JP2001012266A - 内燃機関の制御方法及び制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御方法及び制御装置Info
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Abstract
ドル時等の低回転時の回転変動を抑制する。 【解決手段】 エンジン本体10は、電磁アクチュエー
タ19で駆動される吸気弁11、排気弁12を備える。
クランク角センサ信号処理部2は、回転数信号、各気筒
の基準時期を示す同期信号を出力する。制御領域判定部
2は回転数に応じて複数の制御領域を判別し、同期選択
部4は制御領域に応じて異なる同期信号を選択し、吸排
気弁開閉時期算出部5は選択された同期信号に同期して
吸気弁の開閉時期を算出し、電磁アクチュエータ制御部
6は算出された吸排気弁開閉時期に従って吸排気弁の開
閉を制御する。
Description
動弁を用いた内燃機関の制御方法及び制御装置に係り、
特にアイドル回転数の変動を抑制することができる内燃
機関の制御方法及び制御装置に関する。
イドル回転数の安定化技術としては、例えば、特開平1
0−37787号公報記載のアイドル回転数制御装置が
知られている。この技術によれば、エンジンのアイドル
回転時の負荷状態に応じて吸排気弁の開弁時期及び閉弁
時期の少なくとも一方の時期を変更する吸排気弁開閉時
期変更手段を有し、この吸排気弁開閉時期変更手段の時
期の変更により、アイドル回転数を調整していた。
においては、機関回転数及び各気筒毎の基準位置の検出
のために、少なくとも2種類のクランク角センサ信号、
即ち、クランク角の所定回転角度、例えば1°毎のポジ
ション信号(以下、POS信号と略す)と、各気筒の基
準位置を検出するための気筒同期信号又はリファレンス
信号(以下、Ref信号と略す)を用いて、制御タイミン
グを生成していた。
吸気行程を示す信号とすれば、このRef信号パルスの2
ないし3つ前のRef信号パルスに同期したタイミング
で、この気筒の吸気弁の開閉時期を算出して設定してい
た。ここで、2〜3つ前のRef信号パルスを用いて、直
前のRef信号パルスを用いない理由は、通常、吸気弁の
開閉時期の算出及び設定をECUのマイクロプロセッサ
によるソフトウェアで行っているため、相対的にRef信
号パルス間隔が短くなる高回転時にも所定のソフトウェ
ア実行時間を得るためである。
電磁駆動弁を用いた内燃機関の制御装置においては、機
関の回転速度に係わらず、常に2つ又は3つ前のRef信
号に同期して吸気弁の開閉時期を計算し設定していたた
め、アイドル時のような回転数が低い領域では、吸気弁
の開閉時期を計算して設定してから、この吸気弁が実際
に開閉して気筒に吸気するまでに時間が経過し、この間
に回転数が低下していても、これを補正できず、低回転
時、特にアイドル回転の安定性が悪いという問題点があ
った。
合、先に設定した開閉時間で吸気バルブを開閉するた
め、ピストンの動きとカムとが同期して、開閉期間が漸
時増減する従来のカム駆動弁とは異なり電磁駆動弁では
ピストンの動きに対して相対的に吸気弁の開閉期間が短
縮され、さらに吸気量が低下し、更に回転数が低下する
方向へ作用するという問題点があった。
駆動弁を用いた内燃機関において、アイドル時等の低回
転時の回転変動を抑制し、安定したアイドル運転を行う
ことのできる内燃機関の制御装置を提供することであ
る。
上記課題を解決するため、電磁駆動弁を用いて吸気弁の
開閉時期を制御することにより吸気量を制御する内燃機
関の制御方法であって、機関回転数に応じて少なくとも
2つの制御領域を設け、高回転側の第1の制御領域にお
いては、第1の気筒同期信号に同期して、ある気筒の吸
気弁の開閉時期を算出して設定するとともに、低回転側
の第2の制御領域においては、第1の気筒同期信号より
遅れた第2の気筒同期信号に同期して、前記気筒の吸気
弁の開閉時期を算出して設定することを要旨とする。
るため、請求項1記載の内燃機関の制御方法において、
前記第1の制御領域と前記第2の制御領域とは、アイド
ル回転数付近に設定された制御境界を挟んで隣接してい
ることを要旨とする。
るため、電磁駆動弁を用いて吸気弁の開閉時期を制御す
ることにより吸気量を制御する内燃機関の制御方法であ
って、アイドル回転数を所定の回転数に保持するため
に、第1の気筒同期信号に同期して、ある気筒の吸気弁
の開閉時期を算出するとともに、その後アイドル回転数
が低下した場合、第1の気筒同期信号より遅れた第2の
気筒同期信号に同期して、前記気筒の吸気弁の少なくと
も閉時期を再度算出することを要旨とする。
るため、請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の
内燃機関の制御方法において、目標回転数と機関回転数
との差及び直前の所定期間における回転数の変移方向に
基づいて前記気筒の吸気弁の開閉時期を算出することを
要旨とする。
るため、請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載の
内燃機関の制御方法において、前記第2の制御領域にお
いて、吸気弁の開閉時期を設定した後に、機関回転数が
低下した場合、吸気弁開側の電磁コイルの電流を遮断し
た後に、該コイルに再度電流を通電することを要旨とす
る。
るため、少なくとも吸気弁に電磁駆動弁を用いた内燃機
関の制御装置であって、機関の回転数を検出する回転数
検出手段と、気筒毎の所定タイミングを検出する気筒同
期信号検出手段と、前記回転数検出手段が検出した回転
数に応じて制御領域を分割する制御領域分割手段と、前
記分割された制御領域毎に異なる気筒同期信号に同期し
て、ある気筒の吸気弁の開閉時期を算出して設定する吸
気弁開閉時期算出手段と、を備えたことを要旨とする。
弁を用いて吸気弁の開閉時期を制御することにより吸気
量を制御する内燃機関の制御方法であって、機関回転数
に応じて少なくとも2つの制御領域を設け、高回転側の
第1の制御領域においては、第1の気筒同期信号に同期
して、ある気筒の吸気弁の開閉時期を算出して設定する
とともに、低回転側の第2の制御領域においては、第1
の気筒同期信号より遅れた第2の気筒同期信号に同期し
て、前記気筒の吸気弁の開閉時期を算出して設定するこ
とにより、高回転側における吸気弁の開閉時期のための
計算時間を確保すると共に、低回転側では吸気弁の開閉
時期の計算開始時期を遅らせて直近の機関状態を吸気弁
の開閉時期計算に反映させて高精度な開閉時期を設定
し、低回転時の回転数制御を安定化させることがでる。
載の発明の効果に加えて、前記第1の制御領域と前記第
2の制御領域とは、アイドル回転数付近に設定された制
御境界を挟んで隣接するようにしたので、アイドル回転
数が低下した場合には、第2の制御領域として吸気弁の
開閉時期の計算時期を遅らせて直近のアイドル回転数を
吸気弁の開閉時期計算に反映させて高精度な開閉時期を
設定し、アイドル回転が低下した場合の吸入空気量の低
下を防止し、アイドル回転数制御を安定化させることが
でる。
を用いて吸気弁の開閉時期を制御することにより吸気量
を制御する内燃機関の制御方法であって、アイドル回転
数を所定の回転数に保持するために、第1の気筒同期信
号に同期して、ある気筒の吸気弁の開閉時期を算出する
とともに、その後アイドル回転数が低下した場合、第1
の気筒同期信号より遅れた第2の気筒同期信号に同期し
て、前記気筒の吸気弁の少なくとも閉時期を再度算出す
ることとしたので、最初の開閉時期算出以後のアイドル
回転数の低下代を吸気弁の開閉時期計算に反映させて高
精度な開閉時期を設定し、アイドル回転が低下した場合
の吸入空気量の低下を防止し、アイドル回転数制御を安
定化させることがでる。
いし請求項3記載の発明の効果に加えて、目標回転数と
機関回転数と差及び直前の所定期間における回転数の変
移方向に基づいて前記気筒の吸気弁の開閉時期を算出し
て設定するようにしたので、さらに低回転時における回
転変動を抑制し、安定したアイドリングを継続すること
ができる。
いし請求項4記載の発明の効果に加えて、前記第2の制
御領域において、吸気弁の開閉時期を設定した後に、機
関回転数が低下した場合、吸気弁開側の電磁コイルのホ
ールド電流を遮断した後に、該コイルに再度キャッチン
グ電流パルスを通電することにしたので、設定された吸
気弁閉時期に従って吸気弁開側の電磁石の通電が停止さ
れた後でも再度通電することにより吸気弁の開状態を引
き延ばして吸気量を追加し、低下した回転数を元に戻す
ことができる。
吸気弁に電磁駆動弁を用いた内燃機関の制御装置であっ
て、機関の回転数を検出する回転数検出手段と、気筒毎
の所定タイミングを検出する気筒同期信号検出手段と、
前記回転数検出手段が検出した回転数に応じて制御領域
を分割する制御領域分割手段と、前記分割された制御領
域毎に異なる気筒同期信号に同期して、ある気筒の吸気
弁の開閉時期を算出して設定する吸気弁開閉時期算出手
段と、を備えたことにより、高回転側における吸気弁の
開閉時期のための計算時間を確保すると共に、低回転側
では吸気弁の開閉時期の計算開始時期を遅らせて直近の
機関状態を吸気弁の開閉時期計算に反映させて高精度な
開閉時期を設定し、低回転時の回転数制御を安定化させ
ることがでる。
実施の形態を詳細に説明する。 〔第1実施形態〕図1は、本発明に係る内燃機関の制御
装置の第1の実施形態の構成を示すシステム構成図であ
る。
サイクルガソリンエンジンは、制御装置である電子制御
装置(以下、ECUと略す)1と、エンジン本体10と
を備えている。
気バルブ12、ピストン13、クランク角センサ15、
燃料噴射装置17、点火プラグ18、電磁気的に吸気バ
ルブ又は排気バルブの開閉を制御する電磁アクチュエー
タ19を備えている。また吸気系は吸入空気量センサ1
4とスロットルバルブ21とを備えており、排気系は排
気浄化装置として三元触媒20を備えている。
トルバルブ21は、ほぼ全開の状態にあり、各気筒の吸
気量制御は、吸気バルブ11の開閉時期をECU1から
制御することにより行われる。クランク角センサ15
は、例えば、磁気式、光電式等の非接触回転角センサを
用いて、カムシャフト又はクランク軸の回転位置を検出
するセンサである。また、クランク角センサ15は、点
火タイミングの起点及び各気筒の識別のために、クラン
ク角720°毎とクランク角180°(720/4気
筒)毎に出力されるREF信号と、REF信号を起点と
して点火時期又は弁開閉時期のカウント等を行うための
1°毎の信号であるPOS信号を備えている。
は、クランク角センサ15の出力信号を処理して、機関
回転数信号、各気筒毎の基準時期を示すRef信号、及び
1°信号を出力するクランク角センサ信号処理部2と、
機関回転数信号に基づいて高回転領域又は低回転領域を
判定する制御領域判定部3と、この判定された制御領域
に応じて吸気弁の開閉時期の算出設定のための同期信号
である気筒同期信号を選択する同期選択部4と、同期選
択部4で選択された気筒同期信号に同期して吸排気弁開
閉時期を算出する吸排気弁開閉時期算出部5と、この開
閉時期算出結果が設定され、設定された開閉時期が到来
すると電磁アクチュエータ19の通電を制御する電磁ア
クチュエータ制御部6と、を備えている。
開閉時期の計算内容は、機関回転数、図示しないアクセ
ル開度センサが検出したアクセル開度、図示しないアイ
ドル状態判定信号、その他機関状態信号に基づいて、従
来の電磁駆動弁を備えた内燃機関と同様に行われるもの
とし、その詳細を省略する。
制御のタイミングを説明するタイムチャートである。図
2(a)〜(d)は高回転領域、(e)〜(h)は低回
転領域における制御例をそれぞれ示し、説明の簡単化の
ために1気筒分のみを示している。
は、クランク角センサ信号処理部2から出力される整形
された気筒同期信号であり、各気筒毎の吸気行程の上死
点を示すものとする。そして高回転領域及び低回転領域
共に、Ref信号Cが吸気行程の上死点を示す気筒の吸気
弁開閉時期算出、同設定、及び吸気弁の作動を示す。
Ref信号Cの2つ前のRef信号Aに同期して吸気弁開閉
時期算出を行い、Ref信号Aに続くRef信号Bに同期し
て算出された吸気弁開閉時期を電磁弁制御部6に設定
し、Ref信号Bに続くRef信号Cが基準時刻となる吸気
行程において、吸気弁が作動する。
動する気筒のRef信号Cの1つ前のRef信号Bに同期し
て吸気弁開閉時期算出を行い、この算出の一定時間後、
又はRef信号周期の一定割合後に、算出された吸気弁開
閉時期を電磁弁制御部6に設定し、Ref信号Bに続くR
ef信号Cが基準時刻となる吸気行程において、吸気弁が
作動する。
ローチャートであり、例えば、図1のECUをマイクロ
プロセッサを用いて構成した場合の吸気弁開閉時期制御
のタイミングを説明する。
テップ10、以下ステップをSと略す)、クランク角セ
ンサ信号に基づいて機関回転数Neを算出する(S2
0)。
域とに分画する閾値回転数NthとNeとを比較して制御
領域を判定する(S30)。
回転領域として、Ref信号Bに同期して吸気弁開閉時期
(IVO/IVC)を算出し(S40)、次いで一定時
間後、又はRef信号間隔の一定割合の時間後に、吸気弁
開閉時期を設定する(S50)。次いで、吸気弁開時期
(IVO)が到来すると、電磁アクチュエータを制御し
て吸気弁を開き(S60)、その後、吸気弁閉時期(I
VC)が到来すると、電磁アクチュエータを制御して吸
気弁を閉じて(S70)リターンする。
上であれば、高回転領域として、Ref信号Aに同期して
吸気弁開閉時期を算出し(S80)、次いでRef信号B
に同期して吸気弁開閉時期を設し、(S90)。S60
へ移る。
域と低回転領域とで吸気弁開閉時期算出の同期信号を切
り換えることにより、高回転側では、吸気弁が作動する
Ref信号Cの2つ前のRef信号Aに同期して吸気弁開閉
時期を算出し、低回転側では、吸気弁が作動するRef信
号Cの1つ前のRef信号Bに同期して吸気弁開閉時期を
算出するので、常にRef信号Aに同期して算出するより
も高精度な吸気弁開閉時期制御を行うことができる。ま
た、高回転領域と低回転領域との境界の回転数Nthは、
アイドル回転数の近傍に設定することにより、外乱や機
関負荷の増加によりアイドル回転数が低下することを効
果的に防止し、アイドル回転数を高精度に安定化させる
ことができる。
域と高回転領域との2つの領域に分割した例について説
明したが、領域分割は2つに限らず3つ以上の領域に分
割して、それぞれ吸気弁開閉時期算出の基準として異な
る同期信号を選択してもよい。
機関の制御装置の第2の実施形態を説明する。本実施形
態においても内燃機関の構成は、図1に示した内燃機関
と同様であり、その制御装置であるECUは、マイクロ
プロセッサを用いて構成するものとする。
イドル回転制御における吸気弁開閉時期算出制御のタイ
ミングを説明するタイミングチャートである。
いて、図4(a)に示すような回転変動が生じたとす
る。図4(b)は、第1実施形態と同様なクランク角セ
ンサ信号を波形整形して得られた各気筒毎の基準時期を
示すRef信号である。
ef信号Aとの間の時間を測定することにより、クランク
軸が180°回転するのに要した時間tA が判るので、
これからRef信号Aの時刻における回転数Ne1=1/
(2tA )を計算することができる。同様に、Ref信号
Bの時刻における回転数Ne2=1/(2tB )、Ref信
号Cの時刻における回転数Ne3=1/(2tC )であ
る。
行程において、吸気弁が開閉作動する気筒の吸気弁開閉
時期の算出時期を説明する。まずRef信号Aに同期して
吸気弁開閉時期(IVO/IVC)を算出する。次い
で、Ref信号Bにおける回転数がRef信号Aにおける回
転数より低下しているか否かを判定し、低下していなけ
れば、Ref信号Bに同期して先に算出したIVO/IV
Cを設定する。回転数が低下していれば、Ref信号Bに
同期して吸気弁開閉時期(IVO/IVC)を再度算出
し、設定する。
期(IVC)を計算して設定するのが間に合うか否かを
判定し、間に合うようであれば、Ref信号Cに同期して
吸気弁閉時期(IVC)を計算して設定する。
に従って吸気弁が開閉されるのと並行して、さらにRef
信号Cにおける回転数低下があれば、吸気弁の開弁側電
磁石にホールド(保持)電流が遮断された後でも追加パ
ルス電流を流すことを指示し、閉弁時期を遅らせて、吸
入空気量を増加させ、回転低下を防止することができ
る。
に、吸気弁開弁側電磁石に追加電流パルスを流すことに
より、吸気弁開弁期間を延長して吸入空気量を増加させ
る動作のタイムチャートである。
(a)、同閉弁側電磁石電流波形(b)、吸気弁のバル
ブリフト量(c)、シリンダ吸入空気量(d)がそれぞ
れ示されている。
も、さらに回転数低下が検出されれば、吸気弁の開弁側
電磁石のホールド電流が遮断された後でも追加パルス電
流Ipを流すことができるようにしている。これによ
り、吸気弁の閉弁時期をΔt遅らせて、吸入空気量をΔ
Qだけ増加させることができる。
ローチャートである。まず、アクセル開度信号による負
荷、又はエアコンディショナのオン/オフ等の負荷、及
び機関の暖機状態等の機関状態を読み取る(S10
2)。そしてこれらの負荷、機関状態がアイドル条件を
満足しているか否かを判定する(S104)。アイドル
条件が満足されていなければ、アイドル回転制御以外の
処理へ分岐する。
機関状態に応じて目標アイドル回転数を設定し、クラン
ク角センサ信号に基づいてRef信号Aにおける回転数N
e1を検出する(S106)。次いで、Ref信号Aにおけ
る回転数Ne1と目標アイドル回転数とを比較し、この比
較結果に応じてRef信号Aに同期して吸気弁開閉時期
(IVO/IVC)を算出する(S108)。
検出し(S110)、回転数Ne1と回転数Ne2とを比較
する(S112)。回転数Ne2が回転数Ne1より低下し
ていなければ、Ref信号Bに同期して先に算出したIV
O/IVCを設定し(S114)、S124へ移る。回
転数Ne2が回転数Ne1回転数より低下していれば、Ref
信号Bに同期して吸気弁開閉時期(IVO/IVC)を
再度算出する(S116)。
が吸気弁の閉時期に間に合うか否かを判定する(S11
8)。間に合わなければ、S116で算出したIVO/
IVCを設定するため、S114へ移る。間に合う場合
には、算出されたうちのIVOを設定し(S120)、
Ref信号Cに同期してIVCを再度算出し、設定して
(S122)、S124へ移る。
ングで吸気弁を開く操作が行われる。これは、閉弁側電
磁石のホールド電流を遮断するとともに、開弁側電磁石
にキャッチングを通電することにより行われる。
が検出され(S126)、回転数Ne2と回転数Ne3とを
比較する(S128)。回転数Ne3が回転数Ne2より低
下していれば、開弁期間を延長するために開弁側電磁石
に追加電流パルスを流す指示が行われ(S130)、回
転数の低下がなければ追加電流パルスの指示は行わず、
設定されたIVCのタイミングで吸気弁を閉じる操作が
行われ(S132)、リターンする。
に計算したIVO/IVCより遅い同期信号に同期し
て、低下した回転数を考慮して再度IVO/IVCを計
算しているので、アイドル回転の低下を防止または低下
した回転を元に復帰させることができる。さらに、IV
Cを設定した後でも、回転が低下していれば、開弁側電
磁石のホールド電流遮断後に追加の電流パルスを流すこ
とにより、閉弁時期を遅らせて、吸入空気量を追加させ
ることができる。
が、これらは本発明を限定するものではない。例えば、
実施形態においては4気筒エンジンについて説明した
が、4気筒に限らず任意の気筒数のエンジンにも本発明
を適用できることは明らかである。
の構成を示すシステム構成図である。
(a)〜(d)と、低回転領域のタイミング(e)〜
(h)を示すタイミングチャートである。
である。
弁開閉時期算出制御のタイミングチャートである。
電流波形(a)、同閉弁側コイルの電流波形(b)、吸
気弁リフト量(c)、シリンダ吸入空気量(d)をそれ
ぞれ示すタイムチャートである。
である。
Claims (6)
- 【請求項1】 電磁駆動弁を用いて吸気弁の開閉時期を
制御することにより吸気量を制御する内燃機関の制御方
法であって、 機関回転数に応じて少なくとも2つの制御領域を設け、 高回転側の第1の制御領域においては、第1の気筒同期
信号に同期して、ある気筒の吸気弁の開閉時期を算出す
るとともに、 低回転側の第2の制御領域においては、第1の気筒同期
信号より遅れた第2の気筒同期信号に同期して、前記気
筒の吸気弁の開閉時期を算出することを特徴とする内燃
機関の制御方法。 - 【請求項2】 前記第1の制御領域と前記第2の制御領
域とは、アイドル回転数付近に設定された制御境界を挟
んで隣接していることを特徴とする請求項1記載の内燃
機関の制御方法。 - 【請求項3】 電磁駆動弁を用いて吸気弁の開閉時期を
制御することにより吸気量を制御する内燃機関の制御方
法であって、 アイドル回転数を所定の回転数に保持するために、第1
の気筒同期信号に同期して、ある気筒の吸気弁の開閉時
期を算出するとともに、 その後アイドル回転数が低下した場合、第1の気筒同期
信号より遅れた第2の気筒同期信号に同期して、前記気
筒の吸気弁の少なくとも閉時期を再度算出することを特
徴とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項4】 目標回転数と機関回転数との差及び直前
の所定期間における回転数の変移方向に基づいて前記気
筒の吸気弁の開閉時期を算出することを特徴とする請求
項1ないし請求項3のいずれか1項記載の内燃機関の制
御方法。 - 【請求項5】 電磁駆動弁を用いて吸気弁の開閉時期を
制御することにより吸気量を制御する内燃機関の制御方
法であって、 吸気弁の閉時期を設定した後に、機関回転数が低下した
場合、吸気弁開側の電磁コイルの電流を遮断した後に、
該コイルに再度電流を通電することを特徴とする内燃機
関の制御方法。 - 【請求項6】 少なくとも吸気弁に電磁駆動弁を用いた
内燃機関の制御装置であって、 機関の回転数を検出する回転数検出手段と、 気筒毎の所定タイミングを検出する気筒同期信号検出手
段と、 前記回転数検出手段が検出した回転数に応じて制御領域
を分割する制御領域分割手段と、 前記分割された制御領域毎に異なる気筒同期信号に同期
して、ある気筒の吸気弁の開閉時期を算出して設定する
吸気弁開閉時期算出手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
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