JP2006118439A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸気バルブの開特性を可変に制御することで内燃機関の吸入空気量を制御する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 that controls the intake air amount of the internal combustion engine by variably controlling the opening characteristics of the intake valve.
特許文献1には、アクセル開度及び機関回転速度から目標トルクを設定し、前記目標トルクに相当する目標吸入空気量が得られるように、吸気バルブの開特性及び/又はスロットルバルブの開度を変化させる構成の機関が開示されている。
ところで、内燃機関の極低温始動時には、各部のフリクションが大きいことなどから、吸気バルブの開特性を可変とする可変動弁機構の動作に大きな応答遅れが発生する。
このため、内燃機関の停止状態における可変動弁機構の制御位置から、機関の始動時に可変動弁機構の制御位置を変化させる必要がある場合、始動初回の燃料噴射量を決定するタイミングまでに、可変動弁機構が始動時の目標制御位置にまで到達せず、始動初回の燃料噴射量を決定した後から実際に初回の燃料噴射が行われるまでの間において吸気バルブの開特性が始動時の目標に向けて変化する場合があった。
By the way, when the internal combustion engine is started at a very low temperature, a large response delay occurs in the operation of the variable valve mechanism that makes the opening characteristic of the intake valve variable because the friction of each part is large.
For this reason, when it is necessary to change the control position of the variable valve mechanism at the start of the engine from the control position of the variable valve mechanism when the internal combustion engine is stopped, by the timing of determining the initial fuel injection amount, The variable valve mechanism does not reach the target control position at the start, and after the initial fuel injection amount is determined until the first fuel injection is actually performed, the opening characteristics of the intake valve In some cases, it changed toward the goal.
始動時には、機関回転速度の変動が大きく、また、エアフローメータの起動直後は正確な吸入空気量検出が行えないので、従来から、水温や機関回転速度等に基づいて始動時噴射量を決定しており、吸気バルブの開特性で吸入空気量を制御する場合も、始動時の目標開特性での見込み吸入空気量に対応させて始動の燃料噴射量を適合させていた。
従って、始動初回の燃料噴射量を決定するタイミングまでに目標の開特性に到達しないような極低温始動時では、燃料噴射量を実際の開特性(吸入空気量)に対応させることができず、空燃比が大きくずれ、始動時の排気性状,始動性能を悪化させるという問題があった。
At the time of start-up, the engine rotational speed fluctuates greatly, and since the intake air amount cannot be accurately detected immediately after the air flow meter is started, the injection amount at start-up has been conventionally determined based on the water temperature, engine speed, etc. Even when the intake air amount is controlled by the opening characteristic of the intake valve, the starting fuel injection amount is adapted to correspond to the expected intake air amount at the target opening characteristic at the time of starting.
Therefore, at the time of very low temperature start that does not reach the target open characteristic by the timing of determining the initial fuel injection amount, the fuel injection amount cannot be made to correspond to the actual open characteristic (intake air amount). There was a problem that the air-fuel ratio deviated greatly, and the exhaust properties and starting performance at the time of starting deteriorated.
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、可変動弁機構の応答遅れによって始動時に空燃比の制御精度が大きく低下し、始動時の排気性状,始動性能が大きく悪化することを防止できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is possible to prevent the control accuracy of the air-fuel ratio from greatly decreasing at the start due to the response delay of the variable valve mechanism, and the exhaust properties and the start performance from starting to be greatly deteriorated. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine.
そのため請求項1記載の発明では、吸気バルブの開特性を可変にする可変動弁機構を備え、前記吸気バルブの開特性を制御することで内燃機関の吸入空気量を制御する内燃機関の制御装置において、前記吸気バルブの開特性が始動時の目標開特性に到達する応答遅れが所定以上に大きいときに、始動時の開特性を前記始動時の目標開特性に到達する前の所定の開特性に保持させる構成とした。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine that includes a variable valve mechanism that varies the opening characteristic of the intake valve, and controls the intake air amount of the internal combustion engine by controlling the opening characteristic of the intake valve. When the response delay in which the opening characteristic of the intake valve reaches the target opening characteristic at the time of starting is larger than a predetermined value, the opening characteristic at the starting time is changed to a predetermined opening characteristic before reaching the target opening characteristic at the starting time. It was set as the structure made to hold | maintain.
かかる構成によると、始動開始から始動時の目標開特性に向けて可変動弁機構を制御するときに、極低温時などで前記目標開特性に到達する応答遅れが大きい場合には、前記目標開特性に到達する前の開特性に保持させて始動を行わせる。
上記のように、可変動弁機構の応答遅れが大きな始動時に、吸気バルブの開特性を一定に保持させれば、燃料噴射量の決定後に吸気バルブの開特性が変化することが回避され、燃料噴射量を実際の吸入空気量に対応させることが可能となる。
According to this configuration, when the variable valve mechanism is controlled from the start to the target opening characteristic at the time of starting, if the response delay to reach the target opening characteristic at a very low temperature is large, the target opening The engine is started by maintaining the open characteristic before reaching the characteristic.
As described above, if the opening characteristic of the intake valve is kept constant during start-up when the response delay of the variable valve mechanism is large, it is avoided that the opening characteristic of the intake valve changes after the fuel injection amount is determined. It is possible to make the injection amount correspond to the actual intake air amount.
請求項2記載の発明では、始動初回の燃料噴射量を決定するタイミングにおいて、吸気バルブの開特性が始動時の目標開特性に到達していないときに、その後の機関始動中における吸気バルブの開特性を、始動初回の燃料噴射量を決定するタイミングでの開特性に保持する構成とした。
かかる構成によると、始動開始から始動初回の燃料噴射量を決定するタイミングまでに、吸気バルブの開特性が始動時の目標開特性に到達していないと、燃料噴射量を決定した後で吸気バルブの開特性が目標に向けて変化して、燃料噴射量を決定したときの開特性と実際に燃料を噴射するときの開特性とが異なってしまう。
According to the second aspect of the present invention, when the opening characteristic of the intake valve does not reach the target opening characteristic at the time of starting at the timing of determining the initial fuel injection amount, the opening of the intake valve during the subsequent engine starting is started. The characteristic is maintained at the open characteristic at the timing for determining the initial fuel injection amount.
According to such a configuration, if the opening characteristic of the intake valve does not reach the target opening characteristic at the time of start from the start to the timing of determining the initial fuel injection amount, the intake valve is determined after the fuel injection amount is determined. The open characteristic of the fuel changes toward the target, and the open characteristic when the fuel injection amount is determined differs from the open characteristic when the fuel is actually injected.
そこで、始動初回の燃料噴射量を決定するタイミングで目標開特性に達していない場合には、その時点での開特性に保持させることで、燃料噴射量を決定したときの開特性と実際に燃料を噴射するときの開特性とを一致させる。
従って、吸気バルブの開特性を目標に向けて変化させる時間を最大限に確保しつつ、燃料噴射量の決定後に吸気バルブの開特性が変化することが回避され、燃料噴射量を実際の吸入空気量に対応させることが可能となる。
Therefore, if the target opening characteristic has not been reached at the timing of determining the initial fuel injection amount at the start, the opening characteristic at the time is maintained and the actual opening characteristic when the fuel injection amount is determined and the actual fuel It matches the open characteristics when jetting.
Therefore, it is possible to avoid the change of the opening characteristic of the intake valve after the determination of the fuel injection amount while ensuring the maximum time for changing the opening characteristic of the intake valve toward the target, and to change the fuel injection amount to the actual intake air. It becomes possible to correspond to the amount.
請求項3記載の発明では、前記保持される開特性に応じて始動時の燃料噴射量を補正する構成とした。
かかる構成によると、吸気バルブの開特性を、始動時の目標開特性に到達する前の開特性に保持させると、本来の始動時における目標開特性に制御される場合とは異なる吸入空気量になるので、燃料噴射量を実際の開特性に見合う量に補正する。
According to a third aspect of the present invention, the fuel injection amount at the start is corrected in accordance with the held open characteristic.
According to this configuration, if the opening characteristic of the intake valve is maintained at the opening characteristic before reaching the target opening characteristic at the time of starting, the intake air amount is different from that when the target opening characteristic is controlled at the original starting time. Therefore, the fuel injection amount is corrected to an amount commensurate with the actual open characteristic.
従って、可変動弁機構の応答遅れがあっても始動時における空燃比の制御精度を確保でき、始動時の排気性状,始動性能を改善できる。 Therefore, even if there is a response delay of the variable valve mechanism, the control accuracy of the air-fuel ratio at the start can be ensured, and the exhaust properties and the start performance at the start can be improved.
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
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。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine for a vehicle according to an embodiment.
In FIG. 1, an
内燃機関101における燃焼排気は、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、排気側カムシャフト110に軸支されたカム111によって一定のバルブリフト量,バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ105側には、吸気バルブ105のバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変するVEL(Variable valve Event and Lift)機構112が設けられる。
The combustion exhaust gas in the
The
On the other hand, on the
更に、吸気バルブ105側には、クランクシャフトに対する吸気側カムシャフトの回転位相を変化させることで、吸気バルブ105のバルブ作動角の中心位相を連続的に可変するVTC(Variable valve Timing Control)機構113が設けられる。
前記VEL機構112及びVTC機構113が、本実施形態における可変動弁機構に相当する。
Further, on the
The
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、目標吸入空気量や目標吸入負圧に基づいて、前記電子制御スロットル104,VEL機構112及びVTC機構113を制御する。
前記ECU114には、内燃機関101の吸入空気量を検出するエアフローメータ115、アクセル開度を検出するアクセルペダルセンサ116、クランクシャフト120の基準回転位置毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ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、内燃機関101の冷却水温度を検出する水温センサ119、カムシャフト13の基準回転位置毎にカム信号を出力するカムセンサ132、吸気マニホールド圧(吸気圧)を検出する吸気圧センサ133からの検出信号が入力される。
An engine control unit (ECU) 114 incorporating a microcomputer controls the
The ECU 114 includes an
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、前記噴射パルス信号の噴射パルス幅(開弁時間)に比例する量の燃料を噴射する。
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。
Further, an electromagnetic
2 to 4 show the structure of the
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シャフト13(駆動軸)と、該カムシャフト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、前記カムシャフト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。
The
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。
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。
The
The rocker arms 18, 18, the
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、内部軸方向にカムシャフト挿通孔15cが貫通形成されていると共に、カム本体15aの軸心Xがカムシャフト13の軸心Yから所定量だけ偏心している。
また、前記偏心カム15は、カムシャフト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。
As shown in FIG. 5, the
The
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。
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。
As shown in FIG. 4, the
A
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。
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にカムシャフト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。
The
As shown in FIGS. 2, 6, and 7, the
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。
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。
Further, a
That is, when viewed from the valve lift characteristics shown in FIG. 8, as shown in FIG. 2, the predetermined angle range θ1 of the
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。
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。
The
Further, the
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。
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。
In addition, snap rings 30, 31, and 32 that restrict the axial movement of the
In the above configuration, the valve lift amount changes as shown in FIGS. 6 and 7 depending on the positional relationship between the axis P2 of the
前記制御軸16は、図10に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でDCサーボモータ(アクチュエータ)121により回転駆動されるようになっており、前記制御軸16の角度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、前記ストッパで制限される最大バルブリフト量と最小バルブリフト量との間の可変範囲内で連続的に変化する(図9参照)。
The
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。
In FIG. 10, the
On the other hand, a pair of
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。
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。
A
Here, the direction in which the position of the
前記制御軸16の先端には、図10に示すように、制御軸16の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ127が設けられており、該角度センサ127で検出される実際の角度が目標角度(目標バルブリフト量相当値)に一致するように、前記ECU114が前記DCサーボモータ121をフィードバック制御する。
また、前記制御軸16の外周に突出形成したストッパ部材128が、固定側の受け部材(図示省略)に対してバルブリフトの増大方向及び減少方向の双方で当接することで、制御軸16の回転範囲が規制され、これにより最小バルブリフト量及び最大バルブリフト量が規定されるようになっている。
As shown in FIG. 10, a potentiometer
In addition, the
次に、前記VTC機構113の構成を、図11に基づいて説明する。
本実施形態におけるVTC機構113は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランクシャフト120によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット51(タイミングスプロケット)と、吸気側カムシャフト13の端部に固定されてカムスプロケット51内に回転自在に収容された回転部材53と、該回転部材53をカムスプロケット51に対して相対的に回転させる油圧回路54と、カムスプロケット51と回転部材53との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構60とを備えている。
Next, the configuration of the
The
前記カムスプロケット51は、外周にタイミングチェーン(又はタイミングベルト)が噛合する歯部を有する回転部(図示省略)と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材53を回転自在に収容するハウジング56と、該ハウジング56の前後開口を閉塞するフロントカバー,リアカバー(図示省略)とから構成される。
前記ハウジング56は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング56の軸方向に沿って設けられる4つの隔壁部63が90°間隔で突設されている。
The
The
前記回転部材53は、吸気側カム軸14の前端部に固定されており、円環状の基部77の外周面に90°間隔で4つのベーン78a,78b,78c,78dが設けられている。
前記第1〜第4ベーン78a〜78dは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部63間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン78a〜78dの両側と各隔壁部63の両側面との間に、進角側油圧室82と遅角側油圧室83を構成する。
The rotating
Each of the first to
前記ロック機構60は、ロックピン84が、回転部材53の最大遅角側の回動位置(基準作動状態)において係合孔(図示省略)に係入するようになっている。
前記油圧回路54は、進角側油圧室82に対して油圧を給排する第1油圧通路91と、遅角側油圧室83に対して油圧を給排する第2油圧通路92との2系統の油圧通路を有し、この両油圧通路91,92には、供給通路93とドレン通路94a,94bとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁95を介して接続されている。
The
The
前記供給通路93には、オイルパン96内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ97が設けられている一方、ドレン通路94a,94bの下流端がオイルパン96に連通している。
前記第1油圧通路91は、回転部材53の基部77内に略放射状に形成されて各進角側油圧室82に連通する4本の分岐路91dに接続され、第2油圧通路92は、各遅角側油圧室83に開口する4つの油孔92dに接続される。
The
The first
前記電磁切換弁95は、内部のスプール弁体が各油圧通路91,92と供給通路93及びドレン通路94a,94bとを相対的に切り換え制御するようになっている。
前記ECU114は、前記電磁切換弁95を駆動する電磁アクチュエータ99に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
例えば、電磁アクチュエータ99にデューティ比0%の制御信号(OFF信号)を出力すると、オイルポンプ47から圧送された作動油は、第2油圧通路92を通って遅角側油圧室83に供給されると共に、進角側油圧室82内の作動油が、第1油圧通路91を通って第1ドレン通路94aからオイルパン96内に排出される。
The
The
For example, when a control signal (OFF signal) with a duty ratio of 0% is output to the
従って、遅角側油圧室83の内圧が高、進角側油圧室82の内圧が低となって、回転部材53は、ベーン78a〜78bを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ105の開期間(開時期及び閉時期)が遅くなる。
一方、電磁アクチュエータ99にデューティ比100%の制御信号(ON信号)を出力すると、作動油は、第1油圧通路91を通って進角側油圧室82内に供給されると共に、遅角側油圧室83内の作動油が第2油圧通路92及び第2ドレン通路94bを通ってオイルパン96に排出され、遅角側油圧室83が低圧になる。
Therefore, the internal pressure of the retard side
On the other hand, when a control signal (ON signal) with a duty ratio of 100% is output to the
このため、回転部材53は、ベーン78a〜78dを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ105の開期間(開時期及び閉時期)が早くなる。
尚、可変動弁機構の構成を、上記構成のVEL機構112,VTC機構113に限定するものでないことは明らかである。
前記ECU114は、吸気負圧の発生が要求されるときには、前記電子制御スロットル104による吸気絞りによって負圧を発生させつつ吸入空気量を制御するが、吸気負圧の発生が要求されない条件では、VEL機構112,VTC機構113によって吸入空気量を制御する。
For this reason, the rotating
It is obvious that the configuration of the variable valve mechanism is not limited to the
The
以下では、VEL機構112,VTC機構113による吸入空気量制御の様子を説明する。
図12のブロック図は、吸気バルブ105の目標開特性vTGVALを設定するブロックを示すものであり、前記目標開特性vTGVALとして、前記VEL機構112の制御目標値vTGVEL(制御軸16の目標角度)及びVTC機構113の制御目標値vTGVTCをそれぞれ設定する。
Hereinafter, the intake air amount control by the
The block diagram of FIG. 12 shows a block for setting the target opening characteristic vTGVAL of the
図12において、始動時目標設定部S1100は、始動初回の燃料噴射量の決定タイミングで立ち上がるフラグfSTINJENDと、前記制御軸16の実角度vREVELと、水温vTWとを入力し、始動時用の目標開特性vTGVALSTを演算して出力する。
一方、通常時目標設定部S1200は、機関回転速度vNRPM及びアクセル開度vAPOを入力し、通常時(始動後)用の目標開特性vTGVALOを演算して出力する。
In FIG. 12, the start time target setting unit S1100 inputs a flag fSTINJEND that rises at the timing of determining the initial fuel injection amount, the actual angle vREVEL of the
On the other hand, the normal time target setting unit S1200 receives the engine speed vNRPM and the accelerator opening vAPO, and calculates and outputs a target open characteristic vTGVALO for normal time (after starting).
前記始動時用の目標開特性vTGVALST及び通常時用の目標開特性vTGVALOは、切り換え部S1300に入力される。
前記切り換え部S1300は、スタートスイッチのオン・オフを示すフラグfSTSWに基づき、始動時用の目標開特性vTGVALSTと通常時用の目標開特性vTGVALOとのいずれか一方を目標開特性vTGVALとして出力するブロックであり、具体的には、スタートスイッチがオンである始動時(クランキング時)に始動時用の目標開特性vTGVALSTを出力し、スタートスイッチがオフである通常運転時には通常時用の目標開特性vTGVALOを出力する。
The starting target opening characteristic vTGVALST and the normal target opening characteristic vTGVALO are input to the switching unit S1300.
The switching unit S1300 outputs a target opening characteristic vTGVALST for starting or a target opening characteristic vTGVALO for starting time as a target opening characteristic vTGVAL based on a flag fSTSW indicating ON / OFF of a start switch Specifically, the target opening characteristic vTGVALST for starting is output at the time of starting (cranking) when the start switch is on, and the target opening characteristic for normal time is output during normal operation when the start switch is off. Output vTGVALO.
前記切り換え部S1300から出力される目標開特性vTGVALは、前記VEL機構112の制御目標値vTGVEL及びVTC機構113の制御目標値vTGVTCに分離されて、それぞれVEL機構112,VTC機構113のフィードバック制御に用いられる。
図13のブロック図は、前記始動時目標設定部S1100における処理内容を詳細に示すブロック図である。
The target opening characteristic vTGVAL output from the switching unit S1300 is separated into the control target value vTGVEL of the
The block diagram of FIG. 13 is a block diagram showing in detail the processing contents in the start time target setting unit S1100.
始動時VEL目標設定部S1101では、水温vTWに基づいて始動時用VEL目標値vTGVELSTを算出して出力する。
一方、始動時VTC目標設定部S1108では、水温vTWに基づいて始動時用VTC目標値vTGVTCSTを算出して出力する。
偏差演算部S1102では、実角度vREVELと始動時用VEL目標値vTGVELSTとの偏差ΔVEL、即ち、制御軸16の実角度と目標角度との偏差ΔVELを演算する。
The starting VEL target setting unit S1101 calculates and outputs a starting VEL target value vTGVELST based on the water temperature vTW.
On the other hand, the starting VTC target setting unit S1108 calculates and outputs a starting VTC target value vTGVTCST based on the water temperature vTW.
The deviation calculation unit S1102 calculates a deviation ΔVEL between the actual angle vREVEL and the starting VEL target value vTGVELST, that is, a deviation ΔVEL between the actual angle of the
絶対値演算部S1103では、前記偏差ΔVELの絶対値を求める。
比較部S1105では、前記偏差ΔVELの絶対値がS1104で設定される閾値mERVLSLMT以上であるか否かを判別する。
そして、比較部S1105は、前記偏差ΔVELの絶対値が閾値mERVLSLMT以上であるときに「1」を出力し、それ以外では、「0」を出力する。
In an absolute value calculation unit S1103, an absolute value of the deviation ΔVEL is obtained.
In the comparison unit S1105, it is determined whether or not the absolute value of the deviation ΔVEL is greater than or equal to the threshold value mERVLSLMT set in S1104.
The comparison unit S1105 outputs “1” when the absolute value of the deviation ΔVEL is greater than or equal to the threshold value mERVLSLMT, and outputs “0” otherwise.
前記比較部S1105の出力は、始動初回の燃料噴射量の決定タイミングを示すフラグfSTINJENDと共に、論理積演算部S1106に入力される。
論理積演算部S1106は、偏差ΔVELの絶対値が閾値mERVLSLMT以上であって、かつ、始動初回の燃料噴射量の決定タイミングであるときに、「1」を出力し、それ以外では、「0」を出力する。
The output of the comparison unit S1105 is input to the logical product calculation unit S1106 together with a flag fSTINJEND indicating the determination timing of the initial fuel injection amount.
The AND operation unit S1106 outputs “1” when the absolute value of the deviation ΔVEL is equal to or greater than the threshold value mERVLSLMT and is the determination timing of the initial fuel injection amount, and “0” otherwise. Is output.
前記論理積演算部S1106の出力は、切り換え制御信号として切り換え部S1107に入力され、切り換え部S1107は、偏差ΔVELの絶対値が閾値mERVLSLMT以上であって、かつ、始動初回の燃料噴射量の決定タイミングであるときには、そのときの実角度vREVELを始動時用VEL目標値vTGVELSTとして出力し、それ以外は、前記始動時VEL目標設定部S1101で設定された始動時用VEL目標値vTGVELSTを出力する。 The output of the AND operation unit S1106 is input to the switching unit S1107 as a switching control signal, and the switching unit S1107 has the absolute value of the deviation ΔVEL greater than or equal to the threshold value mERVLSLMT and the determination timing of the initial fuel injection amount If it is, the actual angle vREVEL at that time is output as the starting VEL target value vTGVELST, and otherwise, the starting VEL target value vTGVELST set by the starting VEL target setting unit S1101 is output.
出力制御部S1109では、切り換え部S1107から出力される始動時用VEL目標値vTGVELSTを、始動時用VTC目標値vTGVTCSTと共に、始動時用の目標開特性vTGVALSTとして出力する。
前記フラグfSTINJENDが立ち上がるまで、即ち、始動(クランキング)開始から始動初回の燃料噴射量の決定タイミングになるまでは、たとえ偏差ΔVELの絶対値が閾値mERVLSLMT以上であっても、始動時VEL目標設定部S1101で設定された始動時用VEL目標値vTGVELSTが最終的な目標として出力され、この始動時用VEL目標値vTGVELSTになるようにフィードバック制御される。
The output control unit S1109 outputs the start time VEL target value vTGVELST output from the switching unit S1107 together with the start time VTC target value vTGVTCST as the start time target open characteristic vTGVALST.
Until the flag fSTINJEND rises, that is, from the start (cranking) to the timing for determining the initial fuel injection amount, even if the absolute value of the deviation ΔVEL is greater than or equal to the threshold value mERVLSLMT, the VEL target setting at the start The start-time VEL target value vTGVELST set in part S1101 is output as a final target, and feedback control is performed so that the start-time VEL target value vTGVELST becomes this start-time VEL target value vTGVELST.
一方、始動初回の燃料噴射量の決定タイミングになり、前記フラグfSTINJENDが立ち上がった時点で、偏差ΔVELの絶対値が閾値mERVLSLMT以上であると、始動時用VEL目標値vTGVELSTがそれまでの水温に応じた値から、そのときの実角度vREVELに切り換えられることで、そのときの実角度vREVELをその後のクランキング中において保持するようにフィードバック制御される。 On the other hand, if the absolute value of the deviation ΔVEL is greater than or equal to the threshold value mERVLSLMT when the flag fSTINJEND rises when the initial fuel injection amount is determined, the start VEL target value vTGVELST depends on the water temperature up to that point. By switching from the obtained value to the actual angle vREVEL at that time, feedback control is performed so that the actual angle vREVEL at that time is maintained during the subsequent cranking.
また、始動初回の燃料噴射量の決定タイミングになり、前記フラグfSTINJENDが立ち上がった時点で、偏差ΔVELの絶対値が閾値mERVLSLMT未満であると、水温に応じた始動時用VEL目標値vTGVELSTが始動完了まで継続して出力されることになる。
図14のブロック図は、始動時の燃料噴射量の設定部を示す。
基本噴射量設定部S2001では、水温vTWに基づいて始動時の基本噴射量を演算し、回転補正係数設定部S2002では、機関回転速度vNRPMに基づいて回転補正係数を演算する。
In addition, when the initial fuel injection amount is determined and the flag fSTINJEND rises, if the absolute value of the deviation ΔVEL is less than the threshold mERVLSLMT, the start VEL target value vTGVELST corresponding to the water temperature is completed. Will continue to be output.
The block diagram of FIG. 14 shows a fuel injection amount setting unit at the time of starting.
The basic injection amount setting unit S2001 calculates a basic injection amount at start-up based on the water temperature vTW, and the rotation correction coefficient setting unit S2002 calculates a rotation correction coefficient based on the engine speed vNRPM.
乗算部S2017では、前記基本噴射量に回転補正係数を乗算して、始動時の基本噴射量に機関回転速度に応じた補正を施す。
一方、比較部S2004では、機関回転速度vNRPMとS2003で設定される閾値(例えば600rpm)とを比較し、機関回転速度vNRPMが閾値以上になると「1」を出力する。
一方、スタートスイッチのオン・オフに応じたフラグfSTSWは、反転処理部S2205で反転処理され、反転処理部S2205からはスタートスイッチがオフされたときに「1」が出力される。
In the multiplication unit S2017, the basic injection amount is multiplied by a rotation correction coefficient, and the basic injection amount at the start is corrected according to the engine speed.
On the other hand, the comparison unit S2004 compares the engine rotation speed vNRPM with a threshold value (for example, 600 rpm) set in S2003, and outputs “1” when the engine rotation speed vNRPM exceeds the threshold value.
On the other hand, the flag fSTSW corresponding to the on / off of the start switch is inverted by the inversion processing unit S2205, and “1” is output from the inversion processing unit S2205 when the start switch is turned off.
論理和演算部S2006では、前記比較部S2004の出力と反転処理部S2205の出力との論理和演算を行う。
従って、論理和演算部S2006は、機関回転速度vNRPMが閾値以上になるか、及び/又は、スタートスイッチがオフされると、「1」を出力するようになる。
タイマー部S2007は、前記論理和演算部S2006の出力が「1」に立ち上がることで計時を開始し、計時結果を時間補正係数設定部S2008に出力する。
The logical sum operation unit S2006 performs a logical sum operation between the output of the comparison unit S2004 and the output of the inversion processing unit S2205.
Accordingly, the OR operation unit S2006 outputs “1” when the engine rotational speed vNRPM is equal to or higher than the threshold value and / or when the start switch is turned off.
The timer unit S2007 starts timing when the output of the logical sum calculation unit S2006 rises to “1”, and outputs the timing result to the time correction coefficient setting unit S2008.
時間補正係数設定部S2008では、機関回転速度vNRPMが閾値以上になってからの時間、又は、スタートスイッチがオフされてからの時間に応じて始動時用の噴射量を減量させるための補正係数を算出し出力する。
前記時間補正係数は、乗算部S2017において、機関回転速度に応じた補正が施された始動時用噴射量に乗算される。
In the time correction coefficient setting unit S2008, a correction coefficient for reducing the starting injection amount according to the time after the engine speed vNRPM becomes equal to or higher than the threshold or the time after the start switch is turned off is set. Calculate and output.
In the multiplication unit S2017, the time correction coefficient is multiplied by the starting injection amount that has been corrected in accordance with the engine speed.
一方、偏差演算部S2009では、水温vTWに基づく始動時用VEL目標値vTGVELSTOと実角度vREVELとの偏差ΔVEL(ΔVEL=vTGVELSTO−vREVEL)を演算する。
絶対値演算部S2011では、前記偏差ΔVELの絶対値を演算し、比較部S2013では、前記偏差ΔVELの絶対値がS2012で設定される閾値以上であるか否かを判別する。
On the other hand, the deviation calculating unit S2009 calculates a deviation ΔVEL (ΔVEL = vTGVELSTO−vREVEL) between the starting VEL target value vTGVELSTO and the actual angle vREVEL based on the water temperature vTW.
The absolute value calculation unit S2011 calculates the absolute value of the deviation ΔVEL, and the comparison unit S2013 determines whether or not the absolute value of the deviation ΔVEL is greater than or equal to the threshold set in S2012.
前記比較部S2013は、前記偏差ΔVELの絶対値が閾値以上であるときに、切り換え部S2015に対して切り換え制御信号として「1」を出力する。
一方、噴射量補正係数設定部S2010では、前記偏差ΔVELに応じて始動時用噴射量を補正するための補正係数を算出する。
ここで、前記偏差ΔVELが0であれば、補正係数として1.0が設定される。
The comparison unit S2013 outputs “1” as a switching control signal to the switching unit S2015 when the absolute value of the deviation ΔVEL is greater than or equal to a threshold value.
On the other hand, the injection amount correction coefficient setting unit S2010 calculates a correction coefficient for correcting the starting injection amount in accordance with the deviation ΔVEL.
Here, if the deviation ΔVEL is 0, 1.0 is set as the correction coefficient.
また、始動時用VEL目標値vTGVELSTOよりも実角度vREVELが小さく前記偏差ΔVELがプラスの値として算出される場合には、偏差ΔVELの絶対値が大きいほど1.0に対してより小さい補正係数が設定される。
更に、始動時用VEL目標値vTGVELSTOよりも実角度vREVELが大きく前記偏差ΔVELがマイナスの値として算出される場合には、偏差ΔVELの絶対値が大きいほど1.0に対してより大きな補正係数が設定される。
When the actual angle vREVEL is smaller than the starting VEL target value vTGVELSTO and the deviation ΔVEL is calculated as a positive value, the larger the deviation ΔVEL is, the smaller the correction coefficient is with respect to 1.0. Is set.
Further, when the actual angle vREVEL is larger than the starting VEL target value vTGVELSTO and the deviation ΔVEL is calculated as a negative value, the larger the deviation ΔVEL is, the larger the correction coefficient is with respect to 1.0. Is set.
本実施形態では、制御軸16の角度が大きくなるほど、バルブリフト量が大きくなるものとするから、始動時用VEL目標値vTGVELSTOよりも実角度vREVELが小さい場合には、目標よりも吸気バルブ105のリフト量が小さく吸入空気量として所期量よりも少ないものと判断される。
従って、前記偏差ΔVELがプラスの値に算出される場合には、1.0よりも小さい補正係数を設定して始動時噴射量を減量補正することで、所期よりも少ない吸入空気量に対応した噴射量に補正されるようにする。
In the present embodiment, the valve lift amount increases as the angle of the
Therefore, when the deviation ΔVEL is calculated as a positive value, a correction coefficient smaller than 1.0 is set to correct the start-up injection amount so that the intake air amount is smaller than expected. The injection amount is corrected.
切り換え部S2015は、前記噴射量補正係数設定部S2010で算出される補正係数と、S2014で設定される基準値(=1.0)とのいずれか一方を、比較部S2013における比較結果に応じて出力するものであり、偏差ΔVELの絶対値が閾値以上であれば、前記噴射量補正係数設定部S2010で算出される補正係数を出力し、偏差ΔVELの絶対値が閾値未満であれば基準値(=1.0)を出力することで、実質的に始動時噴射量が補正されないようにする。 The switching unit S2015 selects either the correction coefficient calculated in the injection amount correction coefficient setting unit S2010 or the reference value (= 1.0) set in S2014 according to the comparison result in the comparison unit S2013. If the absolute value of the deviation ΔVEL is greater than or equal to the threshold, the correction coefficient calculated by the injection amount correction coefficient setting unit S2010 is output. If the absolute value of the deviation ΔVEL is less than the threshold, the reference value ( = 1.0) is output so that the starting injection amount is not substantially corrected.
前記切り換え部S2015から出力される補正係数は、乗算部S2018において、時間補正係数による補正が施された後の始動時噴射量に乗算され、前記乗算部S2018での乗算結果が最終的な始動時噴射量vTISTとして出力される。
前記始動時噴射量は、エアフローメータ115の検出結果と機関回転速度とに基づいて算出される燃料噴射量と比較され、大きい方の燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁131による燃料噴射が行われる。
The correction coefficient output from the switching unit S2015 is multiplied by the starting injection amount after being corrected by the time correction coefficient in the multiplication unit S2018, and the multiplication result in the multiplication unit S2018 is the final start time. Output as injection quantity vTIST.
The starting injection amount is compared with the fuel injection amount calculated based on the detection result of the
本実施形態のVEL機構112は、機関停止中の制御軸16の角度位置が始動時に要求される角度位置と異なるため、始動開始と共に始動時の目標角度にまで変化させる必要があるが、極低温始動時であると、応答遅れが大きくなって、始動時に適合する角度位置に到達するまでの時間遅れが大きくなる。
その結果、始動初回の燃料噴射量が決定されるタイミングになっても、始動時の目標に到達していないことがある。
The
As a result, the target at the time of starting may not be reached even when the initial fuel injection amount is determined.
一方、水温等に基づいて設定される始動時の燃料噴射量は、VEL機構112及びVTC機構113が始動時の目標に制御されていることを前提にマッチングされているから、VEL機構112が始動時の目標に到達していないと、始動時の燃料噴射量が適合しなくなってしまう。
更に、燃料噴射量を決定するタイミングでの実角度vREVELに合わせて燃料噴射量を補正しても、実際に燃料が噴射されるまでの間に実角度vREVELが本来の目標に向けて変化すると、始動時の燃料噴射量がそのサイクルにおける吸入空気量に適合しなくなって、空燃比ずれを生じさせることになってしまう。
On the other hand, the fuel injection amount at the start that is set based on the water temperature or the like is matched on the assumption that the
Furthermore, even if the fuel injection amount is corrected according to the actual angle vREVEL at the timing of determining the fuel injection amount, if the actual angle vREVEL changes toward the original target before the fuel is actually injected, The fuel injection amount at the start does not match the intake air amount in the cycle, resulting in an air-fuel ratio shift.
そこで、本実施形態では、始動初回の燃料噴射量が決定されるタイミングでVEL機構112が始動時の目標に到達していない場合には、その時点の実角度vREVELにその後保持されるようにした上で、本来の始動時の目標と前記保持させる角度の偏差に応じた補正を始動時の燃料噴射量に施すようにした。
これにより、始動初回の燃料噴射量を決定するタイミングまでに、VEL機構112が始動時の目標に到達していない場合であっても、燃料噴射量の決定タイミングから実際に燃料が噴射されるまでの間にバルブリフトが変化することがなく、そのときのバルブリフトに見合う燃料噴射量に補正されるので、燃料噴射量を実際の吸入空気量に適合させることができ、低温始動時における空燃比ずれの発生を抑止し、始動時における排気性状,始動性能を改善することができる。
Therefore, in the present embodiment, when the
As a result, even when the
尚、上記実施形態では、専らVEL機構113によるバルブリフトの制御によって吸入空気量を制御する方式としたが、吸気バルブのバルブタイミング(閉時期)の制御によって吸入空気量を制御する構成であっても良い。
吸気バルブのバルブタイミング(閉時期)の制御によって吸入空気量を制御する構成においても、始動初回の燃料噴射量の決定タイミングまでに吸気バルブのバルブタイミング(閉時期)が目標までに変化しない場合には、その時点での実際のバルブタイミング(閉時期)を始動時の制御目標に設定することで、バルブタイミング(閉時期)が保持されるようにし、更に、実際のバルブタイミング(閉時期)と始動時の目標との偏差に応じて燃料噴射量を補正すれば良い。
In the above embodiment, the intake air amount is controlled exclusively by controlling the valve lift by the
Even in a configuration in which the intake air amount is controlled by controlling the valve timing (closing timing) of the intake valve, when the valve timing (closing timing) of the intake valve does not change to the target by the timing of determining the initial fuel injection amount The actual valve timing (close timing) at that time is set as a control target at the time of start so that the valve timing (close timing) is maintained. Further, the actual valve timing (close timing) The fuel injection amount may be corrected according to the deviation from the target at the start.
また、上記実施形態では、始動初回の燃料噴射量の決定タイミングにおいて、VEL機構113が所定以上の応答遅れを生じているかを判断する構成としたが、例えば、VEL機構113の起動時から所定時間経過後、始動(クランキング)開始から所定クランク角回転後において、実角度vREVELと始動時の目標とを比較して応答遅れを判断することが可能である。
In the above-described embodiment, the determination is made as to whether or not the
但し、始動初回の燃料噴射量の決定タイミングよりも応答遅れの判断タイミングが遅れると、始動初回の燃料噴射量が実際の吸入空気量に適合しなくなり、また、応答遅れの判断タイミングが早すぎると、本来の目標開特性と保持される開特性との乖離が大きくなってしまうので、始動初回の燃料噴射量の決定タイミングで判断することが好ましい。
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2記載の内燃機関の制御装置において、
前記吸気バルブの開特性の実際値と目標値との偏差に基づいて前記可変動弁機構をフィードバック制御する構成であり、かつ、始動初回の燃料噴射量を決定するタイミングにおいて吸気バルブの開特性が始動時の目標開特性に到達していないときに、そのときの吸気バルブの開特性を始動時の目標開特性に設定することで、機関始動初回の燃料噴射量を決定するタイミングでの開特性に保持させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
However, if the response delay determination timing is later than the initial fuel injection amount determination timing, the initial fuel injection amount will not match the actual intake air amount, and if the response delay determination timing is too early. Since the difference between the original target opening characteristic and the maintained opening characteristic becomes large, it is preferable to make a determination at the timing of determining the initial fuel injection amount.
Here, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described together with the effects thereof.
(A) In the control apparatus for an internal combustion engine according to
The variable valve mechanism is feedback-controlled based on the deviation between the actual value and the target value of the opening characteristic of the intake valve, and the opening characteristic of the intake valve is determined at the timing for determining the initial fuel injection amount. When the target opening characteristic at the time of starting is not reached, the opening characteristic of the intake valve at that time is set to the target opening characteristic at the time of starting, so that the opening characteristic at the timing for determining the initial fuel injection amount of the engine start A control apparatus for an internal combustion engine, characterized by being held in
かかる構成によると、機関始動初回の燃料噴射量を決定するタイミングでの実際の開特性を、始動中のフィードバック制御における目標とすれば、前記タイミングにおける実際の開特性に保持するようにフィードバック制御されることになる。
(ロ)請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置において、
スタートスイッチがオンである状態を機関の始動中として判断することを特徴とする内燃機関の制御装置。
According to such a configuration, if the actual open characteristic at the timing of determining the initial fuel injection amount of the engine is set as the target in feedback control during start-up, feedback control is performed so as to maintain the actual open characteristic at the timing. Will be.
(B) In the control device for an internal combustion engine according to any one of
A control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that a state in which a start switch is on is determined as starting the engine.
かかる構成によると、吸気バルブの開特性が始動時の目標開特性に到達する応答遅れが所定以上に大きいときには、スタートスイッチがオンである間において、吸気バルブの開特性の目標が、始動時の目標開特性に到達する前の所定の開特性に保持される。
(ハ)請求項3記載の内燃機関の制御装置において、前記保持される開特性と始動時の目標開特性との偏差に応じて前記燃料噴射量を補正する構成とした。
According to this configuration, when the response delay in which the opening characteristic of the intake valve reaches the target opening characteristic at the start is greater than a predetermined value, the target of the opening characteristic of the intake valve is The predetermined open characteristic before reaching the target open characteristic is maintained.
(C) The control apparatus for an internal combustion engine according to
かかる構成によると、吸気バルブの開特性と始動時の目標開特性との偏差に応じて燃料噴射量を補正することで、本来の目標開特性での見込み吸入空気量に適合して設定される燃料噴射量を、実際の開特性での見込み吸入空気量に見合う量に補正することができる。
従って、吸気バルブの開特性を保持させる場合に、燃料噴射量を実際の開特性(吸入空気量)に見合う量に精度良く補正することができる。
According to such a configuration, the fuel injection amount is corrected in accordance with the deviation between the opening characteristic of the intake valve and the target opening characteristic at the start, so that it is set in accordance with the expected intake air amount at the original target opening characteristic. The fuel injection amount can be corrected to an amount commensurate with the expected intake air amount in actual open characteristics.
Therefore, when the open characteristic of the intake valve is maintained, the fuel injection amount can be accurately corrected to an amount commensurate with the actual open characteristic (intake air amount).
13…カムシャフト、16…制御軸、99…電磁アクチュエータ、101…内燃機関、104…電子制御スロットル、105…吸気バルブ、112…VEL機構、113…VTC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、120…クランクシャフト、121…DCサーボモータ、132…カムセンサ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記吸気バルブの開特性が始動時の目標開特性に到達する応答遅れが所定以上に大きいときに、始動時の開特性を前記始動時の目標開特性に到達する前の所定の開特性に保持させることを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device for an internal combustion engine, comprising a variable valve mechanism that varies an opening characteristic of the intake valve, and controlling an intake air amount of the internal combustion engine by controlling the opening characteristic of the intake valve.
When the response delay in which the opening characteristic of the intake valve reaches the target opening characteristic at the time of starting is larger than a predetermined value, the opening characteristic at the time of starting is maintained at the predetermined opening characteristic before reaching the target opening characteristic at the time of starting A control device for an internal combustion engine, characterized by comprising:
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