JP2004162662A - Control device for variable valve mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に備えられる機関バルブ(吸気バルブ,排気バルブ)のリフト量を変化させる可変動弁機構の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、機関バルブのバルブリフト量を、バルブ作動角の変化を伴って連続的に変化させる構成の可変動弁機構が知られている(特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−012262号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように機関バルブのリフト量を変化させる可変動弁機構では、一般的に機関の高回転域では高リフト量に制御されるが、係る高リフト状態から急激に機関回転が低下して機関がそのままエンストするという変則的な状態が発生すると、リフト量変化の応答遅れによって、低回転域に適合する低リフト量に変化する前に機関がエンストする惧れがある。
【0005】
そして、前記可変動弁機構では、機関の停止状態ではリフト量の変更が行えないので、再始動は、リフト量が通常よりも大きな状態で行われることになってしまう。
【0006】
しかし、機関バルブのリフト量が大きい状態では、可変動弁機構のフリクションが大きくなるので、リフト量の大きな状態での再始動時には、大きな始動トルクが必要になり、始動性が低下するという問題が生じる。
【0007】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、高回転域から急激に機関回転が低下してそのままエンストするという変則的な状態が発生したとしても、機関バルブのリフト量を極力小さくでき、再始動時の始動性を確保できるようにすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項1記載の発明では、減速運転時に減速度に応じてリフト量の変化速度を増大補正する構成とした。
【0009】
上記構成によると、減速運転に伴ってリフト量を減少変化させるべき状態において、減速度に応じてリフト量の変化速度を増大補正し、リフト量の変化要求に対する応答遅れの縮小を図る。
【0010】
従って、急減速時であっても、リフト量が大きい状態のまま機関が停止してしまうことを回避でき、以って、再始動時の始動性を確保することができる。
請求項2記載の発明では、リフト量の最大リミッタを減速度に応じて変更することで、リフト量の変化速度を増大補正する構成とした。
【0011】
上記構成によると、減速時にリフト量の最大リミッタを変更することで、そのときの回転速度に応じた目標リフト量が前記最大リミッタで制限されてより小さい目標リフト量に変更される。
【0012】
従って、そのときの回転速度に応じた目標リフト量に従って可変動弁機構をフィードバック制御する場合よりも、目標がより小さく設定される分だけ、リフト量の減少変化速度が増大補正されることになる。
【0013】
請求項3記載の発明では、リフト量の制御ゲインを減速度に応じて変更することで、リフト量の変化速度を増大補正する構成とした。
上記構成によると、減速運転時に目標リフト量に実リフト量を追従変化させるための制御ゲインが減速度に応じて変更される。
【0014】
従って、制御ゲインを急減速時に増大修正することで、目標リフト量に対する応答遅れが縮小され、リフト量の変化速度が増大補正されることになる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、可変動弁機構を備えた車両用内燃機関のシステム構成図である。
【0016】
図1において、内燃機関101の吸気管102には、スロットルモータ103aでスロットルバルブ103bを開閉駆動する電子制御スロットル104が介装され、該電子制御スロットル104及び吸気バルブ105を介して、燃焼室106内に空気が吸入される。
【0017】
燃焼排気は燃焼室106から排気バルブ107を介して排出され、フロント触媒108及びリア触媒109で浄化された後、大気中に放出される。
前記排気バルブ107は、排気側カム軸110に軸支されたカム111によって一定のバルブリフト量及びバルブ作動角で開閉駆動される。
【0018】
一方、吸気バルブ105には、可変動弁機構として、バルブリフト量を作動角と共に連続的に可変制御するVEL(Variable valve Event and Lift)機構112が設けられる。
【0019】
尚、前記VEL機構112と共に、クランク角に対する作動角の位相を変化させることでバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構を吸気バルブ105に備える構成であっても良く、また、排気バルブ107側にも可変動弁機構を設ける構成であっても良い。
【0020】
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット(ECU)114は、機関運転状態(例えばアクセル開度や機関回転速度)に応じて前記電子制御スロットル104,VEL機構112を制御する。
【0021】
前記ECU114には、機関101の吸入空気量Qを検出するエアフローメータ115、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサAPS116、クランク軸120からクランク角180°毎の基準クランク角信号Refを取り出すクランク角センサ117、スロットルバルブ103bの開度TVOを検出するスロットルセンサ118、車速VSPを検出する車速センサ119からの検出信号が入力される。
【0022】
また、各気筒の吸気バルブ105上流側の吸気ポート130には、電磁式の燃料噴射弁131が設けられ、該燃料噴射弁131は、前記ECU114からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、噴射パルス幅(開弁時間)に比例する量の燃料を噴射する。
【0023】
図2〜図4は、前記VEL機構112の構造を詳細に示すものである。
図2〜図4に示すVEL機構112は、一対の吸気バルブ105,105と、シリンダヘッド11のカム軸受14に回転自在に支持された中空状のカム軸13(駆動軸)と、該カム軸13に軸支された回転カムである2つの偏心カム15,15(駆動カム)と、前記カム軸13の上方位置に同じカム軸受14に回転自在に支持された制御軸16と、該制御軸16に制御カム17を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム18,18と、各吸気バルブ105,105の上端部にバルブリフター19,19を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム20,20とを備えている。
【0024】
前記偏心カム15,15とロッカアーム18,18とは、リンクアーム25,25によって連係され、ロッカアーム18,18と揺動カム20,20とは、リンク部材26,26によって連係されている。
【0025】
上記ロッカアーム18,18,リンクアーム25,25,リンク部材26,26が伝達機構を構成する。
前記偏心カム15は、図5に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体15aと、該カム本体15aの外端面に一体に設けられたフランジ部15bとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔15cが貫通形成されていると共に、カム本体15aの軸心Xがカム軸13の軸心Yから所定量だけ偏心している。
【0026】
また、前記偏心カム15は、カム軸13に対し前記バルブリフター19に干渉しない両外側にカム軸挿通孔15cを介して圧入固定されている。
前記ロッカアーム18は、図4に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部18aが制御カム17に回転自在に支持されている。
【0027】
また、基部18aの外端部に突設された一端部18bには、リンクアーム25の先端部と連結するピン21が圧入されるピン孔18dが貫通形成されている一方、基部18aの内端部に突設された他端部18cには、各リンク部材26の後述する一端部26aと連結するピン28が圧入されるピン孔18eが形成されている。
【0028】
前記制御カム17は、円筒状を呈し、制御軸16外周に固定されていると共に、図2に示すように軸心P1位置が制御軸16の軸心P2からαだけ偏心している。
【0029】
前記揺動カム20は、図2及び図6,図7に示すように略横U字形状を呈し、略円環状の基端部22にカム軸13が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔22aが貫通形成されていると共に、ロッカアーム18の他端部18c側に位置する端部23にピン孔23aが貫通形成されている。
【0030】
また、揺動カム20の下面には、基端部22側の基円面24aと該基円面24aから端部23端縁側に円弧状に延びるカム面24bとが形成されており、該基円面24aとカム面24bとが、揺動カム20の揺動位置に応じて各バルブリフター19の上面所定位置に当接するようになっている。
【0031】
即ち、図8に示すバルブリフト特性からみると、図2に示すように基円面24aの所定角度範囲θ1がベースサークル区間になり、カム面24bの前記ベースサークル区間θ1から所定角度範囲θ2が所謂ランプ区間となり、更に、カム面24bのランプ区間θ2から所定角度範囲θ3がリフト区間になるように設定されている。
【0032】
また、前記リンクアーム25は、円環状の基部25aと、該基部25aの外周面所定位置に突設された突出端25bとを備え、基部25aの中央位置には、前記偏心カム15のカム本体15aの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴25cが形成されている一方、突出端25bには、前記ピン21が回転自在に挿通するピン孔25dが貫通形成されている。
【0033】
更に、前記リンク部材26は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部26a,26bには前記ロッカアーム18の他端部18cと揺動カム20の端部23の各ピン孔18d,23aに圧入した各ピン28,29の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔26c,26dが貫通形成されている。
【0034】
尚、各ピン21,28,29の一端部には、リンクアーム25やリンク部材26の軸方向の移動を規制するスナップリング30,31,32が設けられている。
【0035】
上記構成において、制御軸16の軸心P2と制御カム17の軸心P1との位置関係によって、図6,7に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸16を回転駆動させることで、制御カム17の軸心P1に対する制御軸16の軸心P2の位置を変化させる。
【0036】
前記制御軸16は、図10に示すような構成により、DCサーボモータ(アクチュエータ)121によって所定回転角度範囲内で回転駆動されるようになっており、前記制御軸16の作動角を前記アクチュエータ121で変化させることで、吸気バルブ105のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する(図9参照)。
【0037】
図10において、DCサーボモータ121は、その回転軸が制御軸16と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車122が軸支されている。一方、前記制御軸16の先端に一対のステー123a,123bが固定され、一対のステー123a,123bの先端部を連結する制御軸16と平行な軸周りに、ナット124が揺動可能に支持される。
【0038】
前記ナット124に噛み合わされるネジ棒125の先端には、前記かさ歯車122に噛み合わされるかさ歯車126が軸支されており、DCサーボモータ121の回転によってネジ棒125が回転し、該ネジ棒125に噛み合うナット124の位置が、ネジ棒125の軸方向に変位することで、制御軸16が回転されるようになっている。
【0039】
ここで、ナット124の位置をかさ歯車126に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット124の位置をかさ歯車126から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
【0040】
前記制御軸16の先端には、図10に示すように、制御軸16の作動角を検出するポテンショメータ式の作動角センサ127が設けられており、前記ECU114は、前記作動角センサ127で検出される実際の作動角が、例えばアクセル開度や機関回転速度に基づいて設定される目標作動角(目標リフト量)に一致するように、前記DCサーボモータ121をフィードバック制御する。
【0041】
尚、基本的に、高回転時ほどリフト量が大きくなるように、前記目標作動角が設定される。
また、前記ECU114は、急激な減速運転時にリフト量の減少変化速度を増大補正することで、仮にそのままエンストすることがあっても、リフト量が大きい状態で再始動が行われることがないように、図11〜図15のフローチャートに示すような制御を行う。
【0042】
図11のフローチャートは、機関回転数(機関回転速度)Neの計測ルーチンを示す。
この機関回転数Neの演算ルーチンは、クランク角センサ117から基準クランク角信号Refが出力される毎に実行され、ステップS101では、前記基準クランク角信号Refの周期Tを読み込む。
【0043】
ステップS102では、前記周期Tに基づいて機関回転数Ne(rpm)を算出する。
図12のフローチャートは、一定時間(例えば10ms)毎に実行される目標リフト量の最大リミッタの設定ルーチン(定時処理ルーチン)を示す。
【0044】
ステップS201では、機関回転数Neの本ルーチン実行周期当たりの変化量ΔNeを計測する。
このステップS201の詳細は、図13のフローチャートに示される。
【0045】
ステップS211では、前記一定時間前の機関回転数Nezと機関回転数Neの最新値との偏差ΔNeを演算する。
ΔNe=Nez−Ne
次のステップS212では、最新の機関回転数Neを次回のΔNe演算のために、前記Nezとして更新記憶させる。
【0046】
図12のフローチャートにおいて、ステップS201でΔNeを計測すると、次のステップS202では、急減速判定を行う。
このステップS202における急減速判定の詳細は、図14のフローチャートに示される。
【0047】
ステップS221では、前記機関回転の減速度を示すΔNeと、所定値(>0)とを比較することで、所定以上の速度で機関回転数Neが低下しているか否か(所定以上の減速度であるか否か)を判別する。
【0048】
ステップS221で、ΔNe>所定値であると判別されると、ステップS222へ進んで、急減速判定フラグfKGに1をセットする。
一方、ステップS221で、ΔNe≦所定値であると判別されると、ステップS223へ進んで、急減速判定フラグfKGに0をセットする。
【0049】
図12のフローチャートにおいて、ステップS202における急減速判定の後は、ステップS203へ進み、前記VEL機構112における目標リフト量を制限する最大リミッタの設定を行う。
【0050】
ステップS203における最大リミッタ設定の詳細は、図15のフローチャートに示される。
ステップS231では、前記急減速判定フラグfKGが1であるか否か、即ち、所定以上の急減速運転時であるか否かを判別する。
【0051】
前記急減速判定フラグfKGが1であるときには、ステップS232へ進み、リフト量の最大リミッタを、前記ΔNeに応じて設定する。
前記最大リミッタは、前記ΔNeが大きいときほど、換言すれば、急減速時であるほど、より小さい値に設定される。
【0052】
そして、目標リフト量が前記最大リミッタよりも大きいときに、目標リフト量として最大リミッタが設定されるようになっている。
急減速時には、回転低下に伴って目標リフト量が減少変化するが、実際のリフト量は目標リフト量の変化に対して遅れる。
【0053】
このため、機関が急減速してそのままエンストすると、実際のリフト量が、目標よりも高い状態のままエンストし、然も、前記VEL機構112は機関の停止状態ではリフト量の変更が行えない特性であるので、機関の停止状態で本来よりもリフト量が大きいままに保持されることになる。
【0054】
そして、リフト量が大きい状態では、前記VEL機構112によるフリクションが大きく、始動性が低下することになってしまう。
そこで、本実施形態では、急減速時に、前記最大リミッタによる制限によって目標リフト量を本来の回転速度に対応する値よりも強制的に小さくすることで、リフト量のフィードバック制御における目標リフト量と実リフト量との偏差を大きくして、リフト量の低下速度を速める。
【0055】
従って、たとえ急減速してそのままエンストすることがあっても、最大リミッタによる制限を加えない場合に比べて、エンスト時におけるリフト量を小さくでき、再始動時における始動性を確保することができる。
【0056】
尚、前記最大リミッタは、ΔNeに応じて細かく変化させる必要はなく、急減速判定時に一定値を用いる構成としても良い。
ところで、上記実施形態では、急減速時にリフト量の最大リミッタで目標リフト量をより小さく制限することで、リフト量の低下速度を速めるようにしたが、図16のフローチャートに示すように、リフト量のフィードバック制御におけるゲインを減速度(ΔNe)に応じて変更することで、リフト量の低下速度を速めることができる。
【0057】
図16のフローチャートにおいて、ステップS301では、前記ステップS201と同様にして、ΔNeの計測を行う。
ステップS302では、前記ステップS202と同様にして、急減速判定を行う。
【0058】
ステップS303では、図17のフローチャートに示すようにして、制御ゲインの設定を行う。
図17のフローチャートにおいて、ステップS331では、前記急減速判定フラグfKGが1であるか否か、即ち、所定以上の急減速運転時であるか否かを判別する。
【0059】
前記急減速判定フラグfKGが1であるときには、ステップS332へ進み、リフト量の制御ゲインを、前記ΔNeに応じて設定する。
前記制御ゲインは、前記ΔNeが大きいときほど、より大きな値に設定される。
【0060】
このように、急減速時ほど制御ゲインを大きくすれば、通常の減速時には過剰なゲインによってリフト量がオーバーシュートすることを回避しつつ、エンストに至る可能性がある急減速時には、目標リフト量の変化に対する実リフト量の応答遅れを縮小させて、リフト量が大きい状態のまま、機関が停止してしまうことを回避できる。
【0061】
尚、前記制御ゲインは、ΔNeに応じて細かく変化させる必要はなく、急減速判定時に一定値を用いる構成としても良い。
また、制御ゲインの変更には、急減速時に前記DCサーボモータ121に対してリフト量が小さくなる方向の所定の制御信号(例えば最大電流信号)を強制的に出力することが含まれる。
【0062】
更に、上記実施形態では、機関回転数Neの単位時間当たりの変化量ΔNeから減速度を判定する構成としたが、図18〜図23のフローチャートに示すように、前記ΔNeに代えて、車速VSPの変化量ΔVSPを演算し、該ΔVSPに基づいて減速度を判定させる構成とすることができる。
【0063】
図18は、高精度に車速VSPを演算するルーチンを示す。
図18のフローチャートに示すルーチンは、前記車速センサ119から車速信号が出力される毎に割り込み実行される。
【0064】
そして、まず、ステップS401では、車速信号の発生周期Tを読み込む。
ステップS402では、前記周期Tに基づいて車速VSPを算出する。
一方、図19のフローチャートは、一定時間(例えば10ms)毎に実行されるリフト量の最大リミッタ(又は制御ゲイン)の設定ルーチン(定時処理ルーチン)を示す。
【0065】
図19のフローチャートにおいて、ステップS501では、減速度を示す変化量ΔVSPの計測を行う。
前記ΔVSPの計測は、図20のフローチャートに詳細に示される。
【0066】
図20のフローチャートにおいて、ステップS511では、図19に示すルーチンの前回実行時の車速VSPzと最新の車速VSPとの偏差として、ΔVSPを算出する。
【0067】
ΔVSP=VSPz−VSP
ステップS512では、次回におけるΔVSPの演算のために、最新の車速VSPを前回値VSPzにセットする。
【0068】
図19のフローチャートにおいて、ステップS502では、図21のフローチャートに示すようにして、急減速判定を行う。
図21のフローチャートにおいて、ステップS521では、前記ΔVSPが所定値よりも大きいか否かを判別する。
【0069】
そして、ΔVSPが所定値よりも大きい場合には、ステップS522へ進んで、急減速判定フラグfKGに1をセットし、ΔVSPが所定値以下であれば、ステップS523へ進んで、急減速判定フラグfKGに0をセットする。
【0070】
図19のフローチャートにおいて、ステップS503では、前記急減速判定フラグfKGに基づいて、リフト量の最大リミッタ又は制御ゲインの設定を行う。図22のフローチャートは、最大リミッタの設定を示し、ステップS531では、前記急減速判定フラグfKGが1であるか否かを判別し、fKG=1であるときには、ステップS532Aに進む。
【0071】
ステップS532Aでは、前記ΔVSPが大きいときほど、最大リミッタをより小さく設定する。
一方、図23のフローチャートは、制御ゲインの設定を示し、ステップS531では、前記急減速判定フラグfKGが1であるか否かを判別し、fKG=1であるときには、ステップS532Bに進む。
【0072】
ステップS532Bでは、前記ΔVSPが大きいときほど、制御ゲインをより大きく設定する。
尚、上記実施形態では、減速度を示すΔNe又はΔVSPから、最大リミッタ又は制御ゲインを設定する構成としたが、減速度を示すΔNe又はΔVSPから最大リミッタ及び制御ゲインを設定する構成とし、そのままエンストに至る可能性のある急減速時に、最大リミッタで目標リフト量をより小さく制限し、かつ、制御ゲインを大きくしても良い。
【0073】
また、急減速判定において、前記ΔNe又はΔVSPと比較する所定値を、そのときの機関回転数Ne,車速VSPに応じて変更し、低回転,低車速側ほど急減速判定され易いようにしても良い。
【0074】
更に、バルブリフト量を変化させる可変動弁機構を上記のVEL機構112に限定するものではなく、機関停止中にリフト特性の変更が困難な機構であれば、上記実施形態と同様な制御によって同様の作用・効果を得ることができ、また、可変動弁機構を備える機関バルブが吸気バルブに限定されるものではないことも明らかである。
【0075】
また、減速運転時に目標リフト量と実リフト量との偏差が所定以上になるか、前記偏差の拡大速度が所定以上になったときに、前記偏差が大きいほど、又は、偏差の拡大速度が速いほど、最大リミッタ値をより小さくし、及び/又は、制御ゲインを大きくする構成としても良い。
【0076】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
(イ)請求項1〜3のいずれか1つに記載の可変動弁機構の制御装置において、減速度を、機関回転速度の単位時間当たりの変化量に基づいて判別することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【0077】
上記構成によると、機関回転速度の単位時間当たりの変化量に基づいて減速度を判別し、リフト量の変化速度を増大補正する。
従って、機関回転速度が急激に低下すると、該回転低下に応じてリフト量の変化速度を増大補正して、リフト量変化の応答遅れを縮小するので、大きなリフト量のままエンストすることを回避できる。
(ロ)請求項1〜3のいずれか1つに記載の可変動弁機構の制御装置において、減速度を、車速の単位時間当たりの変化量に基づいて判別することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【0078】
上記構成によると、車速の単位時間当たりの変化量に基づいて減速度を判別し、リフト量の変化速度を増大補正する。
従って、車速が急激に低下すると、該車速低下に応じてリフト量の変化速度を増大補正して、リフト量変化の応答遅れを縮小するので、大きなリフト量のままエンストすることを回避できる。
(ハ)請求項(イ)又は(ロ)記載の可変動弁機構の制御装置において、機関回転速度の単位時間当たりの変化量又は車速の単位時間当たりの変化量と所定値とを比較して、急減速であるか否かを判別し、急減速時にリフト量の変化速度を増大補正する構成とし、かつ、前記所定値を機関回転速度又は車速に応じて変更することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【0079】
上記構成によると、機関回転速度又は車速の単位時間当たりの変化量と所定値とを比較することで、リフト量変化に大きな遅れを生じる急減速時であるか否かを判別し、リフト量の変化速度を増大補正するか否かを決定するが、前記所定値を機関回転速度又は車速に応じて変更することで、速度域毎によって急減速判定がなされる変化量領域を変更する。
【0080】
従って、高速度域で過剰にリフト量の変化速度が増大補正されることを回避しつつ、エンストの可能性が高い低速度域で急減速判定を適切に行わせて、リフト量が高いままエンストしてしまうことを確実に回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関のシステム構成図。
【図2】VEL機構(可変バルブリフト機構)を示す断面図(図3のA−A断面図)。
【図3】上記VEL機構の側面図。
【図4】上記VEL機構の平面図。
【図5】上記VEL機構に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図6】上記VEL機構の低リフト時の作用を示す断面図(図3のB−B断面図)。
【図7】上記VEL機構の高リフト時の作用を示す断面図(図3のB−B断面図)。
【図8】上記VEL機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図9】上記VEL機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図10】上記VEL機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図11】機関回転数の計測ルーチンを示すフローチャート。
【図12】最大リミッタの設定処理を行うメインルーチンを示すフローチャート。
【図13】ΔNeの計測を行うサブルーチンを示すフローチャート。
【図14】急減速判定を行うサブルーチンを示すフローチャート。
【図15】最大リミッタの設定を行うサブルーチンを示すフローチャート。
【図16】制御ゲインの設定処理を行うメインルーチンを示すフローチャート。
【図17】制御ゲインの設定を行うサブルーチンを示すフローチャート。
【図18】車速の計測ルーチンを示すフローチャート。
【図19】ΔVSPに基づいて最大リミッタ又は制御ゲインの設定を行うメインルーチンを示すフローチャート。
【図20】ΔVSPの計測を行うサブルーチンを示すフローチャート。
【図21】ΔVSPに基づき急減速判定を行うサブルーチンを示すフローチャート。
【図22】ΔVSPに基づき最大リミッタの設定を行うサブルーチンを示すフローチャート。
【図23】ΔVSPに基づき制御ゲインの設定を行うサブルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
101…内燃機関、105…吸気バルブ、112…VEL機構、114…エンジンコントロールユニット(ECU)、117…クランク角センサ、119…車速センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a variable valve mechanism that changes a lift amount of an engine valve (an intake valve, an exhaust valve) provided in an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a variable valve mechanism configured to continuously change a valve lift amount of an engine valve with a change in a valve operating angle (see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-012262
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the variable valve mechanism that changes the lift amount of the engine valve as described above, the lift amount is generally controlled to be high in the high rotation range of the engine, but the engine rotation rapidly decreases from the high lift state. If an abnormal state occurs in which the engine stalls as it is, the engine may stall before changing to a low lift amount suitable for a low rotation range due to a response delay of a change in the lift amount.
[0005]
In the variable valve mechanism, since the lift amount cannot be changed when the engine is stopped, the restart is performed in a state where the lift amount is larger than usual.
[0006]
However, when the lift amount of the engine valve is large, the friction of the variable valve mechanism becomes large. Therefore, when restarting in a state where the lift amount is large, a large starting torque is required, and a problem that the startability is deteriorated. Occurs.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and even if an abnormal state occurs in which the engine speed suddenly decreases from a high rotation range and stalls as it is, the lift amount of the engine valve can be minimized, An object is to ensure startability at restart.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, according to the first aspect of the invention, the speed of change of the lift amount is increased and corrected in accordance with the deceleration during the deceleration operation.
[0009]
According to the above configuration, in a state where the lift amount is to be reduced and changed in association with the deceleration operation, the change speed of the lift amount is increased and corrected in accordance with the deceleration, so that the response delay to the lift amount change request is reduced.
[0010]
Therefore, even during rapid deceleration, it is possible to prevent the engine from stopping in a state where the lift amount is large, and thus it is possible to ensure the startability at the time of restart.
According to the second aspect of the present invention, the maximum change rate of the lift amount is corrected by changing the maximum limiter of the lift amount according to the deceleration.
[0011]
According to the above configuration, by changing the maximum limit of the lift amount during deceleration, the target lift amount corresponding to the rotation speed at that time is limited by the maximum limiter and changed to a smaller target lift amount.
[0012]
Therefore, as compared with the case where the variable valve mechanism is feedback-controlled according to the target lift amount corresponding to the rotation speed at that time, the decrease change speed of the lift amount is corrected to be increased by an amount corresponding to the target being set smaller. .
[0013]
According to the third aspect of the present invention, the speed of change in the lift amount is increased and corrected by changing the control gain of the lift amount in accordance with the deceleration.
According to the above configuration, the control gain for changing the actual lift amount to follow the target lift amount during the deceleration operation is changed according to the deceleration.
[0014]
Therefore, by increasing and correcting the control gain at the time of sudden deceleration, the response delay with respect to the target lift amount is reduced, and the change speed of the lift amount is increased and corrected.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle internal combustion engine provided with a variable valve mechanism.
[0016]
1, an
[0017]
The combustion exhaust gas is exhausted from the combustion chamber 106 via an
The
[0018]
On the other hand, the
[0019]
The
[0020]
An engine control unit (ECU) 114 containing a microcomputer controls the
[0021]
The ECU 114 includes an air flow meter 115 for detecting an intake air amount Q of the
[0022]
In addition, an electromagnetic
[0023]
2 to 4 show the structure of the
The
[0024]
The
[0025]
The
As shown in FIG. 5, the
[0026]
Further, the
As shown in FIG. 4, the
[0027]
A
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
On the lower surface of the
[0031]
That is, from the viewpoint of the valve lift characteristics shown in FIG. 8, the predetermined angle range θ1 of the
[0032]
The
[0033]
Further, the
[0034]
At one end of each of the
[0035]
In the above configuration, as shown in FIGS. 6 and 7, the valve lift varies depending on the positional relationship between the axis P2 of the
[0036]
The
[0037]
In FIG. 10, the
[0038]
A
[0039]
Here, the direction in which the position of the
[0040]
As shown in FIG. 10, a potentiometer-type
[0041]
In addition, basically, the target operation angle is set such that the lift amount increases as the rotation speed increases.
Further, the
[0042]
The flowchart of FIG. 11 shows a routine for measuring the engine speed (engine speed) Ne.
The routine for calculating the engine speed Ne is executed every time the reference crank angle signal Ref is output from the
[0043]
In step S102, the engine speed Ne (rpm) is calculated based on the cycle T.
The flowchart in FIG. 12 shows a routine for setting the maximum limiter of the target lift amount (periodic processing routine) that is executed every fixed time (for example, 10 ms).
[0044]
In step S201, the amount of change ΔNe of the engine speed Ne per execution cycle of this routine is measured.
Details of step S201 are shown in the flowchart of FIG.
[0045]
In step S211, a deviation ΔNe between the engine speed Nez before the predetermined time and the latest value of the engine speed Ne is calculated.
ΔNe = Nez−Ne
In the next step S212, the latest engine speed Ne is updated and stored as Nez for the next ΔNe calculation.
[0046]
In the flowchart of FIG. 12, when ΔNe is measured in step S201, a rapid deceleration determination is performed in the next step S202.
Details of the sudden deceleration determination in step S202 are shown in the flowchart of FIG.
[0047]
In step S221, by comparing ΔNe indicating the deceleration of the engine speed with a predetermined value (> 0), it is determined whether or not the engine speed Ne has decreased at a speed higher than a predetermined speed (the deceleration above a predetermined speed). Is determined).
[0048]
If it is determined in step S221 that ΔNe> predetermined value, the process proceeds to step S222, and 1 is set to the rapid deceleration determination flag fKG.
On the other hand, when it is determined in step S221 that ΔNe ≦ predetermined value, the process proceeds to step S223, and 0 is set in the rapid deceleration determination flag fKG.
[0049]
In the flowchart of FIG. 12, after the sudden deceleration determination in step S202, the process proceeds to step S203, in which a maximum limiter for limiting the target lift amount in the
[0050]
Details of the setting of the maximum limiter in step S203 are shown in the flowchart of FIG.
In step S231, it is determined whether or not the rapid deceleration determination flag fKG is 1, that is, whether or not the vehicle is in a rapid deceleration operation that is equal to or more than a predetermined speed.
[0051]
When the rapid deceleration determination flag fKG is 1, the process proceeds to step S232, and the maximum lift amount limiter is set according to the ΔNe.
The maximum limiter is set to a smaller value as ΔNe is larger, in other words, as the vehicle is suddenly decelerated.
[0052]
When the target lift amount is larger than the maximum limiter, the maximum limiter is set as the target lift amount.
At the time of rapid deceleration, the target lift amount decreases and changes as the rotation decreases, but the actual lift amount is delayed with respect to the change in the target lift amount.
[0053]
Therefore, if the engine is suddenly decelerated and stalled, the actual lift amount is stalled with a higher value than the target, and the
[0054]
In a state where the lift amount is large, the friction by the
Therefore, in the present embodiment, at the time of rapid deceleration, the target lift amount is forcibly made smaller than a value corresponding to the original rotation speed by the limitation by the maximum limiter, so that the target lift amount in feedback control of the lift amount and the actual lift amount are reduced. The deviation from the lift amount is increased to increase the speed at which the lift amount decreases.
[0055]
Therefore, even if the engine stalls as it is suddenly decelerated, the amount of lift at the time of engine stall can be reduced, and startability at the time of restart can be ensured, as compared with a case where no limit is imposed by the maximum limiter.
[0056]
Note that the maximum limiter does not need to be finely changed according to ΔNe, and may be configured to use a constant value at the time of sudden deceleration determination.
By the way, in the above-described embodiment, the target lift amount is limited to a smaller value by the maximum limiter of the lift amount at the time of rapid deceleration, so that the rate of decrease of the lift amount is increased. However, as shown in the flowchart of FIG. By changing the gain in the feedback control according to the deceleration (ΔNe), the speed at which the lift amount decreases can be increased.
[0057]
In the flowchart of FIG. 16, in step S301, ΔNe is measured in the same manner as in step S201.
In step S302, rapid deceleration determination is performed in the same manner as in step S202.
[0058]
In step S303, the control gain is set as shown in the flowchart of FIG.
In the flowchart of FIG. 17, in step S331, it is determined whether or not the rapid deceleration determination flag fKG is 1, that is, whether or not a rapid deceleration operation that is equal to or more than a predetermined speed is performed.
[0059]
When the rapid deceleration determination flag fKG is 1, the process proceeds to step S332, and the control gain of the lift amount is set according to the ΔNe.
The control gain is set to a larger value as the ΔNe becomes larger.
[0060]
As described above, if the control gain is increased during the rapid deceleration, the overshoot of the lift amount due to excessive gain during the normal deceleration is avoided, and the target lift amount during the rapid deceleration that may lead to engine stall is avoided. By delaying the response delay of the actual lift amount to the change, it is possible to prevent the engine from stopping in a state where the lift amount is large.
[0061]
Note that the control gain does not need to be finely changed according to ΔNe, and may be configured to use a constant value at the time of sudden deceleration determination.
Further, the change of the control gain includes forcibly outputting a predetermined control signal (for example, a maximum current signal) in the direction in which the lift amount decreases to the
[0062]
Further, in the above embodiment, the deceleration is determined from the variation ΔNe of the engine speed Ne per unit time. However, as shown in the flowcharts of FIGS. 18 to 23, the vehicle speed VSP is used instead of the ΔNe. , The amount of change ΔVSP is calculated, and the deceleration is determined based on the ΔVSP.
[0063]
FIG. 18 shows a routine for calculating the vehicle speed VSP with high accuracy.
The routine shown in the flowchart of FIG. 18 is executed every time a vehicle speed signal is output from the
[0064]
Then, first, in step S401, the generation cycle T of the vehicle speed signal is read.
In step S402, the vehicle speed VSP is calculated based on the cycle T.
On the other hand, the flowchart of FIG. 19 shows a routine for setting the maximum limiter (or control gain) of the lift amount executed at regular intervals (for example, 10 ms) (routine routine).
[0065]
In the flowchart of FIG. 19, in step S501, a change amount ΔVSP indicating the deceleration is measured.
The measurement of the ΔVSP is shown in detail in the flowchart of FIG.
[0066]
In the flowchart of FIG. 20, in step S511, ΔVSP is calculated as the deviation between the vehicle speed VSPz at the time of the previous execution of the routine shown in FIG. 19 and the latest vehicle speed VSP.
[0067]
ΔVSP = VSPz−VSP
In step S512, the latest vehicle speed VSP is set to the previous value VSPz for the next calculation of ΔVSP.
[0068]
In the flowchart of FIG. 19, in step S502, rapid deceleration determination is performed as shown in the flowchart of FIG.
In the flowchart of FIG. 21, in step S521, it is determined whether or not the ΔVSP is larger than a predetermined value.
[0069]
If ΔVSP is larger than the predetermined value, the process proceeds to step S522, and 1 is set to the rapid deceleration determination flag fKG. If ΔVSP is equal to or less than the predetermined value, the process proceeds to step S523, and the rapid deceleration determination flag fKG Is set to 0.
[0070]
In the flowchart of FIG. 19, in step S503, the maximum limiter of the lift amount or the control gain is set based on the sudden deceleration determination flag fKG. The flowchart of FIG. 22 shows the setting of the maximum limiter. In step S531, it is determined whether or not the rapid deceleration determination flag fKG is 1, and if fKG = 1, the process proceeds to step S532A.
[0071]
In step S532A, the larger the ΔVSP is, the smaller the maximum limiter is set.
On the other hand, the flowchart of FIG. 23 shows the setting of the control gain. In step S531, it is determined whether or not the rapid deceleration determination flag fKG is 1, and when fKG = 1, the process proceeds to step S532B.
[0072]
In step S532B, the larger the ΔVSP is, the larger the control gain is set.
In the above embodiment, the maximum limiter or the control gain is set from ΔNe or ΔVSP indicating the deceleration. However, the maximum limiter and the control gain are set from ΔNe or ΔVSP indicating the deceleration. At the time of sudden deceleration that may lead to, the target lift amount may be limited to a smaller value by the maximum limiter and the control gain may be increased.
[0073]
Further, in the sudden deceleration determination, the predetermined value to be compared with the aforementioned ΔNe or ΔVSP is changed according to the engine speed Ne and the vehicle speed VSP at that time, so that the lower the rotational speed and the lower the vehicle speed, the easier the rapid deceleration determination. good.
[0074]
Further, the variable valve mechanism for changing the valve lift amount is not limited to the above-described
[0075]
Further, when the deviation between the target lift amount and the actual lift amount during the deceleration operation is equal to or greater than a predetermined value, or when the speed of increasing the deviation is equal to or more than a predetermined value, the larger the difference, or the faster the speed of increasing the difference. As the maximum limiter value decreases, the control gain may increase.
[0076]
Here, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described below together with their effects.
(A) The control device for a variable valve mechanism according to any one of
[0077]
According to the above configuration, the deceleration is determined based on the amount of change in the engine speed per unit time, and the change speed of the lift amount is increased and corrected.
Therefore, when the engine rotational speed sharply decreases, the change speed of the lift amount is increased and corrected in accordance with the decrease in the rotational speed, and the response delay of the change in the lift amount is reduced, so that the engine stall with a large lift amount can be avoided. .
(B) The control device for a variable valve mechanism according to any one of
[0078]
According to the above configuration, the deceleration is determined based on the change amount of the vehicle speed per unit time, and the change speed of the lift amount is increased and corrected.
Therefore, when the vehicle speed suddenly decreases, the change speed of the lift amount is increased and corrected in accordance with the decrease in the vehicle speed, and the response delay of the change in the lift amount is reduced, so that the engine stall with a large lift amount can be avoided.
(C) In the control device for a variable valve mechanism according to the above (a) or (b), the change amount of the engine speed per unit time or the change amount of the vehicle speed per unit time is compared with a predetermined value. A variable speed detecting means for determining whether or not the vehicle is suddenly decelerating, increasing and correcting the change speed of the lift amount at the time of sudden deceleration, and changing the predetermined value according to the engine speed or the vehicle speed. Control device for valve mechanism.
[0079]
According to the above configuration, by comparing the change amount per unit time of the engine rotation speed or the vehicle speed with a predetermined value, it is determined whether or not a sudden deceleration that causes a large delay in the change in the lift amount is performed. It is determined whether or not the change speed is to be increased, but by changing the predetermined value according to the engine speed or the vehicle speed, the change amount region in which the rapid deceleration determination is made for each speed range is changed.
[0080]
Therefore, while avoiding an excessive increase in the change speed of the lift amount in the high speed range, the rapid deceleration determination is appropriately performed in the low speed range where the possibility of engine stall is high, and the engine is stopped while the lift amount is high. Can be reliably avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a sectional view showing a VEL mechanism (variable valve lift mechanism) (a sectional view taken along line AA in FIG. 3).
FIG. 3 is a side view of the VEL mechanism.
FIG. 4 is a plan view of the VEL mechanism.
FIG. 5 is a perspective view showing an eccentric cam used in the VEL mechanism.
FIG. 6 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3) illustrating the operation of the VEL mechanism during a low lift.
FIG. 7 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3) illustrating the operation of the VEL mechanism during a high lift.
FIG. 8 is a valve lift characteristic diagram corresponding to a base end surface and a cam surface of a swing cam in the VEL mechanism.
FIG. 9 is a characteristic diagram of valve timing and valve lift of the VEL mechanism.
FIG. 10 is a perspective view showing a rotation drive mechanism of a control shaft in the VEL mechanism.
FIG. 11 is a flowchart showing a routine for measuring the engine speed.
FIG. 12 is a flowchart showing a main routine for performing processing for setting a maximum limiter.
FIG. 13 is a flowchart showing a subroutine for measuring ΔNe.
FIG. 14 is a flowchart showing a subroutine for performing a sudden deceleration determination.
FIG. 15 is a flowchart showing a subroutine for setting a maximum limiter.
FIG. 16 is a flowchart showing a main routine for performing control gain setting processing.
FIG. 17 is a flowchart showing a subroutine for setting a control gain.
FIG. 18 is a flowchart illustrating a vehicle speed measurement routine.
FIG. 19 is a flowchart showing a main routine for setting a maximum limiter or a control gain based on ΔVSP.
FIG. 20 is a flowchart showing a subroutine for measuring ΔVSP.
FIG. 21 is a flowchart showing a subroutine for performing rapid deceleration determination based on ΔVSP.
FIG. 22 is a flowchart showing a subroutine for setting a maximum limiter based on ΔVSP.
FIG. 23 is a flowchart showing a subroutine for setting a control gain based on ΔVSP.
[Explanation of symbols]
101: internal combustion engine, 105: intake valve, 112: VEL mechanism, 114: engine control unit (ECU), 117: crank angle sensor, 119: vehicle speed sensor
Claims (3)
減速運転時に減速度に応じて前記リフト量の変化速度を増大補正することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。A control device for a variable valve mechanism that changes a lift amount of an engine valve,
A control device for a variable valve mechanism, wherein a change speed of the lift amount is increased and corrected according to a deceleration during a deceleration operation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002331713A JP2004162662A (en) | 2002-11-15 | 2002-11-15 | Control device for variable valve mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
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