JPH0583723B2 - - Google Patents

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JPH0583723B2
JPH0583723B2 JP57222090A JP22209082A JPH0583723B2 JP H0583723 B2 JPH0583723 B2 JP H0583723B2 JP 57222090 A JP57222090 A JP 57222090A JP 22209082 A JP22209082 A JP 22209082A JP H0583723 B2 JPH0583723 B2 JP H0583723B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve timing
control circuit
rotation speed
camshaft
control
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57222090A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS59113227A (en
Inventor
Norihiko Nakamura
Toyoichi Umehana
Yoshiaki Shibata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP57222090A priority Critical patent/JPS59113227A/en
Publication of JPS59113227A publication Critical patent/JPS59113227A/en
Publication of JPH0583723B2 publication Critical patent/JPH0583723B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34403Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft
    • F01L1/34406Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft the helically teethed sleeve being located in the camshaft driving pulley

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

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

可変バルブタイミング機構としては種々のタイ
プのものがあるが例えば本出願人の提案に係るカ
ム軸側のインナスリープとタイミングプーリ側の
アウタスリープとに近接する一対のスリツトを設
けたものがある。その一対のスリツトは相互に傾
斜する方向に延びてそのスリツト内にはローラベ
アリングが設置される。ローラベアリングはカム
軸方向に移動可能な筒状移動体により担持され
る。回転駆動モータは、その出力軸上のねじ部及
びこれに係合するナツトより成る回転運動−直線
運動変換手段を介し前記移動体に連結される。制
御回路によつて制御されるモータの回転方向に応
じて交差スリツト内をローラベアリングはカム軸
方向に移動しこれが一対のスリーブの相対回転を
惹起させる。その結果バルブタイミングが、モー
タの一方向への回転極限位置と他方向への回転極
限位置との間で2段階に変化する。
There are various types of variable valve timing mechanisms, such as one proposed by the present applicant in which a pair of slits are provided adjacent to an inner sleeper on the camshaft side and an outer sleeper on the timing pulley side. The pair of slits extend in directions that are inclined to each other, and a roller bearing is installed within the slits. The roller bearing is supported by a cylindrical moving body that is movable in the camshaft direction. The rotary drive motor is connected to the movable body through a rotary motion-to-linear motion conversion means consisting of a threaded portion on its output shaft and a nut that engages with the threaded portion. Depending on the direction of rotation of the motor controlled by the control circuit, the roller bearing moves in the direction of the camshaft within the intersecting slits, causing relative rotation of the pair of sleeves. As a result, the valve timing changes in two stages between the maximum rotational position of the motor in one direction and the maximum rotational position in the other direction.

可変バルブタイミング機構を備えている場合、
バルブタイミングは一定ではなくエンジンの運転
状態によつて変化するべきものである。即ち、可
変バルブタイミング機構は制御回路からの制御信
号を受ける電動モータ等の駆動手段を備えてお
り、制御回路からのバルブタイミング制御信号に
より駆動モータは所期のバルブタイミンングへの
制御を行う。ところが始動時にはクランキング時
のスタータの負荷等を原因とするバツテリ電圧の
低下があるため、モータは所期の駆動力を得るこ
とができず、制御回路によりバルブタイミングを
制御しようとしてもバルブタイミングを所期の値
に制御できず、制御性が悪化する恐れがあつた。
If equipped with a variable valve timing mechanism,
Valve timing is not constant and should change depending on the operating condition of the engine. That is, the variable valve timing mechanism includes a drive means such as an electric motor that receives a control signal from a control circuit, and the drive motor controls the valve timing to a desired timing based on the valve timing control signal from the control circuit. However, at startup, the battery voltage drops due to the load on the starter during cranking, so the motor is unable to obtain the desired driving force, and even if the control circuit attempts to control the valve timing, the valve timing cannot be adjusted. It could not be controlled to the desired value, and there was a risk that controllability would deteriorate.

この発明は可変バルブタイミング機構を備えた
内燃機関において始動時のバルブタイミングの変
動の防止を課題とし、バツテリ電圧の下がる始動
時にバルブタイミング制御を禁止することをその
解決手段とするものである。
This invention aims to prevent fluctuations in valve timing during startup in an internal combustion engine equipped with a variable valve timing mechanism, and its solution is to prohibit valve timing control during startup when battery voltage drops.

本発明のバルブタイミング制御装置は、可変バ
ルブタイミング機構と、制御回路とより成り、 可変バルブタイミング機構は、制御回路からの
制御信号を受ける電気式駆動手段と、該電気式駆
動手段の出力軸の運動をカム軸の軸線と平行な方
向に伝達する伝動手段と、該伝動手段に連結さ
れ、かつカム軸と同軸に回転可能に設けられて、
クランク軸に連結される回転被駆動部材の、カム
軸に対する相対角度位置としてのバルブタイミン
グを制御する相対角度制御手段とより成り、前記
制御回路からの制御信号に応じて電気式駆動手段
は前記電動手段を介して前記相対角度制御手段に
よるバルブタイミングを多段階に制御し、 前記制御回路は、 エンジン回転数の検知を行う手段と、 回転数がアイドル回転数より相当低いがクラン
キング回転数より大きい所定値以上であるか否か
の判定を行う手段と、 回転数が上記所定値以上と判定したときはバル
ブタイミングが運転条件に応じて定まる所定値と
なるように可変バルブタイミング機構への制御信
号を形成する手段と、 回転数が所定値以下と判定したときは、エンジ
ン運転条件に係わらず固定のバルブタイミングに
維持されるように可変バルブタイミング機構への
制御信号を形成する手段より成る。
The valve timing control device of the present invention includes a variable valve timing mechanism and a control circuit, and the variable valve timing mechanism includes an electric drive means that receives a control signal from the control circuit, and an output shaft of the electric drive means. a transmission means for transmitting motion in a direction parallel to the axis of the camshaft; a transmission means connected to the transmission means and rotatably provided coaxially with the camshaft;
and a relative angle control means for controlling the valve timing as a relative angular position of a rotary driven member connected to the crankshaft with respect to the camshaft, and the electric drive means controls the electric drive means in response to a control signal from the control circuit. The control circuit controls the valve timing by the relative angle control means in multiple stages through means, and the control circuit includes means for detecting the engine rotation speed, and a rotation speed considerably lower than the idle rotation speed but higher than the cranking rotation speed. means for determining whether or not the rotation speed is at least a predetermined value; and a control signal for the variable valve timing mechanism so that the valve timing becomes a predetermined value determined according to operating conditions when the rotation speed is determined to be at least the predetermined value. and means for forming a control signal to the variable valve timing mechanism so that the valve timing is maintained at a fixed value regardless of engine operating conditions when the rotational speed is determined to be below a predetermined value.

本発明の作動においては、機関の始動時、エン
ジン回転数が検出され、エンジン回転数が所定値
以下のときはバルブタイミングは或る値に固定さ
れる。
In the operation of the present invention, when the engine is started, the engine speed is detected, and when the engine speed is below a predetermined value, the valve timing is fixed at a certain value.

エンジン回転数が所定値を越えたときにバルブ
タイミングは運転状態に応じた値に多段階に制御
される。
When the engine speed exceeds a predetermined value, the valve timing is controlled in multiple stages according to the operating state.

本発明ではエンジン回転数が所定値より小さい
ときにバルブタイミングの可変制御を禁止し、バ
ルブタイミングを或る値に固定しているため、エ
ンジン回転数の低いクランキングのようなバツテ
リ電圧が低いときにバルブタイミングの制御が行
われることがなく、電気式駆動手段を作動させた
とすると発生することがあり得る、電気式駆動手
段の駆動力不足による制御性の悪化を防止するこ
とができる効果がある。
In the present invention, when the engine speed is lower than a predetermined value, variable valve timing control is prohibited and the valve timing is fixed at a certain value, so when the battery voltage is low, such as during cranking at a low engine speed. This has the effect of preventing deterioration of controllability due to insufficient driving force of the electric drive means, which may occur if the electric drive means is operated without valve timing control being performed during the operation. .

以下添附図面によつて説明すると、1はシリン
ダブロツク、2はシリンダヘツド、3はシリンダ
ヘツドカバー、4は吸気管、6はスロツトル弁、
8は排気管である。10はクランク軸でコネクテ
イングロツド12を介しピストン14に連結され
る。カム軸18上にカム20が形成され、カム2
0はロツカアーム22,23を介して吸気弁2
4、排気弁25にバルブスプリング26に抗して
作用する。カム軸18の一端にタイミングプーリ
28が相対回転可能に位置し、タイミングベルト
30を介してクランク軸10上のプーリ32に巻
掛けられている。回転被駆動部材としてのタイミ
ングプーリ28とカム軸18とは本発明に係る可
変バルブタイミング機構34によつて連結され
る。
Referring to the attached drawings, 1 is a cylinder block, 2 is a cylinder head, 3 is a cylinder head cover, 4 is an intake pipe, 6 is a throttle valve,
8 is an exhaust pipe. A crankshaft 10 is connected to a piston 14 via a connecting rod 12. A cam 20 is formed on the camshaft 18, and the cam 2
0 is connected to the intake valve 2 via the rocker arms 22 and 23.
4. Acts on the exhaust valve 25 against the valve spring 26. A timing pulley 28 is located at one end of the camshaft 18 so as to be relatively rotatable, and is wound around a pulley 32 on the crankshaft 10 via a timing belt 30. The timing pulley 28 as a rotationally driven member and the camshaft 18 are connected by a variable valve timing mechanism 34 according to the present invention.

バルブタイミング制御装置34は第2図にその
構成が示される。可変バルブタイミング機構34
は、本発明によれば、後述の制御回路60からの
制御信号を受ける電気式駆動手段と、該電気式駆
動手段の出力軸の運動をカム軸の軸線と平行な方
向に伝達する伝動手段と、該伝動手段に連結さ
れ、かつカム軸と同軸に回転可能に設けられて、
クランク軸に連結される回転被駆動部材(実施例
では前記のようにタイミングプーリ28)の、カ
ム軸に対する相対角度位置としてのバルブタイミ
ングを制御する相対角度制御手段とより構成され
る。まず、相対角度制御手段について説明する
と、カム軸18の一端にウンナスリーブ36がボ
ルト37によつて固設される。前記のタイミング
プーリ28はこのインナスリーブ36上に軸受3
9によつて取付けられる。タイミングプーリ28
のボス部からはインナスリーブ36と同軸となる
ようにアウタスリーブ38が一体に延びている。
インナスリーブ36とアウタスリーブ38とは近
接するスリツト40及び42を備える。第3図の
如くその一方40は真直ぐであるが他方42は傾
斜しており、その結果相互に交差する関係にあ
る。スリツト40及び42内には夫々ベアリング
44及び46が位置している。ベアリング44及
び46は、カム軸の方向に沿つて往復する筒状の
移動体48から半径方向に一体に延びる軸部4
8′上に軸支されている。以上の実施例では、イ
ンナスリーブ36、ボルト37、軸受39、アウ
タスリーブ38、スリツト40,42、ベアリン
グ44,46、及び移動体48が本発明の相対角
度制御手段を構成する。
The configuration of the valve timing control device 34 is shown in FIG. Variable valve timing mechanism 34
According to the present invention, the electric drive means receives a control signal from a control circuit 60, which will be described later, and the transmission means transmits the movement of the output shaft of the electric drive means in a direction parallel to the axis of the camshaft. , connected to the transmission means and rotatably provided coaxially with the camshaft,
It is comprised of a relative angle control means for controlling valve timing as a relative angular position of a rotary driven member (timing pulley 28 as described above in the embodiment) connected to the crankshaft with respect to the camshaft. First, the relative angle control means will be explained. An under sleeve 36 is fixed to one end of the camshaft 18 with a bolt 37. The timing pulley 28 has a bearing 3 on this inner sleeve 36.
Attached by 9. timing pulley 28
An outer sleeve 38 extends coaxially with the inner sleeve 36 from the boss portion thereof.
Inner sleeve 36 and outer sleeve 38 have adjacent slits 40 and 42. As shown in FIG. 3, one of them 40 is straight, while the other 42 is slanted, so that they cross each other. Bearings 44 and 46 are located within the slits 40 and 42, respectively. The bearings 44 and 46 are connected to a shaft portion 4 that integrally extends in the radial direction from a cylindrical moving body 48 that reciprocates along the direction of the camshaft.
8'. In the above embodiment, the inner sleeve 36, bolt 37, bearing 39, outer sleeve 38, slits 40, 42, bearings 44, 46, and moving body 48 constitute the relative angle control means of the present invention.

50は電気式駆動手段としてのステツプモータ
であり、伝動手段を介して移動体48に連結され
る。この伝動手段はいわゆるリサーキユレーテイ
ングボールねじとして構成される。即ち、モータ
50の出力軸50′上に外ねじが切られ、ナツト
52には無端の内ねじが切られ、ボール54がこ
れらのねじ条間に位置している。モータ50のハ
ウジングから延びるガイド棒51はナツト52に
形成されるカム軸方向がガイド溝52′と嵌合し
ている。かかる構造よりして、モータ50の出力
軸50′の回転運動がナツト52の直線運動に変
換されることは明らかであろう。ナツト52はベ
アリング55を介して移動体48に連結され、ベ
アリング44及び46がカム軸方向に駆動され
る。
Reference numeral 50 denotes a step motor as an electric drive means, which is connected to the movable body 48 via a transmission means. This transmission means is constructed as a so-called recirculating ball screw. That is, an external thread is cut on the output shaft 50' of the motor 50, an endless internal thread is cut on the nut 52, and a ball 54 is located between these threads. A guide rod 51 extending from the housing of the motor 50 is fitted with a guide groove 52' in the direction of a camshaft formed in a nut 52. It will be clear that with such a structure, the rotational movement of the output shaft 50' of the motor 50 is converted into a linear movement of the nut 52. The nut 52 is connected to the movable body 48 via a bearing 55, and the bearings 44 and 46 are driven in the camshaft direction.

56はケースであり一端ボルト57によつてタ
イミングプーリ28のハブ部に固定され、他端は
ベアリング58によつてモータハウジングに回転
自在に連結される。59はタイミングベルトカバ
ーであり、本発明の可変バルブタイミング機構3
4をも含めてタイミングベルト30を収納してい
る。
Reference numeral 56 denotes a case, one end of which is fixed to the hub portion of the timing pulley 28 by a bolt 57, and the other end rotatably connected to the motor housing by a bearing 58. 59 is a timing belt cover, and variable valve timing mechanism 3 of the present invention
The timing belt 30 including timing belt 4 is housed therein.

クランク軸10の回転はタイミングプーリ3
2、タイミングベルト30を介してタイミングプ
ーリ28に伝えられる。タイミングプーリ28の
回転は、これに一体なアウタスリープ38のスリ
ツト42内に位置するローラベアリング46を介
して、軸部48′に伝えられる。軸部48′の回転
は、スリツト40内に位置するローラベアリング
44よりインナスリーブ36に伝わり、カム軸1
8は回転駆動される。カム軸18上のカム20が
山のところに来るとロツカアーム22,23を介
してバルブ24,25のステムを押し、バルブス
プリング26に抗してバルブ24,25の開弁を
行う。
The rotation of the crankshaft 10 is controlled by the timing pulley 3.
2. It is transmitted to the timing pulley 28 via the timing belt 30. The rotation of the timing pulley 28 is transmitted to the shaft portion 48' via a roller bearing 46 located within a slit 42 of an outer sleeve 38 integral with the timing pulley 28. The rotation of the shaft portion 48' is transmitted to the inner sleeve 36 from the roller bearing 44 located in the slit 40, and the rotation of the cam shaft 1 is transmitted to the inner sleeve 36.
8 is rotationally driven. When the cam 20 on the camshaft 18 reaches the peak, it pushes the stems of the valves 24, 25 via the rocker arms 22, 23, and opens the valves 24, 25 against the valve spring 26.

ステツプモータ50が駆動されると、その出力
軸50′が回りナツト52は第2図のA又はB方
向に動く。そのため、ナツト52と一緒に動く移
動体48の軸部上に設けたローラベアリング44
及び46も同方向に夫々のスリツト40及び42
内を動く。スリツト40及び42は第3の如く相
互に交差しているためベアリング44及び46の
カム軸方向における直線運動はインナスリーブ3
6とアウタスリーブ38との、第3図のC又はD
方向における相対回転に変換される。従つて、被
駆動側であるインナスリーブ36に連結されたカ
ム軸18の、駆動側であるアウタスリーブ38即
ちタイミングプーリ28更にはクランク軸10に
対する位相は変化する。そのため、バルブ24,
25にカム20が作用するときのクランク角度位
置であるバルブタイミングが可変となる。そのバ
ルブタイミングはカム軸方向における移動体48
の位置、換言すれば基準位置からのステツプモー
タ50の回転角度に応じて定められる。
When the step motor 50 is driven, its output shaft 50' rotates and the nut 52 moves in the direction A or B in FIG. Therefore, the roller bearing 44 provided on the shaft of the movable body 48 that moves together with the nut 52
and 46 also have respective slits 40 and 42 in the same direction.
move within. Since the slits 40 and 42 intersect with each other as shown in the third slit, the linear movement of the bearings 44 and 46 in the camshaft direction is limited to the inner sleeve 3.
6 and the outer sleeve 38, C or D in FIG.
Converted to relative rotation in direction. Therefore, the phase of the camshaft 18 connected to the inner sleeve 36 on the driven side with respect to the outer sleeve 38 on the driving side, that is, the timing pulley 28 and the crankshaft 10 changes. Therefore, the valve 24,
The valve timing, which is the crank angle position when the cam 20 acts on the valve 25, is variable. The valve timing is determined by the moving body 48 in the camshaft direction.
In other words, it is determined according to the rotation angle of the step motor 50 from the reference position.

上述の構造によりモータ50の回転に応じて連
続的に変化したバルブタイミングが取り得ること
が明らかであるが、本発明ではこのことに着目し
エンジン運転条件に応じてステツプモータの回転
角度を変え、多段階でバルブタイミングを制御し
ようとしており、その原理は次の通りである。即
ち、バルブタイミングは、エンジンの運転条件、
例えばエンジン回転数Ne、負荷を代表する吸気
管圧力Pb、水温THW等で定まり、例えばNe
Pbとについていえば第4図の如く等高線v1,v2
…に従つて変化する。第4図の様な等高線はテー
ブルとしてコンピユータのメモリに記憶されてお
り、機関の運転中に実測される回転数Ne、吸気
管圧力Pb等よりテーブル中の一点が目標バルブ
タイミング位置として計算設定され、この目標値
と実際のバルブタイミング位置との偏差が計算さ
れ、その偏差に相当したステツプ分だけステツプ
モータ50を回転させ、これによつて、バルブタ
イミングを常に目標値に維持するものである。ま
た始動時についていうと、クランキングの回転数
が低いため、精度の良い制御ができない。始動時
にバルブタイミングを初期化するのは困難がある
ので、エンジン停止時にそのようなバルブタイミ
ングの初期化(イニシヤライズ)を行い、始動時
回転が低いときには前述のようなバルブタイミン
グの制御を何も行わなくても、バルブタイミング
はその初期化された値に維持される。
It is clear that the above-mentioned structure allows valve timing to be continuously changed according to the rotation of the motor 50, but the present invention focuses on this and changes the rotation angle of the step motor according to the engine operating conditions. We are trying to control valve timing in multiple stages, and the principle is as follows. In other words, valve timing depends on engine operating conditions,
For example, it is determined by the engine speed N e , the intake pipe pressure P b representing the load, the water temperature THW, etc.
Regarding P b , as shown in Figure 4, the contour lines v 1 , v 2 ,
It changes according to... The contour lines shown in Figure 4 are stored in the computer memory as a table, and a point in the table is calculated as the target valve timing position based on the rotational speed N e , intake pipe pressure P b, etc. actually measured during engine operation. The valve timing is set, the deviation between this target value and the actual valve timing position is calculated, and the step motor 50 is rotated by steps corresponding to the deviation, thereby constantly maintaining the valve timing at the target value. be. Also, when starting the engine, since the cranking speed is low, precise control cannot be achieved. Since it is difficult to initialize the valve timing at startup, such valve timing is initialized when the engine is stopped, and when the engine speed is low at startup, no valve timing control as described above is performed. If not, the valve timing is maintained at its initialized value.

60は可変バルブタイミング機構34を駆動す
ることにより本発明に係るバルブタイミング制御
を行う制御回路でありマイクロコンピユータとし
ての機能を持つ。制御回路60には種々の運転条
件検知センサ群からの信号が入力している。吸気
管圧力センサ62は吸気管4に設けられ吸気管圧
力Pbを検知する。回転数センサ64はクランク
軸上に設けた検知片64′の位置に応じたパルス
信号を発生する。また水温センサ66はシリンダ
ブロツク1のところに設けられ冷却水温を検知す
る。
A control circuit 60 performs valve timing control according to the present invention by driving the variable valve timing mechanism 34, and has a function as a microcomputer. Signals from various operating condition detection sensor groups are input to the control circuit 60. The intake pipe pressure sensor 62 is provided in the intake pipe 4 and detects the intake pipe pressure Pb . The rotation speed sensor 64 generates a pulse signal depending on the position of a detection piece 64' provided on the crankshaft. Further, a water temperature sensor 66 is provided at the cylinder block 1 to detect the cooling water temperature.

制御回路60はこれらのセンサ群62,64,
66からの信号を処理しステツプモータ50の駆
動信号を形成する。
The control circuit 60 includes these sensor groups 62, 64,
The signal from 66 is processed to form a drive signal for step motor 50.

第5図は制御回路60の大略をブロツク図とし
て示すものである。入力ポート68は吸気管圧力
センサ62、回転数センサ64及び水温センサ6
6からの信号を受ける。出力ポート70は、ラツ
チ回路72、ゲート74を介してステツプモータ
50のステータコイルに結線される。ステツプモ
ータ50は、複数の励磁コイルを持ち、磁化すべ
き励磁コイルを順次選択することにより、所定方
向に1ステツプ毎に回転する。ゲート74は、そ
のような複数の励磁コイルのうちの磁化すべき一
部の励磁コイルを選択する役目を持つ。またラツ
チ回路72は、ステツプモータ50を一ステツプ
所定方向に回転すべき信号をマイクロコンピユー
タより受け、その指令をステツプモータの回転完
了まで保持する役目を負う。尚、ステープモータ
50の詳細構造については、本発明の特徴と無関
係であるから、ここでは詳しく述べないが、もし
必要であれば本出願人の出願に係る特願昭56−
8147号(特開昭57−124047号公報参照)の願書に
添附した明細書及び図面の記載を参照されたい。
FIG. 5 schematically shows the control circuit 60 as a block diagram. The input port 68 is connected to an intake pipe pressure sensor 62, a rotation speed sensor 64, and a water temperature sensor 6.
Receives signal from 6. The output port 70 is connected to the stator coil of the step motor 50 via a latch circuit 72 and a gate 74. The step motor 50 has a plurality of excitation coils, and rotates in a predetermined direction step by step by sequentially selecting the excitation coils to be magnetized. The gate 74 has the role of selecting a part of the excitation coils to be magnetized from among the plurality of excitation coils. The latch circuit 72 also receives a signal from the microcomputer to rotate the step motor 50 one step in a predetermined direction, and holds the command until the step motor completes rotation. The detailed structure of the staple motor 50 is not related to the features of the present invention, so it will not be described in detail here, but if necessary, please refer to the patent application filed by the applicant in
Please refer to the description and drawings attached to the application in No. 8147 (see JP-A-57-124047).

90は制御回路の作動を制御するリレーであ
り、電源Bを制御回路に供給する接点90−1を
持つ。またその励磁コイル90−2は出力ポート
70に結線される。リレー90は、後述の如く、
機関の運転中はONとされ、停止後イニシヤライ
ズが行われるとOFFとされる。
90 is a relay that controls the operation of the control circuit, and has a contact 90-1 that supplies power B to the control circuit. Further, the excitation coil 90-2 is connected to the output port 70. The relay 90, as described later,
It is turned ON while the engine is running, and turned OFF when initialization is performed after the engine has stopped.

入力ポート68及び出力ポート70はバス80
によつてマイクロコンピユータシステムの構成要
素である、マイクロプロセシングユニツト82
(MPU)、リードオンリメモリ84(ROM)、ラ
ンダムアクセスメモリ86(RAM)に結線され
る。88はクロツク信号発生器(CLOCK)であ
る。ROM84には、前に概観したような本発明
のバルブタイミング切替制御を実現するソフトウ
エアがプログラムの形で格納されている。MPU
82は、ROM84のかかる記憶内容に従つて、
本発明のイニシヤライズ処理も含めたバルブタイ
ミング制御を実行する。このプログラムは第6図
にフローチヤートとして示されており、以下この
フローチヤートについて順を追つて説明する。
Input port 68 and output port 70 are bus 80
A microprocessing unit 82, which is a component of a microcomputer system by
(MPU), read-only memory 84 (ROM), and random access memory 86 (RAM). 88 is a clock signal generator (CLOCK). The ROM 84 stores software in the form of a program that implements the valve timing switching control of the present invention as outlined above. MPU
82 according to the storage contents of the ROM 84,
Valve timing control including initialization processing of the present invention is executed. This program is shown as a flowchart in FIG. 6, and this flowchart will be explained step by step below.

第6図において、100はこのルーチンが所定
時間毎に実行される時間割込ルーチンであること
を示す。MPUは割込み要求を受けると、次の1
02では機関のイグニツシヨンスイツチがオンか
オフかを記録するRAM86のエリヤを見に行き
イグニツシヨンスイツチがオンか否かを判別す
る。Yesであれば、103に行きエンジン回転数
がクランキング時の回転数より高くアイドル回転
数より相当低い例えば400r.p.mより大きいか否か
判定する。400r.p.mより高いとき、機関は作動中
と判断し、104に行き、通常のバルブタイミン
グ制御を実行する。即ち、水温センサ66、回転
数センサ64、圧力センサ62からのエンジン運
転状態信号をもとにそのときのバルブタイミング
の目標値をテーブルにて計算し、この計算目標値
と実測のバルブタイミングとの偏差を計算し、そ
の偏差を解消する方向にその偏差に応じたステツ
プ数だけステツプモータ50が回転駆動されるの
である。ステツプ104では、励磁コイル50−
1,…50−nの現在状態(ラツチ回路72の現
在状態)より、偏差を解消する方向へのステツプ
モータ50の1ステツプの回転を惹起するラツチ
72の次の状態へのセツトが行われ、すると励磁
コイル50−1,…50−nの磁化状態はこの1
ステツプ回転を実行するように変化され、次の第
5図のルーチンの処理までにステツプモータ50
はその1ステツプの回転を実行する。この処理は
第5図のルーチンの処理毎に繰り返され、最終的
には偏差=0となり、エンジン運転条件に応じた
バルブタイミングに制御される。106はINIフ
ラグのリセツトを示す。
In FIG. 6, 100 indicates that this routine is a time interrupt routine that is executed at predetermined time intervals. When the MPU receives an interrupt request, the next 1
In step 02, the controller checks the RAM 86 area that records whether the engine's ignition switch is on or off, and determines whether the ignition switch is on or not. If Yes, the process goes to 103 and it is determined whether the engine speed is higher than the engine speed during cranking and considerably lower than the idling speed, for example, 400 rpm. When higher than 400 rpm, the engine is determined to be running and goes to 104 to perform normal valve timing control. That is, based on the engine operating status signals from the water temperature sensor 66, rotational speed sensor 64, and pressure sensor 62, a target valve timing value at that time is calculated using a table, and the calculated target value is compared with the actually measured valve timing. The deviation is calculated, and the step motor 50 is rotated by the number of steps corresponding to the deviation in the direction to eliminate the deviation. In step 104, the excitation coil 50-
1, . . 50-n (the current state of the latch circuit 72), the latch 72 is set to the next state which causes the step motor 50 to rotate one step in the direction of eliminating the deviation, Then, the magnetization state of the excitation coils 50-1,...50-n is 1.
The step motor 50 is changed to execute step rotation, and the step motor 50 is changed to perform step rotation.
executes the one-step rotation. This process is repeated every time the routine shown in FIG. 5 is performed, and finally the deviation becomes 0, and the valve timing is controlled according to the engine operating conditions. 106 indicates resetting the INI flag.

102でイグニツシヨンスイツチがオンでなけ
れば(No)、エンジン停止中と判別し、次の10
8では初期化フラグINIを検定する。106のと
ころでこのフラグINIは運転中は“0”に保持さ
れるから、停止直後の104の判定結果はNoで
あり、109に分岐する。109では初期化フラ
グINIのセツトが行われる。次の110では、始
動時のバルブタイミングの設定位置(このバルブ
タイミングは最も遅れ側であるが便宜上このとき
はステツプモータを最大限正転させ移動体48を
第2図の最も右方に移動した状態とする。)にお
けるステツプモータの回転角度MAXに対するイ
グニツシヨンスイツチOFFと判断された時点の
バルブタイミングにおけるステツプモータの回転
角度Vppsitに対する偏差STEPが計算される。次
の112では、この110で計算されたものに20
ステツプを加えたものをSTEPとする。即ち11
0で計算したステツプ数だけステツプモータを回
せば停止時のバルブタイミング位置から始動時の
バルブタイミング位置まで移動体48、即ちロー
ラベアリング44,46を駆動することは理論上
は可能であるが余裕をみて20ステツプだけ加え
る。従つて、この20という数値は単なる例示であ
り、限定的な意味は少しもない。次の114で
は、MPU82は出力ポート70にステツプモー
タを1ステツプだけ正転させるデジタル信号を出
力し、その内容はラツチ72で保持される。ゲー
ト74はラツチ72の内容に従つてON、OFFさ
れ、その結果ステツプモータ50の各励磁コイル
50−1、…、50−nはステツプモータ50の
正方向への一ステツプ回転が生ずるように駆動さ
れる。
If the ignition switch is not turned on at 102 (No), it is determined that the engine is stopped, and the next 10
In step 8, the initialization flag INI is tested. Since this flag INI is held at "0" at 106 during operation, the determination result at 104 immediately after the stop is No, and the process branches to 109. At 109, the initialization flag INI is set. Next, at step 110, the setting position of the valve timing at startup (this valve timing is on the most delayed side, but for convenience, at this time, the step motor is rotated as forward as possible and the movable body 48 is moved to the far right in Fig. 2). The deviation STEP with respect to the rotation angle V ppsit of the step motor at the valve timing at the time when the ignition switch is determined to be OFF is calculated with respect to the rotation angle MAX of the step motor in the state (2). In the next 112, what was calculated in this 110 is 20
The addition of steps is called STEP. That is, 11
It is theoretically possible to drive the moving body 48, that is, the roller bearings 44 and 46, from the valve timing position at stop to the valve timing position at start by rotating the step motor by the number of steps calculated in Look at it and add only 20 steps. Therefore, this value of 20 is merely an example and has no limiting meaning. In the next step 114, the MPU 82 outputs a digital signal to the output port 70 that causes the step motor to rotate forward by one step, and the content thereof is held by the latch 72. The gate 74 is turned on and off according to the contents of the latch 72, and as a result, each excitation coil 50-1, ..., 50-n of the step motor 50 is driven so that the step motor 50 rotates one step in the forward direction. be done.

次の割込みが開始されると108での判定結果
はINI=1であることからYesであり、次の11
6では現在のSTEPから1引いたものをSTEPと
する。118ではこのSTEPが0か否か判定さ
れ、0でない(No)と判定したときは114に
進み前と同様にステツプモータ50の1ステツプ
回転を起させる。
When the next interrupt starts, the judgment result at 108 is Yes because INI=1, and the next 11
In step 6, the current STEP minus 1 is set as STEP. At step 118, it is determined whether or not this STEP is 0. If it is determined not to be 0 (No), the program proceeds to step 114 and causes the step motor 50 to rotate one step as before.

112で設定したステツプ数の回転すると、移
動体48は第2図の最も右方にストツパに当ると
ころまで位置し、このときバルブタイミングは最
も遅角側となる。このようにイニシヤライズ処理
が完了すると、118の判定はSTEP=0(Yes)
となり、120のステツプに進む。MPU82は
出力ポート70にリレー90の励磁コイルを消磁
させる信号を送り接点90−1をOFFとする。
そのため、制御回路60への通電が解除される。
When the moving body 48 rotates by the number of steps set in step 112, the movable body 48 is positioned to the far right in FIG. 2 until it hits the stopper, and at this time the valve timing becomes the most retarded side. When the initialization process is completed in this way, the determination in 118 is STEP = 0 (Yes)
Then, proceed to step 120. The MPU 82 sends a signal to the output port 70 to demagnetize the excitation coil of the relay 90 and turns off the contact 90-1.
Therefore, the power supply to the control circuit 60 is canceled.

次の再始動時、イグニツシヨンスイツチが回さ
れ、102の判定でYesとなり、103に進む。
この場合クランキング時はエンジン回転数は
400r.p.mより小さく、判定はNoとなり何も行わ
ずメインルーチンへ復帰する。このときのバルブ
タイミングは102以下のイニシヤライズ処理によ
り設定される遅角側の値となる。そのため、始動
性が確保されると共に、クランキング時のスター
タの負荷によるバツテリ電圧の降下があつても、
バルブタイミングが狂うことがない。
At the next restart, the ignition switch is turned, the determination in step 102 is Yes, and the process proceeds to step 103.
In this case, when cranking, the engine speed is
If it is less than 400r.pm, the judgment will be No and the process will return to the main routine without doing anything. The valve timing at this time is a value on the retarded side set by the initialization process of 102 or less. Therefore, startability is ensured, and even if the battery voltage drops due to the load on the starter during cranking,
Valve timing never goes out of order.

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

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 可変バルブタイミング機構と、制御回路とよ
り成り、 可変バルブタイミング機構は、制御回路からの
制御信号を受ける電気式駆動手段と、該電気式駆
動手段の出力軸の運動をカム軸の軸線と平行な方
向に伝達する伝動手段と、該伝動手段に連結さ
れ、かつカム軸と同軸に回転可能に設けられて、
クランク軸に連結される回転被駆動部材の、カム
軸に対する相対角度位置としてのバルブタイミン
グを制御する相対角度制御手段とより成り、前記
制御回路からの制御信号に応じて電気式駆動手段
は前記伝動手段を介して前記相対角度制御手段に
よるバルブタイミングを多段階に制御し、 前記制御回路は、 エンジン回転数の検知を行う手段と、 回転数がアイドル回転数より相当低いがクラン
キング回転数より大きい所定値以上であるか否か
の判定を行う手段と、 回転数が前記所定値以上と判定したときはバル
ブタイミングが運転条件に応じて定まる所定値と
なるように可変バルブタイミング機構への制御信
号を形成する手段と、 回転数が所定値以下と判定したときは、エンジ
ン運転条件に係わらず固定のバルブタイミングに
維持されるように可変バルブタイミング機構への
制御信号を形成する手段より成る内燃機関のバル
ブタイミング制御装置。
[Claims] 1. Consisting of a variable valve timing mechanism and a control circuit, the variable valve timing mechanism includes an electric drive means that receives a control signal from the control circuit, and a control circuit that controls the movement of the output shaft of the electric drive means. a transmission means for transmitting transmission in a direction parallel to the axis of the camshaft; a transmission means connected to the transmission means and rotatably provided coaxially with the camshaft;
a relative angle control means for controlling valve timing as a relative angular position of a rotary driven member connected to a crankshaft with respect to a camshaft; The control circuit controls the valve timing by the relative angle control means in multiple stages through means, and the control circuit includes means for detecting the engine rotation speed, and a rotation speed considerably lower than the idle rotation speed but higher than the cranking rotation speed. means for determining whether or not the rotation speed is at least a predetermined value; and a control signal for a variable valve timing mechanism so that the valve timing becomes a predetermined value determined according to operating conditions when the rotation speed is determined to be at least the predetermined value. and means for forming a control signal to a variable valve timing mechanism so that a fixed valve timing is maintained regardless of engine operating conditions when the rotational speed is determined to be below a predetermined value. valve timing control device.
JP57222090A 1982-12-20 1982-12-20 Valve timing controlling apparatus for internal combustion engine Granted JPS59113227A (en)

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JPS59113227A JPS59113227A (en) 1984-06-29
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