がYesとなった場合、エンジンECU70は、ステップS22で速度制御停止処理(図25)を実行する。これにより、速度制御が再び開始される際には、積分機構の作動等に起因する過剰な出力が発生しなくなる。次に、エンジンECU70は、ステップS17の位相目標値設定処理(図27)と、ステップS18の位相入力値算出処理(図31)とを実行する。
(During phase control)
If the VTC actuator 21 is under phase control and the determination in step S19 is Yes, the engine ECU 70 executes speed control stop processing (FIG. 25) in step S22. Thereby, when the speed control is started again, an excessive output due to the operation of the integration mechanism or the like is not generated. Next, the engine ECU 70 executes a phase target value setting process (FIG. 27) in step S17 and a phase input value calculation process (FIG. 31) in step S18.

(速度制御の作用)
速度制御入力値Ud(k)に基づく目標制御入力値U(k)がリニアソレノイド31に出力されると(すなわち、VTCアクチュエータ21が速度制御されると)、図32のグラフに実線で示すように、カム位相CAの変化速度(角速度)が急峻に立ち上がり、カム位相CAは遅角側あるいは進角側に速やかに変化する。なお、図32はカム位相CAが遅角側に変化する状態を示しており、同図から、速度目標値に基づく速度制御(実線で示す)を行うと、位相目標値に基づく位相制御を行った場合(破線で示す)に較べ、カム位相CAの最遅角位置への変化が遅滞なくかつ短時間で実現されることが判る。
(Action of speed control)
When the target control input value U (k) based on the speed control input value Ud (k) is output to the linear solenoid 31 (that is, when the speed of the VTC actuator 21 is controlled), as shown by the solid line in the graph of FIG. In addition, the change speed (angular velocity) of the cam phase CA rises steeply, and the cam phase CA changes rapidly to the retard side or the advance side. FIG. 32 shows a state in which the cam phase CA changes to the retard side. From FIG. 32, when speed control based on the speed target value (shown by a solid line) is performed, phase control based on the phase target value is performed. It can be seen that the change of the cam phase CA to the most retarded position is realized without delay and in a short time compared to the case (indicated by a broken line).

(保持モードの作用)
VTCアクチュエータ21が速度制御終了時点から保持モードに移行すると、図33のグラフに示すように、カム位相CAが最遅角位置あるいは最進角位置で保持されたまま、制御入力値U(k)が保持入力値に微少値を加算した小さなものとなる。そのため、位相制御が再開された際には、保持モードを経由しない場合に較べ、カム位相CAが速やかに変化し、制御遅れに起因するエンジンレスポンスの低下等が効果的に抑制される。
(Operation of holding mode)
When the VTC actuator 21 shifts to the holding mode from the end of speed control, as shown in the graph of FIG. 33, the control input value U (k) while the cam phase CA is held at the most retarded position or the most advanced position. Becomes a small value obtained by adding a minute value to the held input value. Therefore, when the phase control is resumed, the cam phase CA changes more rapidly than in the case where the holding mode is not passed, and a decrease in engine response due to the control delay is effectively suppressed.

≪実施形態の効果≫
本実施形態では、以上述べた手順でリニアソレノイド31の制御入力値U(k)を算出するようにしたため、急加減速時に速度制御によってVTCアクチュエータ21を最遅角状態あるいは最進角状態に迅速に作動させることができる。また、速度制御の終了時点で保持モードに移行し、制御入力値U(k)(すなわち、作動油圧)をごく小さな値とするようにしたため、位相制御の再開時における制御遅れが効果的に抑制される。また、リニアソレノイド31の抵抗率に応じて目標駆動電圧を補償するようにしたため、より高い精度をもってリニアソレノイド31(すなわち、VTCアクチュエータ21)を駆動制御できる。
<< Effects of Embodiment >>
In the present embodiment, since the control input value U (k) of the linear solenoid 31 is calculated according to the procedure described above, the VTC actuator 21 is quickly brought into the most retarded state or the most advanced angle state by speed control during sudden acceleration / deceleration. Can be operated. In addition, the mode shifts to the holding mode at the end of the speed control, and the control input value U (k) (that is, the hydraulic pressure) is set to a very small value, so that the control delay at the time of resuming the phase control is effectively suppressed. Is done. Further, since the target drive voltage is compensated according to the resistivity of the linear solenoid 31, the linear solenoid 31 (that is, the VTC actuator 21) can be driven and controlled with higher accuracy.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は本発明を直列4気筒DOHCガソリンエンジンに適用したものであるが、ディーゼルエンジン等にも当然に適用可能である。また、上記実施形態で吸気カムシャフト側にVTCアクチュエータを備えたものに言及したが、排気カムシャフト側にVTCアクチュエータを備えたカム位相可変型内燃機関に適用してもよい。また、上記実施形態ではOPAとCTAとを備えたVTCアクチュエータを採用したが、OPAとCTAとのどちらか一方のみを備えたVTCアクチュエータを採用してもよい。その他、VTCアクチュエータの作動角を始め、エンジンや可変動弁装置の具体的構成等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。   Although the description of the specific embodiment is finished as above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, although the above embodiment is an application of the present invention to an in-line four-cylinder DOHC gasoline engine, it can naturally be applied to a diesel engine or the like. In the above embodiment, the intake camshaft is provided with the VTC actuator. However, the present invention may be applied to a cam phase variable internal combustion engine having the exhaust camshaft with the VTC actuator. Moreover, although the VTC actuator provided with OPA and CTA was employ | adopted in the said embodiment, you may employ | adopt the VTC actuator provided only with either one of OPA and CTA. In addition, the operating angle of the VTC actuator, the specific configuration of the engine and the variable valve operating device, and the like can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.

4 吸気カムシャフト
10 クランクシャフト
18 吸気側カム角センサ
19 アクセルペダルセンサ(運転操作状態検出手段)
20 ECONスイッチ(運転モード切換手段)
21 VTCアクチュエータ
22 ハウジング(第1回転部材)
23 ロータ(第2回転部材)
29 スプールバルブ(カム位相切換手段)
31 リニアソレノイド
61 第1OPA
62 第1OPA
63 CTA
70 エンジンECU
72 上位司令部
73 カム位相変化速度推定部
74 位相制御部(位相制御手段)
75 速度制御部(速度制御手段)
76 保持モード制御部(保持制御手段)
77 保持入力値学習部(保持制御量学習手段)
78 制御選択部(制御選択手段)
79 抵抗率補償部(抵抗率補償手段)
E エンジン(カム位相可変型内燃機関)
4 intake camshaft 10 crankshaft 18 intake-side cam angle sensor 19 accelerator pedal sensor (driving operation state detection means)
20 ECON switch (operation mode switching means)
21 VTC actuator 22 Housing (first rotating member)
23 Rotor (second rotating member)
29 Spool valve (cam phase switching means)
31 Linear solenoid 61 1st OPA
62 1st OPA
63 CTA
70 Engine ECU
72 High-order command section 73 Cam phase change speed estimation section 74 Phase control section (phase control means)
75 Speed controller (speed control means)
76 Holding mode control unit (holding control means)
77 Holding input value learning unit (holding control amount learning means)
78 Control selection section (control selection means)
79 Resistivity compensation section (Resistivity compensation means)
E engine (cam phase variable internal combustion engine)

Claims (15)

所定の角度範囲をもってカム位相が可変制御されるカム位相可変型内燃機関であって、
クランクシャフトに同期して回転する第1回転部材と、
カムシャフトと一体に回転するとともに前記第1回転部材に相対回転可能に連結される第2回転部材と、
前記第1回転部材および前記第2回転部材の間に形成された進角側油室と遅角側油室とに連絡する作動油回路を切り換えることにより、カム位相を進角と遅角と保持との間でシフトさせるカム位相切換手段と、
運転者による運転操作状態を検出する運転操作状態検出手段と、
機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、
前記運転操作状態検出結果と機関運転状態検出結果の少なくとも一方から目標角速度を設定し、当該目標角速度に基づいて前記カム位相変化速度を制御する速度制御手段と、
前期運転操作状態検出結果と機関運転状態検出結果の少なくとも一方から目標カム位相を設定し、当該目標カム位相に基づいて、前記カム位相を制御する位相制御手段と、
前記運転操作状態検出手段の検出結果と前記機関運転状態検出手段の検出結果との少なくとも一方に基づき、前記速度制御と前記位相制御とのどちらか一方を選択する制御選択手段と、
前記速度制御の終了を判定する速度制御終了判定手段と、
前記速度制御終了判定手段によって速度制御が終了したと判定された場合、速度制御終了時点でのカム位相を当該速度制御の方向に所定の付勢力をもって保持制御する保持制御手段と
を備えたことを特徴とするカム位相可変型内燃機関。
A cam phase variable internal combustion engine in which the cam phase is variably controlled within a predetermined angle range,
A first rotating member that rotates in synchronization with the crankshaft;
A second rotating member that rotates integrally with the camshaft and is connected to the first rotating member so as to be relatively rotatable;
The cam phase is maintained at the advance angle and the retard angle by switching the hydraulic fluid circuit connected between the advance angle side oil chamber and the retard angle side oil chamber formed between the first rotation member and the second rotation member. Cam phase switching means for shifting between
Driving operation state detection means for detecting the driving operation state by the driver;
Engine operating state detecting means for detecting the engine operating state;
A speed control means for setting a target angular velocity from at least one of the driving operation state detection result and the engine operating state detection result and controlling the cam phase change speed based on the target angular velocity;
A phase control means for setting a target cam phase from at least one of the previous operation operation state detection result and the engine operation state detection result, and controlling the cam phase based on the target cam phase;
Control selection means for selecting either the speed control or the phase control based on at least one of the detection result of the driving operation state detection means and the detection result of the engine operation state detection means;
Speed control end determination means for determining the end of the speed control;
A holding control means for holding and controlling the cam phase at the end of the speed control in the direction of the speed control with a predetermined urging force when the speed control end judging means determines that the speed control has ended. A variable cam phase internal combustion engine.
前記位相制御において、カム位相を保持するための保持制御量を逐次学習する保持制御量学習手段を備え、
前記保持制御手段は、前記保持制御量に対して前記速度制御の方向への付加制御量を加えることで前記付勢力を設定することを特徴とする、請求項1に記載されたカム位相可変型内燃機関。
In the phase control, comprising a holding control amount learning means for sequentially learning a holding control amount for holding the cam phase,
2. The cam phase variable type according to claim 1, wherein the holding control unit sets the urging force by adding an additional control amount in the speed control direction to the holding control amount. 3. Internal combustion engine.
前記保持制御手段は、前記速度制御終了判定手段によって速度制御が終了したと判定された場合、速度制御終了時点での制御量から前記付勢力を与える制御量に向けて、所定の漸減量をもって制御量を漸減させることを特徴とする、請求項2に記載されたカム位相可変型内燃機関。   When the speed control end determination means determines that the speed control has ended, the holding control means controls the holding control means with a predetermined gradual decrease amount from the control amount at the time of speed control end to the control amount that gives the urging force. 3. The variable cam phase internal combustion engine according to claim 2, wherein the amount is gradually decreased. 前記制御選択手段は、急加速時あるいは急減速時に前記速度制御手段を選択することを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。   4. The variable cam phase internal combustion engine according to claim 1, wherein the control selection unit selects the speed control unit during sudden acceleration or sudden deceleration. 5. 前記制御選択手段は、機関回転速度、機関負荷および実カム位相の少なくとも1つと、要求トルク変化速度とに基づいて前記選択を行うことを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。   The control selection means performs the selection based on at least one of an engine rotational speed, an engine load, and an actual cam phase, and a required torque change speed. The cam phase variable internal combustion engine described in the paragraph. 前記制御選択手段は、機関負荷の増加速度が高い場合に前記速度制御手段を選択することを特徴とする、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。   The cam phase variable internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the control selection means selects the speed control means when the increase speed of the engine load is high. . 前記制御選択手段は、目標カム位相と実カム位相との差が大きい場合に前記速度制御手段を選択することを特徴とする、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。   The cam according to any one of claims 1 to 6, wherein the control selection unit selects the speed control unit when a difference between a target cam phase and an actual cam phase is large. Variable phase internal combustion engine. 前記制御選択手段は、実カム位相が突き当て付近であり、かつ実カム位相の変化速度が所定値を下回った場合に前記位相制御手段を選択することを特徴とする、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。   The control selection means selects the phase control means when the actual cam phase is in the vicinity of abutment and the change speed of the actual cam phase is lower than a predetermined value. The cam phase variable internal combustion engine according to claim 7. 前記速度制御手段が積分項を含むフィードバック制御を実行し、
当該速度制御手段は、前記制御選択手段によって位相制御手段が選択された場合、前記積分項を停止させることを特徴とする、請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。
The speed control means performs feedback control including an integral term;
The cam phase according to any one of claims 1 to 8, wherein the speed control means stops the integral term when the phase control means is selected by the control selection means. Variable internal combustion engine.
前記速度制御手段は、機関回転速度、機関負荷および実カム位相の少なくとも1つと、要求トルク変化速度とに基づいて速度目標値を設定することを特徴とする、請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。   The speed control means sets a speed target value based on at least one of an engine rotational speed, an engine load, and an actual cam phase, and a required torque change speed. A cam phase variable internal combustion engine according to claim 1. 前記速度制御手段は、機関回転速度、機関負荷および実カム位相の少なくとも1つと、要求トルク変化速度とに基づいて要求空気量変化速度を算出し、当該要求空気量変化速度に基づいて前記速度目標値を設定することを特徴とする、請求項10に記載されたカム位相可変型内燃機関。   The speed control means calculates a required air amount change speed based on at least one of the engine rotational speed, the engine load and the actual cam phase, and a required torque change speed, and the speed target based on the required air amount change speed. The cam phase variable internal combustion engine according to claim 10, wherein a value is set. 前記位相制御手段が積分項を含むフィードバック制御を実行し、
前記位相制御手段は、前記制御選択手段によって速度制御手段が選択された場合、前記積分項を停止させることを特徴とする、請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。
The phase control means performs feedback control including an integral term;
The cam phase according to any one of claims 1 to 11, wherein the phase control means stops the integral term when the speed control means is selected by the control selection means. Variable internal combustion engine.
前記位相制御手段は、機関回転速度と要求トルクとに基づいて位相目標値を設定することを特徴とする、請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。   The cam phase variable internal combustion engine according to any one of claims 1 to 12, wherein the phase control means sets a phase target value based on an engine speed and a required torque. . 燃費優先モードを含む運転モードのうちの1つが運転者によって選択される運転モード切換手段を備え、
前記燃費優先モードが運転者によって選択された場合、前記位相制御から前記速度制御に切り換える閾値を高くすることを特徴とする、請求項1〜請求項13のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。
One of driving modes including a fuel efficiency priority mode is provided with a driving mode switching means selected by the driver,
The cam phase according to any one of claims 1 to 13, wherein when the fuel efficiency priority mode is selected by a driver, a threshold value for switching from the phase control to the speed control is increased. Variable internal combustion engine.
前記カム位相切換手段がリニアソレノイドによって駆動され、
当該リニアソレノイドの抵抗率の変化を補償する抵抗率補償手段を更に備えたことを特徴とする、請求項1〜請求項14のいずれか一項に記載されたカム位相可変型内燃機関。
The cam phase switching means is driven by a linear solenoid;
The variable cam phase internal combustion engine according to any one of claims 1 to 14, further comprising resistivity compensation means for compensating for a change in resistivity of the linear solenoid.
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