JP2010025080A - Failure determination system of variable compression-ratio mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に適用される可変圧縮比機構の故障判定装置に関する。 The present invention relates to a failure determination device for a variable compression ratio mechanism applied to an internal combustion engine.
内燃機関の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えた内燃機関では、出力性能の向上、燃費の向上、排気エミッションの向上等を図るため、内燃機関の圧縮比が、該内燃機関の運転状態に応じて制御される。 In an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio of the internal combustion engine, the compression ratio of the internal combustion engine is set so as to improve the output performance, the fuel consumption, the exhaust emission, and the like. It is controlled according to the state.
しかしながら、何らかの原因で可変圧縮比機構が正常に作動しなくなってしまうと、内燃機関の圧縮比を運転状態に応じて制御することができなくなる。その結果、出力性能低下に伴うドライバビリティの悪化、或いは排気エミッションの悪化などに繋がる虞がある。そこで、可変圧縮比機構が故障しているかどうかを判定する故障判定装置が開発されている(例えば、特許文献1参照)。
この種の故障判定装置としては、可変圧縮比機構における故障の発生を検知するためには、内燃機関の圧縮比を強制的に変更させる必要がある。しかしながら、可変圧縮比機構の故障判定を行うときに強制的に変更される圧縮比が、内燃機関の運転状態に適合することは希である。そのため、可変圧縮比機構の故障判定を優先して実行する背反として、当該故障判定時における出力性能の低下、燃費の悪化、排気エミッションの悪化などの回避が困難であった。 As this type of failure determination device, it is necessary to forcibly change the compression ratio of the internal combustion engine in order to detect the occurrence of a failure in the variable compression ratio mechanism. However, it is rare that the compression ratio that is forcibly changed when determining the failure of the variable compression ratio mechanism is adapted to the operating state of the internal combustion engine. For this reason, it is difficult to avoid a decrease in output performance, a deterioration in fuel consumption, a deterioration in exhaust emission, etc. at the time of the failure determination as a contradiction when the failure determination of the variable compression ratio mechanism is performed with priority.
そこで、本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変圧縮比機構が作動故障であるかどうかを判定する際に出力性能の低下、燃費の悪化、排気エミッションの悪化などの不具合が生じることを抑制可能な可変圧縮比機構の故障判定装置を提供することである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to reduce output performance, fuel consumption, exhaust emission when determining whether or not the variable compression ratio mechanism is malfunctioning. It is an object of the present invention to provide a failure determination device for a variable compression ratio mechanism that can suppress the occurrence of problems such as these.
上記目的を達成するための本発明に係る可変圧縮比機構の故障判定装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、内燃機関の機械圧縮比を運転状態に応じて変更可能な可変圧縮比機構と、
前記内燃機関のアイドル運転中に、前記可変圧縮比機構の故障判定用に設定された目標圧縮比の推移に則して前記機械圧縮比を変更させるべく前記可変圧縮比機構に作動指令を出す指令手段と、
前記作動指令に基づき前記可変圧縮比機構が前記機械圧縮比を変更することに起因して変化する所定の従動パラメータの値を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記従動パラメータの最大値と最小値との差である最大変化幅が前記目標圧縮比の推移に応じて設定される所定の基準変化幅以下である場合に、前記可変圧縮比機構が作動故障であると判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a failure determination apparatus for a variable compression ratio mechanism according to the present invention employs the following means.
That is, a variable compression ratio mechanism that can change the mechanical compression ratio of the internal combustion engine according to the operating state;
A command for issuing an operation command to the variable compression ratio mechanism in order to change the mechanical compression ratio in accordance with the transition of the target compression ratio set for determining the failure of the variable compression ratio mechanism during idle operation of the internal combustion engine. Means,
Obtaining means for obtaining a value of a predetermined driven parameter that changes due to the variable compression ratio mechanism changing the mechanical compression ratio based on the operation command;
The variable when the maximum change width, which is the difference between the maximum value and the minimum value of the driven parameter acquired by the acquisition means, is equal to or less than a predetermined reference change width set according to the transition of the target compression ratio. Determining means for determining that the compression ratio mechanism is malfunctioning.
上記構成において、可変圧縮比機構に故障が生じているかどうかを判定する際には、指令手段が出す作動指令に従って可変圧縮比機構が強制的に作動させられる。つまり、可変圧縮比機構に対する故障判定を行わないときの機械圧縮比は内燃機関の運転状態に適合す
るように制御されるのに対し、故障判定を行うときは運転状態に拘わらず、故障判定用に設定された目標圧縮比に一致するように変更される。
In the above configuration, when determining whether or not a failure has occurred in the variable compression ratio mechanism, the variable compression ratio mechanism is forcibly operated in accordance with an operation command issued by the command means. In other words, the mechanical compression ratio when the failure determination for the variable compression ratio mechanism is not performed is controlled so as to match the operation state of the internal combustion engine, whereas when the failure determination is performed, regardless of the operation state, To match the target compression ratio set in
上記構成における従動パラメータは、指令手段に基づいて可変圧縮比機構が作動されることによって従動的に変化するパラメータであって、実際の機械圧縮比の変化に相関して変化するパラメータである。本発明では、機械圧縮比と従動パラメータとの相関関係に着目し、可変圧縮比機構を強制的に作動させたときに取得した従動パラメータの変化に基づいて可変圧縮比機構が故障しているかどうかの判定を行う。 The driven parameter in the above configuration is a parameter that changes following the operation of the variable compression ratio mechanism based on the command means, and is a parameter that changes in correlation with the actual change in the mechanical compression ratio. In the present invention, paying attention to the correlation between the mechanical compression ratio and the driven parameter, whether or not the variable compression ratio mechanism has failed based on the change in the driven parameter acquired when the variable compression ratio mechanism is forcibly operated. Judgment is made.
可変圧縮比機構に作動故障が生じている場合には、目標圧縮比の推移に則して機械圧縮比を変更することができない。その場合、取得手段により取得される従動パラメータの最大変化幅が可変圧縮比機構に作動故障が生じていない場合に比べて小さくなる。本発明においては、従動パラメータの最大変化幅が所定の基準変化幅以下である場合に、可変圧縮比機構が作動故障であると判定することとした。 When an operation failure occurs in the variable compression ratio mechanism, the mechanical compression ratio cannot be changed in accordance with the transition of the target compression ratio. In this case, the maximum change width of the driven parameter acquired by the acquisition unit is smaller than that in the case where no operation failure has occurred in the variable compression ratio mechanism. In the present invention, when the maximum change width of the driven parameter is equal to or less than the predetermined reference change width, it is determined that the variable compression ratio mechanism is malfunctioning.
この基準変化幅は目標圧縮比の推移に応じて設定される。目標圧縮比の推移が異なれば、従動パラメータの適正な推移の仕方が相違するからである。本発明における基準変化幅は、可変圧縮比機構に作動故障が生じているかどうかを判定するための閾値であり、実際の機械圧縮比が目標圧縮比の推移に則して正常に変更されたとすれば取得できるであろう従動パラメータの最大変化幅よりも低く設定されると良い。 This reference change width is set according to the transition of the target compression ratio. This is because if the transition of the target compression ratio is different, the method of proper transition of the driven parameter is different. The reference change width in the present invention is a threshold value for determining whether or not an operation failure has occurred in the variable compression ratio mechanism, and it is assumed that the actual mechanical compression ratio is normally changed in accordance with the transition of the target compression ratio. It may be set lower than the maximum change width of the driven parameter that can be obtained.
また、本発明においては、可変圧縮比機構の故障判定用に設定されている目標圧縮比の推移のうち、目標圧縮比の最大値と最小値との差(つまり、目標圧縮比の変動範囲)が大きいほど基準変化幅が大きい値として設定されても良い。これにより、指令手段によって作動指令が出される際、目標圧縮比の推移が様々なパターンに設定されても、基準変化幅をより適切な値に設定できる。 In the present invention, the difference between the maximum value and the minimum value of the target compression ratio among the transitions of the target compression ratio set for determining the failure of the variable compression ratio mechanism (that is, the fluctuation range of the target compression ratio). The reference change width may be set to be a larger value as the value is larger. Thus, when the operation command is issued by the command means, the reference change width can be set to a more appropriate value even if the transition of the target compression ratio is set in various patterns.
可変圧縮比機構の故障判定を実行する際に機械圧縮比を運転状態に拘わらず強制的に変更する必要がある。これに対して、本発明では内燃機関のアイドル運転中に可変圧縮比機構の故障判定を行うことができるので、該故障判定中に出力性能の低下、燃費の悪化、排気エミッションの悪化が生じることを抑制することができる。つまり、本発明によれば、これら不具合の発生を確実に回避しつつ可変圧縮比機構の故障判定を行うことができる。また、内燃機関のアイドル運転中は負荷や回転数等の運転状態の変動が無く安定されているため、従動パラメータを取得値に対する信頼性を高めることができる。従って、内燃機関のアイドル運転中に可変圧縮比機構の故障判定を行うことで、同判定を安定して精度良く実施することができる。 When executing the failure determination of the variable compression ratio mechanism, it is necessary to forcibly change the mechanical compression ratio regardless of the operation state. On the other hand, in the present invention, the failure determination of the variable compression ratio mechanism can be performed during the idling operation of the internal combustion engine, so that the output performance, the fuel consumption, and the exhaust emission are deteriorated during the failure determination. Can be suppressed. That is, according to the present invention, it is possible to determine the failure of the variable compression ratio mechanism while reliably avoiding the occurrence of these problems. In addition, during the idling operation of the internal combustion engine, since the operation state such as the load and the rotational speed is not changed and is stable, the reliability of the driven parameter with respect to the acquired value can be improved. Therefore, by performing failure determination of the variable compression ratio mechanism during idle operation of the internal combustion engine, the determination can be performed stably and accurately.
また、上記構成によれば、従動パラメータの最大値と最小値との差である最大変化幅と基準変化幅との大小関係に基づいて可変圧縮比機構の故障判定を行うため、従動パラメータの真の値に対して実際の取得値に誤差が生じた場合であっても、該故障判定に対するその誤差の影響を可及的に小さくすることができる。取得手段が、誤差を全く含ませずに従動パラメータの値を取得することは困難だからである。そのため、この構成によれば、可変圧縮比機構の故障判定にかかる精度を向上させることができる。 In addition, according to the above configuration, since the failure determination of the variable compression ratio mechanism is performed based on the magnitude relationship between the maximum change width, which is the difference between the maximum value and the minimum value of the driven parameter, and the reference change width, Even if an error occurs in the actual acquired value with respect to the value of, the influence of the error on the failure determination can be made as small as possible. This is because it is difficult for the acquisition means to acquire the value of the driven parameter without including any error. Therefore, according to this structure, the precision concerning the failure determination of a variable compression ratio mechanism can be improved.
ところで、内燃機関は機械圧縮比が高くなるほど、燃焼サイクルにおける特定時期での筒内圧力が高くなる。この特定時期とは、圧縮行程における筒内圧力(例えば、圧縮上死点における圧縮端筒内圧力)や膨張行程における筒内圧力などである。そこで、本発明においては、内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧センサを更に備え、従動パラメータは、作動指令に基づいて可変圧縮比機構が作動しているときに筒内圧センサによって検出される筒内圧力であっても良い。 Incidentally, as the mechanical compression ratio of the internal combustion engine increases, the in-cylinder pressure at a specific time in the combustion cycle increases. The specific time includes in-cylinder pressure in the compression stroke (for example, compression end in-cylinder pressure at the compression top dead center), in-cylinder pressure in the expansion stroke, and the like. Therefore, the present invention further includes an in-cylinder pressure sensor for detecting the in-cylinder pressure of the internal combustion engine, and the driven parameter is detected by the in-cylinder pressure sensor when the variable compression ratio mechanism is operating based on the operation command. In-cylinder pressure may be used.
内燃機関のアイドル運転中では運転状態が安定しているため、可変圧縮比機構を強制的に作動させると、実際の機械圧縮比の変化に追従するように筒内圧力が変化する。そのため、指令手段からの作動指令が出された際の筒内圧力を取得し、これに基づいた筒内圧力の最大変化幅を基準変化幅と対比することによって、可変圧縮機構の故障判定を精度良く行うことができる。尚、この構成において、筒内圧センサによる筒内圧力の検出タイミングとしては、燃焼サイクル毎に共通していれば様々なタイミングを採用することができる。ここで、機械圧縮比の変化による影響が顕著に現れるのは圧縮行程や膨脹行程における筒内圧力である。従って、これらのタイミングにおける筒内圧力を筒内圧センサによって検出しても良い。 Since the operating state is stable during the idling operation of the internal combustion engine, when the variable compression ratio mechanism is forcibly operated, the in-cylinder pressure changes so as to follow the actual change in the mechanical compression ratio. Therefore, by acquiring the in-cylinder pressure when the operation command is issued from the command means, and comparing the maximum variation width of the in-cylinder pressure based on this with the reference variation width, the failure determination of the variable compression mechanism is accurately performed. Can be done well. In this configuration, various timings can be adopted as the detection timing of the in-cylinder pressure by the in-cylinder pressure sensor as long as it is common for each combustion cycle. Here, it is the in-cylinder pressure in the compression stroke and the expansion stroke that the influence due to the change in the mechanical compression ratio appears remarkably. Therefore, the in-cylinder pressure at these timings may be detected by the in-cylinder pressure sensor.
また、本発明にかかる可変圧縮比機構の故障判定装置は、アイドルスピードコントロールバルブ(以下、「ISCバルブ」という)と、該ISCバルブの開度を制御することによってアイドル運転中における機関回転数を目標アイドル回転数に維持するアイドルスピードコントロール手段(以下、「ISC手段」という)と、を更に備えても良い。この目標アイドル回転数は、アイドル運転中における機関回転数の目標値であり、例えば、エアコンやオルタネータなどによる負荷が高いほど高回転数側に設定されても良い。 The failure determination device for a variable compression ratio mechanism according to the present invention includes an idle speed control valve (hereinafter referred to as “ISC valve”) and an engine speed during idling operation by controlling the opening of the ISC valve. Idle speed control means (hereinafter referred to as “ISC means”) for maintaining the target idle speed may be further provided. This target idle speed is a target value of the engine speed during idling, and may be set to a higher speed side as the load from an air conditioner, an alternator, or the like is higher.
上記構成において、指令手段からの作動指令によって機械圧縮比が実際に変更されると機関トルクが変化する。そうすると、アイドル運転中における機関回転数が変動するため、ISC手段は機関回転数が目標アイドル回転数に維持されるようにISCバルブの開度を調節する。ここで、機関トルクの変化量は実際の機械圧縮比の変化量に相関するため、ISCバルブの開度の変化量は機械圧縮比の実際の変化量と相関する。そこで、本発明における従動パラメータは、作動指令に基づいて可変圧縮比機構が作動しているときにISC手段によって制御されるISCバルブの開度であっても良い。つまり、指令手段からの作動指令が出された際のISCバルブの開度を取得し、ISCバルブの開度の最大変化幅を基準変化幅と対比することによって、可変圧縮機構の故障判定を精度良く行うことができる。 In the above configuration, the engine torque changes when the mechanical compression ratio is actually changed by an operation command from the command means. Then, since the engine speed during idling varies, the ISC means adjusts the opening of the ISC valve so that the engine speed is maintained at the target idle speed. Here, since the change amount of the engine torque correlates with the actual change amount of the mechanical compression ratio, the change amount of the opening of the ISC valve correlates with the actual change amount of the mechanical compression ratio. Therefore, the driven parameter in the present invention may be the opening of the ISC valve controlled by the ISC means when the variable compression ratio mechanism is operating based on the operation command. That is, the degree of opening of the ISC valve when the operation command is issued from the command means is acquired, and the maximum change width of the opening of the ISC valve is compared with the reference change width, thereby accurately determining the failure determination of the variable compression mechanism. Can be done well.
上記のように、本発明における可変圧縮比機構の故障判定は内燃機関のアイドル運転中に行われる。そのため、内燃機関のアイドル運転時という限られた時間の中で、目標圧縮比の推移に則して機械圧縮比を強制的に変更させ、迅速に従動パラメータの最大変化幅を取得する必要がある。 As described above, the failure determination of the variable compression ratio mechanism in the present invention is performed during the idling operation of the internal combustion engine. For this reason, it is necessary to forcibly change the mechanical compression ratio in accordance with the transition of the target compression ratio within a limited time during the idling operation of the internal combustion engine, and quickly acquire the maximum change width of the driven parameter. .
ここで、取得手段が従動パラメータの値を取得するタイミングとしては、内燃機関の燃焼サイクルを基準として行われると良い。一の燃焼サイクルにおいて取得された従動パラメータの値は、早くても次の燃焼サイクルに移行しないと変化しないと考えられる。従って、取得手段による従動パラメータの取得頻度は燃焼サイクルを基準として設定されると良い。 Here, the timing at which the acquisition unit acquires the value of the driven parameter may be performed based on the combustion cycle of the internal combustion engine. It is considered that the value of the driven parameter acquired in one combustion cycle does not change unless it shifts to the next combustion cycle at the earliest. Therefore, the acquisition frequency of the follower parameter by the acquisition means is preferably set based on the combustion cycle.
ここで、一の燃焼サイクルにおける所要時間は、アイドル運転中の機関回転数が高いほど短くなる。そのため、ある一定時間において、取得手段が取得することの可能な従動パラメータの値の取得回数とアイドル運転中における目標アイドル回転数との関係を考えると、目標アイドル回転数が高いほど上記取得回数を増やすことができる。逆に、目標アイドル回転数が低いほど、上記一定時間における従動パラメータの取得回数が減ってしまう。 Here, the time required for one combustion cycle becomes shorter as the engine speed during idling is higher. Therefore, considering the relationship between the number of acquisitions of the value of the follower parameter that can be acquired by the acquisition means and the target idle speed during idle operation in a certain time, the higher the target idle speed, the higher the acquisition number. Can be increased. Conversely, as the target idle speed is lower, the number of acquisitions of the driven parameter in the predetermined time is reduced.
そこで、本発明の指令手段は、内燃機関の燃焼サイクル毎における目標圧縮比の変更量を、アイドル運転中における機関回転数に基づいて設定すると良い。これによれば、アイドル運転中の機関回転数が低い場合のように従動パラメータの取得回数があまり確保でき
ない場合には、燃焼サイクル毎の機目標圧縮比の変更量を大きく(多く)することによって、可変圧縮比機構の故障判定にかかる作動を速やかに完了することができる。そのため、従動パラメータの最大変化幅を内燃機関のアイドル運転中に確実に取得することができる。従って、可変圧縮比機構の故障判定を内燃機関のアイドル運転中に確実に行うことができる。
Therefore, the command means of the present invention may set the amount of change in the target compression ratio for each combustion cycle of the internal combustion engine based on the engine speed during idle operation. According to this, when the number of acquisition of the driven parameter cannot be secured so much as when the engine speed during idling is low, the change amount of the machine target compression ratio for each combustion cycle is increased (increased). Thus, the operation for determining the failure of the variable compression ratio mechanism can be completed quickly. Therefore, the maximum change width of the driven parameter can be reliably acquired during the idling operation of the internal combustion engine. Therefore, the failure determination of the variable compression ratio mechanism can be reliably performed during the idling operation of the internal combustion engine.
また、アイドル運転中における機関回転数が高い場合のように従動パラメータの取得回数が充分に確保できる場合には、燃焼サイクル毎の目標圧縮比の変更量を小さく(少なく)することで、より細かなピッチで従動パラメータを取得できる。その結果、従動パラメータの最大変化幅をより精度良く取得することができ、可変圧縮比機構の故障判定にかかる精度を向上させることができる。 In addition, when the number of acquisitions of the driven parameter can be sufficiently ensured, such as when the engine speed during idling is high, the amount of change in the target compression ratio for each combustion cycle can be made smaller (smaller) to make it finer. Follow parameters can be acquired with a simple pitch. As a result, the maximum change width of the driven parameter can be acquired with higher accuracy, and the accuracy of determining the failure of the variable compression ratio mechanism can be improved.
また、指令手段は、アイドル運転中における機関回転数が低いときは、該機関回転数が高いときに比べて、内燃機関の燃焼サイクル毎における目標圧縮比の変更量を大きい値として設定すると良い。また、指令手段は、アイドル運転中における機関回転数が低いほど、内燃機関の燃焼サイクル毎における目標圧縮比の変更量を大きい値として設定しても良い。これによれば、アイドル運転中における機関回転数に応じて、燃焼サイクル毎の機械圧縮比の変更量をより適切な値として設定することができる。従って、アイドル運転中での確実な可変圧縮比機構の故障判定の遂行と当該判定精度の向上とを、より好適に両立させることができる。 The command means may set the amount of change in the target compression ratio for each combustion cycle of the internal combustion engine as a large value when the engine speed during idling is low compared to when the engine speed is high. The command means may set the amount of change in the target compression ratio for each combustion cycle of the internal combustion engine as a larger value as the engine speed during idling is lower. According to this, the change amount of the mechanical compression ratio for each combustion cycle can be set as a more appropriate value according to the engine speed during idling. Therefore, it is possible to more appropriately achieve both the reliable determination of the failure of the variable compression ratio mechanism during idle operation and the improvement of the determination accuracy.
ところで、可変圧縮比機構に作動故障が生じていない場合であっても、応答性異常が生じる場合がある。応答性異常とは、指令手段からの作動指令によって要求される機械圧縮比の変化速度が比較的高い場合に、機械圧縮比の実際の変化速度(以下、「実変化速度」という)をその要求される速度まで高めることができない現象として捉えることができる。このような応答性異常が可変圧縮比機構に生じると、所望の時期までに機械圧縮比をその目標値まで変更させることが困難となる。 By the way, even when the variable compression ratio mechanism is not malfunctioning, a responsiveness abnormality may occur. The response abnormality is an actual change speed of the mechanical compression ratio (hereinafter referred to as “actual change speed”) when the change speed of the mechanical compression ratio requested by the operation command from the command means is relatively high. It can be considered as a phenomenon that cannot be increased to the speed that is achieved. If such a responsive abnormality occurs in the variable compression ratio mechanism, it becomes difficult to change the mechanical compression ratio to its target value by a desired time.
そこで、本発明においては、目標圧縮比の推移が該目標圧縮比の最大値を境に上昇状態から下降状態へと反転する所定の逆V字型推移パターン及び該目標圧縮比の最小値を境に下降状態から上昇状態へと反転する所定のV字型推移パターンのうち少なくとも何れか一方のパターンを含んで形成される場合に、指令手段は目標圧縮比が変化する速度(以下、「目標変化速度」という)のみが異なる二種類の作動指令を可変圧縮比機構に出しても良い。 Therefore, in the present invention, the transition of the target compression ratio is a predetermined reverse V-shaped transition pattern that reverses from the rising state to the falling state with the maximum value of the target compression ratio as a boundary, and the minimum value of the target compression ratio. When the command means is formed to include at least one of the predetermined V-shaped transition patterns that reverse from the descending state to the ascending state, the command means changes the speed at which the target compression ratio changes (hereinafter referred to as “target change”). Two types of operation commands that differ only in “speed” may be issued to the variable compression ratio mechanism.
ここで、可変圧縮比機構に応答性異常が生じていなければ、可変圧縮比機構が作動したときにおける機械圧縮比の実変化速度は目標変化速度に略一致する。そして、夫々の目標圧縮比の推移における相違点は目標変化速度のみであるため、双方における目標圧縮比の変動範囲は等しい。従って、この場合には、目標変化速度が低い方の作動指令が出された場合に取得される最大変化幅(以下、「低速変更時最大変化幅」という)と、目標変化速度が高く設定された方の作動指令が出された際に取得される最大変化幅(以下、「高速変更時最大変化幅」という)との差が殆ど生じない。つまり、高速変更時最大変化幅が低速変更時最大変化幅に比べて過度に小さくなることがない。 Here, if responsiveness abnormality does not occur in the variable compression ratio mechanism, the actual change speed of the mechanical compression ratio when the variable compression ratio mechanism is operated substantially matches the target change speed. Since the only difference in the transition of the respective target compression ratios is the target change speed, the fluctuation ranges of the target compression ratios in both are equal. Therefore, in this case, the maximum change width (hereinafter referred to as “maximum change width at low speed change”) acquired when an operation command having a lower target change speed is issued and the target change speed are set high. There is almost no difference from the maximum change width acquired when the other operation command is issued (hereinafter referred to as “maximum change width at high speed change”). That is, the maximum change width at the time of high speed change is not excessively smaller than the maximum change width at the time of low speed change.
しかしながら、可変圧縮比機構に応答性異常が生じていると、可変圧縮比機構が作動したときにおける機械圧縮比の実変化速度が目標変化速度に対して過度に低くなってしまう。ここで、目標圧縮比の推移は逆V字型推移パターンとV字型推移パターンとのうち少なくとも何れかを含んで形成されるため、上記のように応答性異常が生じている場合には低速変更時最大変化幅に比べて高速変更時最大変化幅が過度に小さくなってしまう。これは、目標圧縮比の推移が逆V字型推移パターンを含む場合には、実際の機械圧縮比が目標圧
縮比の最大値まで上昇する前に、可変圧縮比機構が上昇状態の機械圧縮比を下降状態に反転させてしまうからである。また、目標圧縮比の推移がV字型推移パターンを含む場合には、実際の機械圧縮比が目標圧縮比の最小値まで低下する前に、可変圧縮比機構が下降状態の機械圧縮比を上昇状態に反転させてしまうからである。
However, if a responsiveness abnormality occurs in the variable compression ratio mechanism, the actual change speed of the mechanical compression ratio when the variable compression ratio mechanism is activated is excessively lower than the target change speed. Here, since the transition of the target compression ratio is formed to include at least one of the inverted V-shaped transition pattern and the V-shaped transition pattern, when the responsiveness abnormality occurs as described above, the target compression ratio transition is slow. The maximum change width at the time of high-speed change becomes excessively smaller than the maximum change width at the time of change. This is because when the transition of the target compression ratio includes an inverted V-shaped transition pattern, the variable compression ratio mechanism is in an elevated state before the actual mechanical compression ratio rises to the maximum value of the target compression ratio. This is because it is reversed to the lowered state. Also, when the transition of the target compression ratio includes a V-shaped transition pattern, the variable compression ratio mechanism increases the mechanical compression ratio in the lowered state before the actual mechanical compression ratio decreases to the minimum value of the target compression ratio. This is because the state is reversed.
そこで、本発明における判定手段は、各々の作動指令が出されたときに取得手段によって取得される最大変化幅の差(つまり、低速変更時最大変化幅と高速変更時最大変化幅との差)に基づいて、可変圧縮比機構に応答性異常が生じているか否かを判定すると良い。これによれば、目標変化速度のみが異なる二種類の作動指令に基づいて可変圧縮比機構を作動させた場合に取得される最大変化幅の差に基づき、同機構における応答性異常の有無を好適に判断することができる。 Therefore, the determination means in the present invention is the difference between the maximum change widths acquired by the acquisition means when each operation command is issued (that is, the difference between the maximum change width at the low speed change and the maximum change width at the high speed change). Based on the above, it may be determined whether or not a responsive abnormality has occurred in the variable compression ratio mechanism. According to this, based on the difference in the maximum change width obtained when the variable compression ratio mechanism is operated based on two types of operation commands that differ only in the target change speed, the presence or absence of responsiveness abnormality in the mechanism is suitable. Can be judged.
また、本発明における判定手段は、最大変化幅の差が、各々の作動指令において目標圧縮比が変化する速度(目標変化速度)の差に応じて設定される所定の基準差よりも大きい場合に可変圧縮比機構に応答性異常が生じていると判定すると良い。この所定の基準差は、可変圧縮比機構における応答性異常の有無を判定するために予め実験などによって求めておくことができる。 Further, the determination means in the present invention is such that the difference in the maximum change width is larger than a predetermined reference difference that is set according to the difference in the speed at which the target compression ratio changes (target change speed) in each operation command. It may be determined that a responsiveness abnormality has occurred in the variable compression ratio mechanism. This predetermined reference difference can be obtained in advance by experiments or the like in order to determine the presence or absence of responsiveness abnormality in the variable compression ratio mechanism.
ここで可変圧縮比機構に応答性異常が生じている場合、目標変化速度の差が小さいときに比べて大きいときの方が、双方における最大変化幅の差が大きくなる。これに対して、この構成によれば所定の基準差を目標変化速度の差に応じて設定することができるので、可変圧縮比機構に応答性異常が生じているか否かについて妥当な判断を下すことができる。また、本発明においては、目標変化速度の差が大きいほど所定の基準差を大きな値として設定しても良い。可変圧縮比機構に応答性異常が生じている場合、目標変化速度の差が大きくなるに従って最大変化幅の差も大きくなるからである。 Here, when responsiveness abnormality occurs in the variable compression ratio mechanism, the difference in the maximum change width between the two becomes larger when the difference in the target change speed is larger than when the difference in the target change speed is small. On the other hand, according to this configuration, the predetermined reference difference can be set according to the difference in the target change speed, so that a reasonable judgment is made as to whether or not a responsiveness abnormality has occurred in the variable compression ratio mechanism. be able to. In the present invention, the predetermined reference difference may be set as a larger value as the difference in target change speed is larger. This is because when the responsiveness abnormality occurs in the variable compression ratio mechanism, the difference in the maximum change width increases as the difference in the target change speed increases.
また、本発明における判定手段は、二種類のうち目標圧縮比が変化する速度が低い方の作動指令が出されたときに取得される最大変化幅が基準変化幅よりも大きく、且つ目標圧縮比が変化する速度が高い方の作動指令が出されたときに取得される最大変化幅が基準変化量以下となる場合に、可変圧縮比機構に作動故障ではなく応答性異常が生じていると判定すると良い。 Further, the determination means according to the present invention is such that the maximum change width acquired when an operation command with a lower speed at which the target compression ratio changes is greater than the reference change width is obtained, and the target compression ratio is When the maximum change width acquired when an operation command with a higher speed of change is issued is equal to or less than the reference change amount, it is determined that the variable compression ratio mechanism has a responsive abnormality rather than an operation failure. Good.
ここで、二種類の目標変化速度については予め実験等によって求めておくと良い。特に、二種類のうち高い方の目標変化速度については、可変圧縮比機構に応答性異常が生じていない状態であれば最大変化幅が確実に基準変化幅よりも大きくなり、応答性異常が生じている状態であれば最大変化幅が確実に基準変化幅以下となるような速度として設定されると好適である。 Here, the two types of target change speeds may be obtained in advance through experiments or the like. In particular, for the higher target change speed of the two types, if the variable compression ratio mechanism is in a state where no responsiveness abnormality has occurred, the maximum change width will surely be greater than the reference change width, resulting in a responsiveness abnormality. If it is in such a state, it is preferable to set the speed so that the maximum change width is surely equal to or less than the reference change width.
この構成によれば、可変圧縮比機構における作動故障の他、応答性異常の有無についても好適に検知することができる。 According to this configuration, it is possible to suitably detect whether or not there is a responsive abnormality in addition to an operation failure in the variable compression ratio mechanism.
尚、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。 The means for solving the problems in the present invention can be used in combination as much as possible.
本発明によれば、可変圧縮比機構が作動故障であるかどうかを判定する際に出力性能の低下、燃費の悪化、排気エミッションの悪化などの不具合が生じることを抑制可能な可変圧縮比機構の故障判定装置を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a variable compression ratio mechanism that can suppress the occurrence of problems such as a decrease in output performance, deterioration in fuel consumption, and deterioration in exhaust emission when determining whether or not the variable compression ratio mechanism is malfunctioning. A failure determination device can be provided.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified. is not.
<実施例1>
本発明を実施するための第1の実施例について説明する。図1は、本実施例における圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関(以下、単に「内燃機関」という)1の概略構成を示した図である。尚、本実施例においては、内燃機関1を簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。
<Example 1>
A first embodiment for carrying out the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a variable compression ratio internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “internal combustion engine”) 1 in which the compression ratio is variable in the present embodiment. In the present embodiment, in order to display the
気筒2内の燃焼室には、シリンダヘッド10に設けられた吸気ポート18を介して吸気管19が接続されている。気筒2への吸気の流入は吸気弁5によって制御される。吸気弁5の開閉は、吸気側カムの回転駆動によって制御される。また、吸気管19には該吸気管19内を流れる吸気の流路断面積を変更可能なスロットル弁7が設けられている。また、シリンダヘッド10に設けられた排気ポート20を介して、排気管21が接続されている。気筒2外への排気の排出は排気弁6によって制御される。排気弁6の開閉は排気側カムの回転駆動によって制御される。
An
更に、吸気ポート18には、該吸気ポート18を流れる吸気に燃料を噴射する燃料噴射弁17が取り付けられている。また、気筒2の頂部には、気筒2内の混合気に点火する点火プラグ16と、筒内圧力を検出する筒内圧センサ24が設けられている。また、ピストン15は、コンロッド14を介してクランクシャフト13に接続されている。これにより、ピストン15の往復運動に伴ってクランクシャフト13が回転する。クランクシャフト13の近傍には、該クランクシャフト13の回転角度(クランク角)を検出するクランクポジションセンサ25が配置されている。
Further, a
内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニット(以下、「ECU」という)30が併設されている。このECU30は、CPUの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するROM、RAM等を備えており、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。
The
このECU30には、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ22が電気的に接続されている。そして、ECU30はアクセル開度に応じた信号を受け取り、内燃機関1に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ23がECU30と電気的に接続されている。そして、ECU30は内燃機関1のクランク角に応じた信号を受け取ることで、内燃機関1の機関回転数や、該機関回転数とギア比等から内燃機関1が搭載されている車両の車両速度等を算出する。また、筒内圧センサ24もECU30と電気的に接続されており、その出力信号がECU30に入力される。また、ECU30には、スロットル弁7、燃料噴射弁17、点火プラグ16が電気的に接続されており、これらがECU30によって制御される。
The
また、本実施例における内燃機関1には可変圧縮比機構9が備えられている。この可変圧縮比機構9によって、シリンダブロック3をクランクケース4に対して気筒2の軸線方向に相対移動させることで、内燃機関1の機械圧縮比(以下、単に「圧縮比」という)が変更される。すなわち、可変圧縮比機構9が、シリンダブロック3と共にシリンダヘッド10を、気筒2の軸線方向にクランクケース4に対して相対移動させることによって、シリンダブロック3、シリンダヘッド10およびピストン15によって構成される燃焼室の容積が変更され、その結果、内燃機関1の圧縮比が可変制御される。例えば、シリンダブロック3がクランクケース4から遠ざかる方向に相対移動すると、燃焼室容積が増えて圧
縮比が低下する。逆に、シリンダブロック3がクランクケース4に近づく方向に相対移動すると、燃焼室容積が減って圧縮比が増加する(高まる)。
Further, the
ここで、可変圧縮比機構9の詳細構成について説明する。可変圧縮比機構9は、軸部9aと、該軸部9aの中心軸に対して偏心された状態で軸部9aに固定された正円形のカムプロフィールを有するカム部9bと、カム部9bと同一外形を有し軸部9aに対して回転可能且つカム部9bと同じように偏心状態で取り付けられた可動軸受部9cと、軸部9aと同心状に設けられたウォームホイール9dと、ウォームホイール9dと噛み合うウォーム9eと、ウォーム9eを回転駆動させるモータ9fによって構成される。
Here, the detailed configuration of the variable
そして、カム部9bはシリンダブロック3に設けられた収納孔内に設置され、可動軸受部9cはクランクケース4に設けられた収納孔内に設置されている。また、モータ9fは、シリンダブロック3に固定されており、シリンダブロック3と一体的に移動する。ここで、モータ9fからの駆動力は、ウォーム9eとウォームホイール9dとを介して軸部9aに伝えられる。そして、偏心状態にあるカム部9b、可動軸受部9cが駆動されることで、シリンダブロック3がクランクケース4に対して気筒2の軸線方向に相対移動させられる。
The
ここで、可変圧縮比機構9を構成するモータ9fはECU30と電気的に接続されている。そして、ECU30からの指令によりモータ9fが駆動されて、可変圧縮比機構9による内燃機関1の圧縮比εの変更が行われる。具体的には、内燃機関1の運転状態(機関負荷と機関回転数)に応じて設定されている目標値に圧縮比εが一致するように可変圧縮比機構9が作動される。これにより、内燃機関1の稼働中における出力性能の向上、燃費の向上、排気エミッションの向上などが図られる。
Here, the
しかし、何らかの原因で可変圧縮比機構9が正常に作動しなくなる場合がある。この場合、上記した事項を実現できないばかりか、様々な不具合を招く原因となる。例えば、内燃機関1の運転状態に相応しくない圧縮比εにて運転を継続し、特に高回転領域で運転したような場合には、トルク変動によって大きな機関振動が引き起こされたり、ノッキングによって機関が損傷する虞がある。
However, the variable
そこで、本実施例では上記不具合を回避すべく、可変圧縮比機構9に作動故障が発生しているかどうかを判定する処理(以下、「可変機構故障判定処理」という)が内燃機関1の運転中にECU30によって実行される。
Therefore, in this embodiment, in order to avoid the above problem, a process for determining whether or not an operation failure has occurred in the variable compression ratio mechanism 9 (hereinafter referred to as a “variable mechanism failure determination process”) is being performed. Is executed by the
可変機構故障判定処理において、ECU30は、可変圧縮比機構9の故障判定用に予め設定されている目標圧縮比(以下、「故障判定用目標圧縮比」という)εtfの推移に則して圧縮比εを変更させるべく可変圧縮比機構9に作動指令を出し、圧縮比εを強制的に変更させる制御(以下、「圧縮比強制変更制御」という)を行う。
In the variable mechanism failure determination process, the
圧縮比強制変更制御において、可変圧縮比機構9が作動されることによって圧縮比εが変化すると、各燃焼サイクルにおける圧縮上死点における筒内圧(以下、「圧縮端筒内圧」という)Pcuが変化する。内燃機関1の圧縮比εと圧縮端筒内圧Pcuとは相関がある。そこで、ECU30は、圧縮比強制変更制御の実行時において、筒内圧センサ24の出力信号に基づいて圧縮端筒内圧Pcuを継続的にモニタリングする。そして、この圧縮端筒内圧Pcuの変化に基づいて可変圧縮比機構9が故障しているかどうかを判定する。尚、各燃焼サイクルにおいてピストン15が圧縮上死点に到達するタイミングはカム角センサ(不図示)の出力信号などに基づいて検出することができる。また、圧縮比強制変更制御の実行中は、燃料噴射弁17の噴射時期、点火プラグ16の点火時期、スロットル弁7の開度が一定に維持される。
In the compression ratio forced change control, when the compression ratio ε changes due to the operation of the variable
上述したように、可変機構故障判定処理を行わない時(以下、「通常運転時」という)の圧縮比εは内燃機関1の運転状態に適合するように制御される。これに対して、圧縮比強制変更制御ではその運転状態に拘わらず、故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して圧縮比εが変更させられる。そこで、本実施例では、内燃機関1のアイドル運転中に可変機構故障判定処理を実施することとした。アイドル運転中であれば、内燃機関1に対する要求出力がドライバによって変更されることがなく、故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して圧縮比εを強制的に変更させても不都合がないからである。尚、本実施例においては圧縮端筒内圧Pcuが本発明における所定の従動パラメータに相当する。
As described above, the compression ratio ε when the variable mechanism failure determination process is not performed (hereinafter referred to as “normal operation”) is controlled so as to match the operating state of the
図2及び3を参照してECU30により実行される可変機構故障判定処理の詳しい内容について説明する。図2は、本実施例における可変機構故障判定処理での故障判定用目標圧縮比εtfの推移と、圧縮端筒内圧Pcuの推移を示したタイムチャートである。上段は故障判定用目標圧縮比εtfの推移を表し、下段は圧縮端筒内圧Pcuの推移を表す。横軸の時間tsは、圧縮比強制変更制御の開始時を表し、時間tfは圧縮比強制変更制御の終了時を表す。この圧縮比強制変更制御の終了時は、故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して圧縮比εの強制的な変更が完了する時期である。尚、故障判定用目標圧縮比εtfの推移における符号εidは、圧縮比強制変更制御の開始時における圧縮比(以下、「基準圧縮比」という)である。この基準圧縮比εidは、アイドル運転時に適合する値として予め設定されている。
The detailed contents of the variable mechanism failure determination process executed by the
図示のように、故障判定用目標圧縮比εtfの推移は、該故障判定用目標圧縮比εtfの最大値εtfu(時間t1,t3)を境に上昇状態から下降状態へと反転する逆V字型推移パターンと、最小値εtfl(時間t2)を境に下降状態から上昇状態へと反転するV字型推移パターンとが組み合わされて形成されている。尚、最大値εtfuは、基準圧縮比εidに対して第1規定値Δε1だけ高圧縮比側の目標値である。また、最小値εtflは、基準圧縮比εidに対して第2規定値Δε2だけ低圧縮比側の目標値である。この第1規定値Δε1と第2規定値Δε2とは、可変機構故障判定処理用に予め設定されている。 As shown in the figure, the transition of the failure determination target compression ratio εtf is an inverted V shape that reverses from the rising state to the falling state at the maximum value εtfu (time t1, t3) of the failure determination target compression ratio εtf. A transition pattern and a V-shaped transition pattern that reverses from a descending state to an ascending state with a minimum value εtfl (time t2) as a boundary are formed in combination. The maximum value εtfu is a target value on the high compression ratio side by the first specified value Δε1 with respect to the reference compression ratio εid. Further, the minimum value εtfl is a target value on the low compression ratio side by a second specified value Δε2 with respect to the reference compression ratio εid. The first specified value Δε1 and the second specified value Δε2 are set in advance for the variable mechanism failure determination process.
圧縮端筒内圧Pcuの推移について説明すると、実線は、可変圧縮比機構9に作動故障が生じていない場合、すなわち実際の圧縮比εが故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して変更された場合の圧縮端筒内圧Pcuの推移を示したものである。この作動故障とは、例えば可変圧縮比機構9におけるカム部9bと可動軸受部9cとが固着していたり、限られた一部の範囲でしかカム部9bと可動軸受部9cとが駆動されないことによって、圧縮比εを目標圧縮比εtfの推移どおりに変更できない状態として捉えることができる。
The transition of the compression end in-cylinder pressure Pcu will be described. The solid line is changed in accordance with the transition of the failure determination target compression ratio εtf when the variable
可変圧縮比機構9に作動故障が生じていると、図2の破線で表すように圧縮端筒内圧Pcuが推移する。可変圧縮比機構9に作動故障が生じている場合には、作動故障が生じていない場合と比較して圧縮端筒内圧Pcuの変化が小さくなる。本実施例の可変機構故障判定処理では、圧縮比強制変更制御を実施したときの圧縮端筒内圧Pcuにおける最大値Pcumaxと最小値Pcuminとの差(以下、「最大筒内圧変化幅」という)ΔPcuwを求め、この最大筒内圧変化幅ΔPcuwが基準変化幅ΔBw以下であるときに、可変圧縮比機構9に作動故障が生じていると判定する。
When an operation failure occurs in the variable
この基準変化幅ΔBwは、可変圧縮比機構9に作動故障が生じているかどうかを判定するための閾値であり、実際の圧縮比εが故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して正常に変更されたとすれば得られる最大筒内圧変化幅ΔPuwの値よりも低く設定されている。
The reference change width ΔBw is a threshold value for determining whether or not an operation failure has occurred in the variable
尚、基準変化幅ΔBwは故障判定用目標圧縮比εtfの推移に応じて設定されている。故障判定用目標圧縮比εtfの推移が異なれば、圧縮端筒内圧Pcuの適正な推移の仕方も相違するからである。より具体的には、本実施例では、図2において設定されている故障判定用目標圧縮比εtfの最大値と最小値との差(故障判定用目標圧縮比εtfの変動範囲ということもできる)が大きいほど、基準変化幅ΔBwが大きい値として設定される。可変圧縮比機構9に作動故障がなければ、故障判定用目標圧縮比εtfの変動範囲が大きいほど、これに伴い変化する圧縮端筒内圧Pcuの変動範囲が大きくなるからである。このように、故障判定用目標圧縮比εtfの変動範囲との関係で基準変化幅ΔBwを設定することで、様々なパターンの故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して圧縮比強制変更制御を実施する場合であっても、基準変化幅ΔBwが適切な値に設定される。本実施例においては最大筒内圧変化幅ΔPuwが本発明における最大変化幅に相当する。
The reference change width ΔBw is set according to the transition of the failure determination target compression ratio εtf. This is because if the transition of the failure determination target compression ratio εtf is different, the proper transition of the compression end in-cylinder pressure Pcu is also different. More specifically, in this embodiment, the difference between the maximum value and the minimum value of the failure determination target compression ratio εtf set in FIG. 2 (also referred to as the fluctuation range of the failure determination target compression ratio εtf). The larger the value is, the larger the reference change width ΔBw is set. This is because, if there is no operation failure in the variable
図3は、本実施例の可変機構故障判定処理にかかる制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、予めECU30のROMに記憶されているルーチンである。また、本ルーチンは、ECU30によって周期的に実行される。本ルーチンが実行されると、ステップS101では、内燃機関1がアイドル運転中であるか否かが判定される。そして、内燃機関1がアイドル運転中であると判定された場合には可変機構故障判定処理を行う条件が成立していると判断され、ステップS102に進み、そうでない場合には本ルーチンを一旦抜ける。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control routine according to the variable mechanism failure determination process of the present embodiment. This control routine is a routine stored in advance in the ROM of the
ステップS102では、故障判定完了フラグがOFFであるか否かが判定される。本ステップにおいて、故障判定完了フラグがOFFであると判定された場合には、可変機構故障判定処理を行うべきと判断されることでステップS103に進み、そうでない場合には本ルーチンを一旦抜ける。 In step S102, it is determined whether or not the failure determination completion flag is OFF. If it is determined in this step that the failure determination completion flag is OFF, it is determined that variable mechanism failure determination processing should be performed, and the process proceeds to step S103. Otherwise, this routine is temporarily exited.
ステップS103では、圧縮比強制変更制御を実行すべく、ECU30から可変圧縮比機構9への作動指令が出される。この作動指令により、図2に示した故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して圧縮比εが変更されるように可変圧縮比9が作動される。本実施例においては本ステップの処理を実行するECU30が本発明における指令手段に相当する。
In step S103, an operation command is issued from the
また、本ステップでは、圧縮比強制変更制御の実行に際して、圧縮端筒内圧Pcuにおける最大値Pcumaxと最小値Pcuminが取得される。具体的には、ECU30が燃焼サイクル毎に圧縮端筒内圧Pcuを筒内圧センサ24の出力信号に基づいて検出する。本ルーチンにおいては、ECU30によって検出された圧縮端筒内圧Pcuの値が今回の圧縮比強制変更制御において検出されたなかで最大であれば、その値を最大値Pcumaxとして更新していく。また、ECU30によって検出された圧縮端筒内圧Pcuの値が今回の圧縮比強制変更制御において検出されたなかで最小であれば、その値を最小値Pcuminとして更新していく。これにより、圧縮端筒内圧の最大値Pcumax及び最小値Pcuminを取得が本ステップにおいて取得される。本ステップの処理が終了するとステップS104に進む。
In this step, when the compression ratio forced change control is executed, the maximum value Pcumax and the minimum value Pcumin of the compression end in-cylinder pressure Pcu are acquired. Specifically, the
ステップS104では、ステップS103において取得した最大値Pcumaxから最小値Pcuminを減算し、最大筒内圧変化幅ΔPcuwを算出する。本実施例においてはステップS103及び104の処理を実行するECU30が本発明における取得手段に相当する。
In step S104, the minimum value Pcumin is subtracted from the maximum value Pcumax acquired in step S103 to calculate the maximum in-cylinder pressure change width ΔPcuw. In this embodiment, the
そして、ステップS105では、最大筒内圧変化幅ΔPcuwが基準変化幅ΔBw以下であるか否かが判定される。本ステップにおいて、肯定判定(ΔPcuw≦ΔBw)された場合(図2では破線にて表される)には、可変圧縮比機構9に作動故障が生じていると
判断され、ステップS106に進む。一方、否定判定(ΔPcuw>ΔBw)された場合(図2では実線にて表される)には、可変圧縮比機構9に作動故障が生じておらず正常に作動していると判断され、ステップS107に進む。本実施例においてはステップS105の処理を実行するECU30が本発明における判定手段に相当する。
In step S105, it is determined whether or not the maximum in-cylinder pressure change width ΔPcuw is equal to or smaller than the reference change width ΔBw. If an affirmative determination (ΔPcuw ≦ ΔBw) is made in this step (represented by a broken line in FIG. 2), it is determined that an operation failure has occurred in the variable
ステップS106では、可変圧縮比機構9の故障フラグがONにされたあと、ステップS108に進む。また、ステップS107では、可変圧縮比機構9の故障フラグがOFFにされたあと、ステップS108に進む。尚、故障フラグがONされると可変圧縮比機構9が故障している旨がドライバに報知される。例えば、車両の運転室にインジケータを取り付けておき、故障フラグがONの状態のときに可変圧縮比機構9の故障ランプを点灯させる手法が採用できる。そして、ステップS108では、故障判定完了フラグがONにされたあと、本ルーチンを一旦終了する。
In step S106, after the failure flag of the variable
以上のように、本実施例では、内燃機関1のアイドル運転中に可変機構故障判定処理が行われるので、同処理の実行中に出力性能の低下、燃費の悪化、排気エミッションの悪化などが生じることを回避することができる。
As described above, in this embodiment, since the variable mechanism failure determination process is performed during the idling operation of the
また、可変圧縮比機構9の故障判定を行うに当たり、圧縮端筒内圧Pcuにおける最大値Pcumaxと最小値Pcuminとの差である最大筒内圧変化幅ΔPcuwの大きさに基づいているため、筒内圧センサ24による圧縮端筒内圧Pcuの検出値に多少の誤差が含まれていても、可変圧縮比機構9の作動故障に対する判定精度への影響を可及的に小さくすることができる。従って、可変圧縮比機構9の故障判定にかかる精度を向上させることができる。
Further, when determining the failure of the variable
尚、実施例においては、圧縮比εの変化に伴い変化する従動パラメータとして圧縮端筒内圧Pcuを採用し、この圧縮端筒内圧Pcuの変化に基づいて可変圧縮比機構9の故障判定を行っているが、その他のタイミングにおける筒内圧(例えば、各燃焼サイクルでの膨脹行程における筒内圧)の変化に基づいて当該故障判定を行うこともできる。
In the embodiment, the compression end in-cylinder pressure Pcu is adopted as a driven parameter that changes with a change in the compression ratio ε, and the failure determination of the variable
<実施例2>
次に、本発明を実施するための第2の実施例について説明する。図4は、本実施例における内燃機関1の概略構成を示した図である。本実施例の内燃機関1は、内燃機関1のアイドル運転中における機関回転数(以下、「アイドル回転数」という)NEiを、その目標値である目標アイドル回転数NEitに維持するアイドルスピードコントロール機能を有する。この目標アイドル回転数NEitはアイドル運転中において、図示しないエアコンやオルタネータによる負荷の大きさに基づいて決定されるものであり、負荷が高いほど高回転数側に設定されている。
<Example 2>
Next, a second embodiment for carrying out the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the
図示のように、吸気管19にはスロットル弁7をバイパスするバイパス管26が設けられている。バイパス管26には、その開度が変更されることでバイパス管26を流通する吸気の流路断面積を調節可能なアイドルスピードコントロールバルブ(以下、「ISC弁」という)27が設けられている。ISC弁27は、ECU30に電気配線を介して接続されており、ISC弁27の開度(以下、「ISC開度」という)ISCAがECU30によって制御される。本実施例では、ECU30が、アイドル運転中におけるアイドル回転数NEiが目標アイドル回転数NEitに維持されるようにISC開度ISCAのフィードバック制御を行うことにより、上記アイドルスピードコントロール機能が実現される。本実施例においてはISC開度ISCAのフィードバック制御を実行するECU30が本発明におけるアイドルスピードコントロール手段に相当する。尚、本実施例における内燃機関1には、筒内圧センサ24が設けられていない点で実施例1と相違する。
As shown, the
本実施例における可変機構故障判定処理でも、実施例1と同様にECU30からの指令によって圧縮比強制変更制御が実行される。圧縮比εが変化すると内燃機関1の熱効率が変化する。そのため、圧縮比強制変更制御において圧縮比εが変化すると、機関トルクが変化してアイドル回転数NEiが変動する。これに対して、ECU30は、スロットル弁7の開度を閉弁状態に維持しつつ、アイドル回転数NEiを目標アイドル回転数NEitに維持させるべくISC開度ISCAをフィードバック制御する。つまり、可変圧縮比機構9が圧縮比εを変更することに起因してISC開度ISCAが変化することになる。そこで、本実施例では、圧縮比強制変更制御の実行時における圧縮端筒内圧Pcuの変化ではなく、ISC開度ISCAの変化に基づいて可変圧縮比機構9の故障判定を行うこととした。本実施例においてはアイドル回転数NEiを目標アイドル回転数NEitに維持させるべく制御されるISC開度ISCAが本発明における所定の従動パラメータに相当する。
Also in the variable mechanism failure determination process in the present embodiment, the compression ratio forced change control is executed by a command from the
図5は、本実施例における可変機構故障判定処理での故障判定用目標圧縮比εtfの推移と、ISC開度ISCAの推移とを示したタイムチャートである。上段は故障判定用目標圧縮比εtfの推移を表し、下段はISC開度ISCAの推移を表す。尚、図2と共通する符号については同図と同義であり、その説明を省略する。 FIG. 5 is a time chart showing the transition of the failure determination target compression ratio εtf and the transition of the ISC opening ISCA in the variable mechanism failure determination processing in the present embodiment. The upper row represents the transition of the failure determination target compression ratio εtf, and the lower row represents the transition of the ISC opening ISCA. Note that the same reference numerals as those in FIG. 2 are synonymous with those in FIG.
下段の実線は、可変圧縮比機構9に作動故障が生じていない場合におけるISC開度ISCAの推移である。故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して実際の圧縮比εが上昇するときには、ISC開度ISCAが閉じ方向に制御される。その結果、吸入空気量が減少することによってアイドル回転数NEiの上昇が抑制され、アイドル回転数NEiが目標アイドル回転数NEit近傍に維持される。一方、故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して実際の圧縮比εが下降するときにはISC開度ISCAが開き方向に制御される。その結果、吸入空気量が増加することによってアイドル回転数NEiの低下が抑制され、アイドル回転数NEiが目標アイドル回転数NEit近傍に維持される。
The lower solid line is the transition of the ISC opening degree ISCA when there is no operation failure in the variable
しかしながら、図中の破線に示されるように、可変圧縮比機構9に作動故障が発生している場合には、作動故障が発生していない場合(図中の実線)と比べてISC開度ISCAの変化が少なくなる。そこで、本実施例では、圧縮比強制変更制御を実施したときのISC開度ISCAにおける最大値ISCAmaxと最小値ISCAminとの差(以下、「最大ISC開度変化幅」という)ΔISCAwを求める。そして、この最大ISC開度変化幅ΔISCAwが第2基準変化幅ΔBw2以下である場合に、可変圧縮比機構9に作動故障が生じていると判定することとした。
However, as indicated by the broken line in the figure, when the operation failure occurs in the variable
第2基準変化幅ΔBw2は、可変圧縮比機構9に作動故障が生じているかどうかを判定するための閾値であり、実際の圧縮比εが故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して正常に変更された場合における最大ISC開度変化幅ΔISCAwよりも低い値に設定される。尚、第2基準変化幅ΔBw2は、実施例1における基準変化幅ΔBwと同様、故障判定用目標圧縮比εtfの推移に応じて設定されている。本実施例においては最大ISC開度変化幅ΔISCAwが本発明における最大変化幅に相当する。また、第2基準変化幅ΔBw2が本発明における基準変化幅に相当する。
The second reference change width ΔBw2 is a threshold value for determining whether an operation failure has occurred in the variable
図6は、本実施例の可変機構故障判定処理にかかる制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、予めECU30のROMに記憶されているルーチンである。また、本ルーチンは、ECU30によって周期的に実行される。尚、本ルーチンにおいて、図3と同じ参照符号の処理ステップはその処理内容が同じであるため、そのステップについての説明は省略する。
FIG. 6 is a flowchart showing a control routine according to the variable mechanism failure determination process of the present embodiment. This control routine is a routine stored in advance in the ROM of the
本ルーチンにおいて、ステップS203では、圧縮比強制変更制御を実行すべく、EC
U30から可変圧縮比機構9への作動指令が出される。この作動指令により、図5に示した強制変更パターンに則して圧縮比εが変化するように可変圧縮比9が作動される。本実施例においては本ステップの処理を実行するECU30が本発明における指令手段に相当する。
In this routine, in step S203, EC is executed to execute the compression ratio forced change control.
An operation command is issued from U30 to the variable
更に、本ステップでは、圧縮比強制変更制御の実行に際して、ISC開度ISCAにおける最大値ISCAmaxと最小値ISCAminが取得される。具体的には、ECU30は、アイドル回転数NEを目標アイドル回転数NEitに維持させるべくISC開度ISCAを制御する際の制御信号を記憶しておくことで、ISC開度ISCAの最大値ISCAmax及び最小値ISCAminを取得する。本ステップの処理が終了するとステップS204に進む。
Further, in this step, when executing the compression ratio forced change control, the maximum value ISCAmax and the minimum value ISCAmin in the ISC opening ISCA are acquired. Specifically, the
ステップS204では、ステップS203において取得した最大値ISCAmaxから最小値ISCAminを減算し、最大ISC開度変化幅ΔISCAwを算出する。本実施例においてはステップS203及び204の処理を実行するECU30が本発明における取得手段に相当する。
In step S204, the minimum value ISCAmin is subtracted from the maximum value ISCAmax acquired in step S203 to calculate the maximum ISC opening change width ΔISCAw. In the present embodiment, the
ステップS205では、最大ISC開度変化幅ΔISCAwが第2基準変化幅ΔBw2以下であるか否かが判定される。本ステップにおいて、肯定判定(ΔISCAw≦ΔBw2)された場合(図5では破線にて表される)には、可変圧縮比機構9に作動故障が生じていると判断され、ステップS106に進む。一方、否定判定(ΔISCAw>ΔBw2)された場合(図5では実線にて表される)には、可変圧縮比機構9に作動故障が生じておらず正常に作動していると判断され、ステップS107に進む。本実施例においてはステップS205の処理を実行するECU30が本発明における判定手段に相当する。
In step S205, it is determined whether or not the maximum ISC opening change width ΔISCAw is equal to or smaller than the second reference change width ΔBw2. If an affirmative determination (ΔISCAw ≦ ΔBw2) is made in this step (represented by a broken line in FIG. 5), it is determined that an operation failure has occurred in the variable
以上のように、本実施例の可変機構故障判定処理では、圧縮比強制変更制御が実行されたときのISC開度ISCAの変化と圧縮比εの変化との関係に注目した。そして、上記ISC開度ISCAの変化に基づいて、可変圧縮比機構9の故障判定を正確に行うことができる。また、本実施例では筒内圧センサ24を設置する必要がないためコスト削減が可能となり、また、故障判定にかかる制御内容の簡易化、単純化を実現することができる。
As described above, in the variable mechanism failure determination process of the present embodiment, attention is paid to the relationship between the change in the ISC opening ISCA and the change in the compression ratio ε when the compression ratio forced change control is executed. And failure determination of the variable
尚、図2及び5に示した故障判定用目標圧縮比εtfの推移はあくまでも例示であり、その他の様々なパターンを採用しても構わない。最も単純なパターンとしての故障判定用目標圧縮比εtfの推移は、例えば故障判定用目標圧縮比εtfを基準圧縮比εidから最大値εtfuまで上昇させるパターン(例えば、図2及び5における時間t0〜t1を抜き出したパターン)、或いは故障判定用目標圧縮比εtfを基準圧縮比εidから最小値εtflまで下降させるパターンを採用し得る。しかし、図2及び5に示したように、故障判定用目標圧縮比の最大値εtfuが基準圧縮比εidよりも高圧縮比であって、且つ最小値εtflが基準圧縮比εidよりも低圧縮比であることが好ましい。そうすれば、可変圧縮比機構9において圧縮比εの上昇方向、或いは下降方向の何れかのみへの作動故障が生じている場合であっても、その故障を確実に検知することができる。
The transition of the failure determination target compression ratio εtf shown in FIGS. 2 and 5 is merely an example, and various other patterns may be employed. The transition of the failure determination target compression ratio εtf as the simplest pattern is, for example, a pattern in which the failure determination target compression ratio εtf is increased from the reference compression ratio εid to the maximum value εtfu (for example, time t0 to t1 in FIGS. 2 and 5). Or a pattern in which the failure determination target compression ratio εtf is lowered from the reference compression ratio εid to the minimum value εtfl may be employed. However, as shown in FIGS. 2 and 5, the maximum value εtfu of the failure determination target compression ratio is higher than the reference compression ratio εid, and the minimum value εtfl is lower than the reference compression ratio εid. It is preferable that By doing so, even if an operation failure occurs only in either the increasing direction or the decreasing direction of the compression ratio ε in the variable
<実施例3>
次に、本発明を実施するための第3の実施例について説明する。本実施例における内燃機関1の基本構成は実施例1と同様であり、その説明を省略する。本実施例における可変機構故障判定処理では、圧縮比強制変更制御を開始してから基準時間ΔTMb以内に、同制御を適正に完了させることを特徴とする。内燃機関1においてアイドル運転が継続される時間は限られており、このアイドル運転中に可変圧縮比機構9の故障判定を確実に行う必要があるからである。尚、圧縮比強制変更制御の適正な完了とは、可変圧縮比機構9の故障判定用に予め設定されている故障判定用目標圧縮比εtfの推移通りに圧縮比εを変
更させるべく可変圧縮比機構9の作動が最後まで遂行されることを意味するものである。
<Example 3>
Next, a third embodiment for carrying out the present invention will be described. The basic configuration of the
基準時間ΔTMbとは、圧縮比強制変更制御の実行にかかる所要時間の目標値であり、予め定めておく。本実施例では、内燃機関1の平均的なアイドル運転の継続時間を求めておき、これに対して更に所定時間だけ短縮した時間として基準時間ΔTMbを設定する。このように、圧縮比強制変更制御の所要時間を基準時間ΔTMb以内に抑えることで、アイドル運転中における可変圧縮比機構9の故障判定の確実な実行が保証される。この基準時間ΔTMbの長さは適宜変更できるものであるが、例えば30(sec)程度に設定して
も良い。
The reference time ΔTMb is a target value for the time required for executing the compression ratio forced change control, and is determined in advance. In this embodiment, the average idle operation duration of the
ECU30は、実施例1と同様に、圧縮比強制変更制御の実行によって変化する圧縮端筒内圧Pcuを、燃焼サイクル毎に筒内圧センサ24の出力信号に基づいて検出する。ここで、上述した基準時間ΔTMb内における燃焼サイクル数は、内燃機関1のアイドル回転数NEiが高いほど多くなり、アイドル回転数NEiが低いほど燃焼サイクル数が少なくなる。すなわち、内燃機関1のアイドル回転数NEiが高いほど基準時間ΔTMb内に圧縮端筒内圧PcuをECU30が取得できる取得回数が多くなり、アイドル回転数NEiが低いほど基準時間ΔTMb内に圧縮端筒内圧Pcuを取得できる取得回数が少なくなる。
As in the first embodiment, the
そこで、本実施例では、圧縮比強制変更制御の実行により故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して圧縮比εを変更させる際、燃焼サイクル毎における故障判定用目標圧縮比εtfの変更量(以下、「圧縮比目標刻み量Δεcy」という)をアイドル回転数NEiに応じて変更させることとした。 Therefore, in this embodiment, when the compression ratio ε is changed in accordance with the transition of the failure determination target compression ratio εtf by executing the compression ratio forced change control, the change amount of the failure determination target compression ratio εtf in each combustion cycle. (Hereinafter referred to as “compression ratio target increment Δεcy”) is changed in accordance with the idle speed NEi.
図7は、本実施例におけるアイドル回転数NEiに応じた圧縮比目標刻み量Δεcyを説明するための説明図である。上段には、アイドル回転数NEiが高い場合であって圧縮比目標刻み量をΔεcy1とした場合の目標圧縮比εtfの推移を表す(L1にて図示)。また、中段(L2にて図示)及び下段(L3にて図示)には、アイドル回転数NEiが低い場合の目標圧縮比εtfの推移を表す(この図では、L2及びL3におけるアイドル回転数NEiは等しい)。 FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the compression ratio target increment Δεcy according to the idle speed NEi in the present embodiment. The upper stage shows the transition of the target compression ratio εtf when the idle speed NEi is high and the compression ratio target increment is Δεcy1 (illustrated by L1). Further, the middle stage (illustrated by L2) and the lower stage (illustrated by L3) show the transition of the target compression ratio εtf when the idling speed NEi is low (in this figure, the idling speed NEi at L2 and L3 is equal).
図中に示した符号Δt1、Δt2は、燃焼サイクル毎の所要時間である。上述のように、L1においては、L2及びL3に比してアイドル回転数NEiが高いため、燃焼サイクル毎の所要時間Δt1は、Δt2よりも短くなっている。また、L2における圧縮比目標刻み量はL1と共通のΔεcy1であり、L3における圧縮比目標刻み量はΔεcy1よりも大きいΔεcy2に設定されている。符号εid、εtfu、εtfl、Δε1、Δε2については、図2におけるものと同義である。また、故障判定用目標圧縮比εtfの推移において、L1〜L3における目標圧縮比の総変更量Σεcyは全て等しく設定されている(Σεcy=(Δε1+Δε2)×2)。 Symbols Δt1 and Δt2 shown in the figure are required times for each combustion cycle. As described above, in L1, since the idle speed NEi is higher than in L2 and L3, the required time Δt1 for each combustion cycle is shorter than Δt2. Further, the compression ratio target increment in L2 is Δεcy1 common to L1, and the compression ratio target increment in L3 is set to Δεcy2 which is larger than Δεcy1. The symbols εid, εtfu, εtfl, Δε1, and Δε2 are synonymous with those in FIG. Further, in the transition of the failure determination target compression ratio εtf, the total change amounts Σεcy of the target compression ratios in L1 to L3 are all set equal (Σεcy = (Δε1 + Δε2) × 2).
この図におけるL1では、圧縮比強制変更制御の実行にかかる所要時間が上述した基準時間ΔTMbに略等しい。以下、L1を基準としてL2及びL3を対比する。先ず、L1とL2とを対比すると、L2における燃焼サイクル毎の所要時間は、L1における同所要時間よりも長い(Δt2>Δt1)にも拘わらず双方の圧縮比目標刻み量Δεcyが等しい(Δεcy1)。この場合、L1及びL2における目標圧縮比の総変更量Σεcyは等しいため、L2にかかる圧縮比強制変更制御の所要時間が基準時間ΔTMbを超えてしまうことになる。 In L1 in this figure, the time required for executing the compression ratio forced change control is substantially equal to the reference time ΔTMb described above. Hereinafter, L2 and L3 are compared with reference to L1. First, when comparing L1 and L2, the required time for each combustion cycle in L2 is equal (Δεcy1) for both compression ratio target increments Δεcy, despite being longer than the required time in L1 (Δt2> Δt1). . In this case, since the total change amount Σεcy of the target compression ratio in L1 and L2 is equal, the time required for the compression ratio forced change control over L2 exceeds the reference time ΔTMb.
そこで、本実施例では、L3に表されるように、アイドル回転数NEiが低い場合には、該アイドル回転数NEiが高い場合に比べて圧縮比目標刻み量Δεcyを大きくするこ
ととした(Δεcy2>Δεcy1)。このように圧縮比目標刻み量Δεcyを大きくすることによって、L1に対してL3における燃焼サイクル毎の所要時間が長くなっても、圧縮比強制変更制御の所要時間を基準時間ΔTMb以内に収めることができる。
Therefore, in this embodiment, as indicated by L3, when the idle speed NEi is low, the compression ratio target increment Δεcy is increased (Δεcy2) compared to when the idle speed NEi is high. > Δεcy1). Thus, by increasing the compression ratio target increment Δεcy, the required time for the compression ratio forced change control can be kept within the reference time ΔTMb even if the required time for each combustion cycle in L3 is longer than L1. it can.
本実施例では、更に、圧縮比強制変更制御の実行時におけるアイドル回転数NEiが低いほど、圧縮比目標刻み量Δεcyを大きくすることとした。そのため、エアコンの使用状態などによってアイドル回転数NEiが変化しても、その状況に応じて圧縮比目標刻み量Δεcyを適切な値に設定することができる。そのため、アイドル回転数NEiに依存することなく圧縮比強制変更制御の所要時間を基準時間ΔTMb内に抑えることができる。従って、内燃機関1のアイドル運転が継続している間に、可変圧縮比機構9の故障判定を確実に行うことができる。
In the present embodiment, the compression ratio target increment Δεcy is further increased as the idle speed NEi at the time of executing the compression ratio forced change control is lower. Therefore, even if the idle speed NEi changes depending on the use state of the air conditioner, etc., the compression ratio target increment Δεcy can be set to an appropriate value according to the situation. Therefore, the time required for the compression ratio forced change control can be suppressed within the reference time ΔTMb without depending on the idle speed NEi. Therefore, the failure determination of the variable
ここで、アイドル回転数NEiに応じた圧縮比目標刻み量Δεcyの算出方法について説明する。本実施例では、可変圧縮比機構9に対する可変機構故障判定処理の実行要求が出された場合、例えば図3におけるステップS102において肯定判定された場合に、ECU30は以下に示すように圧縮比目標刻み量Δεcyを算出する。具体的には、ECU30は、クランクポジションセンサ25の出力信号に基づいて現在のアイドル回転数NEiを検出する。そして、アイドル回転数NEi及び基準時間ΔTMbに基づいて、基準時間ΔTMb内における燃焼サイクル数(以下、「基準燃焼サイクル数」という)Ncyを算出する。この基準燃焼サイクル数Ncyは、例えば下式によって算出することができる。
Ncy=NE/(2×60)×ΔTMb
但し、NEの単位:r.p.m、ΔTMbの単位:sec
Here, a method of calculating the compression ratio target increment Δεcy corresponding to the idle speed NEi will be described. In this embodiment, when a variable mechanism failure determination process execution request is issued to the variable
Ncy = NE / (2 × 60) × ΔTMb
However, unit of NE: rpm, unit of ΔTMb: sec
そして、目標圧縮比の総変更量Σεcyを基準燃焼サイクル数Ncyで除すことによって、圧縮比目標刻み量Δεcyを算出する。例えば、図7において、目標圧縮比の総変更量Σεcは(Δε1+Δε2)×2として算出することができる。尚、基準燃焼サイクル数Ncyを算出するに当たり、現在のアイドル回転数NEiの代わりに目標アイドル回転数NEitの値を採用しても構わない。 Then, the compression ratio target increment Δεcy is calculated by dividing the total change amount Σεcy of the target compression ratio by the reference combustion cycle number Ncy. For example, in FIG. 7, the total change amount Σεc of the target compression ratio can be calculated as (Δε1 + Δε2) × 2. In calculating the reference combustion cycle number Ncy, the value of the target idle speed NEit may be adopted instead of the current idle speed NEi.
<実施例4>
次に、本発明を実施するための第4の実施例について説明する。本実施例における内燃機関1の基本構成は実施例1と同様であり、その説明を省略する。実施例1乃至3にかかる可変機構故障判定処理では、可変圧縮比機構9の作動故障の有無について判定した。しかしながら、このような作動故障が生じていない場合であっても、応答性異常が生じている場合がある。ここで可変圧縮比機構9の応答性異常とは、該可変圧縮比機構9が圧縮比εを変更させる際に要求される圧縮比の変化速度がある程度高い場合に、圧縮比の実際の変化速度(以下、「実変化速度」という)Vεrを要求される速度まで高めることができない現象として捉えることができる。この応答性異常が起こる状況としては、モータ9fや、該モータ9fに回転駆動されるウォーム9e等に不具合が生じ、実変化速度Vεrをあまり高めることができない状況等が例示できる。
<Example 4>
Next, a fourth embodiment for carrying out the present invention will be described. The basic configuration of the
そして、このような応答性異常が可変圧縮比機構9に生じると、所望の時期までに圧縮比εを目標値まで変更させることができなくなる。そこで、本実施例の可変機構故障判定処理においては、内燃機関1のアイドル運転中に可変圧縮比機構9の応答性異常の有無についても判定することとした。
When such a responsive abnormality occurs in the variable
本実施例における可変機構故障判定処理の基本部分は実施例1或いは実施例2と共通する。すなわち、内燃機関1のアイドル運転中に圧縮比強制変更制御を実行し、可変圧縮比機構9の故障判定用に予め設定されている故障判定用目標圧縮比εtfの推移に則して圧
縮比εを変更させるべく可変圧縮比機構9を作動させる。そして、ECU30は、圧縮比強制変更制御の実行時における圧縮端筒内圧Pcuの変化から最大筒内圧変化幅ΔPcuwを取得する。
The basic part of the variable mechanism failure determination process in the present embodiment is common to the first embodiment or the second embodiment. That is, the compression ratio forced change control is executed during the idling operation of the
一方、本実施例にかかる可変機構故障判定処理では、故障判定用目標圧縮比εtfが変化する速度、つまり単位時間当たりにおける故障判定用目標圧縮比εtfの変化量(以下、「目標変化速度」という)Vεtfのみが異なる二種類の作動指令が可変圧縮比機構9に出される。尚、この二種類の作動指令は、ECU30から同時に出されるものではなく、その順序については何れが先でも構わない。
On the other hand, in the variable mechanism failure determination processing according to the present embodiment, the speed at which the failure determination target compression ratio εtf changes, that is, the amount of change in the failure determination target compression ratio εtf per unit time (hereinafter referred to as “target change speed”). ) Two types of operation commands that differ only in Vεtf are issued to the variable
ここで、目標変化速度Vεtfが低い方の作動指令にかかる故障判定用目標圧縮比εtfの推移を「低速変更パターン」と称し、目標変化速度Vεtfが高い方の作動指令にかかる故障判定用目標圧縮比εtfの推移を「高速変更パターン」と称する。図8は、本実施例における可変機構故障判定処理での故障判定用目標圧縮比εtfの推移と、圧縮端筒内圧Pcuの推移を示したタイムチャートである。(a)は、低速変更パターンにおけるタイムチャートである。(b)は、高速変更パターンにおけるタイムチャートである。 Here, the transition of the failure determination target compression ratio εtf applied to the operation command with the lower target change speed Vεtf is referred to as a “low speed change pattern”, and the target compression for failure determination applied to the operation command with the higher target change speed Vεtf is used. The transition of the ratio εtf is referred to as a “high-speed change pattern”. FIG. 8 is a time chart showing the transition of the failure determination target compression ratio εtf and the transition of the compression end in-cylinder pressure Pcu in the variable mechanism failure determination processing in the present embodiment. (A) is a time chart in a low-speed change pattern. (B) is a time chart in a high-speed change pattern.
各図において、上段に描かれた実線は故障判定用目標圧縮比εtfの推移を表し、破線は可変圧縮比機構9に応答性異常が生じている場合における実際の圧縮比εの推移を表す。尚、可変圧縮比機構9に応答性異常が生じていない場合における実際の圧縮比εの推移は実線と略一致する。また、下段に描かれた実線は可変圧縮比機構9に応答性異常が生じていない場合における圧縮端筒内圧Pcuの推移を表し、破線は可変圧縮比機構9に応答性異常が生じている場合における圧縮端筒内圧Pcuの推移を表す。尚、図2と共通する符号については同義であるため、その説明を省略する。
In each figure, the solid line drawn in the upper row represents the transition of the failure determination target compression ratio εtf, and the broken line represents the transition of the actual compression ratio ε when the variable
まず、各図における故障判定用目標圧縮比εtfの推移、つまり(a)の低速変更パターンと(b)の高速変更パターンについて説明する。図示のように、双方のパターンは共に故障判定用目標圧縮比εtfの最大値εtfuを境に上昇状態から下降状態へと反転する逆V字型推移パターンと、最小値εtflを境に下降状態から上昇状態へと反転するV字型推移パターンとが組み合わされて形成されている。 First, the transition of the failure determination target compression ratio εtf in each figure, that is, the low speed change pattern (a) and the high speed change pattern (b) will be described. As shown in the figure, both patterns are an inverted V-shaped transition pattern that reverses from the rising state to the falling state at the boundary of the maximum value εtfu of the failure determination target compression ratio εtf, and from the falling state at the boundary of the minimum value εtfl. It is formed in combination with a V-shaped transition pattern that reverses to the rising state.
ここで、(a)における低速変更パターンでは時間ta1及びta3を境に逆V字型推移パターンが形成され、時間ta2を境にV字型推移パターンが形成されている。一方、(b)における高速変更パターンでは時間tb1及びtb3を境に逆V字型推移パターンが形成され、時間tb2を境にV字型推移パターンが形成されている。尚、低速変更パターン及び高速変更パターンにおける相違点は、故障判定用目標圧縮比の目標変化速度Vεtfのみであるため、双方における目標圧縮比の総変更量Σεcyは等しい。 Here, in the low-speed change pattern in (a), an inverted V-shaped transition pattern is formed at time ta1 and ta3, and a V-shaped transition pattern is formed at time ta2. On the other hand, in the high-speed change pattern in (b), an inverted V-shaped transition pattern is formed at time tb1 and tb3, and a V-shaped transition pattern is formed at time tb2. Note that the only difference between the low speed change pattern and the high speed change pattern is the target change speed Vεtf of the target compression ratio for failure determination, and therefore the total change amount Σεcy of the target compression ratio in both is equal.
以下、故障判定用目標圧縮比における目標変化速度Vεtfの違いが最大筒内圧変化幅ΔPcuwに及ぼす影響について説明する。先ず、(a)の低速変更パターンに則して圧縮比強制変更制御を行う場合について説明する。低速変更パターンにおいては、故障判定用目標圧縮比の目標変化速度Vεtfが低い。そのため、可変圧縮比機構9に応答性異常が生じていても実変化速度Vεrを目標変化速度Vεtfに略一致させることができる。従って、低速変更パターンに則して圧縮比強制変更制御を行う場合には、可変圧縮比機構9に応答性異常が生じていても、応答遅れを伴わずに実際の圧縮比εを故障判定用目標圧縮比εtfの推移に追従させることができる。
Hereinafter, the influence of the difference in the target change speed Vεtf in the failure determination target compression ratio on the maximum in-cylinder pressure change width ΔPcuw will be described. First, a case where the compression ratio forced change control is performed in accordance with the low speed change pattern of (a) will be described. In the low speed change pattern, the target change speed Vεtf of the target compression ratio for failure determination is low. Therefore, even if responsiveness abnormality occurs in the variable
その結果、(a)の下段に示すように、可変圧縮比機構9における応答性異常の有無の違いが圧縮端筒内圧Pcuの変動範囲に対して殆ど影響を及ぼさない。ここで、低速変更パターンに則して圧縮比強制変更制御を行う場合であって、且つ応答性異常が生じていな
いときの最大筒内圧変化幅ΔPcuwをΔPcuw1とし、応答性異常が生じているときの最大筒内圧変化幅ΔPcuwをΔPcuw2とする。そうすると、ΔPcuw1とΔPcuw2との差は殆ど生じないか、生じたとしてもその差は小さくなる。この図においては、ΔPcuw2は基準変化幅ΔBwよりも大きい。
As a result, as shown in the lower part of (a), the difference in presence or absence of responsiveness abnormality in the variable
次に、(b)の高速変更パターンに則して圧縮比強制変更制御を行う場合について説明する。ここで、時間tb1及びtb3においては、故障判定用目標圧縮比εtfが最大値εtfuを境に上昇状態から下降状態へと反転するため、可変圧縮比機構9における軸部9aの回転方向が切り替えられる。同様に、時間tb2では、故障判定用目標圧縮比εtfが最小値εtflを境に下降状態から上昇状態へと反転するため、可変圧縮比機構9における軸部9aの回転方向が切り替えられる。
Next, the case where the compression ratio forced change control is performed in accordance with the high speed change pattern (b) will be described. Here, at the times tb1 and tb3, the failure determination target compression ratio εtf reverses from the rising state to the falling state at the boundary of the maximum value εtfu, so the rotation direction of the
ここで、可変圧縮比機構9に応答性異常が生じていなければ、故障判定用目標圧縮比の目標変化速度Vεtfが高くても実変化速度Vεrを目標変化速度Vεtfに概ね一致させることができる。従って、この場合には高速変更パターンと低速変更パターンとにおける最大筒内圧変化幅ΔPcuwには差異が殆ど生じない。高速変更パターンに則して圧縮比強制変更制御を行う場合であって、且つ応答性異常が生じていないときの最大筒内圧変化幅ΔPcuwをΔPcuw3とすると、このΔPcuw3は上述したΔPcuw1と略等しくなるか、少なくともΔPcuw1に比べて過度に小さくなることはない。
Here, if the responsiveness abnormality does not occur in the variable
一方、可変圧縮比機構9に応答性異常が生じている場合には、高速変更パターンのように目標変化速度Vεtfが高く設定されていると、実変化速度Vεrを目標変化速度Vεtfまで高めることができない。そのため、時間tb1及びtb3までに実際の圧縮比εを最大値εtfuまで上昇させることができなくなる。また、時間tb2までに実際の圧縮比εを最小値εtflまで低下させることができなくなる。
On the other hand, when responsiveness abnormality occurs in the variable
その結果、高速変更パターンと低速変更パターンとにおける目標圧縮比の総変更量Σεcyは等しいにも関わらず、高速変更パターンに則して圧縮比強制変更制御を行った場合には最大筒内圧変化幅ΔPcuwが減少してしまう。従って、高速変更パターンに則して圧縮比強制変更制御を行う場合であって、且つ応答性異常が生じているときの最大筒内圧変化幅ΔPcuwをΔPcuw4とすると、このΔPcuw4は上述したΔPcuw2に比べて過度に小さくなる。この図においては、ΔPcuw4は基準変化幅ΔBwより低くなっている。 As a result, even if the total change amount Σεcy of the target compression ratio in the high-speed change pattern and the low-speed change pattern is equal, the maximum in-cylinder pressure change width when the compression ratio forced change control is performed according to the high-speed change pattern. ΔPcuw will decrease. Accordingly, in the case where the compression ratio forced change control is performed in accordance with the high-speed change pattern and the maximum in-cylinder pressure change width ΔPcuw when the responsiveness abnormality occurs is ΔPcuw4, this ΔPcuw4 is compared with the above-described ΔPcuw2. And become too small. In this figure, ΔPcuw4 is lower than the reference change width ΔBw.
本実施例では、目標変化速度Vεtfのみが異なる二種類の作動指令に基づいて圧縮比強制変更制御を実行する場合に、可変圧縮比機構9に応答性異常が生じていなければ各々の圧縮比強制変更制御において取得される最大筒内圧変化幅ΔPcuwの差が小さくなり、該応答性異常が生じていれば該最大筒内圧変化幅ΔPcuwの差が大きくなることに着目した。そして、各々の最大筒内圧変化幅ΔPcuwの差に基づいて可変圧縮比機構9に応答性異常が生じているか否かを判定することとした。以下、可変圧縮比機構9に応答性異常が生じているか否かを判定するためのECU30によって実行される制御内容について説明する。
In this embodiment, when the compression ratio forcible change control is executed based on two types of operation commands that differ only in the target change speed Vεtf, if the responsiveness abnormality does not occur in the variable
[第1の制御]
まず、本実施例における第1の制御について説明する。この第1の制御では、ECU30が低速変更パターン及び高速変更パターンに則して圧縮比強制変更制御を実行し、夫々の最大筒内圧変化幅ΔPcuwである低速変更時変化幅ΔPcuwl及び高速変更時変化幅ΔPcuwhを取得する。ここで両者の大小関係は、上述したように高速変更時変化幅ΔPcuwhが低速変更時変化幅ΔPcuwl以下となる。
[First control]
First, the first control in the present embodiment will be described. In this first control, the
本制御においては、低速変更時変化幅ΔPcuwlと高速変更時変化幅ΔPcuwhとの差(以下、「最大筒内圧変化幅差ΔPcuwd」という)が小さい場合に可変圧縮比機構9に応答性異常が生じていないと判定し、該最大筒内圧変化幅差ΔPcuwdが大きい場合に応答性異常が生じていると判定する。具体的には、最大筒内圧変化幅差ΔPcuwdが予め設定される基準差ΔPcuwdbよりも大きい場合に応答性異常が生じていると判定する。この基準差ΔPcuwdbは、可変圧縮比機構9における応答性異常の判定用に予め実験的に求めておくことができる。
In this control, if the difference between the change width ΔPcuwl at the time of low speed change and the change width ΔPcuwh at the time of high speed change (hereinafter referred to as “maximum in-cylinder pressure change width difference ΔPcuwd”) is small, a response abnormality occurs in the variable
ここで、可変圧縮比機構9における応答性異常の判定精度を向上させるには、低速変更パターンと高速変更パターンとにおける目標変化速度Vεtfの差(以下、「目標変化速度差ΔVεtf」という)を考慮すると良い。すなわち、可変圧縮比機構9に応答性異常が生じている場合、目標変化速度差ΔVεtfが小さい場合より大きい場合の方が、最大筒内圧変化幅差ΔPcuwdが大きくなると考えられるからである。そこで、本制御においては、基準差ΔPcuwdbの大きさを目標変化速度差ΔVεtfに応じて設定することとした。より具体的には、目標変化速度差ΔVεtfが大きいほど基準差ΔPcuwdbを大きい値に設定することができる。これによれば、可変圧縮比機構9における応答性異常の判定精度を向上させることができる。本実施例においては基準差ΔPcuwdbが本発明における所定の基準差に相当する。
Here, in order to improve the determination accuracy of the responsiveness abnormality in the variable
[第2の制御]
次に、可変圧縮比機構9に応答性異常が生じているか否かを判定する第2の制御について、図8を参照して説明する。本制御においては、低速変更時変化幅ΔPcuwl(図8(a)中では、ΔPcuw2に該当する)が基準変化幅ΔBwよりも大きく、且つ高速変更時変化幅ΔPcuwh(図8(b)中では、ΔPcuw4に該当する)が基準変化幅ΔBw以下となる場合に、可変圧縮比機構9に作動故障ではなく応答性異常が生じていると判定することとした。
[Second control]
Next, the second control for determining whether or not the responsiveness abnormality has occurred in the variable
尚、低速変更パターンでの目標変化速度Vεtf、及び高速変更パターンでの目標変化速度Vεtfについては予め実験等によって求めておく。特に、高速変更パターンでの目標変化速度Vεtfは、可変圧縮比機構9に応答性異常が生じていなければ高速変更時変化幅ΔPcuwhが確実に基準変化幅ΔBwよりも大きくなり、且つ応答性異常が生じていれば高速変更時変化幅ΔPcuwhが確実に基準変化幅ΔBw以下となるように、基準変化幅ΔBwとの関係でその最適値を求めておくと良い。
Note that the target change speed Vεtf in the low-speed change pattern and the target change speed Vεtf in the high-speed change pattern are obtained in advance through experiments or the like. In particular, the target change speed Vεtf in the high-speed change pattern is such that the change width ΔPcuwh at the time of high-speed change is surely larger than the reference change width ΔBw if the variable
本制御によれば、低速変更パターンに則して圧縮比強制変更制御を実行した場合に低速変更時変化幅ΔPcuwl(ΔPcuw2)が基準変化幅ΔBwよりも大きくなることをもって、可変圧縮比機構9に作動故障が生じていないと判断することができる。この場合、高速変更パターンに則して圧縮比強制変更制御を実行した場合においても高速変更時変化幅ΔPcuwh(ΔPcuw4)が基準変化幅ΔBwよりも大きいことを確認できれば、可変圧縮比機構9には作動故障及び応答性異常が生じていないと判断することができる。一方、高速変更時変化幅ΔPcuwhが基準変化幅ΔBw以下である場合には作動故障は生じていないものの、応答性異常が生じていると判断することができる。
According to this control, when the compression ratio forced change control is executed in accordance with the low speed change pattern, the variable
尚、本実施例では、上記二種類の作動指令に基づいて圧縮比強制変更制御を実行した場合の最大筒内圧変化幅ΔPcuwの差に基づいて可変圧縮比機構9における応答性異常の有無について判定する例を説明したが、最大ISC開度変化幅ΔISCAwの差に基づいて上記判定を行うことができる。
In this embodiment, whether or not there is an abnormality in the responsiveness in the variable
また、本実施例における故障判定用目標圧縮比εtfの推移は、上述した逆V字型推移パターン及びV字型推移パターンの双方を含んで形成されているが、何れか一方のパター
ンのみを含んで形成されていても構わない。
Further, the transition of the failure determination target compression ratio εtf in the present embodiment is formed to include both the reverse V-shaped transition pattern and the V-shaped transition pattern described above, but includes only one of the patterns. It may be formed by.
1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・シリンダブロック
4・・・クランクケース
5・・・シリンダヘッド
7・・・スロットル弁
9・・・可変圧縮比機構
15・・ピストン
17・・燃料噴射弁
19・・吸気管
21・・排気管
23・・クランクポジションセンサ
24・・筒内圧センサ
26・・バイパス管
27・・ISC弁
30・・ECU
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記内燃機関のアイドル運転中に、前記可変圧縮比機構の故障判定用に設定された目標圧縮比の推移に則して前記機械圧縮比を変更させるべく前記可変圧縮比機構に作動指令を出す指令手段と、
前記作動指令に基づき前記可変圧縮比機構が前記機械圧縮比を変更することに起因して変化する所定の従動パラメータの値を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記従動パラメータの最大値と最小値との差である最大変化幅が前記目標圧縮比の推移に応じて設定される所定の基準変化幅以下である場合に、前記可変圧縮比機構が作動故障であると判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする可変圧縮比機構の故障判定装置。 A variable compression ratio mechanism capable of changing the mechanical compression ratio of the internal combustion engine according to the operating state;
A command for issuing an operation command to the variable compression ratio mechanism in order to change the mechanical compression ratio in accordance with the transition of the target compression ratio set for determining the failure of the variable compression ratio mechanism during idle operation of the internal combustion engine. Means,
Obtaining means for obtaining a value of a predetermined driven parameter that changes due to the variable compression ratio mechanism changing the mechanical compression ratio based on the operation command;
The variable when the maximum change width, which is the difference between the maximum value and the minimum value of the driven parameter acquired by the acquisition means, is equal to or less than a predetermined reference change width set according to the transition of the target compression ratio. Determining means for determining that the compression ratio mechanism is malfunctioning;
A failure determination apparatus for a variable compression ratio mechanism, comprising:
前記判定手段は、各々の作動指令が出されたときに前記取得手段によって取得される前記最大変化幅の差に基づいて、前記可変圧縮比機構に応答性異常が生じているか否かを判定することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の可変圧縮比機構の故障判定装置。 The transition of the target compression ratio is a predetermined reverse V-shaped transition pattern that reverses from the rising state to the falling state at the maximum value of the target compression ratio, and the rising state from the falling state at the minimum value of the target compression ratio When the command means is formed to include at least one of the predetermined V-shaped transition patterns that are reversed, the command means outputs two types of operation commands that differ only in the speed at which the target compression ratio changes. Take out to the variable compression ratio mechanism,
The determination means determines whether a responsiveness abnormality has occurred in the variable compression ratio mechanism based on the difference in the maximum change width acquired by the acquisition means when each operation command is issued. The failure determination device for a variable compression ratio mechanism according to any one of claims 1 to 3.
前記従動パラメータは、前記作動指令に基づいて前記可変圧縮比機構が作動しているときに前記筒内圧センサによって検出される筒内圧力であることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の可変圧縮比機構の故障判定装置。 A cylinder pressure sensor for detecting a cylinder pressure of the internal combustion engine;
The in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor when the variable compression ratio mechanism is operating based on the operation command, the driven parameter is any one of claims 1 to 6. The failure determination device of the variable compression ratio mechanism according to the item.
度を制御することによって前記アイドル運転中における機関回転数を目標アイドル回転数に維持するアイドルスピードコントロール手段と、を更に備え、
前記従動パラメータは、前記作動指令に基づいて前記可変圧縮比機構が作動しているときに前記アイドルスピードコントロール手段によって制御される前記アイドルスピードコントロールバルブの開度であることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の可変圧縮比機構の故障判定装置。 An idle speed control valve, and an idle speed control means for maintaining the engine speed at the target idle speed by controlling the opening of the idle speed control valve,
2. The driven parameter is an opening degree of the idle speed control valve controlled by the idle speed control means when the variable compression ratio mechanism is operating based on the operation command. 7. The failure determination device for a variable compression ratio mechanism according to any one of items 1 to 6.
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