JP2009002258A - Variable valve timing control device of control of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に係り、特に吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変とすべく制御する可変バルブタイミング機構を備え、この可変バルブタイミング機構の故障判定制御を実施する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関するものである。 The present invention relates to a variable valve timing control device for an internal combustion engine, and more particularly to a variable valve timing mechanism that controls the opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve to be variable. The present invention relates to a variable valve timing control device for an internal combustion engine that performs determination control.
内燃機関においては、カム軸の回転位相を変化させ、吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変とすべく制御する可変バルブタイミング機構を備えたものがある。 Some internal combustion engines include a variable valve timing mechanism that controls the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve by changing the rotational phase of the camshaft.
ところで、従来の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変とすべく制御する可変バルブタイミング機構の応答性に関する故障を診断する装置がある(上記の特許文献1及び2参照)。
By the way, in a conventional variable valve timing control device for an internal combustion engine, there is a device for diagnosing a fault related to the responsiveness of a variable valve timing mechanism that controls the opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve to be variable. (See
そして、特許文献1に開示されるものは、エンジン回転数の変化に基づく診断値を算出し、この診断値を予め設定した判定閾値と比較し、診断値が判定閾値を越えたときに異常発生と判断している。
このとき、エンジン回転数の変化とは、失火検出に使用されるパラメータであり、失火発生中は可変バルブタイミング機構の故障判定が困難であるという不都合がある。
And what is disclosed by
At this time, the change in the engine speed is a parameter used for misfire detection, and there is an inconvenience that it is difficult to determine the failure of the variable valve timing mechanism during misfire occurrence.
また、特許文献2に開示されるものは、バルブタイミングの目標値がステップ変化してから所定時間経過後の回転位相と目標値の偏差が所定値以上である時に、応答異常と判定する可変バルブタイミング機構の自己診断装置である。
しかし、この可変バルブタイミング機構の自己診断装置においては、応答異常を判定する際に、ある程度の大きさのバルブタイミングの目標値のステップ変化量が必要であり、またその目標値のステップ変化量に応じて所定時間または所定値を設定することができなければ、高い診断精度を得ることができないという不都合がある。
In addition, what is disclosed in
However, in this variable valve timing mechanism self-diagnosis device, when determining a response abnormality, a certain amount of step change in the target value of the valve timing is required. If the predetermined time or the predetermined value cannot be set accordingly, there is an inconvenience that high diagnostic accuracy cannot be obtained.
この発明の目的は、故障判定制御の際に、精度の高い診断制御を実施し得る内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を実現することにある。 An object of the present invention is to realize a variable valve timing control device for an internal combustion engine that can perform highly accurate diagnostic control in failure determination control.
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、減速時に予め設定された条件に応じて、燃料カットを行う減速時燃料カット実施手段を備え、ブレーキ信号の出力を検出する制動力検出手段を備え、前記減速時燃料カット実施手段により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ前記制動力検出手段により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、前記可変バルブタイミング機構が故障しているかどうかを判定する故障診断判定手段を備えていることを特徴とする。 In view of this, the present invention provides a variable valve timing control apparatus for an internal combustion engine that includes a variable valve timing mechanism that variably controls the opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve in order to eliminate the inconvenience described above. The vehicle includes a deceleration fuel cut execution means for performing fuel cut according to a preset condition at the time of deceleration, and a braking force detection means for detecting the output of a brake signal. Whether the variable valve timing mechanism has failed when the braking signal is switched when the brake signal detected by the braking force detecting means is switched from on to off or from off to on in a state where the cut is being performed. Failure diagnosis determination means for determining whether or not is provided.
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、吸気弁、あるいは排気弁の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、減速時に予め設定された条件に応じて、燃料カットを行う減速時燃料カット実施手段を備え、ブレーキ信号の出力を検出する制動力検出手段を備え、減速時燃料カット実施手段により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ制動力検出手段により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、可変バルブタイミング機構が故障しているかどうかを判定する故障診断判定手段を備えている。
従って、安定した運転条件である減速時に、故障判定制御を実施しているので、精度の高い診断制御を実施可能である。
As described above in detail, according to the present invention, in the variable valve timing control device for an internal combustion engine provided with the variable valve timing mechanism that variably controls the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve, the deceleration is performed. In some cases, the vehicle is provided with a deceleration fuel cut execution means for performing fuel cut according to a preset condition, and a braking force detection means for detecting the output of a brake signal. It is determined whether the variable valve timing mechanism has failed when the braking signal is switched when the brake signal detected by the braking force detection means is switched from on to off or from off to on. Fault diagnosis determination means is provided.
Therefore, since the failure determination control is performed at the time of deceleration that is a stable driving condition, highly accurate diagnostic control can be performed.
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1〜図4はこの発明の実施例を示すものである。
図2において、1は車両に搭載される内燃機関、2はピストン、3はコンロッド、4はクランク軸、5は燃焼室、6はカム軸である。
前記内燃機関1は、図2に示す如く、燃焼室5に連通する吸気ポート7と排気ポート8とを有し、吸気ポート7を開閉する吸気弁9を設けるとともに、排気ポート8を開閉する排気弁10を設けている。
このとき、吸気弁9と排気弁10とは、前記カム軸6により開閉駆動される。
また、前記内燃機関1には、燃焼室5に臨ませて点火プラグ11を取り付けている。
この点火プラグ11には、点火コイル12を接続している。 前記内燃機関1には、吸気ポート7に連通する吸入空気通路である吸気通路13を形成した吸気管14の下流側端部を連結している。
この吸気管14は、上流側端部にエアクリーナ15を接続し、途中部位にスロットル弁16を設け、前記内燃機関1側に吸気通路13に臨ませて且つ前記吸気弁9に指向させてインジェクタ17を取り付けている。
また、前記内燃機関1には、排気ポート8に連通する排気通路18を形成した排気管19の上流側端部を連結している。
この排気管19には、排気通路18に臨ませて触媒20を設けている。
そして、前記内燃機関1は、吸入空気量を計測するエアフローセンサ(「熱線式エアフローメータ」ともいう。)21を前記吸気通路13に設け、吸入空気温度を検出する吸気温センサ22を吸気通路13に設けている。
更に、前記内燃機関1は、スロットル弁16のスロットル開度を検出するスロットル開度センサなどからなり、例えばスロットル弁16の全閉状態を検出するスロットル全閉検出手段23を設け、前記触媒20よりも上流側の排気通路18に臨ませて排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ24を設け、前記内燃機関1内の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ25を設け、内燃機関1のノッキングを検出するノックセンサ26を設け、前記クランク軸4のクランク角を検出するクランク角センサなどからなり、例えばエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段27を設け、前記カム軸6のカム角を検出するカム角センサなどからなり、例えば回転位相を検出する回転位相検出装置28を設けている。
前記点火コイル12と、インジェクタ17と、エアフローセンサ21と、吸気温センサ22と、スロットル全閉検出手段23と、酸素濃度センサ24と、冷却水温度センサ25と、ノックセンサ26と、エンジン回転数検出手段27と、回転位相検出装置28と、車速センサ29とは、前記内燃機関1の可変バルブタイミング制御装置30を構成する制御手段31に接続している。
1 to 4 show an embodiment of the present invention.
In FIG. 2, 1 is an internal combustion engine mounted on a vehicle, 2 is a piston, 3 is a connecting rod, 4 is a crankshaft, 5 is a combustion chamber, and 6 is a camshaft.
As shown in FIG. 2, the
At this time, the intake valve 9 and the
An ignition plug 11 is attached to the
An
The
The
A
The
Further, the
The
このとき、前記内燃機関1の可変バルブタイミング制御装置30は、図2に示す如く、吸気弁9、あるいは排気弁10の少なくとも一方の弁、例えば吸気弁9の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング機構32を備えている。
そして、前記可変バルブタイミング制御装置30は、減速時に予め設定された条件に応じて、燃料カットを行う減速時燃料カット実施手段33を備え、ブレーキ信号の出力を検出する制動力検出手段34を備え、前記減速時燃料カット実施手段33により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ前記制動力検出手段34により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、前記可変バルブタイミング機構32が故障しているかどうかを判定する故障診断判定手段35を備えている。
詳述すれば、前記可変バルブタイミング制御装置30の制御手段31は、図3に示す如く、前記スロットル全閉検出手段23と減速時燃料カット実施手段33と制動力検出手段34と前記エンジン回転数検出手段27とからの出力信号を入力する目標吸気(この実施例では「吸気」であるが、「排気」もある。)バルブタイミング演算手段36と、この目標吸気バルブタイミング演算手段36からの出力信号と前記回転位相検出装置28からの出力信号とを入力するバルブタイミング制御手段37と、このバルブタイミング制御手段37からの出力信号を入力する応答時間演算手段38と、この応答時間演算手段38からの出力信号を入力する前記故障診断判定手段35と有している。
また、前記可変バルブタイミング制御装置30は、前記内燃機関1のクランク軸4とカム軸6との間の回転位相を調整する可変バルブタイミング機構32によって、ブレーキのオフ中はバルブオーバラップ量が大きくなるように所定値まで進角、および/または所定値まで遅角させ、ブレーキのオン中はバルブオーバラップ量が小さくなるように所定値まで遅角、および/または所定まで進角させるものである。
従って、前記可変バルブタイミング制御装置30によって、ブレーキのオフ中にバルブオーバラップを大きくすることで、新気の流入が減少して排気系の温度を保持できるとともに、吸気圧が高まりオイル上がりの防止と過度のエンジンブレーキの抑制が可能となる。
また、前記可変バルブタイミング制御装置30によって、ブレーキのオン中はバルブオーバラップ量が小さくすることで、吸気圧を低下させてブレーキマスタバッグに強力なバキュームが導入できるとともに、減速後のアイドルで高い安定性が得られる。
このとき、ブレーキのオン中にバルブオーバラップ量が小さくなるように制御する場合に、過度に吸気圧が低下しないように所定値を吸気圧、および/またはエンジン回転数で補正する。
この補正により、低排気系の温度低下やオイル上がり、あるいは過度のエンジンブレーキを防止できる。
At this time, the variable valve
The variable valve
More specifically, as shown in FIG. 3, the control means 31 of the variable valve
Further, the variable valve
Therefore, by increasing the valve overlap while the brake is off by the variable valve
In addition, the variable valve
At this time, when control is performed so that the valve overlap amount is reduced while the brake is on, the predetermined value is corrected by the intake pressure and / or the engine speed so that the intake pressure does not decrease excessively.
This correction can prevent a low exhaust system temperature drop, oil rise, or excessive engine braking.
また、前記故障診断判定手段35は、図4に示す如く、前記減速時燃料カット実施手段33により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ前記制動力検出手段34により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、目標進角量に対する所定の偏差に達するまでの時間を計測し、この計測した時間を前記可変バルブタイミング機構32の応答時間とする。
従って、減速中という比較的安定した条件の下で、所定の進角量および/または所定の遅角量に達するまでの時間を応答時間とするため、比較的高い精度の故障診断結果が得られる。
そして、前記故障診断判定手段35は、前記制動信号切換時から設定された時間内に、前記可変バルブタイミング機構32が指令通りの応答をしたかどうかにより判定している。
つまり、制動信号切換時から設定された時間とは、制動信号切換時に、進角量が目標進角量から設定量だけ引いた値に到達、あるいは目標遅角量から設定量だけ引いた値に到達するまでの時間であり、図4に示す如く、故障判定時間(「故障判定閾値」とも換言できる。)を差し、この設定された時間と前記応答時間とを比較し、応答時間が設定された時間内の時に前記可変バルブタイミング機構32が正常であると判定するとともに、応答時間が設定された時間を越えた時に前記可変バルブタイミング機構32が故障であると判定する。
Further, as shown in FIG. 4, the failure diagnosis determination means 35 is a brake that is detected by the braking force detection means 34 while the fuel cut is being executed by the deceleration fuel cut execution means 33. When the signal is switched from ON to OFF or from OFF to ON, the time until the signal reaches a predetermined deviation with respect to the target advance amount is measured, and this measured time is the response of the variable
Accordingly, since the time required to reach the predetermined advance amount and / or the predetermined retard amount is set as the response time under a relatively stable condition of deceleration, a relatively high accuracy failure diagnosis result can be obtained. .
The failure diagnosis determination means 35 determines whether or not the variable
In other words, the time set from when the braking signal is switched is the time when the advance amount reaches the value obtained by subtracting the set amount from the target advance amount or the value obtained by subtracting the set amount from the target retard amount when the brake signal is switched. As shown in FIG. 4, a failure determination time (also referred to as “failure determination threshold”) is added, and the set time is compared with the response time to set a response time. It is determined that the variable
次に、図1の前記内燃機関1の可変バルブタイミング制御装置30の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
Next, the operation will be described along the control flowchart of the variable valve
前記内燃機関1の可変バルブタイミング制御装置30の制御用プログラムがスタート(101)すると、モニタ条件が成立するか否かの判断(102)に移行する。
この判断(102)がYESの場合には、スロットル全閉か否かの判断(103)に移行し、判断(102)がNOの場合には、後述する制御用プログラムのリターン(116)に移行する。
When the control program of the variable valve
If this determination (102) is YES, the process proceeds to a determination (103) of whether or not the throttle is fully closed. If the determination (102) is NO, the process proceeds to the return (116) of the control program described later. To do.
また、前記スロットル全閉検出手段23からの検出信号によるスロットル全閉か否かの判断(103)において、この判断(103)がYESの場合には、燃料カット状態であるか否かの判断(104)に移行し、判断(103)がNOの場合には、制御用プログラムのリターン(116)に移行する。 Further, in the determination (103) of whether or not the throttle is fully closed based on the detection signal from the throttle fully closed detection means 23, if this determination (103) is YES, it is determined whether or not the fuel cut state is present ( 104), and when the determination (103) is NO, the control program returns (116).
更に、上述の燃料カット状態であるか否かの判断(104)において、判断(104)がYES、つまり、燃料カット状態である場合には、制動力信号の変化が、ブレーキのオンからオフへの変化か否かの判断(105)に移行し、判断(104)がNOの場合には、制御用プログラムのリターン(116)に移行する。 Further, in the determination (104) of whether or not the fuel cut state is described above, if the determination (104) is YES, that is, if the fuel cut state is set, the change of the braking force signal changes from on to off of the brake. When the determination (104) is NO, the process proceeds to the return (116) of the control program.
更にまた、上述の制動力信号の変化が、ブレーキのオンからオフへの変化か否かの判断(105)において、この判断(105)がYESの場合には、前記可変バルブタイミング機構32による吸気VVT進角制御の処理(106)に移行し、判断(105)がNOの場合には、可変バルブタイミング機構32による吸気VVT遅角制御の処理(107)に移行する。
Furthermore, in the determination (105) of whether or not the change in the braking force signal is a change from on to off of the brake, if this determination (105) is YES, the intake by the variable
そして、上述の吸気VVT進角制御の処理(106)の後に、前記応答時間演算手段38による応答時間を計測する処理(108)に移行し、その後に、応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えているか否か、つまり、
応答時間>故障判定時間
の判断(109)に移行する。
この判断(109)において、判断(109)がYES、つまり応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えている場合には、前記故障診断判定手段35によって、吸気VVT進角制御側の応答性が故障していると判定する処理(110)に移行し、制御用プログラムのリターン(116)に移行する。
また、判断(109)がNO、つまり応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えていない場合には、前記故障診断判定手段35によって、吸気VVT進角制御側の応答性が正常であると判定する処理(111)に移行し、制御用プログラムのリターン(116)に移行する。
Then, after the intake VVT advance angle control process (106) described above, the process proceeds to a process (108) for measuring the response time by the response
The process proceeds to the determination of response time> failure determination time (109).
In this determination (109), if the determination (109) is YES, that is, if the response time exceeds the time set since the time of braking signal switching, which is the failure determination time, the failure diagnosis determination means 35 causes the intake air VVT. The process proceeds to the process (110) for determining that the responsiveness on the advance angle control side is broken, and the process proceeds to the return (116) of the control program.
If the determination (109) is NO, that is, if the response time does not exceed the time set since the time of braking signal switching, which is the failure determination time, the failure diagnosis determination means 35 causes the intake VVT advance control side to The process proceeds to a process (111) for determining that the responsiveness is normal, and the process proceeds to a return (116) of the control program.
上述の前記可変バルブタイミング機構32による吸気VVT遅角制御の処理(107)に移行した後には、前記応答時間演算手段38による応答時間を計測する処理(112)に移行し、その後に、応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えているか否か、つまり、
応答時間>故障判定時間
の判断(113)に移行する。
この判断(113)において、判断(113)がYES、つまり応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えている場合には、前記故障診断判定手段35によって、吸気VVT遅角制御側の応答性が故障していると判定する処理(114)に移行し、制御用プログラムのリターン(116)に移行する。
また、判断(113)がNO、つまり応答時間が故障判定時間である制動信号切換時から設定された時間を越えていない場合には、前記故障診断判定手段35によって、吸気VVT遅角制御側の応答性が正常であると判定する処理(115)に移行し、制御用プログラムのリターン(116)に移行する。
After the process shifts to the intake VVT delay angle control process (107) by the variable
The process proceeds to judgment (113) of response time> failure judgment time.
In this determination (113), if the determination (113) is YES, that is, if the response time exceeds the time set from the time of braking signal switching, which is the failure determination time, the failure diagnosis determination means 35 causes the intake air VVT. The process proceeds to a process (114) for determining that the responsiveness on the retard angle control side has failed, and the process proceeds to the return (116) of the control program.
On the other hand, if the determination (113) is NO, that is, if the response time does not exceed the time set since switching of the braking signal, which is the failure determination time, the failure diagnosis determination means 35 causes the intake VVT retard control side to The process shifts to a process (115) for determining that the responsiveness is normal, and shifts to a return (116) of the control program.
これにより、吸気弁9、あるいは排気弁10の少なくとも一方の弁の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング機構32を備えた内燃機関1の可変バルブタイミング制御装置30において、減速時に予め設定された条件に応じて、燃料カットを行う減速時燃料カット実施手段33を備え、ブレーキ信号の出力を検出する制動力検出手段34を備え、前記減速時燃料カット実施手段33により、減速時に燃料カットが実施されている状態で、かつ前記制動力検出手段34により検出されたブレーキ信号が、オンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換わる制動信号切換時に、前記可変バルブタイミング機構32が故障しているかどうかを判定する故障診断判定手段35を備えている。
従って、安定した運転条件である減速時に、故障判定制御を実施しているので、精度の高い診断制御を実施可能である。
Thereby, in the variable valve
Therefore, since the failure determination control is performed at the time of deceleration that is a stable driving condition, highly accurate diagnostic control can be performed.
また、前記故障診断判定手段35は、前記制動信号切換時から設定された時間内に、前記可変バルブタイミング機構32が指令通りの応答をしたかどうかにより判定している。
従って、故障診断の判定に応答時間を計測し、計測した応答時間と閾値とを比較するだけで判定できる方法を用いているので、制御装置に例えば算出式が複雑で、算出時間が掛かるなどの負担をかけることなく実施可能である。
Further, the failure diagnosis determination means 35 determines whether or not the variable
Therefore, since the response time is measured for determination of failure diagnosis, and a method that can be determined simply by comparing the measured response time with a threshold value is used, for example, the calculation formula is complicated and the calculation time is required for the control device. This can be done without burden.
更に、設定された時間は、制動信号切換時に、進角量が目標進角量から設定量だけ引いた値に到達、あるいは目標遅角量から設定量だけ引いた値に到達するまでの時間である。
従って、可変バルブタイミング制御に、もともと必要な目標進角量(あるいは目標遅角量)の値を利用して故障診断用の設定時間を算出しているので、新たな専用のセンサ等を用意する必要がない。
Furthermore, the set time is the time until the advance amount reaches the value obtained by subtracting the set amount from the target advance amount or the value obtained by subtracting the set amount from the target retard amount when the braking signal is switched. is there.
Therefore, since the set time for failure diagnosis is calculated using the value of the target advance angle (or target delay angle) that is originally required for the variable valve timing control, a new dedicated sensor or the like is prepared. There is no need.
1 内燃機関
6 カム軸
9 吸気弁
10 排気弁
13 吸気通路
16 スロットル弁
17 インジェクタ
18 排気通路
20 触媒
21 エアフローセンサ
22 吸気温センサ
23 スロットル全閉検出手段
24 酸素濃度センサ
25 冷却水温度センサ
26 ノックセンサ
27 エンジン回転数検出手段
28 回転位相検出装置
29 車速センサ
30 可変バルブタイミング制御装置
31 制御手段
32 可変バルブタイミング機構
33 減速時燃料カット実施手段
34 制動力検出手段
35 故障診断判定手段
36 目標吸気バルブタイミング演算手段
37 バルブタイミング制御手段
38 応答時間演算手段
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JP2011137419A (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Control device for on-vehicle internal combustion engine |
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