JP2014092146A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an operating performance of an internal combustion engine from being deteriorated at a transient time.SOLUTION: A variable valve timing mechanism 25a and a throttle valve 15 are controlled in such a way that a timing in which an intake negative pressure at a downstream side of the throttle valve 15 starts to change due to a variation of degree of opening of the throttle valve 15 and a timing in which a valve timing of an intake valve 18 starts to change are synchronized at a transient time in which a desired torque changes, a desired opening degree of the throttle valve 15 is amended to increase or decrease in response to the state of transient. That is, at the time of acceleration in which the desired torque is increased, it is corrected in such a way that a degree of opening of the throttle valve 15 becomes larger as compared with that of normal state and an increased amount of the intake negative pressure is increased. In addition, at the time of deceleration in which the desired torque is decreased, it is corrected such that a degree of opening of the throttle valve 15 becomes low in respect to the desired torque as compared with that of the normal state and a reduction amount of the intake negative pressure is increased.

Description

本発明は、可変バルブタイミング機構を有する内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having a variable valve timing mechanism.

例えば、特許文献１には、過渡運転時に、アクセル開度が変化してから実際のスロットル弁開度が変化するタイミングと、目標バルブタイミングが変化してから実際のバルブタイミングが変化するまでのタイミングとを略一致させることで、実際のスロットル弁開度に応じて変化する実負荷（実吸気圧）と、実際のバルブタイミングとを同期させて略同時に変化させようにした技術が開示されている。このような特許文献１においては、上記実負荷と略同時に、実際のバルブタイミングを変更させることができるため、過渡運転時に可変バルブタイミング機構の応答遅れによる燃焼状態の悪化を防止することが可能となっている。   For example, in Patent Document 1, in transient operation, the timing at which the actual throttle valve opening changes after the accelerator opening changes, and the timing at which the actual valve timing changes after the target valve timing changes. Is disclosed in which the actual load (actual intake pressure) that changes in accordance with the actual throttle valve opening and the actual valve timing are synchronized and changed substantially simultaneously. . In Patent Document 1, since the actual valve timing can be changed almost simultaneously with the actual load, it is possible to prevent deterioration of the combustion state due to a response delay of the variable valve timing mechanism during transient operation. It has become.

特開２００８−２０８７４１号公報JP 2008-208741 A

しかしながら、実際のスロットル弁開度の変化による実吸気圧（実負荷）の変化は、スロットル弁下流の吸気系の容積分だけ遅れて筒内に到達するため、アクセル開度が変化してから実際のスロットル弁開度が変化するタイミングと、目標バルブタイミングが変化してから実際のバルブタイミングが変化するまでのタイミングとを略一致させるだけでは、目標トルクに応じた吸入空気量を得られない虞がある。   However, the change in the actual intake pressure (actual load) due to the actual change in the throttle valve opening arrives in the cylinder with a delay corresponding to the volume of the intake system downstream of the throttle valve. The intake air amount corresponding to the target torque may not be obtained simply by substantially matching the timing at which the throttle valve opening changes and the timing from when the target valve timing changes until the actual valve timing changes. There is.

そこで、本発明は、目標トルクが変化する際には、スロットル弁の開度変化により吸入負圧が変化し始めるタイミングと機関弁のバルブタイミングが変化し始めるタイミングとが同期するように、可変バルブタイミング機構とスロットル弁を制御し、上記目標トルクが増加する加速時には、目標スロットル弁開度を定常状態に比べて大きくなるように補正し、上記目標トルクが減少する減速時には、目標スロットル弁開度を定常状態に比べて小さくなるように補正することを特徴としている。   Therefore, the present invention provides a variable valve so that when the target torque changes, the timing at which the suction negative pressure begins to change due to the change in the opening of the throttle valve is synchronized with the timing at which the valve timing of the engine valve starts to change. Controls the timing mechanism and throttle valve, corrects the target throttle valve opening to be larger than the steady state during acceleration when the target torque increases, and sets the target throttle valve opening during deceleration when the target torque decreases. Is corrected to be smaller than the steady state.

本発明によれば、スロットル弁からシリンダに至る吸気系の容積に起因する吸入負圧の応答遅れを補正（改善）することができるため、過渡時において、内燃機関の運転性能を悪化させることなく、内燃機関を制御することが可能となる。   According to the present invention, the response delay of the suction negative pressure caused by the volume of the intake system from the throttle valve to the cylinder can be corrected (improved), so that the operating performance of the internal combustion engine is not deteriorated during the transition. It becomes possible to control the internal combustion engine.

本発明が適用される内燃機関の全体構成を示したシステム図。1 is a system diagram showing the overall configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied. 目標トルクが変化する過渡時の制御の流れを示したブロック図。The block diagram which showed the flow of control at the time of the transition in which target torque changes. 開度補正量を算出する際の手順を示したブロック図。The block diagram which showed the procedure at the time of calculating opening correction amount. 目標トルクが変化する過渡時の制御を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the control at the time of the transition in which a target torque changes. 吸気弁のバルブタイミングと吸入負圧との相関を模式的に示した説明図。Explanatory drawing which showed typically the correlation of the valve timing of an intake valve, and an intake negative pressure.

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が適用された内燃機関１の全体構成を示したシステム図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram showing the overall configuration of an internal combustion engine 1 to which the present invention is applied.

車両用の火花点火式ガソリン機関からなる内燃機関１の燃焼室２には、吸気通路３を介して空気（吸気）が導入される。燃焼室２は、シリンダヘッド４と、シリンダブロック５と、このシリンダブロック５のシリンダ６内に嵌合するピストン７により構成される。この燃焼室２からは、排気通路８を介して排気が排出される。また、各気筒の燃焼室２毎に、点火プラグ９が設けられている。   Air (intake air) is introduced into the combustion chamber 2 of the internal combustion engine 1, which is a spark ignition gasoline engine for vehicles, through an intake passage 3. The combustion chamber 2 includes a cylinder head 4, a cylinder block 5, and a piston 7 that fits into a cylinder 6 of the cylinder block 5. Exhaust gas is discharged from the combustion chamber 2 through the exhaust passage 8. A spark plug 9 is provided for each combustion chamber 2 of each cylinder.

吸気通路３は、シリンダヘッド４内に形成された各気筒毎の吸気ポート１０と、各吸気ポート１０に接続される吸気マニホールド１１と、を含んで構成されている。   The intake passage 3 includes an intake port 10 for each cylinder formed in the cylinder head 4 and an intake manifold 11 connected to each intake port 10.

吸気マニホールド１１は、各気筒の吸気ポートにそれぞれ接続されるブランチ部１２と、ブランチ部１２の上流側に位置するコレクタ部１３とを有している。   The intake manifold 11 has a branch portion 12 connected to an intake port of each cylinder, and a collector portion 13 located on the upstream side of the branch portion 12.

コレクタ部１３には、コレクタ部１３内の吸気圧を検出する吸気圧センサ１４が設けられている。   The collector unit 13 is provided with an intake pressure sensor 14 that detects the intake pressure in the collector unit 13.

吸気マニホールド１１の上流側には、電動モータ（図示せず）によって駆動される電制のスロットル弁１５が配置されている。スロットル弁１５の開度は、スロットル開度センサ１６によって検出される。   An electrically controlled throttle valve 15 driven by an electric motor (not shown) is disposed upstream of the intake manifold 11. The opening degree of the throttle valve 15 is detected by a throttle opening degree sensor 16.

各気筒の吸気ポート１０には、各気筒毎に燃料を噴射供給するように燃料噴射弁１７が設けられていると共に、その下流端に吸気弁１８が設けられている。   The intake port 10 of each cylinder is provided with a fuel injection valve 17 so as to inject and supply fuel for each cylinder, and an intake valve 18 is provided at the downstream end thereof.

排気通路８は、シリンダヘッド４内に形成された各気筒毎の排気ポート１９と、各排気ポート１９に接続される排気マニホールド２０と、を含んで構成されている。各気筒の排気ポート１９の上流端には、排気弁２１が設けられている。排気マニホールド２０の下流側には、排気浄化用の触媒２２が設けられている。   The exhaust passage 8 includes an exhaust port 19 for each cylinder formed in the cylinder head 4 and an exhaust manifold 20 connected to each exhaust port 19. An exhaust valve 21 is provided at the upstream end of the exhaust port 19 of each cylinder. An exhaust purification catalyst 22 is provided on the downstream side of the exhaust manifold 20.

そして、本実施例においては、吸気弁１８側の動弁機構と、排気弁２１側の動弁機構が、双方ともにバルブタイミングを変更可能な周知の可変バルブタイミング機構２５となっている。   In this embodiment, the valve mechanism on the intake valve 18 side and the valve mechanism on the exhaust valve 21 side are both known variable valve timing mechanisms 25 that can change the valve timing.

可変バルブタイミング機構２５は、機関弁（吸気弁１８または排気弁２１）のリフト中心角の位相をクランクシャフト２３の回転位相に対して連続的に遅進させることが可能なものであり、機関弁のバルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、可変バルブタイミング機構２５により、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角することで、機関弁の開弁時期及び閉弁時期を変化させることが可能となっている。   The variable valve timing mechanism 25 can continuously delay the phase of the lift center angle of the engine valve (intake valve 18 or exhaust valve 21) with respect to the rotation phase of the crankshaft 23. The lift center angle of the valve lift is delayed. That is, by the variable valve timing mechanism 25, the valve opening timing and the valve closing timing of the engine valve can be changed by advancing or retarding the whole without changing the lift characteristic curve itself. .

本実施例における吸気弁１８側の可変バルブタイミング機構２５ａは、ソレノイドバルブ２６により供給油圧を制御することによって、吸気弁１８のバルブタイミングを変更する。可変バルブタイミング機構２５ａの制御状態は、吸気カムシャフト２７の回転位置に応答する吸気カムシャフトセンサ２８によって検出される。この吸気カムシャフトセンサ２８により、吸気弁１８の開弁時期や閉弁時期等が検出可能となっている。   The variable valve timing mechanism 25 a on the intake valve 18 side in this embodiment changes the valve timing of the intake valve 18 by controlling the hydraulic pressure supplied by the solenoid valve 26. The control state of the variable valve timing mechanism 25 a is detected by an intake camshaft sensor 28 that responds to the rotational position of the intake camshaft 27. The intake camshaft sensor 28 can detect the opening timing and closing timing of the intake valve 18.

本実施例における排気弁２１側の可変バルブタイミング機構２５ｂは、ソレノイドバルブ３０により供給油圧を制御することによって、排気弁２１のバルブタイミングを変更する。可変バルブタイミング機構２５ｂの制御状態は、排気カムシャフト３１の回転位置に応答する排気カムシャフトセンサ３２によって検出される。この排気カムシャフトセンサ３２により、排気弁２１の開弁時期や閉弁時期等が検出可能となっている。   The variable valve timing mechanism 25b on the exhaust valve 21 side in this embodiment changes the valve timing of the exhaust valve 21 by controlling the hydraulic pressure supplied by the solenoid valve 30. The control state of the variable valve timing mechanism 25 b is detected by an exhaust camshaft sensor 32 that responds to the rotational position of the exhaust camshaft 31. The exhaust camshaft sensor 32 can detect the opening timing and closing timing of the exhaust valve 21.

なお、このような可変バルブタイミング機構２５としては、ベーンを用いたタイプ、ヘリカルスプラインを用いたタイプ等が公知であるが、詳細な説明は省略する。   In addition, as such a variable valve timing mechanism 25, a type using a vane, a type using a helical spline, and the like are known, but a detailed description thereof is omitted.

上述した吸気圧センサ１４、スロットル開度センサ１６、吸気カムシャフトセンサ２８、排気カムシャフトセンサ３２で検出された検出信号は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３５に入力されている。   Detection signals detected by the intake pressure sensor 14, the throttle opening sensor 16, the intake camshaft sensor 28, and the exhaust camshaft sensor 32 described above are input to an ECU (engine control unit) 35.

ＥＣＵ３５は、マイクロコンピュータを内蔵し、内燃機関１の種々の制御を行うものであって、各種のセンサからの信号を基に処理を行うようになっている。これら各種のセンサとしては、上述したセンサ類のほかに、吸入空気量を検出するエアフローメータ３６や、クランク角度とともに機関回転速度を検出可能なクランク角センサ３７や、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ３８等からの信号が入力されている。   The ECU 35 incorporates a microcomputer and performs various controls of the internal combustion engine 1, and performs processing based on signals from various sensors. In addition to the sensors described above, these various sensors include an air flow meter 36 that detects the intake air amount, a crank angle sensor 37 that can detect the engine rotational speed together with the crank angle, and an accelerator pedal (not shown). A signal is input from an accelerator opening sensor 38 or the like that detects the amount of depression (accelerator opening).

そして、ＥＣＵ３５では、これらの検出信号に基づいて、燃料噴射弁１７の噴射量や噴射時期、点火プラグ９による点火時期、スロットル弁１５の開度、可変バルブタイミング機構２５ａ、２５ｂによる吸気弁１８と排気弁２１のバルブタイミングなどを制御する。   Based on these detection signals, the ECU 35 determines the injection amount and injection timing of the fuel injection valve 17, the ignition timing by the ignition plug 9, the opening of the throttle valve 15, the intake valve 18 by the variable valve timing mechanisms 25a and 25b, The valve timing of the exhaust valve 21 is controlled.

本実施例のように、機関弁（吸気弁１８または排気弁２１）の動弁機構にバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構２５が適用されている場合、燃焼室２（シリンダ６）内の空気量（吸入空気量）は、スロットル弁１５の開度と機関弁のバルブタイミングの双方によって制御されることになる。   When the variable valve timing mechanism 25 capable of changing the valve timing is applied to the valve operating mechanism of the engine valve (the intake valve 18 or the exhaust valve 21) as in the present embodiment, the combustion chamber 2 (cylinder 6) The air amount (intake air amount) is controlled by both the opening degree of the throttle valve 15 and the valve timing of the engine valve.

そのため、スロットル弁１５の開度とバルブタイミングのどちらか一方でも目標値からずれてしまうと、燃焼室２（シリンダ６）内に実際に吸入される空気量が変化し、燃焼状態が相対的に悪化してしまい、実際に内燃機関から発生するトルク（内燃機関の出力トルク）が目標トルクからずれてしまうことになる。   Therefore, if either the opening degree of the throttle valve 15 or the valve timing deviates from the target value, the amount of air actually taken into the combustion chamber 2 (cylinder 6) changes, and the combustion state is relatively As a result, the torque actually generated from the internal combustion engine (the output torque of the internal combustion engine) deviates from the target torque.

ここで、スロットル弁１５の開度の変化による吸入負圧の変化は、スロットル弁１５から燃焼室２（シリンダ６）に至るスロットル弁１５下流の吸気系の容積（吸気マニホールド１１及び各気筒の吸気ポート１０の容積）分だけ遅れて燃焼室２（シリンダ６）に到達することになる。そのため、過渡時においては、スロットル弁１５の開度変化により吸入負圧が変化し始めるタイミングと吸気弁１８のバルブタイミングが変化し始めるタイミングとを同期させるだけでは、スロットル弁１５の開度に変化に対して吸入負圧の変化が追従しなくなり、目標トルクに応じた吸入空気量を得られない可能性がある。   Here, the change in the intake negative pressure due to the change in the opening of the throttle valve 15 is caused by the volume of the intake system downstream from the throttle valve 15 to the combustion chamber 2 (cylinder 6) (the intake manifold 11 and the intake air of each cylinder). The combustion chamber 2 (cylinder 6) is reached with a delay of the volume of the port 10). Therefore, at the time of transition, the opening degree of the throttle valve 15 is changed only by synchronizing the timing at which the suction negative pressure starts to change due to the opening degree change of the throttle valve 15 and the timing at which the valve timing of the intake valve 18 starts to change. However, there is a possibility that the intake air amount corresponding to the target torque cannot be obtained because the change in the suction negative pressure does not follow.

そこで、本実施例では、目標トルクが変化する過渡時において、スロットル弁１５の開度変化によりスロットル弁１５下流側の吸入負圧が変化し始めるタイミングと、吸気弁１８のバルブタイミングが変化し始めるタイミングとが同期するように、可変バルブタイミング機構２５ａとスロットル弁１５を制御するとともに、スロットル弁１５の目標開度を過渡の状態に応じて増減補正する。すなわち、目標トルクが増加する加速時には、目標トルクに対して、スロットル弁１５の開度が定常状態に比べて大きくなるよう補正することで、吸入負圧の増加量を大きくする。また、目標トルクが減少する減速時には、目標トルクに対して、スロットル弁１５の開度が定常状態に比べて小さくなるよう補正することで、吸入負圧の減少量を大きくする。   Therefore, in the present embodiment, at the time of transition in which the target torque changes, the timing at which the suction negative pressure on the downstream side of the throttle valve 15 starts to change due to the change in the opening of the throttle valve 15 and the valve timing at the intake valve 18 start to change. The variable valve timing mechanism 25a and the throttle valve 15 are controlled so that the timing is synchronized, and the target opening degree of the throttle valve 15 is corrected to increase or decrease according to the transient state. That is, at the time of acceleration at which the target torque increases, the amount of increase in the suction negative pressure is increased by correcting the target torque so that the opening of the throttle valve 15 is larger than that in the steady state. Further, at the time of deceleration at which the target torque decreases, the amount of decrease in the suction negative pressure is increased by correcting the target torque so that the opening of the throttle valve 15 becomes smaller than that in the steady state.

これによって、過渡時において、スロットル弁１５から燃焼室２（シリンダ６）に至る吸気系の容積に起因する吸入負圧の変化の応答遅れを補正（改善）することができ、運転性能を悪化させることなく内燃機関１を制御することが可能となる。   This makes it possible to correct (improve) the response delay of the change in the intake negative pressure caused by the volume of the intake system from the throttle valve 15 to the combustion chamber 2 (cylinder 6) during the transition, and deteriorate the driving performance. It becomes possible to control the internal combustion engine 1 without this.

図２は、目標トルクが変化する過渡時の制御の流れを示したブロック図である。
Ｓ１では、アクセル開度に応じて目標トルクを算出する。Ｓ２では、スロットル弁１５の開度変化が、後述するスロットル開度補正を実施しても、スロットル弁１５の応答限界を超えることがないように、Ｓ１で算出された目標トルクの変化量を制限する。すなわち、Ｓ２では、スロットル弁１５の応答限界を超えないように、Ｓ１で算出された目標トルクを補正して制御目標トルクを算出する。これにより、目標とするスロットル弁１５の開度に、実際のスロットル弁１５の開度が追従できなくなることが防止され、狙いとする吸入負圧の応答性に対して実際の吸入負圧の応答性を精度よく追従させることが可能となる。 FIG. 2 is a block diagram showing the flow of control during a transition in which the target torque changes.
In S1, the target torque is calculated according to the accelerator opening. In S2, the amount of change in the target torque calculated in S1 is limited so that the change in the opening of the throttle valve 15 does not exceed the response limit of the throttle valve 15 even if the throttle opening correction described later is performed. To do. That is, in S2, the control target torque is calculated by correcting the target torque calculated in S1 so as not to exceed the response limit of the throttle valve 15. This prevents the actual opening of the throttle valve 15 from following the target opening of the throttle valve 15, and the response of the actual suction negative pressure to the response of the target suction negative pressure. It is possible to accurately follow the performance.

Ｓ３では、Ｓ２で算出された制御目標トルクに基づいて、吸気弁１８の目標バルブタイミングを算出する。   In S3, the target valve timing of the intake valve 18 is calculated based on the control target torque calculated in S2.

Ｓ４では、Ｓ２で算出された制御目標トルクに基づいて、スロットル弁１５の目標開度を算出する。   In S4, the target opening of the throttle valve 15 is calculated based on the control target torque calculated in S2.

Ｓ５では、Ｓ４で算出されたスロットル弁１５の目標開度を、Ｓ６で算出されたスロットル弁１５の開度補正量（後述）を用いて補正して、最終目標開度を算出する。   In S5, the final opening degree is calculated by correcting the target opening degree of the throttle valve 15 calculated in S4 using the opening degree correction amount (described later) of the throttle valve 15 calculated in S6.

Ｓ７では、吸入負圧が変化し始めるタイミングと吸気弁１８のバルブタイミングが変化し始めるタイミングとが同期するように無駄時間補正を行う。すなわち、可変バルブタイミング機構２５ａにバルブタイミングを変更する制御指令を出してから、実際に吸気弁１８のバルブタイミングが変化し始めるまでの遅れ時間を算出し、スロットル弁１５の開度を最終目標開度とする制御指令を出してから実際にスロットル弁１５下流側の吸入負圧が変化し始めるタイミングと、吸気弁１８のバルブタイミングを目標バルブタイミングとする制御指令を出してから実際に吸気弁１８のバルブタイミングが変化し始めるタイミングとが同期するように、可変バルブタイミング機構２５ａ及びスロットル弁１５を駆動するタイミングを算出する。なお、スロットル弁１５は、可変バルブタイミング機構２５ａよりも応答性が良いため、本実施例では、目標トルクが変更されると、可変バルブタイミング機構２５ａにバルブタイミングを変更する制御指令を出してから、スロットル弁１５に開度を変更する制御指令を出している。また、本実施例における可変バルブタイミング機構２５は、油圧駆動されるものであるが、電気モータ等により駆動される電制の可変バルブタイミング機構であっても、その応答性はスロットル弁１５に比べて遅くなる。   In S7, dead time correction is performed so that the timing at which the intake negative pressure starts to change and the timing at which the valve timing of the intake valve 18 starts to change are synchronized. That is, the delay time from when the control command for changing the valve timing is issued to the variable valve timing mechanism 25a until the valve timing of the intake valve 18 actually starts to change is calculated, and the opening degree of the throttle valve 15 is set to the final target opening. After the control command is issued, the timing at which the suction negative pressure on the downstream side of the throttle valve 15 actually starts to change and the control command with the valve timing of the intake valve 18 as the target valve timing are issued, and then the intake valve 18 is actually The timing for driving the variable valve timing mechanism 25a and the throttle valve 15 is calculated so that the timing at which the valve timing begins to change is synchronized. Since the throttle valve 15 is more responsive than the variable valve timing mechanism 25a, in this embodiment, when the target torque is changed, a control command for changing the valve timing is issued to the variable valve timing mechanism 25a. A control command to change the opening degree is issued to the throttle valve 15. The variable valve timing mechanism 25 in the present embodiment is hydraulically driven. However, even in the case of an electrically controlled variable valve timing mechanism driven by an electric motor or the like, the response is higher than that of the throttle valve 15. Will be late.

そして、Ｓ８及びＳ９では、吸入負圧が変化し始めるタイミングと吸気弁１８のバルブタイミングが変化し始めるタイミングとが同期するように、可変バルブタイミング機構２５ａ及びスロットル弁１５を駆動する。また、スロットル弁１５については、開度補正量（後述）を用いて補正された最終目標開度となるように制御される。   In S8 and S9, the variable valve timing mechanism 25a and the throttle valve 15 are driven so that the timing at which the intake negative pressure begins to change and the timing at which the valve timing of the intake valve 18 begins to change are synchronized. Further, the throttle valve 15 is controlled so that the final target opening is corrected using an opening correction amount (described later).

図３は、上述したＳ６の開度補正量を算出する際の手順を示したブロック図である。Ｓ６１では、応答協調制御許可判定を実施する。すなわち、過渡時においてスロットル弁１５の開度補正量を算出し、スロットル弁１５から燃焼室２（シリンダ６）に至る吸気系の容積に起因する吸入負圧の変化の応答遅れを補正（改善）してもよい状況であるか否かを判定する。   FIG. 3 is a block diagram showing a procedure for calculating the opening correction amount of S6 described above. In S61, a response cooperative control permission determination is performed. That is, the amount of correction of the opening of the throttle valve 15 is calculated during the transition, and the response delay of the change in intake negative pressure caused by the volume of the intake system from the throttle valve 15 to the combustion chamber 2 (cylinder 6) is corrected (improved). It is determined whether or not the situation is acceptable.

具体的には、例えば、吸入負圧が不安定な場合や、吸気弁１８のバルブタイミングが変化しない場合や、車載バッテリ（図示せず）のバッテリ電圧が所定電圧未満の場合に、応答協調制御が禁止されるようになっている。   Specifically, for example, when the intake negative pressure is unstable, when the valve timing of the intake valve 18 does not change, or when the battery voltage of the in-vehicle battery (not shown) is less than a predetermined voltage, the response cooperative control Is now prohibited.

吸入負圧が不安定な場合、過渡時におけるスロットル弁１５の目標開度の補正を許可すると、定常安定状態になるまでの時間が増加してしまうので、このような事態を回避するために、応答協調制御が禁止される。例えば、内燃機関１の始動直後においては、吸入負圧が不安定なので応答協調制御が禁止される。   When the suction negative pressure is unstable, if the correction of the target opening of the throttle valve 15 at the time of transition is allowed, the time until the steady stable state is increased. In order to avoid such a situation, Response coordination control is prohibited. For example, immediately after the internal combustion engine 1 is started, response negative control is prohibited because the suction negative pressure is unstable.

目標トルクが変化するものの、吸気弁１８のバルブタイミングが変化しないような場合、吸入負圧が変化し始めるタイミングを合わせる対象がないので、応答協調制御が禁止される。これにより、スロットル弁１５が電制スロットル弁の場合、スロットル弁１５の開度補正を実施しない分、消費電力を低減することが可能となる。   When the target torque changes but the valve timing of the intake valve 18 does not change, there is no target to match the timing at which the intake negative pressure starts to change, and therefore response cooperative control is prohibited. As a result, when the throttle valve 15 is an electrically controlled throttle valve, the power consumption can be reduced by not performing the opening degree correction of the throttle valve 15.

また、スロットル弁１５が電制スロットル弁の場合、バッテリ電圧が低下しているときに過渡時におけるスロットル弁１５の目標開度の補正を許可すると、スロットル弁１５の目標開度に対して実際の開度の追従性が電圧不足により悪化している状態で、スロットル弁１５の目標開度を過渡の状態に応じて増減補正することにより、意図しないトルク変動により運転性が悪化する可能性があるので、このような事態を回避するために、応答協調制御が禁止される。   Further, when the throttle valve 15 is an electrically controlled throttle valve, if the correction of the target opening of the throttle valve 15 at the time of transition is allowed when the battery voltage is lowered, the actual opening with respect to the target opening of the throttle valve 15 is allowed. In a state where the followability of the opening degree is deteriorated due to insufficient voltage, the drivability may be deteriorated due to unintended torque fluctuation by correcting the target opening degree of the throttle valve 15 to increase or decrease according to the transient state. Therefore, in order to avoid such a situation, response cooperative control is prohibited.

応答協調制御許可判定の結果、応答協調制御が許可された場合はＳ６２へ進み、応答協調制御が許可されない場合は、スロットル弁１５の開度補正量を算出しない。つまり、応答協調制御が許可されない場合は、上述したＳ５にて、Ｓ４で算出されたスロットル弁１５の目標開度を、最終目標開度とする。   As a result of the response cooperative control permission determination, if the response cooperative control is permitted, the process proceeds to S62, and if the response cooperative control is not permitted, the opening correction amount of the throttle valve 15 is not calculated. That is, when the response cooperative control is not permitted, the target opening of the throttle valve 15 calculated in S4 is set as the final target opening in S5 described above.

Ｓ６２では、機関回転速度と目標トルクから決まる過渡時の目標吸入空気量の変化量を算出する。   In S62, the change amount of the target intake air amount at the time of transition determined from the engine speed and the target torque is calculated.

Ｓ６３では、スロットル弁１５下流の吸気容積（スロットル弁１５から燃焼室２に至る吸気系の容積）を読み込む。   In S63, the intake volume downstream of the throttle valve 15 (the volume of the intake system from the throttle valve 15 to the combustion chamber 2) is read.

Ｓ６４では、Ｓ６２で算出された過渡時の目標吸入空気量と、Ｓ６３で検出された吸気容積とに基づいて、スロットル弁１５の開度補正量を算出する。この開度補正量は、Ｓ６２で算出された過渡時における目標吸入空気量の変化量が大きくなるほど大きくなるよう設定される。   In S64, the opening correction amount of the throttle valve 15 is calculated based on the target intake air amount at the time of transition calculated in S62 and the intake volume detected in S63. The opening correction amount is set to increase as the amount of change in the target intake air amount during the transition calculated in S62 increases.

なお、本実施例では、スロットル弁１５下流側の吸気通路長は一定であるが、例えば各気筒の実質的な吸気管長を運転状態に応じて切り換えられるような場合には、運転状態に応じてスロットル弁１５下流の実質的な吸気容積が変化することなる。このように運転状態に応じてスロットル弁１５下流の実質的な吸気容積を変化させる可変吸気システムに適用されるような場合には、Ｓ６３で検出された吸気容積が大きくなるほど、開度補正量は大きくなるよう設定される。   In this embodiment, the intake passage length on the downstream side of the throttle valve 15 is constant. For example, when the substantial intake pipe length of each cylinder can be switched according to the operating state, the intake passage length depends on the operating state. The substantial intake volume downstream of the throttle valve 15 changes. Thus, when applied to a variable intake system that changes the substantial intake volume downstream of the throttle valve 15 in accordance with the operating state, the opening correction amount increases as the intake volume detected in S63 increases. Set to be larger.

このようにして開度補正量を設定することで、内燃機関の運転領域や吸気容積によらず、吸入負圧の変化の応答遅れを補正（改善）することが可能となる。   By setting the opening correction amount in this way, it becomes possible to correct (improve) the response delay of the change in the intake negative pressure regardless of the operating region of the internal combustion engine and the intake volume.

図４は、目標トルクが変化する過渡時の制御を示すタイミングチャートである。時刻ｔ１において目標トルクが増加すると、スロットル弁１５の開度補正量が変化する。そして、この開度補正量により、スロットル弁１５の最終目標開度が増量補正される。加速時には、目標トルクに対して、スロットル弁１５の開度が定常状態に比べて大きくなり、吸入負圧の増加量が大きくなるように、スロットル弁１５の開度補正量が設定される。なお、図４中に破線で示した特性線Ａは、定常状態において目標トルクを実現するためのスロット弁１５の開度を示したものである。   FIG. 4 is a timing chart showing control at the time of transition in which the target torque changes. When the target torque increases at time t1, the opening correction amount of the throttle valve 15 changes. Then, the final target opening of the throttle valve 15 is corrected to increase by this opening correction amount. At the time of acceleration, the opening correction amount of the throttle valve 15 is set so that the opening of the throttle valve 15 becomes larger than the steady state with respect to the target torque, and the increase amount of the suction negative pressure is increased. A characteristic line A indicated by a broken line in FIG. 4 indicates the opening of the slot valve 15 for realizing the target torque in a steady state.

ここで、可変バルブタイミング機構２５ａには、時刻ｔ１にて、吸気弁１８のバルブタイミングが制御目標トルクに応じた目標バルブタイミングとなるように制御指令が出される。その結果、時刻ｔ２にて、吸気弁１８の実際のバルブタイミングが変化し始める。つまり、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間が可変バルブタイミング機構２５ａの遅れ時間（無駄時間）となっている。この遅れ時間は、例えば、機関回転速度と油温と可変バルブタイミング機構２５ａを制御する方向が進角側なのか遅角側なのか等に応じて予め算出される。   Here, a control command is issued to the variable valve timing mechanism 25a so that the valve timing of the intake valve 18 becomes a target valve timing corresponding to the control target torque at time t1. As a result, the actual valve timing of the intake valve 18 starts to change at time t2. That is, the time from time t1 to time t2 is the delay time (dead time) of the variable valve timing mechanism 25a. This delay time is calculated in advance according to, for example, whether the engine speed, the oil temperature, and the direction in which the variable valve timing mechanism 25a is controlled are the advance side or the retard side.

そして、予め算出された可変バルブタイミング機構２５ａの遅れ時間から、時刻ｔ２にて、吸気弁１８のバルブタイミングが実際に変化し始めるタイミングと、スロットル弁１５の開度変化によりスロットル弁１５下流側の吸入負圧が実際に変化し始めるタイミングと、が同期するように、スロットル弁１５を制御する。   Then, from the delay time of the variable valve timing mechanism 25a calculated in advance, the timing at which the valve timing of the intake valve 18 actually begins to change at time t2 and the downstream side of the throttle valve 15 due to the change in the opening of the throttle valve 15 The throttle valve 15 is controlled so that the timing at which the suction negative pressure actually starts to change is synchronized.

時刻ｔ４において目標トルクが減少すると、スロットル弁１５の開度補正量が変化する。そして、この開度補正量により、スロットル弁１５の最終目標開度が減量補正される。減速時には、目標トルクに対して、スロットル弁１５の開度が定常状態に比べて小さくなり、吸入負圧の減少量が大きくなるように、スロットル弁１５の開度補正量が設定される。   When the target torque decreases at time t4, the opening correction amount of the throttle valve 15 changes. Then, the final target opening of the throttle valve 15 is corrected to decrease by this opening correction amount. At the time of deceleration, the opening degree correction amount of the throttle valve 15 is set so that the opening degree of the throttle valve 15 becomes smaller than the steady state and the reduction amount of the suction negative pressure becomes larger than the target torque.

可変バルブタイミング機構２５ａには、時刻ｔ４にて、吸気弁１８のバルブタイミングが制御目標トルクに応じた目標バルブタイミングとなるように制御指令が出される。その結果、時刻ｔ５にて、吸気弁１８の実際のバルブタイミングが変化し始める。   A control command is issued to the variable valve timing mechanism 25a so that the valve timing of the intake valve 18 becomes a target valve timing corresponding to the control target torque at time t4. As a result, the actual valve timing of the intake valve 18 starts to change at time t5.

そして、予め算出された可変バルブタイミング機構２５ａの遅れ時間から、時刻ｔ５にて、吸気弁１８のバルブタイミングが実際に変化し始めるタイミングと、スロットル弁１５の開度変化によりスロットル弁１５下流側の吸入負圧が実際に変化し始めるタイミングと、が同期するように、スロットル弁１５を制御する。   Then, from the delay time of the variable valve timing mechanism 25a calculated in advance, the timing at which the valve timing of the intake valve 18 starts to change at time t5 and the downstream side of the throttle valve 15 due to the change in the opening of the throttle valve 15 The throttle valve 15 is controlled so that the timing at which the suction negative pressure actually starts to change is synchronized.

なお、目標トルクが変化する過度時において、本実施例では、スロットル弁１４の目標開度が過渡状態に応じた開度補正量により補正されているので、スロットル弁１５から燃焼室２（シリンダ６）に至る吸気系の容積に起因する吸入負圧の変化の応答遅れを考慮しない場合（図４中に破線で示した特性線Ｂ）に比べて、応答性よく吸入負圧を変化させることが可能となっている。   In this embodiment, the target opening of the throttle valve 14 is corrected by the opening correction amount corresponding to the transient state when the target torque changes excessively. The suction negative pressure can be changed with higher responsiveness than when the response delay of the change in the suction negative pressure due to the volume of the intake system to () is not taken into consideration (characteristic line B shown by the broken line in FIG. 4). It is possible.

図５は、吸気弁１８のバルブタイミングと吸入負圧との相関を模式的に示した説明図である。図５中のプロット及びプロットを結ぶ細実線は、定常状態において目標トルクを実現する吸気弁１８のバルブタイミングと吸入負圧の組み合わせを示している。定常状態では、吸気弁１８のバルブタイミングと吸入負圧の組み合わせは、プロットを結ぶ細実線に沿って変化する。   FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the correlation between the valve timing of the intake valve 18 and the intake negative pressure. The thin solid line connecting the plots and the plots in FIG. 5 indicates a combination of the valve timing and the intake negative pressure of the intake valve 18 that achieves the target torque in the steady state. In a steady state, the combination of the valve timing of the intake valve 18 and the suction negative pressure changes along a thin solid line connecting the plots.

図５中の破線は、目標トルクが変化する過渡時において、スロットル弁１５の目標開度を過渡の状態に応じて増減補正せずに、吸気弁１８のバルブタイミングが実際に変化し始めるタイミングと、吸入負圧が実際に変化し始めるタイミングとを単に同期させた場合の吸入負圧と吸気弁１８のバルブタイミングの組み合わせの変化を示す比較例である。この比較例では、スロットル弁１５の目標開度を過渡の状態に応じて増減補正していないので、過渡時において吸入負圧の変化よりも吸気弁１８のバルブタイミングの変化が早くなり、吸気弁１８のバルブタイミングと吸入負圧の組み合わせが、定常状態において目標トルクを実現する吸気弁１８のバルブタイミングと吸入負圧の組み合わせから大きく乖離してしまう。   The broken line in FIG. 5 indicates the timing at which the valve timing of the intake valve 18 actually begins to change without correcting the target opening of the throttle valve 15 in accordance with the transient state during a transition in which the target torque changes. This is a comparative example showing a change in the combination of the suction negative pressure and the valve timing of the intake valve 18 when the timing at which the suction negative pressure actually starts to change is simply synchronized. In this comparative example, since the target opening degree of the throttle valve 15 is not corrected to increase or decrease according to the transient state, the change in the valve timing of the intake valve 18 becomes earlier than the change in the intake negative pressure in the transient state. The combination of the valve timing 18 and the suction negative pressure greatly deviates from the combination of the valve timing of the intake valve 18 and the suction negative pressure that achieves the target torque in the steady state.

一方、上述した本実施例のように、目標トルクが変化する過渡時において、吸気弁１８のバルブタイミングが実際に変化し始めるタイミングと、吸入負圧が実際に変化し始めるタイミングとを同期させ、かつスロットル弁１５の目標開度を過渡の状態に応じて増減補正すると、吸気弁１８のバルブタイミングと吸入負圧の組み合わせは、図５中に太実線で示すように変化することになる。すなわち、本実施例では、過渡時において吸入負圧の変化が吸気弁１８のバルブタイミングの変化に対応するよう補正されるため、過渡時における吸入負圧と吸気弁１８のバルブタイミングの組み合わせを、定常状態において目標トルクを実現する組み合わせに近づけることが可能となる。そのため、過渡時における運転性能を定常時の運転性能に近づけることができ、運転性能の相対的に向上させることができる。また、変化の遅い吸入負圧を、変化の早いバルブタイミングに合わせて補正しているので、運転者の運転要求に速やかに対応することができる。   On the other hand, as in the above-described embodiment, at the time of transition in which the target torque changes, the timing at which the valve timing of the intake valve 18 actually starts to change and the timing at which the intake negative pressure starts to change are synchronized, When the target opening of the throttle valve 15 is corrected to increase or decrease in accordance with the transient state, the combination of the valve timing of the intake valve 18 and the suction negative pressure changes as shown by a bold solid line in FIG. That is, in this embodiment, since the change in the suction negative pressure during the transition is corrected to correspond to the change in the valve timing of the intake valve 18, the combination of the suction negative pressure during the transition and the valve timing of the intake valve 18 is It is possible to approach a combination that achieves the target torque in a steady state. Therefore, the driving performance at the time of transition can be brought close to the driving performance at the steady state, and the driving performance can be relatively improved. Further, since the suction negative pressure that changes slowly is corrected in accordance with the valve timing that changes quickly, it is possible to promptly respond to the driving request of the driver.

なお、目標トルクが減少する減速時において、スロットル弁１５の目標開度は制御上全閉となり吸入空気量がゼロとなるように制御されるが、実際にはスロットル弁１５は全閉とはなっておらず、わずかに開弁した状態となっている。そこで、目標トルクが減少する減速時においては、スロットル弁開度の時間面積が増加するように、スロットル弁１５を制御すれば、吸入負圧の応答性を向上させる上で有利である。具体的には、スロットル弁１５の最終目標開度が全閉となっている期間の間にスロットル弁１５を通過した空気量が相殺されるように、スロットル弁１５が全閉状態から開弁するタイミングを遅らせるようにすればよい。   At the time of deceleration at which the target torque decreases, the target opening of the throttle valve 15 is controlled so as to be fully closed and the intake air amount becomes zero. However, the throttle valve 15 is actually fully closed. It is not open and is in a slightly opened state. Therefore, at the time of deceleration at which the target torque decreases, controlling the throttle valve 15 so as to increase the time area of the throttle valve opening is advantageous in improving the response of the suction negative pressure. Specifically, the throttle valve 15 is opened from the fully closed state so that the amount of air that has passed through the throttle valve 15 is canceled during the period when the final target opening of the throttle valve 15 is fully closed. What is necessary is just to delay timing.

本実施例では、吸気弁１８側及び排気弁２１側の双方の動弁機構が可変バルブタイミング機構２５となっているが、吸気弁１８側及び排気弁２１側の動弁機構のうちの双方が可変バルブタイミング機構２５である必要はなく、たとえば吸気弁１８側の動弁機構のみを可変バルブタイミング機構２５とし、排気弁２１側の動弁機構を、そのバルブリフト特性が常に一定となる、いわゆる直動型のものとしてもよい。   In the present embodiment, both the valve mechanisms on the intake valve 18 side and the exhaust valve 21 side are the variable valve timing mechanism 25, but both of the valve mechanisms on the intake valve 18 side and the exhaust valve 21 side are There is no need for the variable valve timing mechanism 25. For example, only the valve mechanism on the intake valve 18 side is used as the variable valve timing mechanism 25, and the valve lift characteristic on the valve mechanism on the exhaust valve 21 side is always constant. It may be a direct acting type.

また、上述した実施例では、吸入負圧が変化し始めるタイミングと吸気弁１８のバルブタイミングが変化し始めるタイミングとを同期させ、過渡の状態に応じてスロットル弁１５の目標開度を増減補正しているが、吸入負圧が変化し始めるタイミングと排気弁２１のバルブタイミングが変化し始めるタイミングとを同期させ、過渡の状態に応じてスロットル弁１５の目標開度を増減補正するようにしてもよい。そして、吸入負圧が変化し始めるタイミングと吸気弁１８及び排気弁２１のバルブタイミングが変化し始めるタイミングとを同期させるようにしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the timing at which the intake negative pressure starts to change and the timing at which the intake valve 18 starts to change are synchronized, and the target opening of the throttle valve 15 is corrected to increase or decrease according to the transient state. However, the timing at which the suction negative pressure starts to change and the timing at which the valve timing of the exhaust valve 21 starts to change are synchronized, and the target opening of the throttle valve 15 is corrected to increase or decrease according to the transient state. Good. Then, the timing at which the intake negative pressure begins to change may be synchronized with the timing at which the valve timings of the intake valve 18 and the exhaust valve 21 start to change.

１…内燃機関
２…燃焼室
６…シリンダ
１５…スロットル弁
１８…吸気弁
２５ａ…可変バルブタイミング機構
３５…ＥＣＵ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Combustion chamber 6 ... Cylinder 15 ... Throttle valve 18 ... Intake valve 25a ... Variable valve timing mechanism 35 ... ECU

Claims (8)

機関弁のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構と、吸入空気量を調整するスロットル弁と、運転状態に応じて内燃機関に要求される目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、を有し、
上記目標トルクに応じて上記機関弁のバルブタイミングと上記スロットル弁の開度を制御する内燃機関の制御装置において、
上記目標トルクが変化する際には、上記スロットル弁の開度変化により吸入負圧が変化し始めるタイミングと上記機関弁のバルブタイミングが変化し始めるタイミングとが同期するように、上記可変バルブタイミング機構と上記スロットル弁を制御し、
上記目標トルクが増加する加速時には、目標スロットル弁開度を定常状態に比べて大きくなるように補正し、
上記目標トルクが減少する減速時には、目標スロットル弁開度を定常状態に比べて小さくなるように補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A variable valve timing mechanism capable of changing the valve timing of the engine valve, a throttle valve for adjusting the intake air amount, and target torque calculation means for calculating a target torque required for the internal combustion engine according to the operating state ,
In a control device for an internal combustion engine that controls the valve timing of the engine valve and the opening of the throttle valve according to the target torque,
When the target torque changes, the variable valve timing mechanism is arranged so that the timing at which the intake negative pressure starts to change due to the change in the throttle valve opening is synchronized with the timing at which the valve timing of the engine valve starts to change. And controlling the throttle valve,
At the time of acceleration when the target torque increases, the target throttle valve opening is corrected so as to be larger than the steady state,
A control apparatus for an internal combustion engine, wherein the target throttle valve opening is corrected to be smaller than that in a steady state at the time of deceleration when the target torque is reduced. 過渡時における上記スロットル弁の開度補正量は、機関回転速度と目標トルクに応じて算出され、機関回転速度と目標トルクから決まる過渡時の目標吸入空気量の変化量が大きくなるほど大きくなるよう設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。   The throttle valve opening correction amount at the time of transition is calculated according to the engine speed and target torque, and is set to increase as the amount of change in the target intake air amount at the time of transition determined from the engine speed and target torque increases. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein 上記内燃機関は、スロットル弁下流側の吸気流路長を変更可能な可変吸気機構を備え、
過渡時における上記スロットル弁の開度補正量は、機関回転速度と目標トルクとスロットル弁下流側の吸気容積に応じて算出され、機関回転速度と目標トルクから決まる過渡時の目標吸入空気量の変化量が大きくなるほど、または上記吸気容積が大きくなるほど、大きくなるよう設定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine includes a variable intake mechanism that can change the intake flow path length on the downstream side of the throttle valve,
The throttle valve opening correction amount at the time of transition is calculated according to the engine speed, target torque, and intake volume downstream of the throttle valve, and changes in the target intake air amount at the time of transition determined from the engine speed and target torque 2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control device is set to increase as the amount increases or as the intake volume increases. 目標スロットル弁開度の変化が上記スロットル弁の応答限界を超えないように、上記目標トルクの変化量を制限することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a change amount of the target torque is limited so that a change in the target throttle valve opening does not exceed a response limit of the throttle valve. . 減速時においては、スロットル弁開度の時間面積を増加させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   5. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the time area of the throttle valve opening is increased during deceleration. 吸入負圧が安定した状態のときに、上記目標スロットル弁開度の補正を許可することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   6. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein correction of the target throttle valve opening is permitted when the suction negative pressure is in a stable state. 上記機関弁のバルブタイミングが変化する際に、上記目標スロットル弁開度の補正を許可することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein correction of the target throttle valve opening is permitted when the valve timing of the engine valve changes. 上記スロットル弁は、電制スロットル弁であり、バッテリ電圧が所定電圧以上の場合に、上記目標スロットル弁開度の補正を許可することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the throttle valve is an electric throttle valve, and permits correction of the target throttle valve opening when the battery voltage is equal to or higher than a predetermined voltage. Engine control device.
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