JP2009209904A - 可変動弁エンジンの制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】気筒毎の吸入空気量にばらつきが生じた場合に、ノッキング等の燃焼状態の悪化を回避しながらばらつきを解消する。
【解決手段】複数の気筒のうち吸入空気量及び機械圧縮比に関してばらつきのある気筒を特定し、この特定した気筒における吸入空気量のばらつき量を気筒別吸入空気量ばらつきUairとして演算するとともに、この気筒における機械圧縮比のばらつき量を気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpとして演算する。算出した吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきUair,Ucmpに応じ、可変動弁装置又は点火プラグに対する制御指令を出力し、特定した気筒における吸気弁のバルブタイミングを変更するか又は点火プラグによる点火時期を変更する。
【選択図】 図9

Description

本発明は、可変動弁エンジンの制御装置に関し、詳細には、気筒毎の吸入空気量にばらつきが生じた場合に、良好な燃焼状態を維持しながらこのばらつきを解消して、トルク変動を抑制する技術に関する。
吸気弁のバルブタイミングが可変に構成された可変動弁エンジンにおいて、気筒毎の吸入空気量にばらつきが生じた場合に、このばらつきが生じた気筒について吸気弁のリフト量を変化させることにより、気筒間における吸入空気量のばらつきを解消するという技術が存在する(特許文献1)。
特開2007−132187号公報(段落番号0004〜0007)
しかしながら、吸入空気量に加え、気筒毎の機械圧縮比にばらつきが生じた場合は、吸入空気量のばらつきに対して単に吸気弁のリフト量を変化させたとすると、実際の圧縮比が高くなり過ぎることによりノッキングが発生したり、又は実際の圧縮比が低くなり過ぎることにより熱効率が低下して、燃料消費量が増大するという問題がある。
本発明は、気筒毎の吸入空気量にばらつきが生じた場合に、この吸入空気量のばらつきに加えて気筒毎の機械圧縮比のばらつきを考慮した制御により、ノッキング等の燃焼状態の悪化を回避しながらばらつきを解消することを目的とする。
本発明は、複数の気筒を備える可変動弁エンジンの制御装置を提供するものであり、本発明においては、前記複数の気筒のうち吸入空気量及び機械圧縮比に関してばらつきのある気筒を特定し、この特定した気筒における吸入空気量のばらつき量を気筒別吸入空気量ばらつきとして演算するとともに、この気筒における機械圧縮比のばらつき量を気筒別機械圧縮比ばらつきとして演算する。そして、算出した吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきに応じ、可変動弁装置又は点火プラグに対する制御指令を出力し、特定した気筒における吸気弁のバルブタイミングを変更するか又は点火プラグによる点火時期を変更する。
本発明によれば、気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきに応じた制御指令を出力し、これらのばらつきに応じて吸気弁のバルブタイミング又は点火プラグによる点火時期を変更することとしたので、実際の圧縮比が高くなり過ぎることによるノッキングの発生や、実際の圧縮比が低くなり過ぎることによる熱効率の低下を回避しながらばらつきを解消し、トルク変動を抑制することができる。
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る制御装置を備える可変動弁エンジンの構成を示している。
本実施形態では、可変動弁エンジンの制御装置としての機能を、後述するエンジンコントロールユニット101に兼ね備えさせている。
エンジン1の本体(シリンダ)は、シリンダブロック11上にシリンダヘッド12を載置するとともに、このシリンダブロック11に対し、シリンダヘッド12を図示しないヘッドボルトにより固定して構成される。シリンダブロック11には、ピストン13が上下に往復自在に挿入されており、このピストン13の冠面とシリンダヘッド12の下面とに挟まれた空間として燃焼室14が形成される。シリンダヘッド12には、燃焼室14に連通させて吸気及び排気のための各ポート(吸気ポート、排気ポート)15,16が形成されており、吸気ポート15には、吸気弁17が、排気ポート16には、排気弁18が夫々設置されている。吸気弁17は、図示しない弁スプリングにより閉方向に付勢されるとともに、吸気動弁装置19により開方向に駆動されることで、吸気ポート15を開閉する。排気弁18は、図示しない弁スプリングにより閉方向に付勢されるとともに、排気動弁装置20により開方向に駆動されることで、排気ポート16を開閉する。本実施形態では、吸気弁17のバルブタイミングを可変とする一方、排気弁18のバルブタイミングを一定としており、吸気動弁装置19として吸気弁17の作動角及びリフト量を連続的に変更可能に構成された可変型の動弁装置(VEL:Continuous Variable Event and Lift)を採用することで、吸気弁17の閉時期を変更可能としている。また、本実施形態では、エンジン1の機械圧縮比を変化させるための可変機構(VCR:Variable Compression Ratio)を採用している。図2は、この可変圧縮比機構の構成を示している。本実施形態に係る可変圧縮比機構は、アクチュエータ25によりコントロールシャフト26を回転させ、コントロールシャフト26と第1のリンク27との連結部cの位置を変化させることで、第2のリンク28の姿勢が変化し、これにより上死点におけるピストン13の位置が変化して、上死点及び下死点におけるピストン13の位置により定められるエンジン1の機械圧縮比が変化するものである。以上に加え、シリンダヘッド12には、吸気ポート15内に噴孔が位置するように燃料噴射弁21が設置されるとともに、燃焼室14の上部略中央にプラグギャップが位置するように点火プラグ22が設置されている。
このような構成のエンジン1において、図示しないエアクリーナを介して吸入された空気は、燃料噴射弁21により吸気ポート15内に噴射された燃料とともに、吸気弁17の開期間中に吸気ポート15を介して燃焼室14に導入される。エンジン1の運転状態に応じた所定の時期に点火プラグ22が作動し、燃焼室14内に形成された均質な混合気に対して点火が行われ、燃焼が生じる。燃焼後の排気は、排気弁18の開期間中に排気ポート16を介して排気通路に排出され、図示しない排気処理装置により浄化された後、大気中に放出される。
吸気動弁装置19、燃料噴射弁21及び点火プラグ22、ならびに可変圧縮比機構のアクチュエータ25の動作は、マイクロコンピュータを備える電子制御ユニットとして構成されるエンジンコントロールユニット(以下「ECU」という。)101からの指令信号により制御される。ECU101には、エンジン1の運転条件を示す信号として、運転者によるアクセルペダルの操作量(以下「アクセル操作量」という。)を検出するためのアクセルセンサ151からの信号、ならびにクランク角センサ152からの単位クランク角毎及び基準クランク角毎の信号が入力されるほか、エンジン冷却水の温度を検出するための温度センサ153からの信号、筒内圧力を検出するための圧力センサ154からの信号及び可変圧縮比機構のコントロールシャフト26の回転角を検出するための角度センサ155からの信号等が入力される。本実施形態において、筒内圧力センサ154は、ノックレベルセンサとしての機能を兼ねるものである。
次に、本実施形態に係るECU101の動作について、フローチャートにより説明する。
図3は、本実施形態に係るエンジン制御の基本ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、始動完了後の通常運転時において、ECU101により所定の時間毎に実行される。
S101では、図4に示すフローチャートに従って気筒別吸入空気量ばらつきUairを演算する。
S102では、図6に示すフローチャートに従って気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpを演算する。
S103では、図9に示すフローチャートに従って制御対象を選択する。本実施形態では、S101,102で算出した吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきの符号の組み合わせに応じて吸気弁17の作動角(以下「吸気作動角」という。)θivと点火プラグ22による点火時期Tigとの間で制御対象を選択する。
S104では、図10〜12に示すフローチャートに従って制御対象の補正制御量dθiv又はdTigを演算する。
S105では、吸気動弁装置19又は点火プラグ22に対し、補正制御量に応じた制御指令を出力して、吸気作動角θiv又は点火時期Tigを変更する。
図4は、気筒別吸入空気量ばらつき演算ルーチンのフローチャートである。このルーチンにより、気筒別吸入空気量ばらつきUairが算出される。
S201では、エンジン1の運転状態としてアクセル操作量APOを読み込む。
S202では、読み込んだアクセル操作量APOに応じた目標吸入空気量を気筒数n(本実施形態では、4)で除算することにより、1気筒当たりの目標吸入空気量tQairを算出する。
S203では、算出した目標吸入空気量Qairに基づいて吸気作動角θiv及び吸気弁17の作動中心角CNTを算出する。
S204では、算出した吸気作動角θiv及び作動中心角CNT、ならびにエンジン回転数NEに基づいて1気筒当たりの実際の吸入空気量(以下「気筒別実吸入空気量」という。)Qairを算出する。気筒別実吸入空気量Qairの算出は、工場出荷時等に確認されたリフト特性(又は吸入空気量)の、気筒毎のばらつきを反映のうえ、図5に示す傾向を持たせて気筒別に予め設定されたマップからの検索により行う。この図5のマップにおいて、気筒別実吸入空気量Qairは、概して吸気作動角θivが大きいときほど、作動中心角CNTが大きいときほど大きな値に設定されている。ECU101は、気筒別実吸入空気量Qairのマップをエンジン回転数NE毎に有しており、実際のエンジン回転数NEに対応するマップを選択して、気筒別実吸入空気量Qairを算出する。本実施形態では、工場出荷時等に事前に確認された気筒毎のばらつきを反映させて気筒別実吸入空気量Qairを算出したが、気筒別実吸入空気量Qairとしてセンサ等により検出される実際の吸入空気量を用いてもよい。
S205では、以上のようにして算出した目標吸入空気量tQairから気筒別実吸入空気量Qairを減算して、気筒別吸入空気量ばらつきUair(=tQair−Qair)を算出する。
図6は、気筒別機械圧縮比ばらつき演算ルーチンのフローチャートである。このルーチンにより、気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpが算出される。
S301では、エンジン1の運転状態としてアクセル操作量APO及びエンジン回転数NEを読み込む。
S302では、読み込んだアクセル操作量APO及びエンジン回転数NEに基づいて目標圧縮比tRcmpを算出する。
S303では、アクセル操作量APO及びエンジン回転数NEに基づいて各気筒の実際の機械圧縮比(以下「気筒別実機械圧縮比」という。)Rcmpを算出する。気筒別実機械圧縮比Rcmpの算出は、アクセル操作量APO及びエンジン回転数NEに対応させて割り付けたマップ(図7)からの検索によりコントロールシャフト26の回転角Asftを算出するとともに、算出した回転角Asftを、工場出荷時等に確認された機械圧縮比の、気筒毎のばらつきを反映のうえ、実際の機械圧縮比Rcmpに換算することにより行う。図8は、コントロールシャフト26の回転角Asftと機械圧縮比Rcmpとの関係を示しており、機械圧縮比Rcmpへの換算のため、テーブルデータとして(気筒毎のばらつきを反映させて)気筒毎に予め作成され、ECU101に記憶される。気筒別実機械圧縮比Rcmpは、エンジン回転数NEが低く、かつエンジン1に対する要求トルク(アクセル操作量APO)が高い低回転高負荷域で小さな値に設定される。なお、可変圧縮比機構を備えておらず、機械圧縮比が一定である場合は、目標圧縮比tRcmpに設計上の機械圧縮比を設定するとともに、気筒別実機械圧縮比Rcmpに生産時等に実測により得られる機械圧縮比を設定する。気筒別実機械圧縮比Rcmpにエンジン1の運転状態に応じたばらつきが生じる場合は、気筒別実機械圧縮比Rcmpの演算にエンジン1の運転状態が反映されるとよい。本実施形態では、工場出荷時等に事前に確認された気筒毎のばらつきを反映させて気筒別実機械圧縮比Rcmpを算出したが、気筒別実機械圧縮比Rcmpとしてセンサ等により検出される実際の機械圧縮比を用いてもよい。
S304では、以上のようにして算出した目標圧縮比tRcmpから気筒別実機械圧縮比Rcmpを減算して、気筒別機械圧縮比ばらつきUcmp(=tRcmp−Rcmp)を算出する。
図9は、制御対象選択ルーチンのフローチャートである。このルーチンにより、吸気弁17の作動角(吸気作動角)θivと点火プラグ22による点火時期Tigとの間で制御対象が切り換えられる。
S401では、気筒番号を示す変数iを1に設定する。
S402では、i番気筒の気筒別吸入空気量ばらつきUairを読み込む。
S403では、i番気筒の気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpを読み込む。
S404では、i番気筒の吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきUair,Ucmpの符号が一致しているか否かを判定する。一致している場合は、S405へ進み、一致していない場合は、S406へ進む。
S405では、制御対象として吸気弁17のバルブタイミング(吸気作動角θiv)を選択し、制御対象判別フラグFを1に設定する。
S406では、制御対象として点火プラグ22による点火時期Tigを選択し、制御対象判別フラグFを2に設定する。
S407では、変数iが気筒数n(=4)に達しているか否かを判定する。nに達しているときは、このルーチンをリターンし、達していないときは、S408へ進む。
S408では、変数iに1を加算してS402へ戻り、S402〜407の処理を繰り返す。
図10は、補正制御量演算ルーチンのフローチャートである。このルーチン、ならびに後述する吸気作動角補正ルーチン及び点火時期補正ルーチンにより、制御対象の補正制御量dθiv又はdTigが演算される。
S501では、気筒番号を示す変数iを1に設定する。
S502では、制御対象判別フラグFが1であるか否かを判定する。1であるときは、S503へ進み、1でないときは、S504へ進む。
S503では、図11に示すフローチャートに従ってi番気筒の吸気作動角θivを補正する。
S504では、制御対象判別フラグFが2であるか否かを判定する。2であるときは、S505へ進み、2でないときは、S506へ進む。
S505では、図12に示すフローチャートに従ってi番気筒の点火時期Tigを補正する。
S506では、変数iが気筒数nに達しているか否かを判定する。nに達しているときは、このルーチンのリターンし、達していないときは、S507へ進む。
S507では、変数iに1を加算してS502へ戻り、S502〜506の処理を繰り返す。
図11は、吸気作動角補正ルーチンのフローチャートであり、本実施形態において、このルーチンは、図10に示す補正制御量演算ルーチン(S503)のサブルーチンとして実行される。
S601では、吸気作動角θivを読み込む。
S602では、読み込んだ吸気作動角θivに基づいて、i番気筒の気筒別機械圧縮比ばらつきUcmp分だけその気筒の実圧縮比を補正し得る吸気作動角θivの補正量(以下「作動角補正量」という。)dθivを演算する。吸気作動角θivを吸気弁17の閉時期IVCに換算すれば、補正後の閉時期IVC2は、補正前の閉時期IVC1、ならびに気筒別機械圧縮比ばらつきUcmp、燃焼室14の容積Vf及びシリンダボアの内径φcに基づいて下式(1)により算出することができる。ECU101は、吸気弁17の閉時期を算出したIVC2とするための作動角補正量dθivを算出する。なお、下式(1)において、f(IVC)は、吸気弁17の閉時期IVCに対するピストン位置の関数である。
f(IVC2)=f(IVC1)+Vf×Ucmp/(π×(φc/2)) ・・・(1)
S603では、算出した作動角補正量dθivを吸気作動角θivに加算することにより吸気作動角θivを補正して、吸気弁17のバルブタイミングを変更する。
θiv=θiv+dθiv ・・・(2)
図12は、点火時期補正ルーチンのフローチャートであり、本実施形態において、このルーチンは、図10に示す補正制御量演算ルーチン(S505)のサブルーチンとして実行される。
S701では、i番気筒のノックレベルLkncを読み込む。ノックレベルLkncは、筒内圧力センサ154からの出力に基づいて算出することができる。
S702では、読み込んだノックレベルLkncが所定の値L1以上であるか否かを判定する。所定の値L以上であるときは、S703へ進み、所定の値L1よりも小さいときは、S704へ進む。
S703では、点火時期Tigを所定の値ΔTだけ遅角させる。
S704では、ノックレベルLkncが所定の値L1よりも小さいか否かを判定する。所定の値L1より小さいときは、S705へ進み、所定の値L1以上であるときは、このルーチンをリターンする。
S705では、点火時期Tigを所定の値ΔTだけ進角させる。
本実施形態においては、図9に示すフローチャートのS401,407及び408の処理により「気筒特定手段」としての機能が、図4に示すフローチャート全体の処理及び図9に示すフローチャートのS402の処理により「吸入空気量ばらつき演算手段」としての機能が、図6に示すフローチャート全体の処理及び図9に示すフローチャートのS403の処理により「機械圧縮比ばらつき演算手段」としての機能が、図9に示すフローチャートのS404〜406の処理により「制御指令出力手段」としての機能が、図12に示すフローチャートのS701の処理により「ノックレベル検出手段」としての機能が実現される。
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
本実施形態では、気筒毎の吸入空気量にばらつきが生じた場合に、気筒別吸入空気量ばらつきUair及び気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpを算出し、算出した各気筒別ばらつきの符合(正、負)の組み合わせに応じて吸気弁17のバルブタイミング(吸気作動角θiv)又は点火プラグ22による点火時期Tigを変更することとしたので、単に吸入空気量に生じたばらつきのみを考慮する場合と比較して、実際の圧縮比が高くなり過ぎることによるノッキングの発生や、実際の圧縮比が低くなり過ぎることによる熱効率の低下を回避しながらばらつきを解消することができる。
図15〜18は、本実施形態に係るエンジン制御を実行するECU101の動作を示すタイムチャートである。各図において、実線Aは、吸入空気量及び機械圧縮比にばらつきが生じた気筒を示し、二点鎖線Bは、これらのばらつきが生じていないか、又は実線Aで示す気筒よりも生じたばらつきが小さい他の気筒を示している。
図15は、気筒別吸入空気量ばらつきUair及び気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpがともに負である場合のものである。この場合は、制御対象として吸気作動角θivを選択し、吸気弁17の閉時期を進角させる(又は吸気作動角θivを減少させる)ことで、ノッキングを抑制し、トルク変動を低減することができる。
図16は、気筒別吸入空気量ばらつきUair及び気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpがともに正である場合のものである。この場合は、制御対象としての吸気作動角θivを増大させ、吸気弁17の閉時期を遅角させることによりばらつきを解消し、熱効率を改善することができる。
図17は、気筒別吸入空気量ばらつきUairが正、気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpが負である場合のものである。この場合は、制御対象として点火プラグ22による点火時期Tigを選択し、ノックレベルLkncが低ノックレベルとなるように(換言すれば、トレースノックの状態となるように)、ノックレベルLkncに応じて点火時期Tigを変化させることで、ノッキングの悪化を回避しながらトルク変動を抑制することができる。なお、図17において、点線Cは、吸気弁17のバルブタイミングの変更により吸入空気量のばらつきを解消しようとした場合の比較例を示している。この比較例では、吸入空気量の増大に伴う実圧縮比の過度な増大によりノッキングが悪化するとともに(時刻t1)、このノッキングを抑制するための点火時期の遅角によりトルク変動が却って増大している。
図18は、気筒別吸入空気量ばらつきUairが負、気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpが正である場合のものである。この場合も、制御対象として点火プラグ22による点火時期Tigを選択し、ノックレベルLkncに応じて点火時期Tigを変化させて、トレースノックの状態となるようにすることで、熱効率を改善することができる。なお、吸入空気量のばらつきを吸気弁17のバルブタイミングの変更により解消しようとした場合(点線C)は、吸入空気量の減少に伴う実圧縮比の過度な低下により、熱効率を低下させ、燃料消費量を増大させてしまう。
以下、本発明の他の実施形態について説明する。
図13は、本発明の第2の実施形態に係る気筒別ばらつき調整ルーチンのフローチャートである。本実施形態に係るエンジン制御は、図3に示す基本ルーチンに従って行うことができ、この図13に示す気筒別ばらつき調整ルーチンと図6に示すルーチンとで、本実施形態に係る制御対象選択ルーチンを構成する。
S801では、エンジン1の運転状態としてアクセル操作量APO及びエンジン回転数NEを読み込む。
S802では、読み込んだアクセル操作量APO等により図14に示すマップを参照して、エンジン1の運転状態が属する領域(低圧縮比基準域A又は高圧縮比基準域B)を判定する。低圧縮比基準域Aに属するときは、S803へ進み、高圧縮比基準域Bに属するときは、S804へ進む。
S803では、基準気筒として、気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpが最も小さいx番気筒を特定する。
S804では、基準気筒として、気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpが最も大きいx番気筒を特定する。
S805では、気筒番号を示す変数iを1に設定する。
S806では、i番気筒の気筒別吸入空気量ばらつきUair(i)を読み込む。
S807では、i番気筒の気筒別機械圧縮比ばらつきUcmp(i)を読み込む。
S808では、i番気筒の気筒別ばらつきU(i)からx番気筒の気筒別ばらつきU(x)を減算し、減算後の値を新たにU(i)とすることで、i番気筒の気筒別ばらつきU(i)を、x番気筒を基準とした気筒別ばらつきに換算する。
Uair(i)=Uair(i)−Uair(x) ・・・(3a)
Ucmp(i)=Ucmp(i)−Ucmp(x) ・・・(3b)
S809では、変数iが気筒数n(本実施形態では、4)に達しているか否かを判定する。nに達しているときは、このルーチンをリターンし、達していないときは、S810へ進む。
S810では、変数iに1を加算してS806へ戻り、S806〜809の処理を繰り返す。
以後、換算後の気筒別吸入空気量ばらつきUair及び気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpに基づいて図9〜12に示すフローチャートに従って制御対象を選択し、補正制御量を演算する。
本実施形態においては、図13に示すフローチャートのS802〜804の処理により「基準気筒選択手段」としての機能が、図13に示すフローチャートのS806,808の処理及び図4に示すフローチャート全体の処理により「吸入空気量ばらつき演算手段」としての機能が、図13に示すフローチャートのS807,808及び図6に示すフローチャート全体の処理により「機械圧縮比ばらつき演算手段」としての機能が実現される。
本実施形態によれば、第1の実施形態により得られる上記の効果に加え、ノッキングの生じ易い傾向にある低回転高負荷側の領域(「第1の領域」に相当する。)において、気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpが最も小さい気筒を基準とすることで、ばらつきが生じた気筒の実圧縮比を低下させ、ノッキングを確実に回避することができる。また、それ以外の領域(「第2の領域」に相当する。)において、気筒別機械圧縮比ばらつきUcmpが最も大きい気筒を基準とすることで、ばらつきが生じた気筒の実圧縮比を増大させ、熱効率を改善することができる。
なお、高圧縮比基準域Bにおいて、バルブタイミングの変更により吸入空気量が増大し、実圧縮比が過度に増大した気筒については、点火時期を遅角させることによりトルク変動を抑制する。
本発明の第1の実施形態に係る可変動弁エンジンの構成 同上実施形態に係る可変動弁エンジンに備わる可変圧縮比機構の構成 エンジン制御の基本ルーチンのフローチャート 気筒別吸入空気量ばらつき演算ルーチンのフローチャート 可変動弁装置の作動状態(吸気作動角、作動中心角)と吸入空気量との関係 気筒別機械圧縮比ばらつき演算ルーチンのフローチャート エンジンの運転状態(アクセル操作量、エンジン回転数)とコントロールシャフトの回転角との関係 コントロールシャフトの回転角と機械圧縮比との関係 制御対象選択ルーチンのフローチャート 補正制御量演算ルーチンのフローチャート 作動角補正量演算ルーチンのフローチャート 点火時期補正量演算ルーチンのフローチャート 気筒別ばらつき調整ルーチンのフローチャート 基準気筒特定用の演算マップ 気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきがともに負である場合の制御の内容を示すタイムチャート 気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきがともに正である場合の制御の内容を示すタイムチャート 気筒別吸入空気量ばらつきが正、気筒別機械圧縮比ばらつきが負である場合の制御の内容を示すタイムチャート 気筒別吸入空気量ばらつきが負、気筒別機械圧縮比ばらつきが正である場合の制御の内容を示すタイムチャート
符号の説明
1…可変動弁エンジン(エンジン)、11…シリンダブロック、12…シリンダヘッド、13…ピストン、14…燃焼室、15…吸気ポート、16…排気ポート、17…吸気弁、18…排気弁、19…吸気動弁装置、20…排気動弁装置、21…燃料噴射弁、22…点火プラグ、101…エンジンコントロールユニット、151…アクセルセンサ、152…クランク角センサ、153…冷却水温度センサ、154…筒内圧力センサ、155…コントロールシャフト回転角センサ、25…アクチュエータ、26…コントロールシャフト、27…第1のリンク、28…第2のリンク。

Claims (10)

  1. 複数の気筒を備える可変動弁エンジンの制御装置であって、
    前記複数の気筒のうち吸入空気量及び機械圧縮比に関してばらつきのある気筒を特定する気筒特定手段と、
    前記気筒特定手段により特定した気筒における吸入空気量のばらつき量を気筒別吸入空気量ばらつきとして演算する吸入空気量ばらつき演算手段と、
    前記特定した気筒における機械圧縮比のばらつき量を気筒別機械圧縮比ばらつきとして演算する機械圧縮比ばらつき演算手段と、
    前記吸入空気量ばらつき演算手段及び機械圧縮比ばらつき演算手段により算出した吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきに応じ、前記特定した気筒における吸気弁のバルブタイミング又は点火プラグによる点火時期を変更するための制御指令を出力する制御指令出力手段と、を含んで構成される可変動弁エンジンの制御装置。
  2. 前記制御指令出力手段は、前記算出した気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきの符合の組み合わせに応じ、前記特定した気筒における吸気弁のバルブタイミングを変更するか又は点火プラグによる点火時期を変更するための制御指令を選択的に出力する請求項1に記載の可変動弁エンジンの制御装置。
  3. 前記制御指令出力手段は、吸入空気量が多い側にばらついた場合又は機械圧縮比が高い側にばらついた場合の吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきの符合を夫々正としたときに、前記算出した気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきの符合が一致する場合に、前記特定した気筒における吸気弁のバルブタイミングの変更によりこれらのばらつきを減少させる請求項2に記載の可変動弁エンジンの制御装置。
  4. 前記制御指令出力手段は、吸入空気量が多い側にばらついた場合又は機械圧縮比が高い側にばらついた場合の吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきの符合を夫々正としたときに、前記算出した気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきの符合が相違する場合に、前記特定した気筒における点火時期の変更によりこれらのばらつきを減少させる請求項2又は3に記載の可変動弁エンジンの制御装置。
  5. 前記制御指令出力手段は、ノッキングの大きさを示すノックレベルを検出するノックレベル検出手段を備え、吸入空気量が多い側にばらついた場合又は機械圧縮比が高い側にばらついた場合の吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきの符合を夫々正としたときに、前記算出した気筒別吸入空気量ばらつき及び気筒別機械圧縮比ばらつきの符合が相違する場合に、前記特定した気筒における点火時期を前記ノックレベル検出手段により検出したノックレベルに応じて進角又は遅角させる請求項2又は3に記載の可変動弁エンジンの制御装置。
  6. 前記吸気弁のバルブタイミング又は点火プラグによる点火時期に関する基準とする、エンジンの運転状態に応じた気筒を基準気筒として特定する基準気筒特定手段を更に含んで構成され、
    前記吸入空気量ばらつき演算手段は、前記特定した気筒の前記基準気筒特定手段により特定した基準気筒に対する吸入空気量のばらつき量として、前記気筒別吸入空気量ばらつきを演算し、
    前記機械圧縮比ばらつき演算手段は、前記特定した気筒の前記基準気筒特定手段により特定した基準気筒に対する機械圧縮比のばらつき量として、前記気筒別機械圧縮比ばらつきを演算する請求項1〜5のいずれかに記載の可変動弁エンジンの制御装置。
  7. 前記基準気筒特定手段は、エンジンの運転状態が低回転高負荷側の領域として予め設定された第1の領域にある場合に、気筒別機械圧縮比ばらつきが最も小さい気筒を前記基準気筒として特定する一方、エンジンの運転状態が前記第1の領域以外の領域として予め設定された第2の領域にある場合に、気筒別機械圧縮比ばらつきが最も大きい気筒を前記基準気筒として特定する請求項6に記載の可変動弁エンジンの制御装置。
  8. 前記吸入空気量ばらつき演算手段は、エンジンの実際の吸入空気量の、目標吸入空気量に対するばらつき量として前記気筒別吸入空気量ばらつきを演算するものであり、前記実際の吸入空気量を、吸気弁のバルブタイミングを変更するための可変動弁装置の作動状態及びエンジンの運転状態に対応させて予め設定された値として演算する請求項1〜7のいずれかに記載の可変動弁エンジンの制御装置。
  9. 前記機械圧縮比ばらつき演算手段は、エンジンの実際の機械圧縮比の、目標機械圧縮比に対するばらつき量として前記気筒別機械圧縮比ばらつきを演算するものであり、前記実際の機械圧縮比を、エンジンの運転状態に対応させて予め設定された値として演算するか又は実際の機械圧縮比を検出可能に配設された圧縮比センサからの出力に基づいて検出する請求項1〜8のいずれかに記載の可変動弁エンジンの制御装置。
  10. 複数の気筒のうち吸入空気量及び機械圧縮比に関してばらつきのある気筒を特定し、
    特定した気筒における吸入空気量の基準吸入空気量に対するばらつきを気筒別吸入空気量ばらつきとして演算し、
    特定した気筒における機械圧縮比の基準機械圧縮比に対するばらつきを気筒別機械圧縮比ばらつきとして演算し、
    算出した吸入空気量及び機械圧縮比の各気筒別ばらつきの符合の組み合わせに応じ、特定した気筒における吸気弁のバルブタイミングを変更して前記ばらつきを減少させるか、又はノックレベルが所定の低ノックレベルを維持するように、特定した気筒における点火時期を変更する可変動弁エンジンの制御方法。
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