JP2013256924A - 車載用内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】可変動弁機構のモータへの通電停止を行ったときの最高速度の低下速度を極力抑えることのできる車載用内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】車載用の内燃機関には、吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間を変更する可変機構部300と可変機構部300を駆動する電動式のモータ210とを有し、モータ210への通電が停止されたときには吸気バルブを閉弁方向に付勢するスプリングの反力により吸入空気量が減少する方向にバルブ特性が変化する可変動弁機構が備えられている。制御装置500は、モータ210への通電停止が実行されたときには、その通電停止中の機関回転速度をアクセル操作部材の操作量に対応した機関回転速度よりも低くする制限処理を行う。
【選択図】図3
【解決手段】車載用の内燃機関には、吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間を変更する可変機構部300と可変機構部300を駆動する電動式のモータ210とを有し、モータ210への通電が停止されたときには吸気バルブを閉弁方向に付勢するスプリングの反力により吸入空気量が減少する方向にバルブ特性が変化する可変動弁機構が備えられている。制御装置500は、モータ210への通電停止が実行されたときには、その通電停止中の機関回転速度をアクセル操作部材の操作量に対応した機関回転速度よりも低くする制限処理を行う。
【選択図】図3
Description
本発明は、吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間の少なくとも一方のバルブ特性を変更する可変動弁機構を備える車載用内燃機関の制御装置に関するものである。
例えば特許文献1に記載されているように、吸気バルブの最大リフト量や開弁期間といったバルブ特性を機関運転状態に応じて変更する可変動弁機構が知られている。この可変動弁機構は、吸気バルブのバルブ特性を変更する可変機構部や、この可変機構部を駆動する電動式のモータを備えている。
上記可変機構部には、吸気バルブを閉弁方向に付勢するバルブスプリングの反力が作用する。そのため、例えば可変動弁機構での異常発生により、モータへの通電を停止した場合でも、バルブスプリングの反力によって可変機構部は作動し、バルブ特性は変化する。こうしたモータへの通電停止時におけるバルブ特性の変化方向について、同文献1に記載の可変動弁機構では、最大リフト量や開弁期間が小さく方向に、つまり吸入空気量が減少する方向にバルブ特性が変化するように各機構が構成されている。
こうした構成を採用すれば、機関運転中にモータへの通電を停止したとしても、バルブ特性の変化による吸入空気量の増大は抑えることができる。
ところで、上記文献1に記載されているように、モータへの通電を停止したときに吸入空気量が減少する方向へとバルブ特性が変化する可変動弁機構を、車載用の内燃機関に適用した場合には、以下のような不都合の発生が懸念される。
すなわち、モータへの通電を停止すると、可変機構部の可動部は、吸入空気量が減少する側の可動限界位置にまで変位していく。このように可動部が可動限界位置にまで変位していく過程では、確保可能な吸入空気量が減少していくため、車両の最高速度も低下していく。そして、最終的には、可動限界位置で確保可能な最大吸入空気量に対応した一定の速度にまで最高速度は低下する。
このようにして車両の最高速度が低下していくと、車両のドライバビリティが悪化するため、そうした最高速度の低下速度は極力抑えることが望ましく、この点において、モータへの通電を停止するときには更なる改善の余地を残すものとなっている。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変動弁機構のモータへの通電停止を行ったときの最高速度の低下速度を極力抑えることのできる車載用内燃機関の制御装置を提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間の少なくとも一方のバルブ特性を変更するとともに同吸気バルブを開閉するスプリングの反力が作用する可変機構部と、前記可変機構部を駆動する電動式のモータとを有し、前記モータへの通電が停止されたときには前記反力によって吸入空気量が減少する方向に前記バルブ特性が変化する可変動弁機構を備える車載用内燃機関の制御装置であって、前記モータへの通電停止が実行されたときには、その通電停止中の機関回転速度をアクセル操作部材の操作量に対応した機関回転速度よりも低くする制限処理を行うことをその要旨とする。
請求項1に記載の発明は、吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間の少なくとも一方のバルブ特性を変更するとともに同吸気バルブを開閉するスプリングの反力が作用する可変機構部と、前記可変機構部を駆動する電動式のモータとを有し、前記モータへの通電が停止されたときには前記反力によって吸入空気量が減少する方向に前記バルブ特性が変化する可変動弁機構を備える車載用内燃機関の制御装置であって、前記モータへの通電停止が実行されたときには、その通電停止中の機関回転速度をアクセル操作部材の操作量に対応した機関回転速度よりも低くする制限処理を行うことをその要旨とする。
モータへの通電が停止されたときに、バルブスプリングの反力によって吸入空気量が減少する方向にバルブ特性が変化する可変動弁機構では、吸気バルブを開閉するカムシャフトが1回転する毎に、可変機構部の可動部はバルブスプリングの反力によって変位する。従って、モータへの通電停止後の機関回転速度が比較的低くなるように制限すれば、単位時間当たりのカムシャフトの回転回数を減らすことができるため、単位時間当たりのバルブ特性の変化量が少なくなり、最高速度の低下速度を極力抑えることが可能になる。
そこで同構成では、モータへの通電停止を行っているときの機関回転速度を、アクセル操作部材の操作量に対応した機関回転速度よりも低くする制限処理を行うようにしている。従って、こうした制限処理を行わない場合と比較して、モータへの通電停止後の機関回転速度を低く抑えることができるようになり、可変動弁機構のモータへの通電停止を行ったときの最高速度の低下速度を極力抑えることができるようになる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車載用内燃機関の制御装置において、前記制限処理は、前記通電停止中における機関回転速度の許容上限速度を、前記通電停止の非実行時に比べて低い速度に設定する処理であることをその要旨とする。
同構成では、上記制限処理として、内燃機関の最高回転速度を規制する許容上限速度をモータへの通電停止が行われているときには低くするようにしている。従って、モータへの通電停止中において、アクセル操作部材の操作量に対応した機関回転速度が、制限処理によって低くされた許容上限速度を超えるときには、機関回転速度はその許容上限速度に制限され、そのときの操作量に対応した機関回転速度よりも低くされる。これにより車両運転者がアクセル操作部材を大きく操作することで機関回転速度が非常に高くなり、最高速度の低下速度が過度に大きくなるという不都合の発生を抑えることができる。
また、このようにして内燃機関の最高回転速度のみが規制されるため、アクセル操作部材の操作量に対応した機関回転速度が、制限処理によって低くされた許容上限速度に満たないときには、機関回転速度が制限されない。従って、この場合にはアクセル操作部材の操作量に対応した機関回転速度となるため、車両の車速は、アクセル操作部材の操作量に対応した車速になり、車両運転者の意図に応じた車速が得やすくなる。
従って、同構成によれば、モータへの通電停止時において、最高速度の低下速度が過度に大きくなるという不都合の発生を抑えることができる。また、モータへの通電停止時におけるいて、常に機関回転速度がアクセル操作部材の操作量に対応した機関回転速度よりも低くなるように制限する場合と比較して、車両運転者の意図に応じた車速を得やすくなる。なお、同構成において、通電停止の非実行時に設定される許容上限速度としては、例えば過度な高回転化による機関損傷を抑えることができる程度の回転速度(例えば6000〜7000r/min程度)等を挙げることができ、通電停止時の許容上限速度は、この高回転化による機関損傷を抑えることができる程度の回転速度よりも低い速度に設定される。
モータへの通電停止を実行する条件の一例としては、請求項3に記載の発明によるように、前記モータへの通電停止は、前記可変動弁機構に異常が生じたときに実行される、という構成を採用することができる。この場合には、可変動弁機構に異常が生じたため、待避走行を行うときにおいて、上記制限処理の実行により最高速度の低下速度が抑えられる。従って、待避走行時における車速を好適に確保することができる。
以下、この発明にかかる車載用内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。
図1に示されるように、内燃機関の機関本体1は、シリンダブロック10と、シリンダブロック10の上方に載置されたシリンダヘッド20とを備えている。
図1に示されるように、内燃機関の機関本体1は、シリンダブロック10と、シリンダブロック10の上方に載置されたシリンダヘッド20とを備えている。
シリンダブロック10の内部に形成された円筒状のシリンダ11には、ピストン12が摺動可能に収容されている。シリンダブロック10の上部にはシリンダヘッド20が組み付けられており、シリンダ11の内周面、ピストン12の上面及びシリンダヘッド20の下面によって燃焼室13が区画形成されている。
シリンダヘッド20には、燃焼室13に連通する吸気ポート21及び排気ポート22が形成されている。吸気ポート21は吸気通路30の一部を構成している。また、排気ポート22は排気通路40の一部を構成している。
吸気ポート21には、同吸気ポート21と燃焼室13とを連通・遮断する吸気バルブ31が設けられている。排気ポート22には、同排気ポート22と燃焼室13とを連通・遮断する排気バルブ41が設けられている。各バルブ31、41はバルブスプリング24によって閉弁方向に付勢されている。
また、シリンダヘッド20の内部には、各バルブ31、41に対応してラッシュアジャスタ25が設けられている。そして、このラッシュアジャスタ25と各バルブ31、41との間にはロッカアーム26が架設されている。ロッカアーム26は、一端がラッシュアジャスタ25に支持されており、他端が各バルブ31、41の端部に当接されている。
更に、シリンダヘッド20には、各バルブ31、41を駆動する吸気カムシャフト32及び排気カムシャフト42がそれぞれ回動可能に支持されている。吸気カムシャフト32には吸気カム32aが形成されており、排気カムシャフト42には排気カム42aが形成されている。排気カム42aの外周面は、排気バルブ41に当接しているロッカアーム26のローラ26aに当接されている。これにより、機関運転中に排気カムシャフト42が回転すると、排気カム42aの作用により、ラッシュアジャスタ25によって支持された部分を支点としてロッカアーム26が揺動する。そしてロッカアーム26の揺動により、排気バルブ41が開弁方向にリフトされる。
一方、吸気バルブ31に当接するロッカアーム26と吸気カム32aとの間には、吸気バルブ31のバルブ特性を変更する可変動弁機構の一部を構成する可変機構部300が設けられている。この可変機構部300は入力アーム311と出力アーム321とを有しており、これら入力アーム311及び出力アーム321はシリンダヘッド20に固定された支持パイプ330を中心に揺動可能に支持されている。ロッカアーム26は、バルブスプリング24の付勢力によって出力アーム321側に付勢され、同ロッカアーム26の中間部分に設けられたローラ26aが出力アーム321の外周面に当接されている。
また、可変機構部300の外周面には凸部313が設けられており、この凸部313には、シリンダヘッド20内に固定されたスプリング50の付勢力が作用する。このスプリング50の付勢力により、入力アーム311の先端に設けられたローラ311aが吸気カム32aの外周面に当接している。これにより、機関運転中に吸気カムシャフト32が回転すると、吸気カム32aの作用により、可変機構部300は支持パイプ330を中心に揺動する。そして、出力アーム321によってロッカアーム26が押圧されることにより、ラッシュアジャスタ25によって支持されている部分を支点としてロッカアーム26が揺動する。このロッカアーム26の揺動により、吸気バルブ31は開弁方向にリフトされる。
上記支持パイプ330には、その軸方向に沿って移動可能な制御軸340が挿入されている。可変機構部300は、制御軸340を軸方向に変位させることにより、支持パイプ330を中心とした入力アーム311と出力アーム321との相対位相差、即ち図1に示す角度θを変更する。
次に、図2を参照して、可変機構部300の構成を更に詳しく説明する。
図2に示されるように、シリンダヘッド20に固定された支持パイプ330の内部には、制御軸340が軸方向に移動可能に挿入されている。また、支持パイプ330には円筒状のスライダ350が軸方向に移動可能に外嵌されている。
図2に示されるように、シリンダヘッド20に固定された支持パイプ330の内部には、制御軸340が軸方向に移動可能に挿入されている。また、支持パイプ330には円筒状のスライダ350が軸方向に移動可能に外嵌されている。
この円筒状のスライダ350の内壁には、その周方向に沿って延伸する溝353が形成されている。そして、この溝353には、制御軸340に形成された凹部に基端部が挿入された係止ピン341が嵌合されている。また、支持パイプ330の管壁には、その軸方向に延伸する長孔331が形成されており、係止ピン341はこの長孔331を通じてスライダ350の溝353に係止されている。これによりスライダ350は、支持パイプ330及び制御軸340を中心に自由に揺動し、且つ制御軸340の軸方向の変位に連動して移動可能にされている。
また、スライダ350の外周面には、その中央部分にヘリカルスプライン351が形成されるとともに、その両端部分にはヘリカルスプライン351と歯すじが逆向きに傾斜したヘリカルスプライン352が形成されている。
このスライダ350には、図2に示されるように入力部310と、これを挟むように配設される一対の出力部320とが外嵌されている。入力部310の内周面には、ヘリカルスプライン312が形成されており、このヘリカルスプライン312がスライダ350のヘリカルスプライン351と噛合している。また、入力部310の外周面には、制御軸340の径方向に突出する一対の入力アーム311が形成されており、これら一対の入力アーム311の間にはローラ311aが回動自在に支持されている。
一方、一対の出力部320の内周面にはヘリカルスプライン322が形成されており、このヘリカルスプライン322がスライダ350のヘリカルスプライン352とそれぞれ噛合している。また、出力部320の外周面には、制御軸340の径方向に突出する出力アーム321がそれぞれ形成されている。
このように構成された可変機構部300では、制御軸340が軸方向に沿って変位すると、これに連動してスライダ350が軸方向に変位する。スライダ350の外周面に形成されたヘリカルスプライン351、352は、歯すじの形成方向がそれぞれ異なっており、入力部310及び出力部320の内周面に形成されたヘリカルスプライン312,322とそれぞれ噛合されている。そのため、スライダ350が軸方向に変位すると、入力部310と出力部320はそれぞれ逆の方向に回動する。その結果、入力アーム311と出力アーム321との相対位相差が変更され、吸気バルブ31の最大リフト量及び開弁期間が変更される。具体的には、図2に示す矢印Hi方向に制御軸340を変位させると、制御軸340とともにスライダ350がHi方向に移動する。これに伴って入力アーム311と出力アーム321との相対位相差、即ち図1に示した角度θが大きくなり、吸気バルブ31の最大リフト量VL及び開弁期間INCAMが大きくなって吸入空気量が増大する。一方、図2に示す矢印Lo方向に制御軸340を変位させると、制御軸340とともにスライダ350がLo方向に移動するのに伴って入力アーム311と出力アーム321との相対位相差が小さくなり、吸気バルブ31の最大リフト量VL及び開弁期間INCAMが小さくなって吸入空気量は減少する。
本実施形態の内燃機関では、このように吸気バルブ31の最大リフト量VL及び開弁期間INCAMが変更されることにより吸入空気量GAが調量される。
次に、図3を参照して、可変機構部300の制御軸340を軸方向に変位させる駆動部200、及び駆動部200の制御態様を説明する。なお、この駆動部200も、可変動弁機構の一部を構成する。
次に、図3を参照して、可変機構部300の制御軸340を軸方向に変位させる駆動部200、及び駆動部200の制御態様を説明する。なお、この駆動部200も、可変動弁機構の一部を構成する。
図3に示されるように、駆動部200は、電動式のモータ210と、モータ210の回転運動を直線運動に変換して出力する出力軸221を有した変換機構220とを備えている。
制御軸340の先端部と出力軸221の先端部とは、連結部400にて連結されている。これにより、モータ210を所定の範囲、例えば10回転分の回転角範囲(0〜3600°)内で回転させると、モータ210の回転運動が変換機構220の出力軸221を通じて直線運動に変換されて制御軸340に伝達され、制御軸340が軸方向に変位して可変機構部300が駆動される。
因みに、モータ210を逆回転させると、制御軸340は、図3に示す矢印Hi方向に移動し、上述したように可変機構部300の入力アーム311と出力アーム321との相対位相差が大きくなる。一方、モータ210を正回転させると、制御軸340は図3に示す矢印Lo方向に移動し、入力アーム311と出力アーム321との相対位相差が小さくなる。
なお、可変機構部300の各ヘリカルスプラインの歯すじ方向を変更することにより、モータ210を正回転させたときには入力アーム311と出力アーム321との相対位相差が大きくなり、モータ210を逆回転させたときには入力アーム311と出力アーム321との相対位相差が小さくなるようにすることも可能である。
制御軸340の矢印Hi方向への移動及び矢印Lo方向への移動は、制御軸340に設けられた図示しないストッパによって所定の範囲内で規制されており、このストッパによって規制される位置が制御軸340の可動限界位置となっている。
このように駆動部200を駆動して制御軸340をその軸方向に変位させることにより吸気バルブ31の最大リフト量VL及び開弁期間INCAMは、制御軸340の軸方向の位置に対応して変化する。また、制御軸340の軸方向の位置は、駆動部200の駆動量、より詳しくはモータ210の回転角に対応して変化する。
駆動部200には、モータ210の相対回転角を検出する回転角センサS1が設けられている。
回転角センサS1は、可変動弁機構の駆動制御、換言すればモータ210の回転駆動制御を行うモータ用制御装置150に接続されている。このモータ用制御装置150では、上記可動限界位置を基準位置とし、この基準位置と回転角センサS1で検出される相対回転角とに基づいてモータ210の絶対回転角が算出される。この絶対回転角は、可動限界位置からの制御軸340の位置と一致するため、同絶対回転角に基づいて制御軸340の軸方向の位置を示すストローク値Sが算出される。
回転角センサS1は、可変動弁機構の駆動制御、換言すればモータ210の回転駆動制御を行うモータ用制御装置150に接続されている。このモータ用制御装置150では、上記可動限界位置を基準位置とし、この基準位置と回転角センサS1で検出される相対回転角とに基づいてモータ210の絶対回転角が算出される。この絶対回転角は、可動限界位置からの制御軸340の位置と一致するため、同絶対回転角に基づいて制御軸340の軸方向の位置を示すストローク値Sが算出される。
モータ用制御装置150で算出されたストローク値Sは、機関用制御装置100に入力される。この機関用制御装置100には、例えば以下のような各種センサやスイッチが接続されている。
・車両の運転者によって操作されるアクセル操作部材、つまりアクセルペダルの操作量(アクセル操作量ACCP)を検出するアクセルセンサ111。
・内燃機関の吸気通路30に設けられたスロットルバルブの開度(スロットル開度TA)を検出するスロットルセンサ112。
・内燃機関の吸気通路30に設けられたスロットルバルブの開度(スロットル開度TA)を検出するスロットルセンサ112。
・上記吸気通路30を介して燃焼室13に吸入される空気の量、すなわち吸入空気量GAを検出するエアフロメータ113。
・内燃機関のクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ114。
・内燃機関のクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ114。
・内燃機関の冷却水の温度を検出する水温センサ115。
・内燃機関の始動及び停止を行うイグニッションスイッチ(以下、IGスイッチという)116。
・内燃機関の始動及び停止を行うイグニッションスイッチ(以下、IGスイッチという)116。
機関用制御装置100は、各種センサから出力された信号等に基づいて機関運転状態を把握する。そして、その把握した機関運転状態に基づいて燃料噴射制御や点火時期制御といった各種機関制御を行う。
また、機関用制御装置100は、上記可変機構部300及び上記駆動部200とで構成される可変動弁機構の駆動制御も行う。具体的には、機関用制御装置100は、上記ストローク値Sに基づいて吸気バルブ31の最大リフト量VLの現状値を算出する。また、同機関用制御装置100は、機関運転状態に基づいて最大リフト量VLの目標値である目標リフト量VLpを算出する。この目標リフト量VLpは、モータ用制御装置150に入力され、同モータ用制御装置150では、目標リフト量VLpに対応する目標ストローク値Spが算出される。そして、実際のストローク値Sが目標ストローク値Spと一致するようにモータ210の回転駆動制御が行われることにより、実際の最大リフト量VLが目標リフト量VLpに向けて変更される。なお、最大リフト量VLと開弁期間INCAMとは同期して変化するため、目標リフト量VLpに代えて目標開弁期間INCAMpを設定し、この目標開弁期間INCAMpに対応する目標ストローク値Spを算出するようにしてもよい。なお、本実施形態では、機関用制御装置100及びモータ用制御装置150が互いに連携して可変動弁機構や内燃機関を制御している。そのため、これら機関用制御装置100及びモータ用制御装置150をまとめて制御装置500という。
ところで、上記可変機構部300には、吸気バルブ31を閉弁方向に付勢するバルブスプリング24の反力が出力アーム321を介して作用する。そのため、モータ210への通電を停止した場合でも、バルブスプリング24の反力により、入力アーム311と出力アーム321との相対位相差が小さくなる方向に可変機構部300は作動する。従って、モータ210への通電を停止すると、最大リフト量VLは小さくなるとともに開弁期間INCAMも短くなり、内燃機関が吸入できる空気量は減少していく。
図4の実線に示すように、時刻t1においてモータ210への通電を停止すると、可変機構部300の可動部であるスライダ350は、吸入空気量が減少する側の可動限界位置、つまり可変とされる最大リフト量VLが最小値VLminになる位置まで変位していく(時刻t2)。このようにしてスライダ350が可動限界位置にまで変位していく過程では(時刻t1〜時刻t2)、確保可能な吸入空気量が減少していくため、内燃機関を搭載した車両の最高速度SPmaxも最大リフト量VLの減少に併せて低下していく。そして、最終的には、可動限界位置で確保可能な最大吸入空気量、つまり最大リフト量VLが最も小さくなった状態で確保できる最大吸入空気量に対応した一定の速度Aにまで最高速度SPmaxは低下する(時刻t2以降)。
このようにして車両の最高速度SPmaxが低下していくと、運転者の意図通りに車速を高めることが困難となって車両のドライバビリティが悪化するため、そうした最高速度SPmaxの低下速度は極力抑えることが望ましい。
そこで本実施形態では、以下の原理に基づき、モータ210への通電停止を行ったときの最高速度SPmaxの低下速度を極力抑えるようにしている。
まず、モータ210への通電が停止されたときに、バルブスプリング24の反力によって吸入空気量が減少する方向にバルブ特性が変化する本実施形態の可変動弁機構では、吸気バルブ31を開閉する吸気カムシャフト32が1回転する毎にバルブスプリング24の圧縮と伸長とが繰り返される。従って、可変機構部300に伝達されるバルブスプリング23の反力の大きさは、吸気カムシャフト32が1回転する間に増大及び減少する。そのため、吸気カムシャフト32が1回転する毎に可変機構部300の可動部は、吸入空気量が減少する方向に(最大リフト量VLが小さくなる方向に)変位する。従って、モータ210への通電停止後の機関回転速度をできるだけ低く抑えるようにすれば、単位時間当たりの吸気カムシャフト32の回転回数を減らすことができるため、単位時間当たりに可変機構部300が変位する回数は減少するようになり、単位時間当たりのバルブ特性の変化量が少なくなる。従って、モータ210への通電停止後の機関回転速度を低く抑えるように制限すれば、先の図4に二点鎖線にて示すように、単位時間当たりのバルブ特性の変化量が少なくなる、つまり最大リフト量VLの減少速度が低下するため、吸入空気量の減少速度も低下し、これにより最高速度SPmaxの低下速度を抑えることができる。また、このようにして機関回転速度を制限すると、最高速度SPmaxの低下速度が抑えられるため、機関回転速度を制限しない場合と比較して、最高速度SPmaxが上記一定の速度Aにまで低下する時期(時刻t3)が遅くなる。そのため、モータ210への通電を停止してから、車速を上記一定の速度A以上に高めることができなくなるまでの間に車両を移動させることができる距離を伸ばすことも可能になる。
まず、モータ210への通電が停止されたときに、バルブスプリング24の反力によって吸入空気量が減少する方向にバルブ特性が変化する本実施形態の可変動弁機構では、吸気バルブ31を開閉する吸気カムシャフト32が1回転する毎にバルブスプリング24の圧縮と伸長とが繰り返される。従って、可変機構部300に伝達されるバルブスプリング23の反力の大きさは、吸気カムシャフト32が1回転する間に増大及び減少する。そのため、吸気カムシャフト32が1回転する毎に可変機構部300の可動部は、吸入空気量が減少する方向に(最大リフト量VLが小さくなる方向に)変位する。従って、モータ210への通電停止後の機関回転速度をできるだけ低く抑えるようにすれば、単位時間当たりの吸気カムシャフト32の回転回数を減らすことができるため、単位時間当たりに可変機構部300が変位する回数は減少するようになり、単位時間当たりのバルブ特性の変化量が少なくなる。従って、モータ210への通電停止後の機関回転速度を低く抑えるように制限すれば、先の図4に二点鎖線にて示すように、単位時間当たりのバルブ特性の変化量が少なくなる、つまり最大リフト量VLの減少速度が低下するため、吸入空気量の減少速度も低下し、これにより最高速度SPmaxの低下速度を抑えることができる。また、このようにして機関回転速度を制限すると、最高速度SPmaxの低下速度が抑えられるため、機関回転速度を制限しない場合と比較して、最高速度SPmaxが上記一定の速度Aにまで低下する時期(時刻t3)が遅くなる。そのため、モータ210への通電を停止してから、車速を上記一定の速度A以上に高めることができなくなるまでの間に車両を移動させることができる距離を伸ばすことも可能になる。
次に、図5を参照して、上記原理に基づき実行される異常時処理について説明する。なお、この異常時処理は、制御装置500にて所定周期毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、可変動弁機構に異常が生じているか否かが判定される(S100)。ここでの異常判定は適宜行うことができる。例えば、実際のストローク値Sと目標ストローク値Spとが一致しない時間が長いときや、モータ210に供給される電流の値が過剰に大きいときに、可変動弁機構に異常が生じていると判定すればよい。
本処理が開始されるとまず、可変動弁機構に異常が生じているか否かが判定される(S100)。ここでの異常判定は適宜行うことができる。例えば、実際のストローク値Sと目標ストローク値Spとが一致しない時間が長いときや、モータ210に供給される電流の値が過剰に大きいときに、可変動弁機構に異常が生じていると判定すればよい。
そして、可変動弁機構に異常が生じていないときには(S100:NO)、本処理は一旦終了される。
一方、可変動弁機構に異常が生じているときには(S100:YES)、バルブ特性を適切に制御することができないため、モータ210への通電が停止される(S110)。
一方、可変動弁機構に異常が生じているときには(S100:YES)、バルブ特性を適切に制御することができないため、モータ210への通電が停止される(S110)。
そして、機関回転速度NEの許容上限速度NERが低くされて(S120)、本処理は一旦終了される。
上記許容上限速度NERは、内燃機関の最高回転速度を制限する値であり、アクセル操作量ACCPに対応した実際の機関回転速度NEが許容上限速度NERに達すると、機関回転速度NEが許容上限速度NERを超えないように、例えば燃料噴射を停止するなどの機関制御が行われる。ここで、モータ210への通電停止が行われていないときの許容上限速度NERは、一般的な内燃機関において設定されている過回転防止速度、例えば過度な高回転化による機関損傷を抑えることができる程度の回転速度(例えば6000〜7000r/min程度)に設定されている。そして、ステップS210の処理が行われると、許容上限速度NERは、上述した一般的な過回転防止速度よりも低い速度に変更される。なお、このときの許容上限速度NERの低下量は、上述した最高速度SPmaxの低下速度を抑制する上で最適な値が予めの実験等を通じて設定されている。
上記許容上限速度NERは、内燃機関の最高回転速度を制限する値であり、アクセル操作量ACCPに対応した実際の機関回転速度NEが許容上限速度NERに達すると、機関回転速度NEが許容上限速度NERを超えないように、例えば燃料噴射を停止するなどの機関制御が行われる。ここで、モータ210への通電停止が行われていないときの許容上限速度NERは、一般的な内燃機関において設定されている過回転防止速度、例えば過度な高回転化による機関損傷を抑えることができる程度の回転速度(例えば6000〜7000r/min程度)に設定されている。そして、ステップS210の処理が行われると、許容上限速度NERは、上述した一般的な過回転防止速度よりも低い速度に変更される。なお、このときの許容上限速度NERの低下量は、上述した最高速度SPmaxの低下速度を抑制する上で最適な値が予めの実験等を通じて設定されている。
こうしてステップS120の処理が行われることにより、モータ210への通電停止が実行されたときにおいて、機関回転速度NEが許容上限速度NERに達したときには、モータ210への通電停止中の機関回転速度NEをアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEよりも低くする制限処理が行われる。
次に、上記異常時処理の作用を説明する。
上述したように、ステップS110にてモータ210への通電停止が行われると、次のステップS120では、内燃機関の最高回転速度を制限する許容上限速度NERを、通電停止の非実行時よりも低くする制限処理が行われる。これによりモータ210への通電停止を行っているときの機関回転速度NEが許容上限速度NERに達すると、実際の機関回転速度NEは、アクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度よりも低くなるように制限される。従って、こうした制限処理を行わない場合と比較して、モータ210への通電停止後の機関回転速度NEを低く抑えることができるようになり、可変動弁機構のモータ210への通電停止を行ったときの最高速度SPmaxの低下速度を極力抑えることができるようになる。
上述したように、ステップS110にてモータ210への通電停止が行われると、次のステップS120では、内燃機関の最高回転速度を制限する許容上限速度NERを、通電停止の非実行時よりも低くする制限処理が行われる。これによりモータ210への通電停止を行っているときの機関回転速度NEが許容上限速度NERに達すると、実際の機関回転速度NEは、アクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度よりも低くなるように制限される。従って、こうした制限処理を行わない場合と比較して、モータ210への通電停止後の機関回転速度NEを低く抑えることができるようになり、可変動弁機構のモータ210への通電停止を行ったときの最高速度SPmaxの低下速度を極力抑えることができるようになる。
また、上記制限処理として、モータ210への通電停止が行われているときには、内燃機関の最高回転速度を規制する許容上限速度NERが、通電停止の非実行時に比して低くされる。従って、モータ210への通電停止中において、アクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEが、制限処理によって低くされた許容上限速度NERを超えるときには、機関回転速度NEはその許容上限速度NERに制限され、そのときのアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEよりも低くされる。これにより車両運転者がアクセルペダルを大きく操作することで機関回転速度NEが非常に高くなり、最高速度SPmaxの低下速度が過度に大きくなるという不都合の発生が抑えられる。
また、本実施形態の制限処理では、このようにして内燃機関の最高回転速度のみが規制されるため、アクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEが、制限処理によって低くされた許容上限速度NERに満たないときには、機関回転速度NEが制限されない。そのため、この場合にはアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEとなり、車両の車速は、アクセル操作量ACCPに対応した車速になる。従って、モータ210への通電停止時において、常に機関回転速度がアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEよりも低くなるように制限する場合と比較して、車両運転者の意図に応じた車速が得やすくなる。
また、可変動弁機構において異常が生じたときに、モータ210への通電停止を行うようにしている。この場合には、可変動弁機構に異常が生じたため、車両の運転者は待避走行を余儀なくされるが、この待避走行を行うときにおいて、上記制限処理が実行されることにより最高速度SPmaxの低下速度が抑えられる。従って、待避走行時における車速を確保することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)モータ210への通電停止が実行されたときには、その通電停止中の機関回転速度NEをアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度よりも低くする制限処理を行うようにしている。従って、そうした制限処理を行わない場合と比較して、モータ210への通電停止後の機関回転速度NEを低く抑えることができるようになり、可変動弁機構のモータ210への通電停止を行ったときの最高速度SPmaxの低下速度を極力抑えることができるようになる。
(1)モータ210への通電停止が実行されたときには、その通電停止中の機関回転速度NEをアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度よりも低くする制限処理を行うようにしている。従って、そうした制限処理を行わない場合と比較して、モータ210への通電停止後の機関回転速度NEを低く抑えることができるようになり、可変動弁機構のモータ210への通電停止を行ったときの最高速度SPmaxの低下速度を極力抑えることができるようになる。
(2)上記制限処理として、モータ210への通電停止中における機関回転速度NEの許容上限速度NERを、その通電停止の非実行時に比べて低い速度に設定するようにしている。従って、モータ210への通電停止時において、最高速度SPmaxの低下速度が過度に大きくなるという不都合の発生を抑えることができる。また、モータ210への通電停止時において、常に機関回転速度がアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEよりも低くなるように制限する場合と比較して、車両運転者の意図に応じた車速を得やすくなる。
(3)可変動弁機構に異常が生じたときにモータ210への通電停止を実行するようにしている。従って、可変動弁機構の異常により車両の待避走行を行うときの車速を好適に確保することができるようになる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記制限処理では、モータ210への通電停止が実行されているときの機関回転速度をアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEよりも低くするために、許容上限速度NERを利用して内燃機関の最高回転速度を制限するようにした。つまりアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEよりも実際の機関回転速度NEを低くする制限は、機関回転速度NEが許容上限速度NERを超えるときのみ行われるようにした。この他、モータ210への通電停止時には、常に機関回転速度がアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEよりも低くなるように制限してもよい。この変形例は、例えばモータ210への通電停止中には、アクセルセンサ111の検出信号を補正してアクセル操作量ACCPが実際のアクセル操作量ACCPよりも小さくなるようにしたり、アクセル操作量ACCPに対応した要求吸入空気量を減量補正したりすることにより具体化できる。そしてこの場合でも、上記(2)以外の効果を得ることができる。
・上記制限処理では、モータ210への通電停止が実行されているときの機関回転速度をアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEよりも低くするために、許容上限速度NERを利用して内燃機関の最高回転速度を制限するようにした。つまりアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEよりも実際の機関回転速度NEを低くする制限は、機関回転速度NEが許容上限速度NERを超えるときのみ行われるようにした。この他、モータ210への通電停止時には、常に機関回転速度がアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度NEよりも低くなるように制限してもよい。この変形例は、例えばモータ210への通電停止中には、アクセルセンサ111の検出信号を補正してアクセル操作量ACCPが実際のアクセル操作量ACCPよりも小さくなるようにしたり、アクセル操作量ACCPに対応した要求吸入空気量を減量補正したりすることにより具体化できる。そしてこの場合でも、上記(2)以外の効果を得ることができる。
・モータ210への通電停止は、可変動弁機構において異常が生じたときに行うようにしたが、この他の条件にて通電停止を実行する場合でも、本発明は同様に適用することができる。
・実際の機関回転速度を制限するときには、燃料噴射を停止するようにした。この他、燃料噴射量や吸入空気量を減量補正したり、混合気の点火時期を遅角補正するようにしてもよい。これらの場合でも、実際の機関回転速度がアクセル操作量ACCPに対応した機関回転速度よりも低くなるように制限することができる。
・アクセルペダル以外の操作を通じてアクセル操作を行うようにしてもよい。例えば、パドルなどを使って手でアクセル操作をしたり、音声でアクセル操作をしたりしてもよい。
・上記可変動弁機構は吸気バルブ31の最大リフト量及び開弁期間を変更可能な機構であった。この他、少なくとも吸気バルブの最大リフト量を変更可能な機構、あるいは少なくとも吸気バルブの開弁期間を変更可能な機構にであっても、本発明は同様に適用することができる。
・上記可変動弁機構の構造は一例であり、他の構造を備える可変動弁機構でも本発明は同様に適用することができる。要は、吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間の少なくとも一方のバルブ特性を変更するとともに同吸気バルブを閉弁方向に付勢するスプリングの反力が作用する可変機構部と、この可変変機構部を駆動する電動式のモータとを有する。そして、そのモータへの通電が停止されたときにはスプリングの反力によって吸入空気量が減少する方向にバルブ特性が変化する可変動弁機構であれば、本発明は同様に適用することができる。
1:機関本体、10:シリンダブロック、11:シリンダ、12:ピストン、13:燃焼室、20:シリンダヘッド、21:吸気ポート、22:排気ポート、24:バルブスプリング、25:ラッシュアジャスタ、26:ロッカアーム、26a:ローラ、30:吸気通路、31:吸気バルブ、32:吸気カムシャフト、32a:吸気カム、40:排気通路、41:排気バルブ、42:排気カムシャフト、42a:排気カム、50:スプリング、100:機関用制御装置、111:アクセルセンサ、112:スロットルセンサ、113:エアフロメータ、114:クランク角センサ、115:水温センサ、116:イグニッションスイッチ(IGスイッチ)、150:モータ用制御装置、200:駆動部、210:モータ、220:変換機構、221:出力軸、300:可変機構部、310:入力部、311:入力アーム、311a:ローラ、312:ヘリカルスプライン、313:凸部、320:出力部、321:出力アーム、322:ヘリカルスプライン、330:支持パイプ、331:長孔、340:制御軸、341:係止ピン、350:スライダ、351:ヘリカルスプライン、352:ヘリカルスプライン、353:溝、400:連結部、500:制御装置。
Claims (3)
- 吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間の少なくとも一方のバルブ特性を変更するとともに同吸気バルブを閉弁方向に付勢するスプリングの反力が作用する可変機構部と、前記可変機構部を駆動する電動式のモータとを有し、前記モータへの通電が停止されたときには前記反力によって吸入空気量が減少する方向に前記バルブ特性が変化する可変動弁機構を備える車載用内燃機関の制御装置であって、
前記モータへの通電停止が実行されたときには、その通電停止中の機関回転速度をアクセル操作部材の操作量に対応した機関回転速度よりも低くする制限処理を行う
ことを特徴とする車載用内燃機関の制御装置。 - 前記制限処理は、前記通電停止中における機関回転速度の許容上限速度を、前記通電停止の非実行時に比べて低い速度に設定する処理である
請求項1に記載の車載用内燃機関の制御装置。 - 前記モータへの通電停止は、前記可変動弁機構に異常が生じたときに実行される
請求項1または2に記載の車載用内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012134639A JP2013256924A (ja) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | 車載用内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2012134639A JP2013256924A (ja) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | 車載用内燃機関の制御装置 |
Publications (1)
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JP2013256924A true JP2013256924A (ja) | 2013-12-26 |
Family
ID=49953555
Family Applications (1)
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JP2012134639A Pending JP2013256924A (ja) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | 車載用内燃機関の制御装置 |
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JP (1) | JP2013256924A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016109103A (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
2012
- 2012-06-14 JP JP2012134639A patent/JP2013256924A/ja active Pending
Cited By (1)
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JP2016109103A (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
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