JP2008274822A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2008274822A
JP2008274822A JP2007118167A JP2007118167A JP2008274822A JP 2008274822 A JP2008274822 A JP 2008274822A JP 2007118167 A JP2007118167 A JP 2007118167A JP 2007118167 A JP2007118167 A JP 2007118167A JP 2008274822 A JP2008274822 A JP 2008274822A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
intake
throttle
exhaust
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2007118167A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryoya Odate
了也 大舘
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 JP2007118167A priority Critical patent/JP2008274822A/en
Publication of JP2008274822A publication Critical patent/JP2008274822A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure intake manifold negative pressure in fail of an electronic throttle, in an engine controlling an intake valve and an exhaust valves to be in a minus overlap state in which the intake valve and the exhaust valve are closed together in cold engine. <P>SOLUTION: The engine has the electronic throttle system controlling opening of a throttle valve to control the intake valve and the exhaust valve to be in the minus overlap state in the cold engine. In the engine, when the fail of the electronic fail occurs, the minus overlap state is prohibited. Concretely, an exhaust valve side VVT is operated in the fail of the electronic throttle to retard open/close timing of the exhaust valve by a predetermined amount R with respect to a most advanced position, and the intake valve and the exhaust valves are controlled not to be in the minus overlap state, so that spit-back to an intake side (intake manifold side) is reduced to secure the intake manifold pressure, that is, to secure brake booster negative pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、機関バルブの開閉タイミングを機関運転状態に応じて制御する可変バルブタイミング機構が搭載された内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine equipped with a variable valve timing mechanism that controls opening / closing timing of an engine valve according to an engine operating state.

車両等に搭載される内燃機関(以下、エンジンともいう)においては、クランクシャフトの回転がタイミングベルト等を介してカムシャフトに伝達される。エンジンの機関バルブ(吸気バルブ・排気バルブ)は、カムシャフトのカムにより周期的に押し下げられて往復動し、吸気通路・排気通路を開閉する。このタイプのエンジンでは、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相は常に一定である。これに対し、近年では、エンジンに可変バルブタイミング(VVT:Variable Valve Timing)機構を搭載している(例えば、特許文献1、2参照)。可変バルブタイミング機構は、エンジンの出力向上、燃費向上、排気エミッション低減などを目的として、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させ、機関バルブの開閉タイミングを変更する機構である。   In an internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine) mounted on a vehicle or the like, rotation of a crankshaft is transmitted to a camshaft via a timing belt or the like. The engine valve (intake valve / exhaust valve) of the engine is periodically pushed down by the cam of the camshaft and reciprocates to open and close the intake passage and the exhaust passage. In this type of engine, the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft is always constant. On the other hand, in recent years, a variable valve timing (VVT: Variable Valve Timing) mechanism is mounted on the engine (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The variable valve timing mechanism is a mechanism for changing the opening / closing timing of the engine valve by changing the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft for the purpose of improving engine output, improving fuel consumption, and reducing exhaust emissions.

可変バルブタイミング機構としては、例えばヘリカルスプライン式とベーン式の機構がある。これらのうち、ベーン式可変バルブタイミング機構は、例えば、内周面に凹部が形成されたハウジングと、そのハウジングの凹部を2つの油圧室(遅角側油圧室、進角側油圧室)に区画するベーンを有する内部ロータとを備え、前記ハウジングをクランクシャフトに連結し、内部ロータをカムシャフトに連結した状態で、前記遅角側油圧室及び進角側油圧室に供給する油圧をオイルコントロールバルブ(OCV)によって制御することにより、クランクシャフトとカムシャフトとの回転位相をずらして機関バルブの開閉タイミングを連続的に変化させる構造となっている。   Examples of the variable valve timing mechanism include a helical spline type and a vane type mechanism. Among these, the vane type variable valve timing mechanism is, for example, a housing in which a recess is formed on the inner peripheral surface, and the recess of the housing is divided into two hydraulic chambers (retarding-side hydraulic chamber, advance-side hydraulic chamber). An oil control valve for supplying hydraulic pressure to the retard side hydraulic chamber and the advance side hydraulic chamber in a state where the housing is connected to the crankshaft and the internal rotor is connected to the camshaft. By controlling by (OCV), the rotational phase of the crankshaft and the camshaft is shifted to continuously change the opening / closing timing of the engine valve.

オイルコントロールバルブは、ケーシング内に往復移動可能に配設されたスプールと、このスプールを付勢する圧縮コイルばねと、電圧の印加によりスプールを吸引する電磁ソレノイド等によって構成されている。電磁ソレノイドに印加される電圧はデューティ制御されており、電磁ソレノイドで発生する吸引力は印加電圧のデューティ比に応じて変化する。そして、電磁ソレノイドに印加される電圧のデューティ比が大きいほど進角側油圧室への油圧供給量が増加し、デューティ比が小さいほど遅角側油圧室への油圧供給量が増加する。このようにして進角側油圧室及び遅角側油圧室内の油圧を調節することにより、可変バルブタイミング機構が駆動される。   The oil control valve includes a spool that is reciprocally movable in the casing, a compression coil spring that urges the spool, and an electromagnetic solenoid that attracts the spool by applying a voltage. The voltage applied to the electromagnetic solenoid is duty-controlled, and the attractive force generated by the electromagnetic solenoid changes according to the duty ratio of the applied voltage. The larger the duty ratio of the voltage applied to the electromagnetic solenoid, the larger the hydraulic pressure supply amount to the advance hydraulic chamber, and the smaller the duty ratio, the greater hydraulic pressure supply to the retard hydraulic chamber. In this way, the variable valve timing mechanism is driven by adjusting the hydraulic pressure in the advance side hydraulic chamber and the retard side hydraulic chamber.

そして、このような可変バルブタイミング機構は、エンジンの始動時・アイドル運転時に作動が禁止されて非作動状態となり、吸気バルブ及び排気バルブの各開閉タイミングはイニシャル位置に設定される。具体的には、吸気バルブの開閉タイミングは最遅角位置(進角値=0)に設定され、排気バルブの開閉タイミングは最進角位置(遅角値=0)に設定される。   Such a variable valve timing mechanism is disabled during engine start / idle operation and deactivated, and the opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve are set to initial positions. Specifically, the opening / closing timing of the intake valve is set to the most retarded position (advance value = 0), and the opening / closing timing of the exhaust valve is set to the most advanced position (retard value = 0).

ここで、可変バルブタイミング機構付きのエンジンにおいては、冷間始動時の始動性の向上及びエミッション低減などを目的として、排気バルブを通常のエンジンのバルブタイミングよりも早く閉じるように設定されたエンジンもある。このような設定のエンジンでは、アイドル運転時や車両の減速時(アクセルオフ時)に、可変バルブタイミング機構の作動が禁止されて、吸気バルブと排気バルブの各バルブタイミングがイニシャル位置に設定されると、図6及び図8に示すように、吸気バルブと排気バルブとの開期間がオーバーラップしない状態(以下、マイナスオーバーラップという場合もある)となる。   Here, in an engine with a variable valve timing mechanism, there is an engine that is set so that the exhaust valve is closed earlier than the valve timing of a normal engine for the purpose of improving startability during cold start and reducing emissions. is there. In the engine having such a setting, the operation of the variable valve timing mechanism is prohibited during idling or when the vehicle is decelerated (when the accelerator is off), and the valve timings of the intake valve and the exhaust valve are set to the initial positions. As shown in FIGS. 6 and 8, the open periods of the intake valve and the exhaust valve do not overlap (hereinafter sometimes referred to as minus overlap).

また、車両に搭載されるエンジンにおいては、吸気通路に設けたスロットルバルブを駆動するアクチュエータ(スロットルモータ)を設け、運転者のアクセルペダルの操作とは独立してスロットル開度を制御可能とした電子スロットルシステムが知られている。   In addition, an engine mounted on a vehicle is provided with an actuator (throttle motor) that drives a throttle valve provided in an intake passage, so that the throttle opening can be controlled independently of the driver's accelerator pedal operation. A throttle system is known.

電子スロットルシステムでは、エンジン回転数と運転者のアクセルペダル踏み込み量(アクセル開度)等のエンジンの運転状態に応じた最適な吸入空気量(目標吸気量)が得られるようにスロットル開度が制御される。具体的には、スロットル開度センサ等を用いてスロットルバルブの実際のスロットル開度を検出し、その実スロットル開度が、上記目標吸気量が得られるスロットル開度(目標スロットル開度)に一致するようにスロットルバルブのアクチュエータをフィードバック制御している。また、電子スロットルシステムにおいて、スロットルバルブはアイドル運転時にも開かれており、実際のアイドル回転数が目標アイドル回転数に一致するようにスロットルバルブの開度を調整してアイドル回転数をフィードバック制御している(ISC:Idle Speed Control)。   In the electronic throttle system, the throttle opening is controlled so that the optimum intake air amount (target intake air amount) is obtained according to the engine operating conditions such as the engine speed and the accelerator pedal depression amount (accelerator opening) of the driver. Is done. Specifically, the actual throttle opening of the throttle valve is detected using a throttle opening sensor or the like, and the actual throttle opening coincides with the throttle opening (target throttle opening) at which the target intake air amount can be obtained. Thus, the throttle valve actuator is feedback controlled. In the electronic throttle system, the throttle valve is also opened during idle operation. The throttle valve opening is adjusted so that the actual idle speed matches the target idle speed, and the idle speed is feedback controlled. (ISC: Idle Speed Control).

このような電子スロットルシステム(以下、単に「電子スロットル」という場合もある)においては、スロットル開度センサ、スロットルバルブ、スロットルモータあるいは制御系などが故障(電子スロットルフェイル)したときに、車両の退避走行を可能とするために、スロットルバルブの開度をオープナ開度に固定するというフェイル時制御が行われている(例えば、特許文献3参照)。   In such an electronic throttle system (hereinafter sometimes simply referred to as “electronic throttle”), the vehicle is retracted when the throttle opening sensor, throttle valve, throttle motor or control system malfunctions (electronic throttle failure). In order to enable traveling, fail-time control is performed in which the opening of the throttle valve is fixed at the opening of the opener (see, for example, Patent Document 3).

一方、車両の駆動力を制御する装置として、ブレーキペダルの軽い踏込み力(踏力)で強力なブレーキ制動力を得るためにブレーキブースタを搭載し、そのブレーキブースタ負圧をエンジンの吸気管負圧(以下、インマニ負圧という場合もある)で確保する装置が知られている。
特開平11−324778号公報 特開2000−73803号公報 特開平6−2574号公報 特開2005−255072号公報 特開2001−65376号公報
On the other hand, as a device that controls the driving force of the vehicle, a brake booster is installed to obtain a strong brake braking force with a light depression force (stepping force) of the brake pedal, and the brake booster negative pressure is reduced to the intake pipe negative pressure ( In the following, there is known a device that secures the intake manifold negative pressure).
JP-A-11-324778 JP 2000-73803 A JP-A-6-2574 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-255072 JP 2001-65376 A

ところで、排気バルブを通常のバルブタイミングよりも早く閉じるように設定されたエンジン(以下、早閉じ設定のエンジンという場合もある)では、上記したように、アイドル運転時や車両の減速時(アクセルオフ時)に、可変バルブタイミング機構が非作動状態となり、吸気バルブと排気バルブとが同時に閉じるマイナスオーバーラップ状態となる。   By the way, in an engine set so that the exhaust valve is closed earlier than the normal valve timing (hereinafter, sometimes referred to as an engine set early), as described above, during idle operation or when the vehicle decelerates (accelerator off). ), The variable valve timing mechanism is deactivated and the intake valve and the exhaust valve are simultaneously closed in a minus overlap state.

一方、電子スロットルを搭載した車両では、上記したように電子スロットルフェイル時に退避走行を保障するために、アクセル開度に関係なく、スロットルバルブの開度を所定のオープナ開度に固定している。そのため、早閉じ設定のエンジンにおいて、電子スロットルフェイル時(減速時)に可変バルブタイミング機構が非作動となり、吸気・排気バルブがマイナスオーバーラップ状態になると、排気工程において残存・圧縮された排気ガスが吸気工程で吸気バルブが開いた瞬間に吸気側(インテークマニホールド側)に吹き返し(図10参照)、インマニ負圧が低下する。このようにしてインマニ負圧が低下すると、電子スロットルフェイル時に要求されるブレーキブースタ負圧を確保することができなくなる場合があり、運転者がブレーキペダルを踏み込んでいるのにも関わらず、ブレーキの利きが悪くなることがある。   On the other hand, in a vehicle equipped with an electronic throttle, the opening of the throttle valve is fixed at a predetermined opener opening regardless of the accelerator opening, in order to ensure retreat travel during electronic throttle failure as described above. For this reason, in an engine with an early closing setting, when the variable valve timing mechanism is deactivated at the time of electronic throttle failure (during deceleration), and the intake and exhaust valves are in a minus overlap state, the exhaust gas remaining and compressed in the exhaust process At the moment when the intake valve is opened in the intake process, it blows back to the intake side (intake manifold side) (see FIG. 10), and the intake manifold negative pressure decreases. If the intake manifold negative pressure decreases in this way, the brake booster negative pressure required at the time of electronic throttle failure may not be ensured, and the brake is applied even though the driver is stepping on the brake pedal. May be less effective.

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、スロットルバルブの開度を制御する電子スロットルシステムを備え、冷間時に吸気バルブと排気バルブとが共に閉じるマイナスオーバーラップ状態に制御する内燃機関において、電子スロットルフェイル時等のインマニ負圧を確保することが可能な制御装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and has an electronic throttle system that controls the opening degree of the throttle valve, and controls the engine in a minus overlap state in which both the intake valve and the exhaust valve are closed when cold. An object of the present invention is to provide a control device capable of ensuring intake manifold negative pressure during an electronic throttle failure in an engine.

本発明は、燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路と、前記燃焼室と吸気通路との間を選択的に開閉する吸気バルブと、前記燃焼室と排気通路との間を選択的に開閉する排気バルブとを備え、冷間時に前記吸気バルブと排気バルブとが共に閉じるマイナスオーバーラップ状態に制御する内燃機関の制御装置において、負圧要求時に、前記マイナスオーバーラップ状態を禁止することを特徴としている。   The present invention provides an intake passage and an exhaust passage communicating with a combustion chamber, an intake valve that selectively opens and closes between the combustion chamber and the intake passage, and an opening and closing selectively between the combustion chamber and the exhaust passage. In an internal combustion engine control device comprising an exhaust valve and controlling the intake valve and the exhaust valve to close together when cold, the negative overlap state is prohibited when a negative pressure is required. Yes.

本発明において、吸気通路に配置されたスロットルバルブのスロットル開度を制御するスロットル制御手段を備えた内燃機関の制御装置を前提とする場合、前記スロットル制御手段の異常時を前記負圧の要求時とする。   In the present invention, when assuming a control device for an internal combustion engine provided with a throttle control means for controlling the throttle opening degree of a throttle valve disposed in the intake passage, when the throttle control means is abnormal, the negative pressure is requested. And

本発明の具体的な構成として、内燃機関のクランクシャフトに対する排気カムシャフトの回転位相を変化させて排気バルブの開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング機構を備え、前記負圧の要求時に、可変バルブタイミング機構を作動し、排気バルブの開閉タイミングを所定量だけ遅角して、吸気バルブと排気バルブとがマイナスオーバーラップ状態にならないように制御するという構成を挙げることができる。   As a specific configuration of the present invention, a variable valve timing mechanism is provided that adjusts the opening / closing timing of the exhaust valve by changing the rotational phase of the exhaust camshaft with respect to the crankshaft of the internal combustion engine. A configuration in which the mechanism is operated and the opening / closing timing of the exhaust valve is retarded by a predetermined amount to control the intake valve and the exhaust valve so as not to be in a minus overlap state.

本発明において、スロットル制御手段の異常(電子スロットルフェイル)を判定する方法として、アクセル開度センサとスロットル開度センサとを用い、そのアクセル開度センサの出力信号に基づいて算出したスロットル開度と、スロットル開度センサの出力信号に基づいて検出した実スロットル開度との差が所定値よりも大きいときに、スロットル制御手段が異常状態であると判定するという方法を挙げることができる。   In the present invention, as a method of determining an abnormality of the throttle control means (electronic throttle failure), an accelerator opening sensor and a throttle opening sensor are used, and a throttle opening calculated based on an output signal of the accelerator opening sensor There may be mentioned a method of determining that the throttle control means is in an abnormal state when the difference from the actual throttle opening detected based on the output signal of the throttle opening sensor is larger than a predetermined value.

また、本発明の具体的な構成として、スロットル制御手段の異常時に、スロットルバルブのスロットル開度を所定のオープナ開度に規制するという構成を挙げることができる。   Further, as a specific configuration of the present invention, a configuration in which the throttle opening of the throttle valve is regulated to a predetermined opener opening when the throttle control means is abnormal can be mentioned.

本発明によれば、冷間時に吸気バルブと排気バルブとが共に閉じるマイナスオーバーラップ状態に制御する内燃機関において、負圧要求時(具体的には、電子スロットルフェイル時)に、マイナスオーバーラップ状態を禁止して、排気バルブが閉じる前に吸気バルブを開くようにしているので、内燃機関のシリンダ内に排気ガスが圧縮状態で残量することがなくなり、吸気バルブを開いた際の吸気側(インテークマニホールド側)への吹き返しを少なくすることができ、吸気管負圧の低下を抑制することができる。その結果として、電子スロットルフェイル時のブレーキブースタ圧を確保することができる。   According to the present invention, in an internal combustion engine that controls the negative overlap state in which both the intake valve and the exhaust valve are closed when cold, a negative overlap state occurs when a negative pressure is requested (specifically, during an electronic throttle failure). And the intake valve is opened before the exhaust valve closes.Therefore, exhaust gas does not remain in the cylinder of the internal combustion engine in a compressed state, and the intake side when the intake valve is opened ( Blow back to the intake manifold side) can be reduced, and a decrease in intake pipe negative pressure can be suppressed. As a result, the brake booster pressure at the time of electronic throttle failure can be secured.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明を適用するエンジン(内燃機関)について説明する。   First, an engine (internal combustion engine) to which the present invention is applied will be described.

−エンジン−
図1は本発明を適用するエンジンの概略構成を示す図である。なお、図1にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。
-Engine-
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine to which the present invention is applied. FIG. 1 shows only the configuration of one cylinder of the engine.

エンジン1は、車両に搭載されるポート噴射型多気筒ガソリンエンジンであって、その各気筒を構成するシリンダブロック1a内には上下方向に往復動するピストン1cが設けられている。ピストン1cはコネクティングロッド16を介してクランクシャフト15に連結されており、ピストン1cの往復運動がコネクティングロッド16によってクランクシャフト15の回転へと変換される。   The engine 1 is a port injection type multi-cylinder gasoline engine mounted on a vehicle, and a piston 1c that reciprocates in the vertical direction is provided in a cylinder block 1a constituting each cylinder. The piston 1c is connected to the crankshaft 15 via the connecting rod 16, and the reciprocating motion of the piston 1c is converted into rotation of the crankshaft 15 by the connecting rod 16.

クランクシャフト15にはシグナルロータ17が取り付けられている。シグナルロータ17の外周面には複数の突起(歯)17aが等角度ごとに設けられている。シグナルロータ17の側方近傍にはクランクポジションセンサ(エンジン回転数センサ)37が配置されている。クランクポジションセンサ37は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト15が回転する際にシグナルロータ17の突起17aに対応するパルス状の信号(出力パルス)を発生する。   A signal rotor 17 is attached to the crankshaft 15. A plurality of protrusions (teeth) 17 a are provided at equal angles on the outer peripheral surface of the signal rotor 17. A crank position sensor (engine speed sensor) 37 is disposed near the side of the signal rotor 17. The crank position sensor 37 is, for example, an electromagnetic pickup, and generates a pulsed signal (output pulse) corresponding to the protrusion 17a of the signal rotor 17 when the crankshaft 15 rotates.

エンジン1のシリンダブロック1aには冷却水温を検出する水温センサ31が配置されている。また、シリンダブロック1aの上端にはシリンダヘッド1bが設けられており、このシリンダヘッド1bとピストン1cとの間に燃焼室1dが形成されている。エンジン1の燃焼室1dには点火プラグ3が配置されている。点火プラグ3の点火タイミングはイグナイタ4によって調整される。   A water temperature sensor 31 for detecting the cooling water temperature is disposed in the cylinder block 1 a of the engine 1. A cylinder head 1b is provided at the upper end of the cylinder block 1a, and a combustion chamber 1d is formed between the cylinder head 1b and the piston 1c. A spark plug 3 is disposed in the combustion chamber 1 d of the engine 1. The ignition timing of the spark plug 3 is adjusted by the igniter 4.

エンジン1のシリンダブロック1aの下部には、潤滑油を貯留するオイルパン18が設けられている。このオイルパン18に貯留された潤滑油は、エンジン1の運転時に、異物を除去するオイルストレーナ20(図3参照)を介してオイルポンプ19によって汲み上げられて、ピストン1c、クランクシャフト15、コネクティングロッド16などに供給され、各部の潤滑・冷却等に使用される。そして、このようにして供給された潤滑油は、エンジン1の各部の潤滑・冷却等のために使用された後、オイルパン18に戻され、再びオイルポンプ19によって汲み上げられるまでオイルパン18内に貯留される。   An oil pan 18 for storing lubricating oil is provided below the cylinder block 1 a of the engine 1. The lubricating oil stored in the oil pan 18 is pumped up by an oil pump 19 through an oil strainer 20 (see FIG. 3) that removes foreign matters when the engine 1 is in operation, and the piston 1c, crankshaft 15, and connecting rod. 16 is used for lubrication and cooling of each part. The lubricating oil supplied in this way is used for lubrication and cooling of each part of the engine 1, and then returned to the oil pan 18 until it is pumped up again by the oil pump 19. Stored.

また、この例においては、オイルパン18に貯留された潤滑油を、後述する可変バルブタイミング機構(以下、VVTという)100in,100exの作動油にも利用している。なお、オイルポンプ19は、エンジン1のクランクシャフト15の回転によって駆動される機械式ポンプである。   In this example, the lubricating oil stored in the oil pan 18 is also used as hydraulic oil for variable valve timing mechanisms (hereinafter referred to as VVT) 100in and 100ex, which will be described later. The oil pump 19 is a mechanical pump that is driven by the rotation of the crankshaft 15 of the engine 1.

エンジン1の燃焼室1dには吸気通路11と排気通路12とが接続されている。吸気通路11の一部は吸気ポート11a及び吸気マニホールド11bによって形成されている。また、排気通路12の一部は排気ポート12a及び排気マニホールド12bによって形成されている。   An intake passage 11 and an exhaust passage 12 are connected to the combustion chamber 1 d of the engine 1. A part of the intake passage 11 is formed by an intake port 11a and an intake manifold 11b. A part of the exhaust passage 12 is formed by an exhaust port 12a and an exhaust manifold 12b.

吸気通路11には、エアクリーナ7、熱線式のエアフロメータ32、吸気温センサ33(エアフロメータ32に内蔵)、及び、エンジン1の吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ5などが配置されている。スロットルバルブ5はスロットルモータ6によって駆動される。スロットルバルブ5の開度はスロットル開度センサ36によって検出される。エンジン1の排気通路12には、排気ガス中の酸素濃度を検出するO2センサ34及び三元触媒8が配置されている。 The intake passage 11 includes an air cleaner 7, a hot-wire air flow meter 32, an intake air temperature sensor 33 (built in the air flow meter 32), an electronically controlled throttle valve 5 for adjusting the intake air amount of the engine 1, and the like. Has been placed. The throttle valve 5 is driven by a throttle motor 6. The opening degree of the throttle valve 5 is detected by a throttle opening degree sensor 36. In the exhaust passage 12 of the engine 1, an O 2 sensor 34 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas and the three-way catalyst 8 are disposed.

また、エンジン1の吸気通路11(インテークマニホールド11b)にはブレーキブースタ300が負圧導入路302を介して接続されている。ブレーキブースタ300は、吸気管負圧(インマニ負圧)によって作動し、ブレーキペダル301の踏込み操作力(ブレーキ力)をアシストする。ブレーキブースタ300で発生したアシスト力は、マスタシリンダを介してホイルシリンダに供給され、車輪の回転を停止させる制動力となる。   A brake booster 300 is connected to the intake passage 11 (intake manifold 11 b) of the engine 1 via a negative pressure introduction passage 302. The brake booster 300 is operated by the intake pipe negative pressure (intake manifold negative pressure), and assists the stepping operation force (brake force) of the brake pedal 301. The assist force generated by the brake booster 300 is supplied to the wheel cylinder via the master cylinder and becomes a braking force that stops the rotation of the wheel.

吸気通路11と燃焼室1dとの間に吸気バルブ13が設けられており、この吸気バルブ13を開閉駆動することにより、吸気通路11と燃焼室1dとが連通または遮断される。また、排気通路12と燃焼室1dとの間に排気バルブ14が設けられており、この排気バルブ14を開閉駆動することにより、排気通路12と燃焼室1dとが連通または遮断される。これら吸気バルブ13及び排気バルブ14の開閉駆動は、クランクシャフト15の回転がタイミングベルト等を介して伝達される吸気カムシャフト21及び排気カムシャフト22の各回転によって行われる。吸気カムシャフト21と排気カムシャフト22の各端部にはそれぞれ吸気側VVT100in及び排気側VVT100exが設けられている。これら吸気側VVT100in及び排気側VVT100exについては後述する。   An intake valve 13 is provided between the intake passage 11 and the combustion chamber 1d. By opening and closing the intake valve 13, the intake passage 11 and the combustion chamber 1d are communicated or blocked. Further, an exhaust valve 14 is provided between the exhaust passage 12 and the combustion chamber 1d. By opening and closing the exhaust valve 14, the exhaust passage 12 and the combustion chamber 1d are communicated or blocked. The opening / closing drive of the intake valve 13 and the exhaust valve 14 is performed by each rotation of the intake camshaft 21 and the exhaust camshaft 22 to which the rotation of the crankshaft 15 is transmitted via a timing belt or the like. An intake side VVT 100in and an exhaust side VVT 100ex are provided at each end of the intake cam shaft 21 and the exhaust cam shaft 22, respectively. The intake side VVT 100in and the exhaust side VVT 100ex will be described later.

また、吸気カムシャフト21及び排気カムシャフト22の近傍にはそれぞれカムポジションセンサ38,39が配置されている。各カムポジションセンサ38,39は、例えば電磁ピックアップであって、吸気カムシャフト21及び排気カムシャフト22に一体的に設けられたロータ外周面の1個の突起(図示せず)に対向するように配置されており、その各カムシャフト21,22が回転する際にパルス状の信号を出力する。なお、吸気カムシャフト21及び排気カムシャフト22は、クランクシャフト15の1/2の回転速度で回転するので、クランクシャフト15が720°回転するごとに各カムポジションセンサ38,39が1つのパルス状の信号を発生する。   Further, cam position sensors 38 and 39 are disposed in the vicinity of the intake camshaft 21 and the exhaust camshaft 22, respectively. Each of the cam position sensors 38 and 39 is, for example, an electromagnetic pickup, and is opposed to one protrusion (not shown) on the outer peripheral surface of the rotor provided integrally with the intake camshaft 21 and the exhaust camshaft 22. When the camshafts 21 and 22 are rotated, pulse signals are output. The intake camshaft 21 and the exhaust camshaft 22 rotate at a rotational speed that is 1/2 that of the crankshaft 15. Therefore, each time the crankshaft 15 rotates 720, each cam position sensor 38, 39 has one pulse shape. Signal is generated.

そして、吸気通路11には燃料噴射用のインジェクタ(燃料噴射弁)2が配置されている。インジェクタ2には燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路11の吸気ポート11a内に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となってエンジン1の燃焼室1dに導入される。燃焼室1dに導入された混合気(燃料+空気)は点火プラグ3にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室1d内での燃焼・爆発によりピストン1cが往復運動してクランクシャフト15が回転する。以上のエンジン1の運転状態はECU(Electronic Control Unit)400によって制御される。そして、このECU400により実行されるプログラムによって本発明の内燃機関の制御装置が実現される。   A fuel injection injector (fuel injection valve) 2 is disposed in the intake passage 11. Fuel of a predetermined pressure is supplied from the fuel tank to the injector 2 by a fuel pump, and the fuel is injected into the intake port 11 a of the intake passage 11. This injected fuel is mixed with intake air to form an air-fuel mixture and introduced into the combustion chamber 1 d of the engine 1. The air-fuel mixture (fuel + air) introduced into the combustion chamber 1d is ignited by the spark plug 3 and combusted / exploded. The piston 1c reciprocates due to combustion / explosion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 1d, and the crankshaft 15 rotates. The operating state of the engine 1 is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 400. And the control apparatus of the internal combustion engine of this invention is implement | achieved by the program run by this ECU400.

ここで、この例のエンジン1では、冷間始動時の始動性の向上及び排気エミッションの低減などを目的として、排気バルブ14が通常のエンジンに比べて所定量(例えば20度)だけ早く開閉するように設定されており(図6参照)、排気バルブ14が排気上死点前(BTDC)で閉じるようになっている。   Here, in the engine 1 of this example, the exhaust valve 14 opens and closes faster than a normal engine by a predetermined amount (for example, 20 degrees) for the purpose of improving startability during cold start and reducing exhaust emissions. The exhaust valve 14 is closed before exhaust top dead center (BTDC).

−VVT−
吸気側VVT100in及び排気側VVT100exは、図2及び図3に示すように、略中空円盤状のハウジング101と、このハウジング101内に回転自在に収容されたベーンロータ104とを備えている。ベーンロータ104には複数(この例では4枚)のベーン105が一体形成されている。ベーンロータ104はセンタボルト106によって吸気カムシャフト21(または排気カムシャフト22)に固定されており、吸気カムシャフト21(または排気カムシャフト22)と一体となって回転する。
-VVT-
As shown in FIGS. 2 and 3, the intake side VVT 100 in and the exhaust side VVT 100 ex include a substantially hollow disk-shaped housing 101 and a vane rotor 104 rotatably accommodated in the housing 101. A plurality (four in this example) of vanes 105 are integrally formed on the vane rotor 104. The vane rotor 104 is fixed to the intake camshaft 21 (or the exhaust camshaft 22) by a center bolt 106, and rotates integrally with the intake camshaft 21 (or the exhaust camshaft 22).

ハウジング101の前面側はフロントカバー107によって覆われている。これらハウジング101とフロントカバー107はボルト108にてタイミングプーリ109に固定されており、ハウジング101及びフロントカバー107はタイミングプーリ109と一体となって回転する。タイミングプーリ109は、タイミングベルト110を介してクランクシャフト15に連結される。   The front side of the housing 101 is covered with a front cover 107. The housing 101 and the front cover 107 are fixed to the timing pulley 109 with bolts 108, and the housing 101 and the front cover 107 rotate integrally with the timing pulley 109. The timing pulley 109 is connected to the crankshaft 15 via the timing belt 110.

ハウジング101の内部には、ベーンロータ104のベーン105と同数の凸部102が形成されており、その各凸部102間に形成された凹部103内にベーンロータ104の各ベーン105が収容されている。各ベーン105の先端面は凹部103の内周面に摺動可能に接触している。ベーンロータ104は、作動油の圧力をベーン105で受けることによりハウジング101に対して相対回転する。この相対回転により、クランクシャフト15に対する吸気カムシャフト21(または排気カムシャフト22)の回転位相が変化する。   The same number of convex portions 102 as the vanes 105 of the vane rotor 104 are formed inside the housing 101, and the vanes 105 of the vane rotor 104 are accommodated in the concave portions 103 formed between the convex portions 102. The front end surface of each vane 105 is slidably in contact with the inner peripheral surface of the recess 103. The vane rotor 104 rotates relative to the housing 101 by receiving the pressure of the hydraulic oil by the vane 105. Due to this relative rotation, the rotational phase of the intake camshaft 21 (or the exhaust camshaft 22) with respect to the crankshaft 15 changes.

ハウジング101の各凹部103には、ベーンロータ104のベーン105によって区画された2つの空間が形成されている。これら2つの空間のうち、ベーン105に対してカムシャフト回転方向(図3の矢印の方向)の後側の空間が進角側油圧室111を構成しており、カムシャフト回転方向の前側の空間が遅角側油圧室112を構成している。   In each recess 103 of the housing 101, two spaces defined by the vane 105 of the vane rotor 104 are formed. Of these two spaces, the space behind the vane 105 in the camshaft rotation direction (the direction of the arrow in FIG. 3) constitutes the advance side hydraulic chamber 111, and the front space in the camshaft rotation direction. Constitutes the retard side hydraulic chamber 112.

以上の構造のVVT100in,100exでは、進角側油圧室111内の油圧と遅角側油圧室112内の油圧によってベーンロータ104がハウジング101に対して相対回転する。すなわち、進角側油圧室111内の油圧を遅角側油圧室112内の油圧よりも高くすると、ベーンロータ104はハウジング101に対して吸気カムシャフト21(または排気カムシャフト22)の回転方向に相対回転する。このとき、吸気カムシャフト21(または排気カムシャフト22)の回転位相はクランクシャフト15の回転位相に対して進められる(進角)。これとは逆に、遅角側油圧室112内の油圧を進角側油圧室111の油圧よりも高くすると、ベーンロータ104はハウジング101に対して吸気カムシャフト21(または排気カムシャフト22)の回転方向と逆方向に相対回転され、吸気カムシャフト21(または排気カムシャフト22)の回転位相はクランクシャフト15の回転位相に対して遅らされる(遅角)。そして、このような回転位相の調整によって吸気バルブ13(または排気バルブ14)のバルブタイミングを可変とすることができる。   In the VVT 100 in and 100 ex having the above structure, the vane rotor 104 rotates relative to the housing 101 by the hydraulic pressure in the advance side hydraulic chamber 111 and the hydraulic pressure in the retard side hydraulic chamber 112. That is, when the hydraulic pressure in the advance hydraulic chamber 111 is made higher than the hydraulic pressure in the retard hydraulic chamber 112, the vane rotor 104 is relative to the housing 101 in the rotational direction of the intake camshaft 21 (or the exhaust camshaft 22). Rotate. At this time, the rotational phase of intake camshaft 21 (or exhaust camshaft 22) is advanced relative to the rotational phase of crankshaft 15 (advance angle). On the contrary, when the hydraulic pressure in the retarded-side hydraulic chamber 112 is made higher than the hydraulic pressure in the advanced-side hydraulic chamber 111, the vane rotor 104 rotates the intake camshaft 21 (or the exhaust camshaft 22) relative to the housing 101. The rotational phase of the intake camshaft 21 (or the exhaust camshaft 22) is delayed relative to the rotational phase of the crankshaft 15 (retarded angle). The valve timing of the intake valve 13 (or the exhaust valve 14) can be made variable by adjusting the rotational phase.

次に、進角側油圧室111と遅角側油圧室112に供給する作動油の油圧を制御する油圧制御系の構成について図3を参照して説明する。   Next, the configuration of a hydraulic control system that controls the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the advance side hydraulic chamber 111 and the retard side hydraulic chamber 112 will be described with reference to FIG.

まず、吸気側VVT100in及び排気側VVT100exには、その各進角側油圧室111と遅角側油圧室112とに供給する作動油の油圧を制御するオイルコントロールバルブ(以下、OCVという)200in,200exが接続されている。   First, the intake-side VVT 100in and the exhaust-side VVT 100ex include oil control valves (hereinafter referred to as OCV) 200in, 200ex that control the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the advance-side hydraulic chamber 111 and the retard-side hydraulic chamber 112, respectively. Is connected.

OCV200in,200exには、オイルポンプ19によってオイルパン18からオイルストレーナ20を介して汲み上げられた潤滑油(作動油)がオイル供給通路131を介して供給される。また、各OCV200in,200exには2つのオイル排出通路132,133が接続されている。OCV200in,200exは電磁駆動式の流量制御弁であり、ECU400によって制御される。   The OCV 200in, 200ex is supplied with lubricating oil (operating oil) pumped from the oil pan 18 via the oil strainer 20 by the oil pump 19 via the oil supply passage 131. In addition, two oil discharge passages 132 and 133 are connected to each OCV 200in and 200ex. The OCVs 200in and 200ex are electromagnetically driven flow control valves, which are controlled by the ECU 400.

OCV200in,200exは、4ポート弁であって、ケーシング201の内部に往復移動可能に配設されたスプール202と、スプール202に弾性力を付勢する圧縮コイルばね203と、電磁ソレノイド204とを備えており、電磁ソレノイド204に電圧が印加されたときにスプール202が吸引されるようになっている。電磁ソレノイド204に印加する電圧は、ECU400によってデューティ制御される。電磁ソレノイド204が発生する吸引力は印加電圧のデューティ比に応じて変化する。この電磁ソレノイド204が発生する吸引力と圧縮コイルばね203の付勢力との釣り合いによってスプール202の位置が決定される。   The OCV 200in, 200ex is a 4-port valve, and includes a spool 202 that is reciprocally movable inside the casing 201, a compression coil spring 203 that urges the spool 202 with an elastic force, and an electromagnetic solenoid 204. The spool 202 is attracted when a voltage is applied to the electromagnetic solenoid 204. The voltage applied to the electromagnetic solenoid 204 is duty-controlled by the ECU 400. The attractive force generated by the electromagnetic solenoid 204 changes according to the duty ratio of the applied voltage. The position of the spool 202 is determined by a balance between the attractive force generated by the electromagnetic solenoid 204 and the biasing force of the compression coil spring 203.

そして、スプール202が移動することによって、進角側通路121及び遅角側通路122と、オイル供給通路131及びオイル排出通路132,133との連通量が変化し、進角側通路121及び遅角側通路122に対して供給される作動油の量、あるいは、これら進角側通路121及び遅角側通路122から排出される作動油の量が変化する。   As the spool 202 moves, the amount of communication between the advance side passage 121 and the retard side passage 122 and the oil supply passage 131 and the oil discharge passages 132 and 133 changes, and the advance side passage 121 and the retard side passage 122 change. The amount of hydraulic oil supplied to the corner side passage 122 or the amount of hydraulic oil discharged from the advance side passage 121 and the retard side passage 122 changes.

例えば、吸気側のOCV200inは、電磁ソレノイド204に印加される電圧のデューティ比が大きいほど、進角側通路121に供給される作動油の供給量が多くなって吸気カムシャフト21の回転位相が進角される。一方、デューティ比が小さいほど、遅角側通路122に供給される作動油の供給量が多くなって吸気カムシャフト21の回転位相が遅角される。このようにして進角側油圧室111及び遅角側油圧室112内の油圧を調整することにより、ベーンロータ104の回転位相(クランクシャフト15に対する吸気カムシャフト21の回転位相)を調整することができ、これによって吸気バルブ13のバルブタイミングを最遅角位置から最進角位置までの範囲で任意に調整することができる。   For example, in the intake side OCV 200in, the larger the duty ratio of the voltage applied to the electromagnetic solenoid 204, the greater the amount of hydraulic oil supplied to the advance side passage 121, and the rotational phase of the intake camshaft 21 advances. Horned. On the other hand, as the duty ratio is smaller, the amount of hydraulic oil supplied to the retard side passage 122 is increased and the rotational phase of the intake camshaft 21 is retarded. By adjusting the hydraulic pressure in the advance side hydraulic chamber 111 and the retard side hydraulic chamber 112 in this way, the rotational phase of the vane rotor 104 (the rotational phase of the intake camshaft 21 relative to the crankshaft 15) can be adjusted. Thus, the valve timing of the intake valve 13 can be arbitrarily adjusted in the range from the most retarded position to the most advanced position.

なお、排気側のOCV200exについても、吸気側のOCV200inと同様にデューティ制御され、排気バルブ14のバルブタイミングを最進角位置から最遅角位置までの範囲で任意に調整することができる。ただし、遅角と進角との関係が吸気側のOCV200inの場合とは逆になる。   The exhaust-side OCV 200ex is also duty-controlled in the same manner as the intake-side OCV 200in, and the valve timing of the exhaust valve 14 can be arbitrarily adjusted in the range from the most advanced position to the most retarded position. However, the relationship between the retard angle and the advance angle is opposite to that of the OCV 200 in on the intake side.

以上の吸気側VVT100in及び排気側VVT100exの作動(OCV200in,200exの制御)はECU400によって制御される。ECU400は、エンジン1の運転状態(例えばエンジン回転数・負荷)に基づいて、各VVT100in,100exに対しそれぞれ個別に設定されたマップを参照して、当該VVT100in,100exの作動を制御する。   The operation of the intake side VVT 100in and the exhaust side VVT 100ex (control of the OCV 200in, 200ex) is controlled by the ECU 400. The ECU 400 controls the operation of the VVTs 100in and 100ex with reference to maps individually set for the VVTs 100in and 100ex based on the operating state of the engine 1 (for example, the engine speed and load).

ここで、この例において、吸気側VVT100in及び排気側VVT100exは、アイドル運転時及び減速時(アクセルオフ時)に作動が禁止され(非作動)、吸気バルブ13及び排気バルブ14の各開閉タイミングはイニシャル位置に設定される。具体的には、吸気バルブ13の開閉タイミングは最遅角位置(進角値=0)に設定され、ロックピンにて機械的にロックされる。排気バルブ14の開閉タイミングは最進角位置(遅角値=0)に設定され、ロックピンにて機械的にロックされる。   Here, in this example, the intake side VVT 100in and the exhaust side VVT 100ex are prohibited from operating (inactive) during idle operation and during deceleration (when the accelerator is off), and the opening and closing timings of the intake valve 13 and the exhaust valve 14 are initial. Set to position. Specifically, the opening / closing timing of the intake valve 13 is set to the most retarded position (advance value = 0) and is mechanically locked by a lock pin. The opening and closing timing of the exhaust valve 14 is set to the most advanced angle position (retard angle value = 0) and is mechanically locked by a lock pin.

また、上記したように、この例のエンジン1は、排気バルブ14が通常のエンジンに比べて所定量(例えば20度)だけ早く開閉するように設定されており、従って、アイドル運転時及び減速時(VVT100in,100exが非作動時)には、図6及び図8に示すように、吸気バルブ13と排気バルブ14とはマイナスオーバーラップ状態となる。   As described above, the engine 1 of this example is set so that the exhaust valve 14 opens and closes faster than a normal engine by a predetermined amount (for example, 20 degrees). When the VVTs 100in and 100ex are not operating, the intake valve 13 and the exhaust valve 14 are in a minus overlap state as shown in FIGS.

−ECU−
ECU400は、図4に示すように、CPU401、ROM402、RAM403及びバックアップRAM404などを備えている。ROM402は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。
-ECU-
As shown in FIG. 4, the ECU 400 includes a CPU 401, a ROM 402, a RAM 403, a backup RAM 404, and the like. The ROM 402 stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like.

CPU401は、ROM402に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAM403はCPU401での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM404はエンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。   The CPU 401 executes arithmetic processing based on various control programs and maps stored in the ROM 402. The RAM 403 is a memory for temporarily storing calculation results in the CPU 401, data input from each sensor, and the backup RAM 404 is a non-volatile memory for storing data to be saved when the engine 1 is stopped. is there.

これらCPU401、ROM402、RAM403、及び、バックアップRAM404はバス407を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース405及び出力インターフェース406と接続されている。   The CPU 401, ROM 402, RAM 403, and backup RAM 404 are connected to each other via a bus 407, and are connected to an input interface 405 and an output interface 406.

入力インターフェース405には、水温センサ31、エアフロメータ32、吸気温センサ33、O2センサ34、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ35、スロットル開度センサ36、クランクポジションセンサ37、及び、カムポジションセンサ38,39などの各種センサが接続されている。出力インターフェース406には、インジェクタ2、点火プラグ3のイグナイタ4、スロットルバルブ5のスロットルモータ6、及び、OCV200in,200exなどが接続されている。 The input interface 405 includes a water temperature sensor 31, an air flow meter 32, an intake air temperature sensor 33, an O 2 sensor 34, an accelerator opening sensor 35 that detects an accelerator opening, a throttle opening sensor 36, a crank position sensor 37, and a cam. Various sensors such as position sensors 38 and 39 are connected. Connected to the output interface 406 are the injector 2, the igniter 4 of the spark plug 3, the throttle motor 6 of the throttle valve 5, and OCV 200 in, 200 ex.

そして、ECU400は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、インジェクタ2の噴射時期制御及び点火プラグ3の点火時期制御などを含むエンジン1の各種制御を実行する。また、ECU400は、下記の「アイドル回転数制御」、「フェイル時スロットル制御」、及び、「フェイル時VVT制御」を実行する。   Then, ECU 400 executes various controls of engine 1 including the injection timing control of injector 2 and the ignition timing control of spark plug 3 based on the output signals of the various sensors described above. The ECU 400 executes the following “idle speed control”, “failure throttle control”, and “failure VVT control”.

−アイドル回転数制御−
アイドル回転数制御は、エンジン1のアイドル運転時に実行される制御であり、アイドル運転時の実際のアイドル回転数が目標アイドル回転数に一致するようにスロットルバルブ5の開度を調整してエンジン1への吸入空気量をフィードバック制御する。
-Idle speed control-
The idle speed control is executed when the engine 1 is idling. The engine 1 is adjusted by adjusting the opening of the throttle valve 5 so that the actual idling speed during idling matches the target idling speed. Feedback control of the amount of intake air to

具体的には、エンジン1の運転状態に基づいてマップ等を参照して目標アイドル回転数を算出するとともに、クランクポジションセンサ37の出力信号から実際のアイドル回転数(エンジン回転数)を読み込み、その実際のアイドル回転数が目標アイドル回転数に一致するようにスロットルバルブ5の開度を制御してエンジン1への吸入空気量をフィードバック制御する。   Specifically, the target idle speed is calculated with reference to a map or the like based on the operating state of the engine 1, and the actual idle speed (engine speed) is read from the output signal of the crank position sensor 37. The opening of the throttle valve 5 is controlled so that the actual idle speed matches the target idle speed, and the intake air amount to the engine 1 is feedback-controlled.

−フェイル時スロットル制御−
この例では、スロットル開度センサ36、スロットルバルブ5、スロットルモータ6あるいは制御系などが故障(電子スロットルフェイル)したときに、車両前進(退避走行)及びエンジンストール防止などを保障するために、スロットル開度の制御を制限(禁止)して、スプリング等の機械的装置によって、スロットルバルブ5の開度をオープナ開度に固定する。
-Throttle control during failure-
In this example, when the throttle opening sensor 36, the throttle valve 5, the throttle motor 6 or the control system is out of order (electronic throttle failure), the throttle can be prevented to prevent the vehicle from moving forward (withdrawing) and preventing engine stall. The control of the opening is restricted (prohibited), and the opening of the throttle valve 5 is fixed to the opener opening by a mechanical device such as a spring.

ここで、電子スロットルフェイルを検出する方法としては、例えば、電子スロットルが正常であるときには、アクセル開度から得られる非線形スロットル開度と実スロットル開度とは、一定の関係を持って動くという点を利用し、それら非線形スロットル開度と実スロットル開度との差が所定値よりも大きくなった場合、電子スロットルがフェイルしていると判定するという方法を採用する。なお、このフェイル判定に用いるアクセル開度はアクセル開度センサ35の出力信号から算出し、実スロットル開度はスロットル開度センサ36の出力信号から算出する。   Here, as a method of detecting an electronic throttle failure, for example, when the electronic throttle is normal, the nonlinear throttle opening obtained from the accelerator opening and the actual throttle opening move with a certain relationship. Is used, and when the difference between the nonlinear throttle opening and the actual throttle opening is larger than a predetermined value, it is determined that the electronic throttle has failed. The accelerator opening used for the fail determination is calculated from the output signal of the accelerator opening sensor 35, and the actual throttle opening is calculated from the output signal of the throttle opening sensor 36.

−フェイル時VVT制御−
まず、この例のエンジン1は、上述したように、早閉じ設定のエンジンであって、排気バルブ14が排気上死点前のタイミングで閉じるように設定されている。そのため、電子スロットルフェイル時(減速時)において、吸気側VVT100in及び排気側VVT100exが非作動状態になると、吸気バルブ13と排気バルブ14とがマイナスオーバーラップ状態となり(図6及び図8参照)、図10に示すように、吸気側(インテークマニホールド側)への吹き返しが生じてインマニ負圧が低下することがある。
-VVT control during failure-
First, as described above, the engine 1 of this example is an engine that is set to be closed early, and the exhaust valve 14 is set to close at a timing before exhaust top dead center. Therefore, at the time of electronic throttle failure (during deceleration), if the intake side VVT 100in and the exhaust side VVT 100ex are inoperative, the intake valve 13 and the exhaust valve 14 are in a minus overlap state (see FIGS. 6 and 8). As shown in FIG. 10, blowback to the intake side (intake manifold side) may occur and the intake manifold negative pressure may decrease.

そこで、この例では、電子スロットルフェイルが発生したときには、排気側VVT100exを作動して排気バルブ14の開閉タイミングを最進角位置に対して所定量だけ遅角することにより、インマニ負圧の低下を抑制する点に特徴がある。その具体的な制御の一例を図5のフローチャートを参照して説明する。図5の制御ルーチンはECU400において実行される。   Therefore, in this example, when an electronic throttle failure occurs, the exhaust side VVT 100ex is operated to retard the opening / closing timing of the exhaust valve 14 by a predetermined amount with respect to the most advanced position, thereby reducing the intake manifold negative pressure. It is characterized by its suppression. An example of the specific control will be described with reference to the flowchart of FIG. The control routine of FIG.

まず、ステップST1において電子スロットルがフェイルしているか否かを判定する。その判定結果が否定判定である場合(電子スロットルが正常である場合)は、排気側VVT100exの通常制御を継続する(ステップST4)。   First, in step ST1, it is determined whether or not the electronic throttle is failing. If the determination result is negative (when the electronic throttle is normal), normal control of the exhaust side VVT 100ex is continued (step ST4).

ステップST1の判定結果が肯定判定である場合つまり電子スロットルフェイルが発生しているときにはステップST2に進む。なお、電子スロットルフェイルが発生したときには、スロットル開度の制御を制限(禁止)してスロットルバルブ5の開度をオープナ開度に固定する。   If the determination result in step ST1 is affirmative, that is, if an electronic throttle failure has occurred, the process proceeds to step ST2. When an electronic throttle failure occurs, control of the throttle opening is limited (prohibited) and the opening of the throttle valve 5 is fixed to the opener opening.

ここで、電子スロットルフェイルが発生した場合、従来制御では、吸気側VVT100in及び排気側VVT100exの作動を禁止しているが、この例では、電子スロットルフェイルが発生したときに排気側VVT100exの作動を許可し(ステップST2)、ステップST3において排気側VVT100exの作動を制御して、図7及び図9に示すように、排気バルブ14の閉じタイミングを最進角位置に対して所定の遅角量R(例えば20度)だけ遅角する。   Here, when an electronic throttle failure occurs, in the conventional control, the operation of the intake side VVT 100in and the exhaust side VVT 100ex is prohibited, but in this example, the operation of the exhaust side VVT 100ex is permitted when an electronic throttle failure occurs. In step ST3, the operation of the exhaust side VVT 100ex is controlled, and as shown in FIGS. 7 and 9, the closing timing of the exhaust valve 14 is set to a predetermined retardation amount R (with respect to the most advanced position). The angle is delayed by, for example, 20 degrees.

このような遅角制御により、排気バルブ14の閉じタイミングを、吸気バルブ13の開きタイミングに対して排気上死点(TDC)側に設定することができ、吸気バルブ13と排気バルブ14とのマイナスオーバーラップを解消することができる。これによって、エンジン1のシリンダ内に排気ガスが圧縮状態で残量することがなくなり、吸気バルブ13を開いた際の吸気側(インテークマニホールド側)への吹き返しを少なくすることができる。その結果として、インマニ負圧の低下を抑制することができ、電子スロットルフェイル時のブレーキブースタ圧を確保することができる。   By such retardation control, the closing timing of the exhaust valve 14 can be set to the exhaust top dead center (TDC) side with respect to the opening timing of the intake valve 13, and the minus of the intake valve 13 and the exhaust valve 14 is negative. Overlap can be eliminated. As a result, exhaust gas does not remain in the cylinder of the engine 1 in a compressed state, and blowback to the intake side (intake manifold side) when the intake valve 13 is opened can be reduced. As a result, a decrease in intake manifold negative pressure can be suppressed, and a brake booster pressure at the time of electronic throttle failure can be secured.

ここで、以上のフェイル時VVT制御において、図7に示す最進角位置に対する遅角量Rは、電子スロットルフェイルが発生したときに、排気バルブ14を閉じるタイミングが排気TDC付近となるように設定すればよく、冷間始動時の始動性及び排気エミッションの低減などを目的として、排気バルブ14が通常エンジンに比べて例えば20〜30度早く開閉するエンジンの場合、排気バルブ14の開閉タイミングの遅角量Rは、例えば、通常エンジンの排気バルブの開閉タイミングに戻す遅角量(例えば20〜30度程度)に設定すればよい。   Here, in the above-described VVT control at the time of failure, the retard amount R with respect to the most advanced position shown in FIG. 7 is set so that the timing at which the exhaust valve 14 is closed is near the exhaust TDC when an electronic throttle failure occurs. If the exhaust valve 14 is an engine that opens and closes, for example, 20 to 30 degrees earlier than a normal engine for the purpose of reducing startability and exhaust emission during cold start, the opening and closing timing of the exhaust valve 14 is delayed. The angular amount R may be set to, for example, a retard amount (for example, about 20 to 30 degrees) that returns to the opening / closing timing of the exhaust valve of the normal engine.

−他の実施形態−
以上の例では、ベーン式VVTを搭載したエンジンの制御について説明したが、これに替えて、例えばヘリカルスプライン式VVT等の他の方式のVVTを搭載したエンジンの制御にも本発明を適用することができる。また、油圧式のVVTに限られることなく、電動式のVVTを搭載したエンジンにも適用可能である。
-Other embodiments-
In the above example, the control of the engine equipped with the vane type VVT has been described. Instead, the present invention is also applied to the control of the engine equipped with another type of VVT such as a helical spline type VVT. Can do. Further, the present invention is not limited to a hydraulic VVT, and can be applied to an engine equipped with an electric VVT.

さらに、機関バルブ(吸気・排気バルブ)の弁体を電磁石の電磁力にて開閉駆動する電磁駆動弁を搭載したエンジンにも本発明を適用することができる。   Furthermore, the present invention can also be applied to an engine equipped with an electromagnetically driven valve that opens and closes a valve body of an engine valve (intake / exhaust valve) by electromagnetic force of an electromagnet.

以上の例では、VVT(または電磁駆動弁)を搭載したポート噴射型ガソリンエンジンの制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、VVT(または電磁駆動弁)を搭載した筒内直噴型ガソリンエンジンの制御にも適用可能である。また、直列多気筒ガソリンエンジンのほか、V型多気筒ガソリンエンジンの制御にも本発明を適用することができる。   In the above example, an example in which the present invention is applied to control of a port injection type gasoline engine equipped with a VVT (or electromagnetically driven valve) is shown, but the present invention is not limited to this, and the VVT (or electromagnetically driven valve) It can also be applied to control of direct-injection gasoline engines with cylinders. In addition to the in-line multi-cylinder gasoline engine, the present invention can be applied to control of a V-type multi-cylinder gasoline engine.

本発明を適用するエンジンの一例を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing an example of an engine to which the present invention is applied. 図1のエンジンに搭載するVVTの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of VVT mounted in the engine of FIG. 図2のVVTの断面図及びそのVVTの油圧制御系の概略構成図を併記して示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional view of the VVT in FIG. 2 and a schematic configuration diagram of a hydraulic control system of the VVT. ECU等の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of control systems, such as ECU. 電子スロットルフェイル時の排気側VVT制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the exhaust side VVT control at the time of electronic throttle failure. VVT非作動時の吸気・排気バルブの開閉タイミングを示す図である。It is a figure which shows the opening / closing timing of the intake / exhaust valve at the time of VVT non-operation. 電子スロットルフェイル時・排気側VVT作動時の吸気・排気バルブの開閉タイミングを示す図である。It is a figure which shows the opening / closing timing of the intake / exhaust valve at the time of electronic throttle failure and exhaust side VVT operation. VVT非作動時の吸気・排気バルブの開閉タイミングを示す図である。It is a figure which shows the opening / closing timing of the intake / exhaust valve at the time of VVT non-operation. 電子スロットルフェイル時・排気側VVT作動時の吸気・排気バルブの開閉タイミングを示す図である。It is a figure which shows the opening / closing timing of the intake / exhaust valve at the time of electronic throttle failure and exhaust side VVT operation. 電子スロットルフェイル時の問題点を示す図である。It is a figure which shows the problem at the time of electronic throttle failure.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
1d 燃焼室
5 スロットルバルブ
6 スロットルモータ
11 吸気通路
11b 吸気マニホールド
12 排気通路
13 吸気バルブ
14 排気バルブ
15 クランクシャフト
21 吸気カムシャフト
22 排気カムシャフト
35 アクセル開度センサ
36 スロットル開度センサ
37 クランクポジションセンサ
100in 吸気側VVT
100ex 排気側VVT
200in,200ex OCV
300 ブレーキブースタ
400 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 1d Combustion chamber 5 Throttle valve 6 Throttle motor 11 Intake passage 11b Intake manifold 12 Exhaust passage 13 Intake valve 14 Exhaust valve 15 Crankshaft 21 Intake camshaft 22 Exhaust camshaft 35 Accelerator opening sensor 36 Throttle opening sensor 37 Crank position Sensor 100in Intake side VVT
100ex Exhaust side VVT
200in, 200ex OCV
300 Brake booster 400 ECU

Claims (6)

燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路と、前記燃焼室と吸気通路との間を選択的に開閉する吸気バルブと、前記燃焼室と排気通路との間を選択的に開閉する排気バルブとを備え、冷間時に前記吸気バルブと排気バルブとが共に閉じるマイナスオーバーラップ状態に制御する内燃機関の制御装置において、
負圧要求時に、前記マイナスオーバーラップ状態を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。
An intake passage and an exhaust passage communicating with the combustion chamber, an intake valve that selectively opens and closes between the combustion chamber and the intake passage, and an exhaust valve that selectively opens and closes between the combustion chamber and the exhaust passage. A control apparatus for an internal combustion engine that controls to a minus overlap state in which both the intake valve and the exhaust valve are closed when cold,
A control apparatus for an internal combustion engine, wherein the negative overlap state is prohibited when a negative pressure is requested.
請求項1記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気通路に配置されたスロットルバルブのスロットル開度を制御するスロットル制御手段を備え、前記負圧の要求時が、前記スロットル制御手段の異常時であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising throttle control means for controlling a throttle opening of a throttle valve disposed in the intake passage, wherein the negative pressure is requested when the throttle control means is abnormal.
請求項1または2記載の内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関のクランクシャフトに対する排気カムシャフトの回転位相を変化させて前記排気バルブの開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング機構を備え、前記負圧要求時に、前記可変バルブタイミング機構を作動し、前記排気バルブの開閉タイミングを所定量だけ遅角して、前記吸気バルブと排気バルブとがマイナスオーバーラップ状態にならないように制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
A variable valve timing mechanism that adjusts the opening / closing timing of the exhaust valve by changing the rotational phase of the exhaust camshaft relative to the crankshaft of the internal combustion engine, and operates the variable valve timing mechanism when the negative pressure is requested, A control apparatus for an internal combustion engine, wherein the valve opening / closing timing is retarded by a predetermined amount so that the intake valve and the exhaust valve do not enter a minus overlap state.
請求項2または3のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
アクセル開度センサとスロットル開度センサとを備え、前記アクセル開度センサの出力信号に基づいてスロットル開度を算出し、前記スロットル開度センサの出力信号に基づいて実スロットル開度を検出し、それら算出スロットル開度と実スロットル開度との差が所定値よりも大きいときに、前記スロットル制御手段が異常状態であると判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 2 and 3,
An accelerator opening sensor and a throttle opening sensor; calculate the throttle opening based on the output signal of the accelerator opening sensor; detect the actual throttle opening based on the output signal of the throttle opening sensor; A control apparatus for an internal combustion engine, wherein when the difference between the calculated throttle opening and the actual throttle opening is greater than a predetermined value, the throttle control means is determined to be in an abnormal state.
請求項2〜4のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
前記スロットル制御手段の異常時に、前記スロットル開度を所定のオープナ開度に規制するスロットル開度規制手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4,
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising throttle opening restriction means for restricting the throttle opening to a predetermined opener opening when the throttle control means is abnormal.
請求項2〜5のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気通路に配置されたスロットルバルブの下流側の吸気管負圧を利用するブレーキブースタを備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 5,
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising a brake booster that uses an intake pipe negative pressure downstream of a throttle valve disposed in the intake passage.
JP2007118167A 2007-04-27 2007-04-27 Control device for internal combustion engine Pending JP2008274822A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007118167A JP2008274822A (en) 2007-04-27 2007-04-27 Control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007118167A JP2008274822A (en) 2007-04-27 2007-04-27 Control device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008274822A true JP2008274822A (en) 2008-11-13

Family

ID=40053094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007118167A Pending JP2008274822A (en) 2007-04-27 2007-04-27 Control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008274822A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017115698A (en) * 2015-12-24 2017-06-29 本田技研工業株式会社 vehicle
WO2018216292A1 (en) * 2017-05-23 2018-11-29 アイシン精機株式会社 Control device for internal combustion engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017115698A (en) * 2015-12-24 2017-06-29 本田技研工業株式会社 vehicle
WO2018216292A1 (en) * 2017-05-23 2018-11-29 アイシン精機株式会社 Control device for internal combustion engine
DE112018002150T5 (en) 2017-05-23 2020-01-02 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha CONTROL DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
CN110662891A (en) * 2017-05-23 2020-01-07 爱信精机株式会社 Control device for internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6425357B2 (en) Variable valve drive mechanism and intake air amount control apparatus of internal combustion engine
JP4850744B2 (en) Intake control device for internal combustion engine
US8245675B2 (en) Variable valve apparatus
EP1061239A2 (en) Combustion control apparatus for internal combustion engine
JP4858729B2 (en) Variable valve gear
CN201420628Y (en) Exhaust gas recirculation valve
US8355857B2 (en) Control apparatus of internal combustion engine for vehicle
JP2007009779A (en) Control device for internal combustion engine
JP2008057349A (en) Engine system
WO2007034302A2 (en) Direct-injection internal combustion engine and method of controlling the same
JP2007224744A (en) Valve timing control device of internal combustion engine
JP3699645B2 (en) Valve timing control device for internal combustion engine
JP6551445B2 (en) Engine control device
US10619588B2 (en) Controller for internal combustion engine
JP2008274822A (en) Control device for internal combustion engine
JP5034404B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4325514B2 (en) Valve timing control device for internal combustion engine
JP2008088928A (en) Variable valve timing control device for internal combustion engine
JP3826298B2 (en) Valve timing control device for internal combustion engine
JP2002309974A (en) Control device for internal combustion engine
JP4222072B2 (en) Engine control device
JP3873809B2 (en) Variable valve timing control device for internal combustion engine
JP2010084730A (en) Control device for internal combustion engine
JP4935775B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2008303754A (en) Control device of internal combustion engine