JP2018162672A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、4サイクル内燃機関の始動時にクランク角を確定し、当該確定したクランク角に基づいて内燃機関を制御する、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 that determines a crank angle when starting a four-cycle internal combustion engine and controls the internal combustion engine based on the determined crank angle.
従来から知られるこの種の内燃機関の制御装置の一つ(以下、「従来装置」と称呼する。)は、吸気側可変バルブタイミング機構(以下、単に「吸気側VVT」とも称呼する。)の駆動源として電動モータを採用している。従来装置は、吸気側VVTを電動モータの力で機構上の最遅角位置に押し付けるように制御することによりカム位相を変化しない状態としながら、カムポジションセンサからの信号(カム信号)に基づいてクランク角を確定する。 One conventionally known control device for an internal combustion engine of this type (hereinafter referred to as “conventional device”) is an intake side variable valve timing mechanism (hereinafter also simply referred to as “intake side VVT”). An electric motor is adopted as a drive source. Based on a signal (cam signal) from the cam position sensor, the conventional apparatus controls the intake side VVT to be pressed against the most retarded position on the mechanism by the force of the electric motor while keeping the cam phase unchanged. Determine the crank angle.
内燃機関の始動時には、カム信号に基づいて早期且つ正確にクランク角を確定させることが望ましい。内燃機関の始動時において、従来装置のように電動モータの力で吸気側VVTを最遅角位置に押し付けることによりカム位相を変化しない状態とすれば、カム信号に基づいて早期且つ正確にクランク角を確定することができる。 When starting the internal combustion engine, it is desirable to determine the crank angle early and accurately based on the cam signal. When the internal combustion engine is started, if the cam phase is not changed by pressing the intake side VVT to the most retarded angle position by the electric motor force as in the conventional device, the crank angle can be detected quickly and accurately based on the cam signal. Can be confirmed.
しかしながら、この方法によれば、内燃機関の始動時には、常に電動モータの力で吸気側VVTを最遅角位置に押し付けるので消費電力が大きくなり、結果として、燃費の悪化を招く。特に、ハイブリッド車両においては、内燃機関の停止及び始動が頻繁に行われるので、従来装置によると蓄電池の残容量が小さくなり易い。その結果、蓄電池を充電するために燃料が余分に消費される。 However, according to this method, when the internal combustion engine is started, the intake side VVT is always pressed to the most retarded position by the power of the electric motor, so that the power consumption increases, resulting in deterioration of fuel consumption. In particular, in a hybrid vehicle, since the internal combustion engine is frequently stopped and started, according to the conventional device, the remaining capacity of the storage battery tends to be small. As a result, extra fuel is consumed to charge the storage battery.
本発明は前述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、内燃機関の始動時において、小さい消費電力にて早期且つ正確にクランク角を確定可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to address the above-described problems. That is, one of the objects of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can determine the crank angle quickly and accurately with low power consumption when starting the internal combustion engine.
本発明の内燃機関の制御装置(以下、「本発明装置」とも称呼する。)は、
4サイクル内燃機関の任意の気筒のピストンが圧縮上死点にある時点又は当該時点から720°の範囲内の所定クランク角だけ進角した時点の基準クランク角からのクランク軸の回転角度であるクランク角を確定し、当該確定したクランク角に基づいて内燃機関(1)を制御する、内燃機関の制御装置(20)である。
The control device for an internal combustion engine of the present invention (hereinafter also referred to as “the present invention device”)
Crank that is the rotation angle of the crankshaft from the reference crank angle at the time when the piston of any cylinder of the four-cycle internal combustion engine is at compression top dead center or advanced by a predetermined crank angle within the range of 720 ° from that time A control device (20) for an internal combustion engine that determines an angle and controls the internal combustion engine (1) based on the determined crank angle.
前記クランク軸(2)と、
前記内燃機関の吸気バルブを開閉するためのカムが取り付けられ、前記クランク軸が2回転すると自身が1回転するように前記クランク軸の回転が伝達される吸気側カム軸(6)と、
前記内燃機関の排気バルブを開閉するためのカムが取り付けられ、前記クランク軸が2回転すると自身が1回転するように前記クランク軸の回転が伝達される排気側カム軸(7)と、
前記吸気側カム軸及び前記排気側カム軸のうち一方の第1カム軸の前記クランク軸に対する第1相対回転位相を油圧駆動によって進角又は遅角させて、当該第1カム軸に取り付けられたバルブの開閉タイミングを変化させる油圧駆動式バルブタイミング可変手段(9又は8)と、
前記吸気側カム軸及び前記排気側カム軸のうち他方の第2カム軸の前記クランク軸に対する第2相対回転位相を電動モータによって進角又は遅角させて、当該第2カム軸に取り付けられたバルブの開閉タイミングを変化させる電動駆動式バルブタイミング可変手段(8又は9)と、
外周に等間隔で設けられた複数の歯(22)と、前記外周の一部に形成された前記歯が設けられない領域である欠歯部(23)と、を含み、前記クランク軸と同期回転するクランクローター(21)と、
外周に複数の凸部(第1凸部32、第2凸部34及び第3凸部36)と複数の凹部(第1凹部33、第2凹部35及び第3凹部37)とが交互に設けられ、前記複数の凸部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ(図5(b)を参照。)、前記複数の凹部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ(図5(b)を参照。)、前記第1カム軸と同期回転する第1カムローター(31)と、
外周に複数の凸部(第1凸部32、第2凸部34及び第3凸部36)と複数の凹部(第1凹部33、第2凹部35及び第3凹部37)とが交互に設けられ(図5(b)を参照。)、前記複数の凸部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ(図5(b)を参照。)、前記複数の凹部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ、前記第2カム軸と同期回転する第2カムローター(31)と、
前記クランクローターの歯がクランクローター歯検出部を通過している期間にクランク信号であるパルス(図6(a)を参照。)を出力するクランク角センサ部(12)と、
前記第1カムローターの凸部が第1カムローター凸部検出部を通過している期間に第1カム信号であるパルス(図6(c)乃至図6(g)を参照。)を出力する第1カム角センサ部(11又は10)と、
前記第2カムローターの凸部が第2カムローター凸部検出部を通過している期間に第2カム信号であるパルス(図6(c)乃至図6(g)を参照。)を出力する第2カム角センサ部(10又は11)と、を備える。
The crankshaft (2);
An intake-side camshaft (6) to which a cam for opening and closing an intake valve of the internal combustion engine is attached, and rotation of the crankshaft is transmitted so that the crankshaft rotates once when the crankshaft rotates twice;
An exhaust-side camshaft (7) to which a cam for opening and closing an exhaust valve of the internal combustion engine is attached and the rotation of the crankshaft is transmitted so that the crankshaft rotates once when the crankshaft rotates twice;
The first relative rotation phase of one of the intake camshaft and the exhaust camshaft with respect to the crankshaft is advanced or retarded by hydraulic drive and attached to the first camshaft. Hydraulically driven valve timing variable means (9 or 8) for changing the valve opening and closing timing;
The second relative rotational phase of the other second camshaft of the intake side camshaft and the exhaust side camshaft with respect to the crankshaft is advanced or retarded by an electric motor and attached to the second camshaft. Electrically driven valve timing variable means (8 or 9) for changing the opening and closing timing of the valve;
A plurality of teeth (22) provided at equal intervals on the outer periphery and a missing tooth portion (23) which is a region where the teeth formed on a part of the outer periphery are not provided, and is synchronized with the crankshaft A rotating crank rotor (21);
A plurality of convex portions (first
A plurality of convex portions (first
A crank angle sensor unit (12) that outputs a pulse (see FIG. 6A) that is a crank signal during a period in which the teeth of the crank rotor pass through the crank rotor tooth detection unit;
During the period when the convex portion of the first cam rotor passes through the first cam rotor convex portion detector, a pulse (see FIGS. 6C to 6G) that is a first cam signal is output. A first cam angle sensor (11 or 10);
During the period in which the convex portion of the second cam rotor passes through the second cam rotor convex portion detector, a pulse (see FIGS. 6C to 6G) that is a second cam signal is output. A second cam angle sensor unit (10 or 11).
更に、前記油圧駆動式バルブタイミング可変手段は、
前記クランク軸と同期回転する第1回転体(40)と、
前記第1回転体と同軸上に配置されて、前記第1カム軸と同期回転し、前記第1相対回転位相を変化させるために前記第1回転体に対する相対的な回転位置が変化可能な第2回転体(50)と、
前記第2回転体の前記第1回転体に対する前記相対的な回転位置を油圧駆動によって変化させる油圧駆動機構(25、43及び44)と、
前記第1相対回転位相が所定のロック位相(MLP)となった場合、前記第2回転体の前記第1回転体に対する前記相対的な回転位置を前記ロック位相となる回転位置に機械的に固定することが可能なロック機構(60)と、を備える。
Furthermore, the hydraulically driven valve timing varying means includes:
A first rotating body (40) rotating synchronously with the crankshaft;
The first rotary body is arranged coaxially, rotates synchronously with the first camshaft, and can change a relative rotational position with respect to the first rotary body in order to change the first relative rotational phase. Two rotating bodies (50);
A hydraulic drive mechanism (25, 43 and 44) for changing the relative rotational position of the second rotary body with respect to the first rotary body by hydraulic drive;
When the first relative rotation phase becomes a predetermined lock phase (MLP), the relative rotation position of the second rotation body with respect to the first rotation body is mechanically fixed to the rotation position serving as the lock phase. A locking mechanism (60) capable of
更に、前記電動駆動式バルブタイミング可変装置は、
前記第2相対回転位相が最進角位相である場合、前記第2相対回転位相が前記進角側に変化することを機械的に規制するとともに、前記第2相対回転位相が最遅角位相である場合、前記第2相対回転位相が前記遅角側に変化することを機械的に規制する規制部を備える。
Furthermore, the electrically driven valve timing variable device is:
When the second relative rotation phase is the most advanced angle phase, the second relative rotation phase is mechanically restricted from changing to the advance angle side, and the second relative rotation phase is the most retarded angle phase. In some cases, a restriction unit is provided that mechanically restricts the second relative rotation phase from changing to the retard side.
前記制御装置には、前記第1相対回転位相が所定の基準位相(中間ロック位相MLP)である場合の前記第1カム信号の各立ち上がり時点に対応するクランク角と、前記第1カム信号の各立ち下がり時点に対応するクランク角と、が予め記憶されるとともに(20、図6(b)及び図6(e))、前記第2相対回転位相が所定の基準位相(最遅角位相)である場合の前記第2カム信号の各立ち上がり時点に対応するクランク角と、前記第2カム信号の各立ち下がり時点に対応するクランク角と、が予め記憶される(20、図6(b)及び図6(f))。 The control device includes a crank angle corresponding to each rising point of the first cam signal when the first relative rotational phase is a predetermined reference phase (intermediate lock phase MLP), and each of the first cam signals. The crank angle corresponding to the falling point is stored in advance (20, FIG. 6 (b) and FIG. 6 (e)), and the second relative rotational phase is a predetermined reference phase (most retarded phase). A crank angle corresponding to each rising point of the second cam signal and a crank angle corresponding to each falling point of the second cam signal in a certain case are stored in advance (20, FIG. 6 (b) and FIG. 6 (f)).
更に、前記制御装置は、
前記内燃機関が停止中であっても、記憶した情報を保持するバックアップメモリ(29)と、
前記第1カム信号の立ち上がりから当該立ち上がりに続く立ち下がりまでの間、又は、前記第1カム信号の立ち下がりから当該立ち下がりに続く立ち上がりまでの間、の前記クランク信号の入力数に基づいて、前記第1カムローター凸部検出部を通過した前記第1カムローターの凸部又は凹部を特定し、前記特定した凸部が前記第1カムローター凸部検出部を通過し終えた時点の第1カム信号の立ち下がり又は前記特定した凹部が前記第1カムローター凸部検出部を通過し終えた時点の第1カム信号の立ち上がり、に対応する前記予め記憶されたクランク角に基づいて、前記クランク角を確定する第1確定手段(20並びに図9及び図11のステップ915)と、
前記第2カム信号の立ち上がりから当該立ち上がりに続く立ち下がりまでの間、又は、前記第2カム信号の立ち下がりから当該立ち下がりに続く立ち上がりまでの間、の前記クランク信号の入力数に基づいて、前記第2カムローター凸部検出部を通過した前記第2カムローターの凸部又は凹部を特定し、前記特定した凸部が前記第2カムローター凸部検出部を通過し終えた時点の第2カム信号の立ち下がり又は前記特定した凹部が前記第2カムローター凸部検出部を通過し終えた時点の第2カム信号の立ち上がり、に対応する前記予め記憶されたクランク角に基づいて、前記クランク角を確定する第2確定手段(20並びに図9及び図11のステップ925)と、
前記内燃機関の停止要求を受け付けた場合、前記内燃機関の停止時の処理を実行する停止処理部(20、図8のステップ800乃至ステップ895及び図10ステップ1000乃至ステップ1095)と、
前記内燃機関の始動要求を受け付けた場合、前記内燃機関の始動時の処理を実行する始動処理部(20、図9のステップ900乃至ステップ995及び図11のステップ1100乃至ステップ1195)と、を備える。
Furthermore, the control device comprises:
A backup memory (29) for holding stored information even when the internal combustion engine is stopped;
Based on the number of inputs of the crank signal from the rise of the first cam signal to the fall following the rise, or from the fall of the first cam signal to the rise following the fall, The first cam rotor convex portion detecting portion that has passed through the first cam rotor convex portion detecting portion is identified, and the first convex portion when the identified convex portion has finished passing through the first cam rotor convex portion detecting portion. Based on the crank angle stored in advance corresponding to the falling edge of the cam signal or the rising edge of the first cam signal at the time when the specified concave portion has passed through the first cam rotor convex portion detector. First confirming means (20 and
Based on the number of inputs of the crank signal from the rise of the second cam signal to the fall following the rise, or from the fall of the second cam signal to the rise following the fall, A second portion at the time when the convex portion or concave portion of the second cam rotor that has passed through the second cam rotor convex portion detecting portion is specified and the specified convex portion has passed through the second cam rotor convex portion detecting portion. Based on the crank angle stored in advance corresponding to the falling edge of the cam signal or the rising edge of the second cam signal at the time when the specified concave portion has passed through the second cam rotor convex portion detector. Second determining means for determining the corner (20 and
A stop processing unit (20,
A start processing unit (20,
更に、前記停止処理部は、
前記第1相対回転位相が前記ロック位相となるように前記第2回転体の前記第1回転体に対する前記相対的な回転位置を、前記油圧駆動機構を用いて変化させ(図8及び図10のステップ805)、
前記第1相対回転位相が前記ロック位相となった場合に前記第2回転体の前記第1回転体に対する前記相対的な回転位置を機械的に固定させるように前記ロック機構を制御し(図8及び図10のステップ815)、
前記内燃機関が停止するまでに前記第1相対回転位相が前記ロック位相となったか否かを判定し(図8のステップ820及び図10のステップ1010)、その判定結果を前記バックアップメモリに記憶し(図8及び図10のステップ825及びステップ840)、
前記内燃機関が停止するまでに前記第1相対回転位相が前記ロック位相とならなかった場合、前記制御装置及び前記電動モータへの電源供給を所定時間(T1又はT2)延長して(図8のステップ830、ステップ845及びステップ850並びに図10のステップ830、ステップ845及びステップ1015)、
前記電源供給が延長されている間に、前記第2相対回転位相が前記最進角位相及び前記最遅角位相のうち一方の位相となるように前記電動モータを制御するように(図8のステップ855及び図10のステップ1020)、構成される。
Furthermore, the stop processing unit
The relative rotational position of the second rotating body with respect to the first rotating body is changed using the hydraulic drive mechanism so that the first relative rotational phase becomes the lock phase (see FIGS. 8 and 10). Step 805),
When the first relative rotation phase becomes the lock phase, the lock mechanism is controlled so as to mechanically fix the relative rotation position of the second rotation body with respect to the first rotation body (FIG. 8). And step 815) of FIG.
It is determined whether or not the first relative rotational phase has become the lock phase before the internal combustion engine stops (
If the first relative rotational phase does not become the lock phase before the internal combustion engine stops, the power supply to the control device and the electric motor is extended for a predetermined time (T1 or T2) (see FIG. 8).
While the power supply is extended, the electric motor is controlled so that the second relative rotational phase is one of the most advanced angle phase and the most retarded angle phase (see FIG. 8). Step 855 and
更に、前記電源供給が延長される所定時間(T1又はT2)は、前記第2相対回転位相が前記最進角位相及び前記最遅角位相のうち他方の位相から前記一方の位相まで変化するまでにかかる時間以上の値に設定される。 Further, during the predetermined time (T1 or T2) during which the power supply is extended, the second relative rotational phase changes from the other phase to the one of the most advanced phase and the most retarded phase. It is set to a value greater than the time it takes.
前記始動処理部は、
前記バックアップメモリに記憶された前記判定結果が、前記内燃機関が停止するまでに前記第1相対回転位相が前記ロック位相となったことを示す場合(図9及び図11のステップ910「Yes」)、前記第1確定手段を用いて前記クランク角を確定し(図9及び図11のステップ915)、
前記バックアップメモリに記憶された前記判定結果が、前記内燃機関が停止するまでに前記第1相対回転位相が前記ロック位相となっていないことを示す場合(図9及び図11のステップ910「No」)、前記一方の位相が前記最進角位相であれば、前記第2相対回転位相が前記進角側に変化するように前記電動モータを回転させ(図11のステップ1105)、前記一方の位相が前記最遅角位相であれば、前記第2相対回転位相が前記遅角側に変化するように前記電動モータを回転させながら(図9のステップ920)、前記第2確定手段を用いて前記クランク角を確定する(図9及び図11のステップ925)ように構成される。
The start processing unit
When the determination result stored in the backup memory indicates that the first relative rotational phase has become the lock phase before the internal combustion engine stops (step 910 “Yes” in FIGS. 9 and 11). The crank angle is determined using the first determination means (step 915 in FIGS. 9 and 11),
When the determination result stored in the backup memory indicates that the first relative rotational phase is not the lock phase before the internal combustion engine stops (Step 910 “No” in FIGS. 9 and 11). ), If the one phase is the most advanced angle phase, the electric motor is rotated so that the second relative rotation phase changes to the advance angle side (
本発明装置によれば、内燃機関が停止するまでに第1相対回転位相がロック位相となっているか否かにかかわらず、内燃機関の始動時には第1確定手段又は第2確定手段によりクランク角が確定される。このため、クランク信号に基づいてクランク角が確定されるよりも早期にクランクが確定できるので、内燃機関の始動を早めることができる。 According to the device of the present invention, regardless of whether or not the first relative rotation phase is the lock phase before the internal combustion engine is stopped, the crank angle is set by the first determination means or the second determination means when the internal combustion engine is started. Confirmed. For this reason, since the crank can be determined earlier than the crank angle is determined based on the crank signal, the start of the internal combustion engine can be accelerated.
更に、第1確定手段によりクランク角が確定される場合、第1相対回転位相がロック位相に機械的に固定されているので、第1相対回転位相がずれることを防止でき、正確にクランクが確定される。更に、第2確定手段によりクランク角が確定される場合、第2相対回転位相が最進角位相又は最遅角位相に維持されるので、第2相対回転位相がずれることが防止でき、正確にクランク角が確定される。 Further, when the crank angle is determined by the first determining means, the first relative rotational phase is mechanically fixed to the lock phase, so that the first relative rotational phase can be prevented from shifting, and the crank is determined accurately. Is done. Further, when the crank angle is determined by the second determining means, the second relative rotation phase is maintained at the most advanced angle phase or the most retarded angle phase, so that the second relative rotation phase can be prevented from being shifted accurately. The crank angle is determined.
更に、第2確定手段によってクランク角が確定される場合、第2相対回転位相が最進角位相又は最遅角位相に維持されるために電動モータが用いられるので、電力が消費される。このような第2確定手段によるクランク角の確定は、第1確定手段によりクランク角が確定できない場合、即ち、第1相対回転位相がロック位相となっていない場合にのみ行われる。このため、第2確定手段によるクランク角の確定の頻度を低減させることができ、この結果、全体としての消費電力量を低減することができ、燃費が悪化することを防止できる。 Furthermore, when the crank angle is determined by the second determining means, the electric motor is used to maintain the second relative rotational phase at the most advanced angle phase or the most retarded angle phase, so that electric power is consumed. The determination of the crank angle by the second determination unit is performed only when the crank angle cannot be determined by the first determination unit, that is, when the first relative rotation phase is not the lock phase. For this reason, the frequency of determination of the crank angle by the second determination means can be reduced, and as a result, the amount of power consumption as a whole can be reduced and fuel consumption can be prevented from deteriorating.
なお、上記説明においては、発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び/又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、発明の各構成要素は、前記名称及び/又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。 In the above description, in order to facilitate understanding of the invention, names and / or symbols used in the embodiment are attached to the configuration of the invention corresponding to the embodiment described later in parentheses. However, each component of the invention is not limited to the embodiment defined by the names and / or symbols.
以下、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、単に「制御装置」とも称呼する。)について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態における制御装置及び制御装置が適用される内燃機関の概略構成図である。 Hereinafter, a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention (hereinafter also simply referred to as “control device”) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a control device and an internal combustion engine to which the control device according to the present embodiment is applied.
内燃機関1は、4ストローク(サイクル)の火花点火式内燃機関であり、図示しない4つの気筒を備える。図1に示したように、内燃機関1は、クランク軸2、タイミングチェーン3、スプロケット4,5、吸気側カム軸6、排気側カム軸7、吸気側バルブタイミング可変装置8、排気側バルブタイミング可変装置9、吸気側カム角センサ10、排気側カム角センサ11及びクランク角センサ12を備える。
The
内燃機関1はエンジンECU20によって制御される。なお、ECUは、エレクトリックコントロールユニットの略称である。ECUは、CPU26、ROM27、RAM28、バックアップメモリ29及びインターフェース等を含むマイクロコンピューターを主要構成部品として有する電子制御回路である。CPU26は、メモリ(ROM27)に格納されたインストラクション(ルーチン)を実行することによって後述する各種機能を実現する。バックアップメモリ29は、内燃機関1が停止した後であっても、図示しないバッテリーによって電源が供給され、記憶した情報を保持できる記憶装置である。
The
更に、ECU20は、吸気側カム角センサ10、排気側カム角センサ11、クランク角センサ12及び油圧制御弁25のアクチュエータ25aに接続される。
Further, the
内燃機関1の各気筒には、図示しないピストンの冠面と図示しないシリンダとの間に燃焼室が形成される。この燃焼室の中心上部には点火装置が配置される。シリンダヘッドには、点火装置を挟んで図示しない吸気ポートと図示しない排気ポートとが互いに対向して配置される。後述する吸気側カム軸6の回転に伴って回転するカムによって図示しない吸気バルブが開放されたとき、吸気ポートから外気が燃焼室内に流入する。同様に、後述する排気側カム軸7の回転に伴って回転するカムによって図示しない排気バルブが開放されたとき、排気ポートから燃焼室内の気体が排出される。更に、シリンダヘッドの吸気ポート付近には、燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁が配置される。このため、点火装置及び燃料噴射弁は、シリンダヘッドのピストンの上死点の上方に配置されている。
In each cylinder of the
ピストンが吸気上死点から吸気下死点まで移動する間の所定のタイミングで燃料噴射弁が開放されて、燃焼室内に霧状の燃料が噴射されることが望ましい。この燃料噴射タイミングは、ピストンが吸気上死点付近に位置せず、且つピストンが吸気下死点付近に位置しない適切なタイミングであることが望ましい。ピストンが吸気上死点付近に位置する場合に燃料が噴射されると、燃料がピストン冠面に付着してしまうという問題があり、ピストンが吸気下死点付近に位置する場合に燃料が噴射されると燃料が十分に霧化されないという問題がある。更に、ピストンが圧縮上死点付近に到達したときに点火プラグが作動し、燃焼室内で圧縮された霧状の燃料と外気との混合気体の燃焼が開始されることが望ましい。 It is desirable that the fuel injection valve is opened at a predetermined timing while the piston moves from the intake top dead center to the intake bottom dead center, and mist fuel is injected into the combustion chamber. The fuel injection timing is desirably an appropriate timing at which the piston is not located near the intake top dead center and the piston is not located near the intake bottom dead center. When fuel is injected when the piston is located near the intake top dead center, there is a problem that the fuel adheres to the piston crown, and when the piston is located near the intake bottom dead center, the fuel is injected. Then, there is a problem that the fuel is not sufficiently atomized. Further, it is desirable that the ignition plug is activated when the piston reaches the vicinity of the compression top dead center, and combustion of the mixed gas of the atomized fuel compressed in the combustion chamber and the outside air is started.
クランク軸2は、各気筒のピストンに図示しないコンロッドを介して連結される。コンロッドによってピストンの往復運動が回転運動に変換されることによって、クランク軸2が回転する。クランク軸2の回転はタイミングチェーン3によって、スプロケット4を介して吸気側カム軸6に伝達され、スプロケット5を介して排気側カム軸7に伝達される。クランク軸2が2回転すると吸気側カム軸6及び排気側カム軸7が1回転するように、クランク軸2の回転が吸気側カム軸6及び排気側カム軸7に伝達される。即ち、吸気側カム軸6及び排気側カム軸7は、クランク軸2の1/2の速度で回転する。
The
吸気側カム軸6の各気筒に対応する所定の位置には図示しない8個のカム(各気筒に2個のカム)が設けられる。吸気側カム軸6の回転に伴ってカムが回転することによって、気筒に設けられた図示しない吸気バルブが開閉される。更に、排気側カム軸7の各気筒に対応する所定の位置には図示しない8個のカム(各気筒に2個のカム)が設けられる。排気側カム軸7の回転に伴ってカムが回転することによって、気筒に設けられた図示しない排気バルブが開閉される。
Eight cams (two cams for each cylinder) (not shown) are provided at predetermined positions corresponding to the respective cylinders of the
吸気側カム軸6には電動モータ駆動式の吸気側バルブタイミング可変装置8が設けられる。吸気側バルブタイミング可変装置8は、スプロケット4に伝達されたクランク軸2の回転を図示しない電動モータによって進角又は遅延させて吸気側カム軸6に伝達する。これによって、吸気側カム軸6のクランク軸2に対する相対回転位相が進角又は遅角され、吸気バルブの開閉タイミングが変化する。なお、吸気側カム軸6のクランク軸2に対する相対回転位相は便宜上単に「吸気側相対回転位相」とも称呼される。このような電動モータ駆動式のバルブタイミング可変装置自体は周知である(例えば、特開2014−105680号公報等を参照。)。
The
電動モータ駆動式の吸気側バルブタイミング可変装置8は、「吸気側カム軸6と同期回転する図示しない出力軸」のスプロケット4に対する相対位置を電動モータによって変化させることによって、吸気側相対回転位相を変化させる。吸気側相対回転位相が変化可能な範囲は所定の角度範囲に制限される。この所定の角度範囲のうち最も進角側の位相を「最進角位相」と称呼し、最も遅角側の位相を「最遅角位相」と称呼する。出力軸がスプロケット4に対して最進角位相に対応する最進角位置に位置する場合、出力軸のスプロケット4に対する進角側への移動が機械的に規制される。同様に、出力軸がスプロケット4に対して最遅角位相に対応する最遅角位置に位置する場合、出力軸のスプロケット4に対する遅角側への移動が機械的に規制される。
The electric motor drive type intake side valve timing varying
排気側カム軸7には油圧駆動式の排気側バルブタイミング可変装置9が設けられる。排気側バルブタイミング可変装置9は、排気側カム軸7のクランク軸2に対する相対回転位相を油圧駆動によって進角又は遅角させて、排気バルブの開閉タイミングを変化させる。なお、排気側カム軸7のクランク軸2に対する相対回転位相は便宜上単に「排気側相対回転位相」とも称呼される。
The
図2に示すように、排気側バルブタイミング可変装置9は、ハウジングローター40及びベーンローター50を備える。ハウジングローター40はクランク軸2の回転と同期して回転する。ベーンローター50は排気側カム軸7と同期して回転する。なお、ハウジングローター40は便宜上「第1回転体」とも称呼され、ベーンローター50は便宜上「第2回転体」とも称呼される。
As shown in FIG. 2, the exhaust side valve timing varying
スプロケット5は排気側カム軸7に回動自在に軸支される。スプロケット5には、ハウジングローター40が図示しないボルト等によって固定される。クランク軸2の回転がタイミングチェーン3によってスプロケット5に伝達されると、スプロケット5がクランク軸2と同期して回転する。スプロケット5が回転すると、スプロケット5にハウジングローター40が固定されているので、ハウジングローター40も回転する。このため、ハウジングローター40はクランク軸2と同期して回転する。
The
ハウジングローター40は円筒形状であり、内部にベーンローター50を収容する。ベーンローター50は排気側カム軸7に回動不能に軸支される。即ち、ハウジングローター40とベーンローター50とは同じ排気側カム軸7に軸支されるので、ハウジングローター40とベーンローター50とは同軸上に位置している。クランク軸2と同期回転するハウジングローター40の回転はベーンローター50に伝達され、ベーンローター50が回転すると、ベーンローター50に回動不能に軸支された排気側カム軸7も回転する。
The
ベーンローター50は、ハウジングローター40に対して図2に示す右回り又は左回りに相対的に回転することによって、ハウジングローター40に対する自身の位置を変化させる。
The
ベーンローター50のハウジングローター40に対する相対的な位置が図2に示す位置から右回り(図2に示す進角側)に回転すると、ベーンローター50の回転位相はハウジングローター40の回転位相よりも進む。換言すれば、排気側カム軸7の回転位相がクランク軸2の回転位相よりも進む。これによって、排気側カム軸7のクランク軸2に対する相対的な回転位相が進み、排気バルブの開閉タイミングが進角する。
When the relative position of the
これに対して、ベーンローター50のハウジングローター40に対する相対的な位置が図2に示す位置から左回り(図2に示す遅角側)に回転すると、ベーンローター50の回転位相はハウジングローター40の回転位相よりも遅れる。換言すると、排気側カム軸7の回転位相がクランク軸2の回転位相よりも遅れる。これによって、排気側カム軸7のクランク軸2に対する相対回転位相が遅れて、排気バルブの開閉タイミングが遅角する。
On the other hand, when the relative position of the
更に、ベーンローター50は、排気側カム軸7に固定されるボス51と、ボス51から径方向外側に突出する複数(本実施形態では3つ)のベーン52と、を備える。
Further, the
ハウジングローター40には、径方向内側に突出する複数(本実施形態では3つ)の区画壁41が設けられている。周方向で互いに隣り合う区画壁41同士の間には収容室42が形成されている。収容室42は、その内部に配置されるベーンローター50のベーン52によって2つの油圧室に区画されている。収容室42におけるベーン52よりも排気側カム軸7の回転方向後側の油圧室は進角用の油圧室としての進角室43である。収容室42におけるベーン52よりも排気側カム軸7の回転方向前側の油圧室は遅角用の油圧室としての遅角室44である。
The
そして、排気側バルブタイミング可変装置9では、遅角室44に作動油が供給されるとともに進角室43から作動油が排出されると、遅角室44の作動油圧が進角室43の作動油圧よりも高くなる。この結果、ベーンローター50がハウジングローター40に対して排気側カム軸7の回転方向と反対の方向(図2における左回り)に相対回転し、ベーンローター50のハウジングローター40に対する相対的な位置が遅角側に変化する。これによって、排気側カム軸7のクランク軸2に対する排気側相対回転位相が遅れて、図示しない排気バルブのバルブタイミングが遅角される。
In the exhaust side valve timing
一方、進角室43に作動油が供給されるとともに遅角室44から作動油が排出されると、進角室43の作動油圧が遅角室44の作動油圧よりも高くなる。この結果、ベーンローター50がハウジングローター40に対してカム軸回転方向(図2における右回り)に相対回転し、ベーンローター50のハウジングローター40に対する相対的な位置が進角側に変化する。これによって、排気側相対回転位相が進み、図示しない排気バルブのバルブタイミングが進角される。
On the other hand, when hydraulic fluid is supplied to the
図2に示すように、排気側バルブタイミング可変装置9は中間ロック機構60を更に備える。中間ロック機構60は、ベーンローター50のハウジングローター40に対する相対的な位置を、排気側相対回転位相が所定の中間ロック位相MLP(図3(b)及び図3(c)を参照。)となる位置に機械的に固定する。これによって、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPに固定される。中間ロック位相MLPは、最遅角位相と進最角位相との間に設定される。なお、最遅角位相とは、図示しない排気バルブのバルブタイミングが最も遅角されているときの位相であり、最進角位相とは、図示しない排気バルブのバルブタイミングが最も進角されているときの位相である。排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPに固定された状態では、図示しない排気バルブのバルブタイミングが最遅角時期と最進角時期との間の中間時期に固定された状態となる。本実施形態では、中間ロック位相MLPは内燃機関1の始動に好適な位相に設定されている。
As shown in FIG. 2, the exhaust side valve timing varying
この中間ロック機構60は、ベーンローター50に設けられた図示しないロックピンと、ハウジングローター40に設けられた図示しないロック穴と、を備える。ロックピンはベーンローター50からロック穴方向に突出可能に設けられている。ロック穴は、ベーンローター50のハウジングローター40に対する相対的な位置が、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなる位置(以下、「中間ロック位相位置」と称呼する。)に設けられている。ロックピンがロック穴に嵌合することによって、ベーンローター50のハウジングローター40に対する相対的な位置が中間ロック位相位置に機械的に固定され、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPに固定される。なお、ハウジングローター40にロックピンが設けられ、ベーンローター50にロック穴が設けられた構成であってもよい。
The
ロックピンの状態は、後述する油圧制御弁25のスプール位置がロックモード位置である場合、ロック穴方向に突出し得る状態(作動状態)に遷移する。更に、ロックピンの状態は、後述する油圧制御弁25のスプール位置がロックモード以外の位置である場合、ロック穴方向に突出しない状態(不作動状態)に遷移する。
When the spool position of the
ロックピンの状態が作動状態である場合、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなったとき、ロックピンがロック穴に嵌合する。この結果、ベーンローター50のハウジングローター40に対する相対的な位置が中間ロック位相位置に機械的に固定される。これに対して、ロックピンの状態が不作動状態である場合、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっても、ロックピンがロック穴に嵌合しない。
When the lock pin is in the activated state, the lock pin is fitted into the lock hole when the exhaust side relative rotation phase becomes the intermediate lock phase MLP. As a result, the relative position of the
再び、図1を参照すると、油圧制御弁25の電磁式のアクチュエータ25aはECU20によって制御され、それにより、油圧制御弁25のスプール弁の位置(スプール位置)を変更するようになっている。油圧制御弁25は、排気側バルブタイミング可変装置9の進角室43及び遅角室44の油圧を制御する位相制御用の油圧制御弁機能と、中間ロック機構60の油圧を制御するロック制御用の油圧制御機能と、を備える。
Referring to FIG. 1 again, the
図4に示すように、油圧制御弁25は、スプール位置によって、ロックモード、進角モード、保持モード及び遅角モードの四つのモードを実現する。ECU20は、油圧制御弁25のスプール位置を制御することによって、油圧制御弁25のモードをロックモードと進角モードと保持モードと遅角モードとの間で切り換える。
As shown in FIG. 4, the
ロックモードでは、前述したようにロックピンが作動状態となり、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなった場合、ベーンローター50のハウジングローター40に対する相対的な位置が中間ロック位相位置に機械的に固定される。ロックモード以外のモード、即ち進角モード、保持モード及び遅角モードでは、ロックピンが不作動状態となり、ロックピンがロック穴に嵌合不能な状態となる。このため、ベーンローター50の中間ロック位相位置での固定が解除される。
In the lock mode, as described above, when the lock pin is activated and the exhaust side relative rotation phase becomes the intermediate lock phase MLP, the relative position of the
油圧制御弁25は、進角モードでは、遅角室44の作動油を排出して遅角室44の油圧を低下させ、且つ、進角室43に作動油を供給して進角室43の油圧を上昇させることにより、排気側相対回転位相を進角させる。
油圧制御弁25は、保持モードでは、進角室43及び遅角室44の作動油を保持して各室の油圧を維持することによって、排気側相対回転位相を維持する。
油圧制御弁25は、遅角モードでは、進角室43の作動油を排出して進角室43の油圧を低下させ、且つ、遅角室44に作動油を供給して遅角室44の油圧を上昇させることにより、排気側相対回転位相を遅角させる。
In the advance angle mode, the
In the holding mode, the
In the retard mode, the
次に、内燃機関1の停止時の排気側バルブタイミング可変装置9の制御について図3(a)乃至図3(c)及び図4を用いて説明する。
図3(a)では、アイドル状態の排気バルブの開弁期間(以下、「ExVVT」と称呼する。)及び吸気バルブの開弁期間(以下、「InVVT」と称呼する。)が示される。アイドル状態では、排気側相対回転位相は最進角位相に位置しており、吸気側相対回転位相は最遅角位相に位置している。この場合、ExVVTとInVVTとのオーバーラップが最も小さくなくなる。
Next, the control of the exhaust side valve timing varying
FIG. 3A shows an open period of the exhaust valve in the idle state (hereinafter referred to as “ExVVT”) and an open period of the intake valve (hereinafter referred to as “InVVT”). In the idle state, the exhaust-side relative rotation phase is located at the most advanced angle phase, and the intake-side relative rotation phase is located at the most retarded angle phase. In this case, the overlap between ExVVT and InVVT is the smallest.
図3(b)及び(c)に示すように、本実施形態における中間ロック位相MLPは、最進角位相よりも遅角側の所定の位相に設定されている。更に、図3(c)に示すように、内燃機関1の始動時では、排気側相対回転位相は中間ロック位相MLPに設定され、吸気側相対回転位相は最遅角位相に設定される。これによって、内燃機関1の始動時におけるExVVTとInVVTとがわずかにオーバーラップする。この結果、内燃機関1の始動時のエミッションを向上させることができる。
As shown in FIGS. 3B and 3C, the intermediate lock phase MLP in the present embodiment is set to a predetermined phase on the retard side with respect to the most advanced angle phase. Further, as shown in FIG. 3C, when the
内燃機関1が停止要求を受けて停止させられる際(以下、「機関停止要求時」とも称呼される。)、ECU20は、アクチュエータ25aを介して油圧制御弁25を制御することによって、排気側相対回転位相を中間ロック位相MLPへと変化させる。そして、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPになると、中間ロック機構60によって相対回転位相が中間ロック位相MLPに固定される。より詳細には、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPよりも進角している場合、ECU20は、機関停止要求時において、排気側相対回転位相を中間ロック位相MLPまで遅角させるために、油圧制御弁25のスプール位置を遅角モードの位置に一旦移動させる。その後、ECU20は、油圧制御弁25のスプール位置を遅角モードの位置からロックモードの位置に移動させることにより、中間ロック機構60によって排気側相対回転位相を中間ロック位相MLPに固定する。
When the
しかし、図4に示すように、油圧制御弁25のスプール弁は、遅角モードの位置からロックモードの位置へと変更される間に進角モードの位置を通過するようになっている。このため、機関停止要求時において排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPよりも進角している場合において、油圧制御弁25のスプール弁が、遅角モードの位置からロックモードの位置まで移動する間に進角モードの位置を通過することによって、排気側相対回転位相が余分に進角してしまう。これによって、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPより進角してしまい、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPに固定されない場合がある。
However, as shown in FIG. 4, the spool valve of the
そこで、ECU20は、スプール弁が進角モードの位置を通過することによって進角してしまう分を見越して、中間ロック位相MLPより遅角させた位相(以下、「停止準備位相SPP」と称呼する)に排気側相対回転位相を一旦制御する(図3(b)を参照。)。そして、ECU20は、排気側相対回転位相が停止準備位相SPPとなった場合、油圧制御弁25のスプール弁をロックモードの位置まで移動させる。この場合、スプール弁が進角モードの位置を通過することによって排気側相対回転位相が進角しても、図3(c)に示すように排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなる。このため、中間ロック機構60によって排気側相対回転位相を中間ロック位相MLPに機械的に固定することができる。
Therefore, the
なお、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPよりも遅角している場合、ECU20は、機関停止要求時において、排気側相対回転位相を中間ロック位相MLPまで進角させるために、油圧制御弁25のスプール位置を進角モードの位置に一旦移動させる。その後、ECU20は、油圧制御弁25のスプール位置を進角モードの位置からロックモードの位置に移動させる。この場合においては前述したような問題が生じないので、排気側相対回転位相を中間ロック位相MLPよりも余分に進角させた位相まで進角させる必要はない。
When the exhaust side relative rotation phase is retarded from the intermediate lock phase MLP, the
この制御方式によれば、スプール弁が進角モードの位置を通過することによる進角分まで排気側相対回転位相を遅角させる必要があるので、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなるまでに時間がかかる。このため、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなる前、即ち中間ロック機構60によって排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPで固定される前に内燃機関1が停止してしまう場合がある。
According to this control method, it is necessary to retard the exhaust-side relative rotation phase until the advance angle due to the spool valve passing through the advance angle mode position, so the exhaust-side relative rotation phase becomes the intermediate lock phase MLP. It takes time. For this reason, the
次に、吸気側カム角センサ10、排気側カム角センサ11及びクランク角センサ12について詳述する。
まず、クランク角センサ12について説明する。
クランク軸2の一端にはクランク軸2と同軸上で同期回転するクランクローター21が設けられる。図5(a)に示すように、クランクローター21の外周には、所定角度毎に等間隔で突起する歯22が設けられており、外周の一部には、所定数の歯22が欠歯した領域である欠歯部23が設けられる。より具体的に述べると、クランクローター21の外周には10°CA間隔で34個の歯22が設けられ、2歯欠歯した領域である欠歯部23が形成されている。
Next, the intake side
First, the
One end of the
クランク角センサ12は、このクランクローター21の近傍に配設されている。クランク角センサ12は、クランクローター歯検出部及び波形成形部を内蔵している。クランク角センサ12は、そのクランクローター歯検出部の近傍をクランクローター21の歯22が通過している期間において高レベルとなり、クランクローター歯検出部の近傍をクランクローター21の歯22が通過していない期間において低レベルとなる、パルス、をその波形成形部から出力する。このパルスは「クランク信号」と称呼される。換言すると、クランク角センサ12は、クランクローター21の歯22のそれぞれがクランクローター歯検出部の近傍を通過している期間、クランク信号となるパルスをECU20に出力する。従って、クランク角センサ12は、クランク角が10°CA進む毎にクランク信号をECU20に出力する。なお、クランク角センサ12は、クランクローター歯検出部及び波形成形部を備えることから、「クランク角センサ部」とも称呼される。
The
一方、吸気側カム軸6の一端には吸気側カム軸6と同軸上で同期回転するカムローター31が設けられる。同様に、排気側カム軸7の一端には排気側カム軸7と同軸上で同期回転するカムローター31が設けられる。図5(b)に示すように、カムローター31の外周には、複数の凸部(第1凸部32、第2凸部34及び第3凸部36)及び複数の凹部(第1凹部33、第2凹部35及び第3凹部37)が設けられる。より詳細には、カムローター31の外周には、凸部と凹部とが交互に設けられる。即ち、カムローター31の外周には、第1凸部32、第1凹部33、第2凸部34、第2凹部35、第3凸部36及び第3凹部37が図5(b)の紙面の右回りにこの順番で設けられる。
On the other hand, at one end of the
第1凸部32はクランク角60°CAに相当する角度(30°)にわたって凹部よりも径方向に突出するように設けられる。第1凹部33はクランク角120°CAに相当する角度(60°)にわたり凸部よりも窪むように設けられる。第2凸部34はクランク角180°CAに相当する角度(90°)にわたって凹部よりも径方向に突出するように設けられる。第2凹部35はクランク角60°CAに相当する角度(30°)に凸部よりも窪むように設けられる。第3凸部36はクランク角160°CAに相当する角度(80°)にわたって凹部よりも径方向に突出するように設けられる。第3凹部37はクランク角140°CAに相当する角度(70°)にわたって凸部よりも窪むように設けられる。
The first
吸気側カム角センサ10は、吸気側カム軸6に設けられたカムローター31の近傍に配設されている。排気側カム角センサ11は、排気側カム軸7に設けられたカムローター31の近傍に配設されている。吸気側カム角センサ10及び排気側カム角センサ11は、「カム角センサ」と総称する。
The intake side
カム角センサは、カムローター凸部検出部及び波形成形部を内蔵している。カム角センサは、そのカムローター凸部検出部の近傍をカムローター31の凸部(第1凸部32、第2凸部34及び第3凸部36)が通過している期間において高レベルとなり、カムローター凸部検出部の近傍をカムローター31の凹部(第1凹部33、第2凹部35及び第3凹部37)が通過している期間において低レベルとなる、パルス、をその波形成形部から出力する。このパルスは「カム信号」と称呼される。即ち、カム角センサは、カムローター31の第1凸部32、第2凸部34及び第3凸部36のそれぞれがカムローター凸部検出部の近傍を通過している期間、カム信号となるパルスをECU20に出力する。なお、カム角センサは、カムローター凸部検出部及び波形成形部を備えることから、「カム角センサ部」とも称呼される。
The cam angle sensor incorporates a cam rotor convex portion detection unit and a waveform shaping unit. The cam angle sensor is at a high level during a period in which the convex portions of the cam rotor 31 (the first
(クランク角の確定)
次に、ECU20による内燃機関1の始動時のクランク角の確定処理について図6を用いて説明する。内燃機関1の始動時には、ECU20は、最初に点火する気筒(最初に燃焼を発生させる気筒)を特定するために、クランク角(例えば、何れかの気筒の圧縮上死点を基準とした場合のクランク軸2の回転角度であり、「絶対クランク角」とも称呼される。)を確定させる必要がある。ECU20は、内燃機関1の始動時においては、後述する「第1確定手段」又は「第2確定手段」を用いてクランク角を確定する。
(Determining the crank angle)
Next, the determination process of the crank angle when the
まず、ECU20に入力されるクランク信号及びカム信号について説明する。図6(a)に示すように、クランク角センサ12はクランクローター21の歯22がクランクローター歯検出部を通過するとクランク信号を出力する。図6(a)では、図面の大きさの関係上クランク信号を線で示している。実際には、クランク信号は、クランクローター21の歯22がクランクローター歯検出部の通過を開始したタイミングで立ち上がり、クランクローター21の歯22がクランクローター歯検出部の通過を終了したタイミングで立ち下がる。なお、欠歯部23がクランクローター歯検出部を通過している期間、クランク角センサ12はクランク信号を出力しない。
First, the crank signal and cam signal input to the
図6(c)乃至(g)に示すように、カム角センサはカムローター31の第1凸部32、第2凸部34及び第3凸部36の何れかがカムローター凸部検出部を通過するとカム信号を出力する。より詳細には、カム信号は、各凸部がカムローター凸部検出部の通過を開始したタイミングで立ち上がり、各凸部がカムローター凸部検出部の通過を終了したタイミングで立ち下がる。カムローター31の第1凹部33、第2凹部35及び第3凹部37のそれぞれがカムローター凸部検出部を通過している期間、カム角センサはカム信号を出力しない。
As shown in FIGS. 6C to 6G, the cam angle sensor is configured such that any one of the first
ECU20のROM27には、相対回転位相が所定の基準位相である場合の各凸部による各カム信号の立ち上がり及び立ち下がりと、これらに対応するクランク角と、の関係を示す情報が記憶されている。より詳細には、ROM27には、吸気側カム角センサ10からのカム信号(以下、吸気側カム信号と称呼する場合もある。)については、吸気側相対回転位相が「基準位相としての最遅角位相」である場合の上記関係を示す吸気側カム信号情報が記憶され、排気側カム角センサ11からのカム信号(以下、排気側カム信号と称呼する場合もある。)については、排気側相対回転位相が「基準位相としての中間ロック位相MLP」である場合の上記関係を示す排気側カム信号情報が記憶されている。
The
排気側カム信号情報について詳細に説明する。図6(b)及び(e)に示すように、第1凸部32によるカム信号の立ち上がり32aはクランク角390°CAに対応付けられている。第1凸部32によるカム信号の立ち下がり32bはクランク角450°CAに対応付けられている。第2凸部34によるカム信号の立ち上がり34aはクランク角570°CAに対応付けられている。第2凸部34によるカム信号の立ち下がり34bはクランク角690°CAに対応付けられている。第3凸部36によるカム信号の立ち上がり36aはクランク角30°CAに対応付けられている。第3凸部36によるカム信号の立ち下がり36bはクランク角210°CAに対応付けられている。
Exhaust side cam signal information will be described in detail. As shown in FIGS. 6B and 6E, the rising 32a of the cam signal by the
吸気側カム信号情報について詳細に説明する。本実施形態では、吸気側カム軸6には、排気側カム軸7に取り付けられているカムローター31と同じカムローター31が、排気側カム軸7への取付角度と同じ角度で取り付けられている。更に、吸気側カム軸6に取り付けられているカムローター31と吸気側カム角センサ10との相対位置関係は、排気側カム軸7に取り付けられているカムローター31と排気側カム角センサ11との相対位置関係と同じとなるように構成されている。このため、吸気側カム信号の立ち上がり及び立ち下がりとクランク角との関係は排気側カム信号と同じとなる。前述したように、吸気側カム信号情報は、吸気側相対回転位相が最遅角位相である場合の各カム信号とクランク角との関係である。よって、図6(b)と「排気側相対回転位相が最遅角位相であるときに得られる排気側カム信号を示した図6(f)」とから理解されるように、吸気側カム信号情報において、第1凸部32によるカム信号の立ち上がり32cはクランク角420°CAに対応付けられている。更に、第1凸部32によるカム信号の立ち下がり32dはクランク角480°CAに対応付けられている。第2凸部34によるカム信号の立ち上がり34cはクランク角600°CAに対応付けられている。第2凸部34によるカム信号の立ち下がり34dはクランク角0°CAに対応付けられている。第3凸部36によるカム信号の立ち上がり36cはクランク角60°CAに対応付けられている。第3凸部36によるカム信号の立ち下がり36dはクランク角240°CAに対応付けられている。
The intake side cam signal information will be described in detail. In the present embodiment, the
吸気側カム軸6及び排気側カム軸7に設けられるカムローター31の凸部及び凹部は、クランクローター21の欠歯部23がクランク角センサ12のクランクローター歯検出部を通過し終えたタイミング(以下、このタイミングを「通過時」とも称呼する。)でクランク角を確定可能なように、欠歯部23の1回目の通過時と、これに続く2回目の通過時と、でカム信号の入力の有無が異なるように設けられる。より詳細を述べると、図6(c)乃至(g)に示すように、排気側相対回転位相及び吸気側相対回転位相がどの位相であっても、欠歯部23の1回目の通過時にカム信号が入力されている状態(パルスのレベルが高レベル)であるとすると、欠歯部23の2回目の通過時にはカム信号が入力されていない状態(パルスのレベルが低レベル)である。同様に、欠歯部23の1回目の通過時にカム信号が入力されていない状態であるとすると、欠歯部23の2回目の通過時にはカム信号が入力されている状態である。これによって、ECU20は、クランクローター21の欠歯部23を検出したタイミング(即ち、欠歯部23の通過時)のカム信号の入力の有無に基づいて、クランク角を確定できる。
The convex portions and concave portions of the
ECU20は、カム信号の立ち上がりから立ち下がりまでの間に入力されたクランク信号の数に基づいて、カム角センサのカムローター凸部検出部を通過した凸部が第1凸部32、第2凸部34及び第3凸部36の何れの凸部であるかを特定する。即ち、ECU20は、カム信号の立ち上がりから、この立ち上がりに続く立ち下がりまでの間に6個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサのカムローター凸部検出部を通過した凸部は第1凸部32であると特定する。ECU20は、カム信号の立ち上がりから、この立ち上がりに続く立ち下がりまでの間に12個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサのカムローター凸部検出部を通過した凸部は第2凸部34であると特定する。ECU20は、カム信号の立ち上がりから、この立ち上がりに続く立ち下がりまでの間に18個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサのカムローター凸部検出部を通過した凸部は第3凸部36であると特定する。
Based on the number of crank signals input from the rising edge to the falling edge of the cam signal, the
ECU20は、カム信号の立ち下がりから次のカム信号の立ち上がりまでの間に入力されたクランク信号の数に基づいて、カム角センサを通過した凹部が第1凹部33、第2凹部35及び第3凹部37の何れの凹部であるかを特定する。即ち、ECU20は、カム信号の立ち下がりから、この立ち下がりに続く立ち上がりまでの間に12個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサのカムローター凸部検出部を通過した凹部は第1凹部33であると特定する。ECU20は、カム信号の立ち下がりから、この立ち下がりに続く立ち上がりまでの間に6個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサのカムローター凸部検出部を通過した凹部は第2凹部35であると特定する。ECU20は、カム信号の立ち下がりから、この立ち下がりに続く立ち上がりまでの間に18個のクランク信号が入力されていれば、カム角センサのカムローター凸部検出部を通過した凹部は第3凹部37であると特定する。
The
(第1確定手段)
機関停止要求時から内燃機関1が完全に停止するまでの間に排気側バルブタイミング可変装置9の中間ロック機構60によって排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPに固定されていると仮定する。この場合、ECU20は、内燃機関1の始動動作の開始後(クランキング開始後)において、排気側カム信号に基づいて凸部を特定した時点のクランク角が、その特定した凸部に対応する排気側カム信号の立ち下がりに対応付けられたクランク角であると確定できる。同様に、ECU20は、内燃機関1の始動動作の開始後に排気側カム信号に基づいて凹部を特定した時点のクランク角が、その特定した凹部に対応する排気側カム信号の立ち上がりに対応付けられたクランク角であると確定できる。
(First determination means)
Assume that the exhaust-side relative rotational phase is fixed to the intermediate lock phase MLP by the
例えば、ECU20は、内燃機関1の始動動作の開始後に最初に特定した凸部が第1凸部32であれば、排気側カム信号の立ち下がり32bを検出した時点にて、その時点のクランク角が「450°CA」であると確定し、クランクカウンタを「15」に設定する。
更に、例えば、ECU20は、内燃機関1の始動動作の開始後に特定した凹部が第1凹部33であれば、排気側カム信号の立ち上がり34aを検出した時点にて、その時点のクランク角が「570°CA」であると確定し、クランクカウンタを「19」に設定する。
For example, if the first identified
Further, for example, if the recessed portion specified after the start of the starting operation of the
なお、ECU20は、クランクカウンタをRAM28内に備えている。クランクカウンタは、クランク角が0°CAであるときに「0」であり、クランク角が30°CA増大する毎に「1」ずつ増大する。換言すると、例えば、クランクカウンタが「1」であれば、クランク角は30°CA以上且つ60°CA未満である。クランクカウンタは、クランク角が690°CAになったとき「23」に設定され、クランク角が720°CA(即ち、「0°CA」)になったとき「0」に戻される。
The
例えば、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPに固定された場合の排気側カム信号は図6(e)に示すようになる。この場合において、ECU20は、内燃機関1の始動動作の開始後に排気側カム信号の立ち下がり36bを検出し、次の排気側カム信号の立ち上がり32aを検出したとする。立ち下がり36bを検出してから立ち上がり32aを検出するまでの間に18個のクランク信号が入力されている。このため、ECU20は、立ち下がり36bから立ち上がり32aまでの間に排気側カム角センサ11のカムローター凸部検出部を第3凹部37が通過したと特定する。ここで、特定した第3凹部37に対応するカム信号の立ち上がり32a、即ち第1凸部32によるカム信号の立ち上がり32aは、クランク角390°CAに対応付けられている。これによって、ECU20はクランク角を「390°CA」に確定し、クランクカウンタを「13」に設定する。
For example, the exhaust side cam signal when the exhaust side relative rotation phase is fixed to the intermediate lock phase MLP is as shown in FIG. In this case, it is assumed that the
なお、前述した手法を用いて、油圧駆動式のバルブタイミング可変装置(排気側バルブタイミング可変装置9)によってクランク軸2に対して進角又は遅角されるカム軸側のカム信号に基づいてクランク角を確定する手段を、「第1確定手段」と称呼する場合がある。
In addition, using the above-described method, the crank is determined based on the cam signal on the camshaft side that is advanced or retarded with respect to the
排気側相対回転位相が最進角位相である場合の排気側カム信号は図6(d)に示され、排気側相対回転位相が最遅角位相である場合の排気側カム信号は図6(f)に示される。排気側カム軸7及びタイミングチェーン3の組み付け公差等に起因して、排気側相対回転位相にはばらつき(例えば±20°CA程度)が生じる。最進角位相にばらつき分(進角側に20°CA)の位相を加算した排気側カム信号は図6(c)に示され、最遅角位相にばらつき分(遅角側に20°CA)の位相を加算した排気側カム信号は図6(g)に示される。
The exhaust side cam signal when the exhaust side relative rotation phase is the most advanced angle phase is shown in FIG. 6D, and the exhaust side cam signal when the exhaust side relative rotation phase is the most retarded phase is shown in FIG. It is shown in f). Due to the assembly tolerance of the
ところで、前回の内燃機関1の停止時に中間ロック機構60によって排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPに固定されていないと、今回の内燃機関1の始動動作の開始後において排気側相対回転位相が変動してしまう。後述するように、最進角位相にばらつき分の位相を進角した排気側カム信号に基づいて確定されるクランク角と、最遅角位相にばらつき分の位相を遅角した排気側カム信号に基づいて確定されるクランク角と、では本来のクランク角と最大100°CAの範囲で相違する場合がある。
By the way, if the exhaust-side relative rotation phase is not fixed to the intermediate lock phase MLP by the
詳細には、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPである場合の排気側カム信号(図6(e))では、第3凸部36の立ち下がり36bでは第2気筒のクランク角がBTDC330である。なお、BTDCは、各気筒の圧縮上死点を基準とした吸気上死点前のクランク角(°CA)を表す。これに対して、排気側相対回転位相が他の位相にある場合(図6(c)、(d)、(f)、(g))、第3凸部36の立ち下がり36b時点における第2気筒のクランク角は、以下に述べるようにBTDC380乃至280の範囲のクランク角になる。
図6(c)=最進角位相にばらつき分の位相を進角した排気側カム信号:BTDC380
図6(d)=最進角位相である場合の排気側カム信号 :BTDC360
図6(f)=最遅角位相である場合の排気側カム信号: :BTDC300
図6(g)=最遅角位相にばらつき分の位相を遅角した排気側カム信号:BTDC280
Specifically, in the exhaust side cam signal (FIG. 6E) when the exhaust side relative rotational phase is the intermediate lock phase MLP, the crank angle of the second cylinder is
FIG. 6 (c) = exhaust side cam signal obtained by advancing the phase of variation in the most advanced angle phase:
FIG. 6 (d) = exhaust side cam signal in the case of the most advanced angle phase:
FIG. 6 (f) = exhaust side cam signal in the case of the most retarded angle phase:: BTDC300
FIG. 6G = exhaust side cam signal obtained by retarding the phase of the variation to the most retarded angle phase: BTDC280
例えば、前述した燃料噴射弁が開放されて燃焼室内に燃料が噴射されるタイミング(噴射タイミング)がBTDC300であり、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPである場合に「第1確定手段」によってクランク角が確定されたと仮定する。この場合、相対回転位相のばらつき(±20°CA)を考慮しても、BTDC320乃至BTDC280で燃料が噴射される。しかし、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPでない場合に「第1確定手段」によってクランク角が確定されると、BTDC400乃至BTDC200で燃料が噴射される可能性がある。
For example, when the above-described fuel injection valve is opened and fuel is injected into the combustion chamber (injection timing) is BTDC300, and the exhaust-side relative rotation phase is the intermediate lock phase MLP, the "first determination means" Assume that the crank angle has been established. In this case, fuel is injected by
従って、例えば、BTDC400又はその近傍のクランク角にて燃料が噴射された場合、ピストンが上死点付近に位置するため、ピストン冠面に付着する燃料量が増大する。これによって、気化する燃料が減少し、燃焼が悪化する。一方、例えば、BTDC200又はその近傍のクランク角にて燃料が噴射された場合、ピストンが下死点付近に位置するため、燃料が点火されるまでに十分に霧化できず、燃焼が悪化する。これらの燃焼の悪化は、エミッションの悪化及び/又は内燃機関1の始動性の悪化を招く。
Therefore, for example, when fuel is injected at
以上から、「第1確定手段」によるクランク角の確定は、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPに固定されていることが前提となることが理解される。換言すると、排気側相対回転位相が中間ロック機構60によって中間ロック位相MLPに固定されていない場合、第1確定手段によって確定されたクランク角に基づいて内燃機関1を始動させると、エミッションの悪化及び/又は内燃機関1の始動性の悪化を招く可能性がある。
From the above, it is understood that the determination of the crank angle by the “first determination means” is based on the premise that the exhaust side relative rotation phase is fixed to the intermediate lock phase MLP. In other words, when the exhaust-side relative rotational phase is not fixed to the intermediate lock phase MLP by the
(第2確定手段)
機関停止要求時から内燃機関1が完全に停止するまでの間に排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPにならなかった場合、前述したように、第1確定手段によりクランク角を確定できないので、ECU20は、吸気側カム信号に基づいてクランク角を確定する。より詳細には、ECU20は、後述する手法を用いて、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPになっていないと判定した場合、内燃機関1の停止後に吸気側相対回転位相を最遅角位相に変化させる。そして、ECU20は、内燃機関1の始動動作の開始後(クランキング開始後)において、吸気側バルブタイミング可変装置8の図示しない電動モータを用いて吸気側相対回転位相が遅角側に変化する方向に吸気側カム軸6に力を加える。これによって吸気側相対回転位相は最遅角位相に維持される。ECU20は、このように吸気側相対回転位相を最遅角位相に維持しながら、吸気側カム信号に基づいて吸気側カム角センサ10のカムローター凸部検出部を通過した凸部又は凹部を特定する。更に、ECU20は、特定した凸部又は凹部に対応する吸気側カム信号の立ち上がり又は立ち上がりに対応付けられたクランク角を凸部又は凹部の特定時点のクランク角として確定する。
(Second determining means)
If the exhaust side relative rotation phase does not become the intermediate lock phase MLP from the time when the engine stop is requested until the
前述したように、吸気側カム軸6と同期回転する図示しない出力軸がスプロケット4に対して最遅角位置に位置する場合、出力軸の遅角側への移動は機械的に規制されているが、出力軸の進角側への移動は規制されていない。このため、ECU20は、電動モータを用いて、当該出力軸のスプロケット4に対する相対的な位置が遅角側に変化するように力を加える。これによって、当該出力軸が最遅角位置よりも進角側に移動することによって吸気側相対回転位相が最遅角位相よりも進角してしまうことを防止し、吸気側相対回転位相を最遅角位相に維持することができる。この結果、ECU20は、中間ロック位相MLPに機械的に固定される構成を有さない吸気側カム軸6に取り付けられたカムローター31に基づく吸気側カム信号を用いてクランク角を正確に確定することができる。
As described above, when an output shaft (not shown) that rotates synchronously with the intake-
吸気側相対回転位相が最進角位相である場合には、吸気側相対回転位相がこれ以上進角側に変化することが規制され、吸気側相対回転位相が最遅角位相である場合には、吸気側相対回転位相がこれ以上遅角側に変化することが規制される。前述したように、ECU20は、吸気側カム信号に基づいてクランク角を確定する場合、吸気側相対回転位相を最進角位相ではなく最遅角位相に維持しながら、クランク角を確定する。この理由について詳細に説明する。
If the intake-side relative rotation phase is the most advanced angle phase, the intake-side relative rotation phase is restricted from changing further to the advance-angle side, and if the intake-side relative rotation phase is the most retarded angle phase, The intake side relative rotational phase is restricted from changing further to the retard side. As described above, when determining the crank angle based on the intake side cam signal, the
内燃機関1の始動時には、InVVTとExVVTとでオーバーラップが大きくなりすぎると、燃焼後のガスが燃焼室内に留まってしまい吸気効率が低減し、内燃機関1を始動できない事態を招く可能性がある。このため、InVVTとExVVTとでオーバーラップが小さい状態で、内燃機関1の始動が開始されることが望ましい。
When the
ここで、吸気側相対回転位相が最遅角位相であり、且つ、排気側相対回転位相が最進角位相である場合、InVVT及びExVVTは図3(a)に示す状態となり、オーバーラップが最も小さい状態となる。図3(a)においては、吸気側相対回転位相は最遅角位相であるので、進角側(紙面左回り)にしか変化できない。吸気相対回転位相が進角側に変化すると、InVVT及びExVVTのオーバーラップは大きくなる。 Here, when the intake-side relative rotation phase is the most retarded phase and the exhaust-side relative rotation phase is the most advanced angle phase, InVVT and ExVVT are in the state shown in FIG. It becomes small. In FIG. 3A, the intake-side relative rotation phase is the most retarded phase, and therefore can only change to the advance side (counterclockwise in the drawing). When the intake relative rotation phase changes to the advance side, the overlap between InVVT and ExVVT increases.
内燃機関1の始動時に吸気側相対回転位相を最進角位相に維持してしまうと、InVVTとExVVTとのオーバーラップが大きくなり、内燃機関1を始動できない可能性がある。このため、内燃機関1の始動時に吸気側カム信号に基づいてクランク角を確定する場合には、吸気側相対回転位相を最進角位相ではなく最遅角位相に維持するようにしている。これによって、InVVTとExVVTとのオーバーラップを小さくすることができ、内燃機関1を確実に始動させることができ、更に、エミッション及び/又は始動性を向上させることができる。
If the intake side relative rotation phase is maintained at the most advanced angle phase when the
前述したように、内燃機関1の停止時に排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとならなかった場合、ECU20は、内燃機関1の始動時に、吸気側相対回転位相を最遅角位相に維持しながら、吸気側カム信号に基づいてクランク角を確定する。例えば、ECU20は、内燃機関1の始動動作の開始後に最初に特定した凸部が第1凸部32であれば、吸気側カム信号の立ち下がり32dを検出した時点にて、その時点のクランク角が「480°CA」であると確定し、クランクカウンタを「16」に設定する(図6(b)及び(f)を参照。)。
更に、例えば、ECU20は、内燃機関1の始動動作の開始後に特定した凹部が第1凹部33であれば、排気側カム信号の立ち上がり34cを検出した時点にて、その時点のクランク角が「600°CA」であると確定し、クランクカウンタを「20」に設定する(図6(b)及び(f)を参照。)。
As described above, if the exhaust-side relative rotation phase does not become the intermediate lock phase MLP when the
Further, for example, if the concave portion specified after the start operation of the
なお、前述した手法を用いて、電動モータ駆動式のバルブタイミング可変装置(吸気側バルブタイミング可変装置8)によってクランク軸2に対して進角又は遅角されるカム軸側のカム信号に基づいてクランク角を確定する手段を、「第2確定手段」と称呼する場合がある。
In addition, based on the cam signal on the camshaft side that is advanced or retarded with respect to the
(第3確定手段)
ECU20は、クランク信号が所定の複数個数だけ入力されるのに必要な時間を計測していて、その時間に基づいて内燃機関1の回転速度NEを測定している。更に、ECU20は、欠歯部23がクランク角センサ12のクランクローター歯検出部を通過するのに要する30°CAだけクランク軸2が回転するのに要する時間(欠歯所要時間Tk)を、測定している回転速度NEに基づいて推定する。そして、ECU20は、クランク信号が入力された時点から次のクランク信号が入力された時点までの時間が欠歯所要時間Tkに実質的に等しいと判定した場合、クランクローター21の欠歯部23がクランク角センサ12のクランクローター歯検出部を通過したことを検出する。クランクローター21の欠歯部23がクランク角センサ12のクランクローター歯検出部を通過するタイミングは、所定の気筒のピストンが所定の位置に達するタイミングに設定されている。これによって、ECU20は、欠歯部23がクランク角センサ12を通過したことを検出すると、現在のクランク角が所定の二つのクランク角(120°CA又は480°CA)のいずれかであることを特定できる。
(Third determining means)
The
ECU20は、欠歯部23がクランク角センサ12のクランクローター歯検出部を通過したことを検出したタイミングでカム信号の入力があるか否か(パルスの高レベルが検出されているか否か)を判定する。そして、図6から理解されるように、ECU20は、カム信号の入力があれば、現在のクランク角が150°CAであると確定し、クランクカウンタを「5」に設定する。一方、図6から理解されるように、ECU20は、当該タイミングでカム信号の入力がなければ、現在のクランク角が510°CAであると確定し、クランクカウンタを「17」に設定する。このようにECU20のクランク信号に基づいてクランク角を確定する手段を、「第3確定手段」と称呼する場合がある。前述したように、排気側相対回転位相及び吸気相対回転位相がどの位相であっても、欠歯部23の通過時におけるカム信号の入力の有無に基づいて、クランク角を確実に確定できる。この第3確定手段は、内燃機関1の始動時のクランク角の確定には用いられず、内燃機関1の始動時に第1確定手段又は第2確定手段によりクランク角が確定された後のクランク角の確定に用いられる。
The
(作動の概要)
本制御装置の作動の概要について図7を用いて説明する。
まず、内燃機関1が停止するまでに(内燃機関1の回転速度が実質的に「0」になるまで)排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなり、内燃機関1の始動時に第1確定手段によりクランク角を確定する場合について説明する。
(Overview of operation)
An outline of the operation of the control apparatus will be described with reference to FIG.
First, until the
時刻t1にて、ECU20は内燃機関1の停止要求を受け付ける。具体的には、ECU20に入力される内燃機関1の停止要求信号(SDES)が時刻t1で立ち上がる。ECU20は内燃機関1の停止要求を受け付けた場合、燃料の噴射及び点火プラグによる点火(II)を停止する。これによって、内燃機関1の回転数(NE)は、時刻t1から徐々に低下していき、時刻t2で「0」となる。換言すれば、時刻2で内燃機関1が停止する。
At time t1, the
更に、ECU20は、時刻t1にて内燃機関1の停止要求を受け付けると、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなるように排気側バルブタイミング可変装置9を制御する。この結果、この例においては、内燃機関1が停止する前の時刻t3で排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっている。排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなった場合、ECU20は、その旨をバックアップメモリ29に記憶する。なお、図7では、ECU20が内燃機関1の停止要求を受け付ける前までの排気側相対回転位相は最進角位相であるものとする。
Further, when receiving a request to stop the
更に、内燃機関1が停止する前に排気側相対側回転位相が中間ロック位相MLPとなった時刻t3において、ECU20は、自身への電源供給要求信号(SDEP)を立ち下げ、当該電源供給要求信号をOFFに設定する。この結果、ECU20への電源供給状態(SEP)は立ち下がり、ECU20及び吸気側バルブタイミング可変装置8の図示しない電動モータへの電源供給が停止する。
Further, at time t3 when the exhaust side relative rotation phase becomes the intermediate lock phase MLP before the
その後、ECU20が、内燃機関1の始動要求を受け付けると、バックアップメモリ29に内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなった旨が記憶されている。このため、ECU20は、前述した第1確定手段を用いてクランク角を確定し、その確定したクランク角に基づいて内燃機関1を始動させるための制御(燃料噴射及び点火)を行う。
Thereafter, when the
次に、内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとならない場合について説明する。
Next, a case where the exhaust side relative rotation phase does not become the intermediate lock phase MLP until the
前述したように、時刻t1にて内燃機関1の停止要求信号(SDES)が立ち上がり、ECU20は内燃機関1の停止要求を受け付ける。このとき、ECU20は燃料噴射及び点火プラグによる点火(II)を停止することによって、内燃機関1の回転数(NE)は徐々に低下し、時刻t2において内燃機関1が停止する。更に、ECU20は、時刻t1にて、排気側相対回転位相を中間ロック位相MLPとなるように排気側バルブタイミング可変装置9の制御を開始する。しかしながら、この例においては、内燃機関1が停止する時刻t2にて排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっていない。従って、ECU20は、内燃機関1が停止するまで排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとならなかった旨をバックアップメモリ29に記憶する。
As described above, the stop request signal (SDES) for the
排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとならなかったので、時刻t2において、ECU20は、自身への電源供給要求信号(SDEP)を立ち下げるタイミングを所定時間T1延長する。このため、ECU20及び吸気側バルブタイミング可変装置8の図示しない電動モータへの電源供給要求状態(SEP)は時刻t2から所定時間T1経過するまでは、電源が供給され続ける状態となり、時刻t2から所定時間T1経過した時刻t4で電源供給が停止される状態となる。
Since the exhaust-side relative rotation phase does not become the intermediate lock phase MLP, at time t2, the
更に、時刻t2において、ECU20は、吸気側相対回転位相が最遅角位相となるように吸気側バルブタイミング可変装置8の図示しない電動モータを制御する。前述した所定時間T1は、吸気側相対回転位相が最進角位相から最遅角位相に変化するまでにかかる時間以上の値に設定されている。このため、図7においては、時刻t2における吸気側相対回転位相は最進角位相よりも遅角側の所定の位相であるので、時刻t2から所定時間T1が経過する前に吸気側相対回転位相が最遅角位相となる。吸気側相対回転位相が最遅角位相となると、吸気側カム軸6と同期回転する図示しない出力軸のスプロケット4に対する遅角側への移動が規制された状態となる。
Further, at time t2, the
その後、ECU20が、内燃機関1の始動要求を受け付けた場合、バックアップメモリ29には内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとならなかった旨が記憶されている。この場合、本制御装置は、吸気側バルブタイミング可変装置8の図示しない電動モータによって吸気側相対回転位相を遅角側に変化させるように制御しながら(即ち、吸気側カム軸6と同期回転する図示しない出力軸を遅角側に押し付けるように電動モータを回転させながら)、前述した第2確定手段を用いてクランク角を確定する。そして、本制御装置は、その確定したクランク角に基づいて内燃機関1を始動させるための制御(燃料噴射及び点火)を行う。
Thereafter, when the
以上の処理によって、内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっている場合、本制御装置は、第1確定手段を用いてクランク角を確定する。一方、内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっていない場合、本制御装置は、第2確定手段を用いてクランク角を確定する。従って、内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっているか否かにかかわらず、内燃機関1の始動時には、クランク信号を用いないでカム信号を用いてクランク角が確定される。換言すれば、本制御装置は、内燃機関の始動時には、第3確定手段を用いずに第1確定手段又は第2確定手段を用いてクランク角を確定する。これによって、早期にクランク角を確定できる。
When the exhaust-side relative rotation phase has reached the intermediate lock phase MLP by the above processing until the
第1確定手段を用いてクランク角を確定する場合には、中間ロック機構60により排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPに機械的に固定されるため、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPから変化しないので、正確にクランク角を確定できる。更に、第2確定手段を用いてクランク角を確定する場合には、吸気側バルブタイミング可変装置8の図示しない電動モータを吸気側相対回転位相が遅角側に変化するように制御させながら、クランク角を確定する。このため、吸気側相対回転位相が最遅角位相から変化しないので、正確にクランク角を確定できる。
When the crank angle is determined using the first determining means, the exhaust side relative rotational phase is mechanically fixed to the intermediate lock phase MLP by the
内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとならなかった場合にのみ、図示しない電動モータの制御が必要となる第2確定手段を用いてクランク角を確定する。即ち、内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなった場合には、当該第2確定手段を用いないで電力を消費しない第1確定手段を用いてクランク角を確定する。これによって、第2確定手段を用いてクランク角を確定する頻度を低減させることができ、この結果、全体として消費電力量が低減し、燃費が悪化することを防止できる。
Only when the exhaust-side relative rotational phase does not become the intermediate lock phase MLP before the
(具体的作動)
ECU20のCPU26は、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPよりも進角している状態で内燃機関1の停止要求を受け付けると、図8にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。図8に示したルーチンは内燃機関1の停止時に行なわれる処理である。
(Specific operation)
When the
CPU26は、内燃機関1の停止要求を受け付けた場合、ステップ800に進み、図8に示したルーチンを開始し、ステップ805に進む。内燃機関1の停止要求は、例えば、ドライバーによって内燃機関1を停止させるための所定の操作(図示しない車両のイグニッション・キー・スイッチをオン位置からオフ位置へと変更する操作)がなされた場合に発生する。或いは、この内燃機関1がハイブリッド車両に搭載されている場合、停止要求はハイブリッド車両のパワーマネジメントECUから発生される。更に、この内燃機関1がスタートアンドストップ機能を備える車両に搭載されている場合、停止要求は、内燃機関1を自動停止する条件が成立したときに発生される。
When the
ステップ805にて、CPU26は、油圧制御弁25のスプール位置を遅角モードの位置に移動させ、ステップ810に進む。油圧制御弁25のスプール位置が遅角モードの位置に移動すると、排気側相対回転位相が遅角する。ステップ810にて、CPU26は、排気側相対回転位相が停止準備位相SPPになったか否かを判定する。
In
ここで、排気側相対回転位相の計測方法について説明する。CPU26は、所定時間当たりに入力されたクランク信号の数(パルス数)に基づいてクランク軸2の所定時間当たりの回転角度を計算する。そして、CPU26は、その計算されたクランク軸2の回転角度に基づいて現在のクランク角速度を計算する。更に、CPU26は、排気側カム信号の所定の立ち下がりDP(例えば、図6(c)乃至(g)の第3凸部36の立ち下がりを参照。)から所定のクランク角DCA(例えば、図6に破線で示した300°CAを参照。)までに到達するまでの所定クランク角到達時間Tを計測する。なお、この時点ではクランク角は正確に求められている。
Here, a method for measuring the exhaust-side relative rotation phase will be described. The
そして、CPU26は、所定クランク角到達時間Tとクランク角速度とを乗算することによって、所定の立ち下がりDPから所定のクランク角DCAに到達するまでに進んだクランク角CA(例えば、図6(c)乃至(g)のCAを参照。)を計算する。排気側相対回転位相が最遅角位相である場合の所定の立ち下がりDPから所定のクランク角DCAに到達するまでに進むクランク角CA’はCPU26に予め設定されている。CPU26は、所定の立ち下がりDPから所定のクランク角DCAに到達するまでに進んだクランク角CAから当該予め設定されたクランク角CA’を減算する。そして、CPU26は、減算した値に基づいて現在の排気側相対回転位相を算出する。なお、CPU26は、クランク角CAを算出するための基準点としてカム信号の立ち下がりDPを用いていたが、カム信号の立ち上がりを用いてもよい。更に、所定のクランク角DCAは適宜設定されるクランク角であってもよく、クランク角720°CAあたりに2〜3つ程度のクランク角DCAが設定されることが好ましい。なお、CPU26は、前述した方法を吸気側カム信号に適用すれば、吸気側相対回転位相を計測することが可能となる。
Then, the
ステップ810にて、CPU26は前述した方法で排気側相対回転位相を計測し、計測した排気側相対回転位相が停止準備位相SPP(図3(b)を参照。)になった場合、そのステップ810にて「Yes」と判定してステップ815に進む。ステップ815にて、CPU26は、油圧制御弁25のスプール位置をロックモードの位置に移動させ、ステップ820に進む。これによって、中間ロック機構60のロックピンの状態が作動状態となる。その結果、中間ロック機構60が排気側相対回転位相を中間ロック位相MLPに固定可能な状態となる。
In
ステップ820にて、CPU26は、前述した方法で計測される排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPになったか否かを判定する。
In
排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPになった場合、CPU26はステップ820にて「Yes」と判定し、ステップ825に進む。ステップ825にて、CPU26は、「内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPになったために中間ロック機構60によって排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPで機械的に固定されていること」を示す完了情報をバックアップメモリ29に記憶し、ステップ830に進む。
When the exhaust-side relative rotation phase becomes the intermediate lock phase MLP, the
ステップ830にて、CPU26は、バックアップメモリ29以外への電源供給を停止し、ステップ895に進み、本ルーチンを一旦終了する。
In
一方、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPにならない場合、CPU26はステップ820にて「No」と判定し、ステップ835に進む。ステップ835にて、CPU26は、所定時間あたりのクランク信号の入力数Nが閾値N1th以下であるか否かを判定する。
On the other hand, if the exhaust-side relative rotation phase does not become the intermediate lock phase MLP, the
所定時間あたりのクランク信号の入力数Nが閾値N1th以下であれば、CPU26は、内燃機関1が停止する直前であると判断する。この場合、CPU26はステップ835にて「Yes」と判定し、ステップ840に進む。ステップ840にて、CPU26は、内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPにならなかったことを示す未完了情報をバックアップメモリ29に記憶し、ステップ845に進む。
If the number N of crank signal inputs per predetermined time is equal to or less than the threshold value N1th, the
CPU26は、ステップ845以降の処理にて、ECU20及び吸気側バルブタイミング可変装置8の図示しない電動モータへの電源供給の停止を所定時間T1延長して、当該所定時間T1の間に吸気側相対回転位相を最遅角位相に変化させる処理を行う。
In the processing after
まず、CPU26は、ステップ845にて、現在のタイマTMRの値に「1」を加算して、「1」を加算した後の値を新たなタイマTMRの値に設定し、ステップ850に進む。ステップ850にて、CPU26は、タイマTMRの値が所定時間T1に対応する所定の閾値TMR1th以下であるか否かを判定する。
First, in
タイマTMRの値が閾値TMR1th以下である場合、CPU26は、ステップ850にて「Yes」と判定し、ステップ855に進む。ステップ855にて、CPU26は、吸気側相対回転位相が遅角側に変化するように、吸気側バルブタイミング可変装置8の図示しない電動モータを制御して、ステップ845に戻る。このように、CPU26は、タイマTMRの値が所定時間T1に対応する閾値TMR1thより大きくなるまで、吸気側相対回転位相を遅角側に変化するように電動モータを制御し続ける。所定時間T1は吸気側相対回転位相が最進角位相から最遅角位相まで変化するのにかかる時間以上に設定されている。従って、吸気側相対回転位相を確実に最遅角位相に変化させることができる。
If the value of the timer TMR is equal to or smaller than the threshold value TMR1th, the
一方、タイマTMRの値が閾値TMR1thより大きい場合、所定時間あたりのクランク信号の入力数Nが閾値N1th以下となってから(即ち、内燃機関1が停止したとみなされる時点から)所定時間T1が経過したことになる。この場合、CPU26は、ステップ850にて「No」と判定して、ステップ860に進む。ステップ860にて、CPU26は、タイマTMRの値を初期化して(即ち、タイマTMRの値を「0」に設定して)、ステップ830に進む。ステップ830にて、CPU26は、バックアップメモリ29以外への電源供給を停止し、ステップ895に進み、本ルーチンを一旦終了する。
On the other hand, when the value of the timer TMR is greater than the threshold value TMR1th, the predetermined time T1 is less than the threshold value N1th after the number N of crank signal inputs per predetermined time (that is, from when the
一方、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっていない場合、所定時間あたりのクランク信号の入力数Nが閾値N1thより大きければ、CPU26は、内燃機関1は未だ停止しないと判断する。この場合、CPU26はステップ835にて「No」と判定し、ステップ820に戻る。ステップ820にて、CPU26は、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPになったか否かを再度判定する。
On the other hand, if the exhaust-side relative rotational phase is not the intermediate lock phase MLP, if the number N of crank signals input per predetermined time is greater than the threshold value N1th, the
更に、CPU26がステップ810の処理を実行する時点において、排気側相対回転位相が停止準備位相SPPとなっていない場合、CPU26は、ステップ810にて「No」と判定し、ステップ865に進む。ステップ865にて、CPU26は、所定時間あたりのクランク信号の入力数Nが閾値N1th以下であるか否かを判定する。
Further, if the exhaust relative rotation phase is not the stop preparation phase SPP when the
所定時間あたりのクランク信号の入力数Nが閾値N1th以下であれば、CPU26は、内燃機関1が停止する直前であると判断する。この場合、CPU26はステップ865にて「Yes」と判定し、ステップ840以降の処理に進む。
If the number N of crank signal inputs per predetermined time is equal to or less than the threshold value N1th, the
これに対し、所定時間あたりのクランク信号の入力数Nが閾値N1thより大きければ、CPU26は、内燃機関1は未だ停止しないと判断する。この場合、CPU26はステップ865にて「No」と判定し、ステップ810に戻る。ステップ810にて、CPU26は排気側相対回転位相が停止準備位相SPPになったか否かを再度判定する。
On the other hand, if the number N of crank signal inputs per predetermined time is greater than the threshold value N1th, the
なお、前述した例では、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPよりも進角している状態でCPU26が内燃機関1の停止要求を受け付けた場合の停止処理について説明した。排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPよりも遅角している状態でCPU26が内燃機関1の停止要求を受け付けた場合の停止処理においては、CPU26は、ステップ805において油圧制御弁25のスプール位置を進角モードの位置に移動させる。ステップ810の代わりに、CPU26は、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなったか否かを判定する。排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっていれば、CPU26はステップ815に進み、油圧制御弁25のスプール位置をロックモードの位置に移動させる。一方、排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっていなければ、CPU26はステップ865に進む。
In the above-described example, the stop process when the
以上の処理によって、CPU26は、「内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPになった」か否かを示す情報(完了情報又は未完了情報)をバックアップメモリ29に記憶することができる。図8に示すルーチンでバックアップメモリ29に記憶される情報は、換言すれば、内燃機関1が停止するまでに中間ロック機構60によってベーンローター50のハウジングローター40に対する相対的な位置が機械的に固定されたか否かを示す情報である。
Through the above processing, the
更に、CPU26は、内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPになっていない場合、吸気側相対回転位相を最遅角位相にすることができる。これによって、内燃機関1の始動時に吸気側相対回転位相を最遅角位相まで変化させる必要がなくなるので、より早期に第2確定手段によりクランク角が確定できる。
Further, the
CPU26は、内燃機関1の始動要求を受け付けた場合、ステップ900に進み、図9に示したルーチンを開始し、ステップ905に進む。内燃機関1の始動要求は、ドライバーが内燃機関1を始動させるための所定の操作(図示しない車両のイグニッション・キー・スイッチをオフ位置からオン位置へと変更する操作)がなされた場合に発生する。或いは、この内燃機関1がハイブリッド車両に搭載されている場合、始動要求はハイブリッド車両のパワーマネジメントECUから発生される。更に、この内燃機関1がスタートアンドストップ機能を備える車両に搭載されている場合、始動要求は、内燃機関1を自動始動条件が成立したときに発生される。
When the
ステップ905にて、CPU26は、バックアップメモリ29に記憶された情報を読み出し、ステップ910に進む。ステップ910にて、CPU26は、ステップ905で読み出した情報が完了情報であるか否かを判定する。
In
ステップ905で読み出した情報が完了情報である場合(即ち、「内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPになったために中間ロック機構60によって排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPで固定されていること」を示している場合)、CPU26はステップ910にて「Yes」と判定し、ステップ915に進む。ステップ915にて、CPU26は、前述した第1確定手段を用いてクランク角を確定し、ステップ995に進み、本ルーチンを終了する。
If the information read in
一方、ステップ905で読み出した情報が完了情報でない場合、即ち、ステップ905で読み出した情報が未完了情報である場合、CPU26はステップ910にて「No」と判定し、ステップ920に進む。ステップ920にて、CPU26は、吸気側相対回転位相が遅角側に変化するように吸気側バルブタイミング可変装置8の図示しない電動モータを制御する。
On the other hand, if the information read in
内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっていない場合、前述した停止処理にて、吸気側相対回転位相が最遅角位相に設定されている。吸気側相対回転位相が最遅角位相である場合、吸気側カム軸6と同期回転する図示しない出力軸のスプロケット4に対する遅角側への相対的な移動は規制される。ステップ920にて、吸気側相対回転位相が遅角側に変化するように電動モータが制御されるので、吸気側相対回転位相は最遅角位相に維持される。これによって、吸気側相対回転位相が最遅角位相からずれることを防止でき、クランク角を正確に確定できる。
If the exhaust-side relative rotation phase is not the intermediate lock phase MLP before the
ステップ920の後、CPU26は、ステップ925にて、前述した第2確定手段を用いてクランク角を確定し、ステップ995に進み、本ルーチンを終了する。
After
以上の処理により、本制御装置は、内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっているか否かにかかわらず、内燃機関1の始動時には第1確定手段又は第2確定手段を用いて(即ち、カム信号に基づいて)、クランク角を確定する。これによって、本制御装置は、いち早くクランク角を確定でき、クランキング開始後に最初に燃焼を発生させる気筒(即ち、燃料噴射を行った後に点火させる気筒)をいち早く決定できる。このため、内燃機関1の燃焼を伴う始動を早めることができる。
As a result of the above processing, the present control device performs the first determination means or the first determination when the
更に、本制御装置は、内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとならなかった場合にのみ、内燃機関1の始動時に電動モータの制御が必要な第2確定手段を用いてクランク角を確定する。即ち、本制御装置は、内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなった場合には、当該電動モータの制御が不要な第1確定手段を用いてクランク角を確定する。
Further, the present control device provides a second determinator that needs to control the electric motor when starting the
第2確定手段を用いたクランク角を確定する処理は、吸気側相対回転位相を最遅角位相まで変化させ、吸気側相対回転位相を最遅角位相に維持するために電動モータを動作させる必要がある。このため、第2確定手段を用いたクランク角を確定する処理は、第1確定手段を用いてクランク角を確定する処理よりも消費電力が大きい。本制御装置は、第2確定手段を用いなければクランク角を確定できない場合にのみ(即ち、内燃機関1が停止するまでに排気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとならなかった場合にのみ)、消費電力が大きい第2確定手段を用いてクランク角を確定する。これによって、内燃機関1の始動が複数回に及べば、内燃機関1の始動時においてクランク角を確定するための消費電力の平均を低減することができ、燃費が悪化することを防止できる。
The process of determining the crank angle using the second determining means needs to operate the electric motor in order to change the intake side relative rotation phase to the most retarded angle phase and maintain the intake side relative rotation phase at the most retarded angle phase. There is. For this reason, the process of determining the crank angle using the second determining means consumes more power than the process of determining the crank angle using the first determining means. This control device is used only when the crank angle cannot be determined without using the second determining means (that is, only when the exhaust-side relative rotational phase does not become the intermediate lock phase MLP before the
なお、本制御装置は、第1確定手段又は第2確定手段を用いてクランク角を確定して内燃機関1を始動させる処理を行なった後に第3確定手段によってクランク角を確定する。本制御装置は、その後も内燃機関1が停止するまで、第3確定手段によってクランク角を確定する。
The present control device determines the crank angle by the third determining means after performing the process of determining the crank angle using the first determining means or the second determining means and starting the
<変形例>
次に、上記実施形態に係る制御装置の変形例について説明する。この変形例は、以下の点において上記実施形態と相違している。
(1)吸気側バルブタイミング可変装置8が油圧駆動式であり、且つ、排気側バルブタイミング可変装置9が電動駆動式である。
(2)CPU26は、図8に示したルーチンに代わる図10にフローチャートにより示したルーチンと、図9に示したルーチンに代わる図11にフローチャートにより示したルーチンと、を実行する。
以下、この相違点を中心として説明する。
<Modification>
Next, a modification of the control device according to the above embodiment will be described. This modification is different from the above embodiment in the following points.
(1) The intake side valve timing
(2) The
Hereinafter, this difference will be mainly described.
本変形例の吸気側バルブタイミング可変装置8の油圧駆動の構成は、上記実施形態の排気側バルブタイミング可変装置9の油圧駆動の構成と同じである。更に、本変形例の排気側バルブタイミング可変装置9の電動駆動の構成は、上記実施形態の吸気側バルブタイミング可変装置8の電動駆動の構成と同じである。
The configuration of hydraulic drive of the intake side valve timing varying
CPU26は、吸気側相対回転位相が中間ロック位相MLPよりも進角した状態で内燃機関1の停止要求を受け付けた場合、図10に示した停止処理を実行する。なお、図10において図8に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図8のそのようなステップに付された符号を付し、それらのステップの説明は適宜省略される。
When the
CPU26は、内燃機関1の停止要求を受け付けると、図10のステップ1000から処理を開始し、ステップ805に進み、油圧制御弁25のスプール位置を遅角モードの位置に移動させる。これによって、吸気側相対回転位相が遅角する。その後、CPU26は、ステップ1005に進み、吸気側相対回転位相が停止準備位相SPPになったか否かを判定する。
When the
吸気側相対回転位相が停止準備位相SPPになった場合、CPU26は、ステップ1005にて「Yes」と判定して、ステップ815にて、油圧制御弁25のスプール位置をロックモードの位置に移動させる。これによって、吸気側バルブタイミング可変装置8の中間ロック機構60のロックピンの状態が作動状態となる。その結果、中間ロック機構60が吸気側相対回転位相を中間ロック位相MLPに固定可能な状態となる。
When the intake-side relative rotation phase becomes the stop preparation phase SPP, the
その後、CPU26は、ステップ1010にて、吸気側相対回転位相が中間ロック位相MLPになったか否かを判定する。吸気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなった場合、CPU26はステップ1010にて「Yes」と判定して、ステップ825に進み、完了情報をバックアップメモリ29に記憶し、ステップ830にて電源供給を停止して、ステップ1095に進み、本ルーチンを終了する。
Thereafter, in
一方、吸気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっていない場合、CPU26は、ステップ1010にて「No」と判定して、ステップ835に進み、所定時間あたりのクランク信号の入力数Nが閾値N1th以下であるか否かを判定する。
On the other hand, if the intake-side relative rotation phase is not the intermediate lock phase MLP, the
所定時間あたりのクランク信号の入力数Nが閾値N1thより大きい場合、CPU26は、ステップ835にて「No」と判定して、ステップ1010に戻る。
When the input number N of crank signals per predetermined time is larger than the threshold value N1th, the
一方、所定時間あたりのクランク信号の入力数Nが閾値N1th以下である場合、CPU26は、ステップ835にて「Yes」と判定して、ステップ840及び845をこの順番で実行して、ステップ1015に進む。ステップ1015にて、CPU26は、タイマTMRの値が所定時間T2に対応する所定の閾値TMR2th以下であるか否かを判定する。所定時間T2は、排気側相対回転位相が最遅角位相から最進角位相まで変化するためにかかる時間以上に設定されており、所定時間T1と同じ値であってもよいし異なる値であってもよい。
On the other hand, when the input number N of crank signals per predetermined time is equal to or less than the threshold value N1th, the
タイマTMRの値が閾値TMR2th以下である場合、CPU26は、ステップ1015にて「Yes」と判定し、ステップ1020に進む。ステップ1020にて、CPU26は、排気側相対回転位相が進角側に変化するように、排気側バルブタイミング可変装置9の図示しない電動モータを制御して、ステップ845に戻る。このように、CPU26は、タイマTMRの値が所定時間T2に対応する閾値TMR2thより大きくなるまで、排気側相対回転位相を進角側に変化するように電動モータを制御し続ける。この結果、所定時間T2の間に排気側相対回転位相を確実に最進角位相に変化させることができる。なお、排気側カム軸7がクランク軸2に対して進角するほどExVVTとInVVTとのオーバーラップが小さくなるため、ステップ1020にて排気側相対回転位相を最遅角位相ではなく最進角位相に変化させている。
If the value of the timer TMR is equal to or less than the threshold value TMR2th, the
一方、タイマTMRの値が閾値TMR2thより大きい場合、CPU26は、ステップ1015にて「No」と判定して、ステップ860にてタイマTMRを初期化して、ステップ830にて、電源供給を停止して、ステップ1095に進み、本ルーチンを終了する。
On the other hand, if the value of timer TMR is greater than threshold value TMR2th,
なお、吸気側相対回転位相が中間ロック位相MLPよりも遅角している状態でCPU26が内燃機関1の停止要求を受け付けた場合の停止処理においては、CPU26は、ステップ805において油圧制御弁25のスプール位置を進角モードの位置に移動させる。ステップ1005の代わりに、CPU26は、吸気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなったか否かを判定する。吸気相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっていれば、CPU26はステップ815に進み、油圧制御弁25のスプール位置をロックモードの位置に移動させる。一方、吸気相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっていなければ、CPU26はステップ865に進む。
In the stop process when the
CPU26は、内燃機関1の始動要求を受け付けた場合、図11に示した始動処理を実行する。なお、図11において図9に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図9のそのようなステップに付された符号を付し、それらのステップの説明は適宜省略される。
When the
CPU26は、内燃機関1の始動要求を受け付けると、図11のステップ1100から処理を開始し、ステップ905に進み、バックアップメモリ29に記憶された情報を読み出し、ステップ910に進む。ステップ910にて、CPU26は、ステップ905で読み出した情報が完了情報であるか否かを判定する。
When the
ステップ910で読み出した情報が完了情報である場合、CPU26はステップ910にて「Yes」と判定し、ステップ915に進む。ステップ915にて、CPU26は、前述した第1確定手段を用いてクランク角を確定し、ステップ1195に進み、本ルーチンを終了する。
If the information read in
一方、ステップ910で読みだした情報が完了情報でない場合、即ち、ステップ905で読み出した情報が未完了情報である場合、CPU26はステップ910にて「No」と判定し、ステップ1105に進む。ステップ1105にて、CPU26は、排気側相対回転位相が進角側に変化するように排気側バルブタイミング可変装置9の図示しない電動モータを制御する。
On the other hand, if the information read in
内燃機関1が停止するまでに吸気側相対回転位相が中間ロック位相MLPとなっていない場合、前述した停止処理にて、排気側相対回転位相が最進角位相に設定されている。排気側相対回転位相が最進角位相である場合、排気側カム軸7のクランク軸2に対する進角側への相対的な移動は規制される。ステップ1105にて、排気側相対回転位相が進角側に変化するように電動モータが制御されるので、排気側相対回転位相は最進角位相に維持される。これによって、排気側相対回転位相が最進角位相からずれることを防止でき、クランク角を正確に確定できる。
If the intake-side relative rotation phase is not the intermediate lock phase MLP before the
電動駆動式のバルブタイミング可変装置の構造上、スプロケットがクランク軸2の回転を受けて回転している場合、カム軸と同期回転する出力軸には遅角側に力が作用する。このため、電動モータによって当該出力軸に力が付与されない場合、当該出力軸は遅角側に移動する。従って、本変形例のように、排気側バルブタイミング可変装置9が電動駆動式である場合、ステップ1105にて排気側相対回転位相を最進角位相に変化させるためには、電動モータは、スプロケット4の回転により作用する遅角側の力と反対方向の進角側に力を作用させなければならない。このため、本変形例では、上記実施形態のように排気側相対回転位相を最遅角位相に変化させる場合よりも消費電力が大きくなる。従って、上記実施形態のように、吸気側バルブタイミング可変装置8を電動駆動式とする方が消費電力を低減させる観点からは望ましい。
When the sprocket is rotated by the rotation of the
ステップ1105の後、CPU26は、ステップ925にて、前述した第2確定手段を用いてクランク角を確定し、ステップ1195に進み、本ルーチンを終了する。
After
本発明は前述した実施形態に限定されることはなく、本発明の種々の変形例を採用することができる。中間ロック機構60における中間ロック位相MLPは、最進角位相から最遅角位相までの位相であって、且つ、内燃機関1が始動可能な位相であればどの位相であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications of the present invention can be employed. The intermediate lock phase MLP in the
上記実施形態では、吸気側カム軸6及び排気側カム軸7には、同じ構成のカムローター31が同じ取付角度で取り付けられ、各カムローター31と各カム角センサ10との相対位置関係は同じであるように構成されているものとして説明したが、各カム軸には、同じカムローター31が異なる取付角度で取り付けられてもよいし、異なる構成のカムローターが取り付けられてもよい。更に、各カムローター31と各カム角センサ10との相対位置関係は異なっていてもよい。
In the above embodiment, the
1…内燃機関、2…クランク軸、6…吸気側カム軸、7…排気側カム軸、8…吸気側バルブタイミング可変装置、9…排気側バルブタイミング可変装置、10…吸気側カム角センサ、11…排気側カム角センサ、12…クランク角センサ、20…ECU、21…クランクローター、22…歯、23…欠歯部、25…油圧制御弁、26…CPU、27…ROM、28…RAM、29…バックアップメモリ、31…カムローター、40…ハウジングローター、50…ベーンローター、60…中間ロック機構。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記内燃機関は、
前記クランク軸と、
前記内燃機関の吸気バルブを開閉するためのカムが取り付けられ、前記クランク軸が2回転すると自身が1回転するように前記クランク軸の回転が伝達される吸気側カム軸と、
前記内燃機関の排気バルブを開閉するためのカムが取り付けられ、前記クランク軸が2回転すると自身が1回転するように前記クランク軸の回転が伝達される排気側カム軸と、
前記吸気側カム軸及び前記排気側カム軸のうち一方の第1カム軸の前記クランク軸に対する第1相対回転位相を油圧駆動によって進角又は遅角させて、当該第1カム軸に取り付けられたバルブの開閉タイミングを変化させる油圧駆動式バルブタイミング可変手段と、
前記吸気側カム軸及び前記排気側カム軸のうち他方の第2カム軸の前記クランク軸に対する第2相対回転位相を電動モータによって進角又は遅角させて、当該第2カム軸に取り付けられたバルブの開閉タイミングを変化させる電動駆動式バルブタイミング可変手段と、
外周に等間隔で設けられた複数の歯と、前記外周の一部に形成された前記歯が設けられない領域である欠歯部と、を含み、前記クランク軸と同期回転するクランクローターと、
外周に複数の凸部と複数の凹部とが交互に設けられ、前記複数の凸部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ、前記複数の凹部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ、前記第1カム軸と同期回転する第1カムローターと、
外周に複数の凸部と複数の凹部とが交互に設けられ、前記複数の凸部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ、前記複数の凹部は互いに異なる幅のクランク角に相当する角度にわたって設けられ、前記第2カム軸と同期回転する第2カムローターと、
前記クランクローターの歯がクランクローター歯検出部を通過している期間にクランク信号であるパルスを出力するクランク角センサ部と、
前記第1カムローターの凸部が第1カムローター凸部検出部を通過している期間に第1カム信号であるパルスを出力する第1カム角センサ部と、
前記第2カムローターの凸部が第2カムローター凸部検出部を通過している期間に第2カム信号であるパルスを出力する第2カム角センサ部と、を備え、
前記油圧駆動式バルブタイミング可変手段は、
前記クランク軸と同期回転する第1回転体と、
前記第1回転体と同軸上に配置されて、前記第1カム軸と同期回転し、前記第1相対回転位相を変化させるために前記第1回転体に対する相対的な回転位置が変化可能な第2回転体と、
前記第2回転体の前記第1回転体に対する前記相対的な回転位置を油圧駆動によって変化させる油圧駆動機構と、
前記第1相対回転位相が所定のロック位相となった場合、前記第2回転体の前記第1回転体に対する前記相対的な回転位置を前記ロック位相となる回転位置に機械的に固定することが可能なロック機構と、を備え、
前記電動駆動式バルブタイミング可変手段は、
前記第2相対回転位相が最進角位相である場合、前記第2相対回転位相が前記進角側に変化することを機械的に規制するとともに、前記第2相対回転位相が最遅角位相である場合、前記第2相対回転位相が前記遅角側に変化することを機械的に規制する規制部を備え、
前記制御装置には、前記第1相対回転位相が所定の基準位相である場合の前記第1カム信号の各立ち上がり時点に対応するクランク角と、前記第1カム信号の各立ち下がり時点に対応するクランク角と、が予め記憶されるとともに、前記第2相対回転位相が所定の基準位相である場合の前記第2カム信号の各立ち上がり時点に対応するクランク角と、前記第2カム信号の各立ち下がり時点に対応するクランク角と、が予め記憶され、
前記制御装置は、
前記内燃機関が停止中であっても、記憶した情報を保持するバックアップメモリと、
前記第1カム信号の立ち上がりから当該立ち上がりに続く立ち下がりまでの間、又は、前記第1カム信号の立ち下がりから当該立ち下がりに続く立ち上がりまでの間、の前記クランク信号の入力数に基づいて、前記第1カムローター凸部検出部を通過した前記第1カムローターの凸部又は凹部を特定し、前記特定した凸部が前記第1カムローター凸部検出部を通過し終えた時点の第1カム信号の立ち下がり又は前記特定した凹部が前記第1カムローター凸部検出部を通過し終えた時点の第1カム信号の立ち上がり、に対応する前記予め記憶されたクランク角に基づいて、前記クランク角を確定する第1確定手段と、
前記第2カム信号の立ち上がりから当該立ち上がりに続く立ち下がりまでの間、又は、前記第2カム信号の立ち下がりから当該立ち下がりに続く立ち上がりまでの間、の前記クランク信号の入力数に基づいて、前記第2カムローター凸部検出部を通過した前記第2カムローターの凸部又は凹部を特定し、前記特定した凸部が前記第2カムローター凸部検出部を通過し終えた時点の第2カム信号の立ち下がり又は前記特定した凹部が前記第2カムローター凸部検出部を通過し終えた時点の第2カム信号の立ち上がり、に対応する前記予め記憶されたクランク角に基づいて、前記クランク角を確定する第2確定手段と、
前記内燃機関の停止要求を受け付けた場合、前記内燃機関の停止時の処理を実行する停止処理部と、
前記内燃機関の始動要求を受け付けた場合、前記内燃機関の始動時の処理を実行する始動処理部と、を備え、
前記停止処理部は、
前第1記相対回転位相が前記ロック位相となるように前記第2回転体の前記第1回転体に対する前記相対的な回転位置を、前記油圧駆動機構を用いて変化させ、
前記第1相対回転位相が前記ロック位相となった場合に前記第2回転体の前記第1回転体に対する前記相対的な回転位置を機械的に固定させるように前記ロック機構を制御し、
前記内燃機関が停止するまでに前記第1相対回転位相が前記ロック位相となったか否かを判定し、その判定結果を前記バックアップメモリに記憶し、
前記内燃機関が停止するまでに前記第1相対回転位相が前記ロック位相とならなかった場合、前記制御装置及び前記電動モータへの電源供給を所定時間延長して、
前記電源供給が延長されている間に、前記第2相対回転位相が前記最進角位相及び前記最遅角位相のうち一方の位相となるように前記電動モータを制御するように、構成され、
前記電源供給を延長する所定時間は、前記第2相対回転位相が前記最進角位相及び前記最遅角位相のうち他方の位相から前記一方の位相まで変化するまでにかかる時間以上の値に設定され、
前記始動処理部は、
前記バックアップメモリに記憶された前記判定結果が、前記内燃機関が停止するまでに前記第1相対回転位相が前記ロック位相となったことを示す場合、前記第1確定手段を用いて前記クランク角を確定し、
前記バックアップメモリに記憶された前記判定結果が、前記内燃機関が停止するまでに前記第1相対回転位相が前記ロック位相となっていないことを示す場合、前記一方の位相が前記最進角位相であれば、前記第2相対回転位相が前記進角側に変化するように前記電動モータを回転させ、前記一方の位相が前記最遅角位相であれば、前記第2相対回転位相が前記遅角側に変化するように前記電動モータを回転させながら、前記第2確定手段を用いて前記クランク角を確定するように構成された、
内燃機関の制御装置。
Crank that is the rotation angle of the crankshaft from the reference crank angle at the time when the piston of any cylinder of the four-cycle internal combustion engine is at compression top dead center or advanced by a predetermined crank angle within the range of 720 ° from that time A control device for an internal combustion engine that determines an angle and controls the internal combustion engine based on the determined crank angle,
The internal combustion engine
The crankshaft;
An intake-side camshaft to which a cam for opening and closing an intake valve of the internal combustion engine is attached, and rotation of the crankshaft is transmitted so that the crankshaft rotates once when the crankshaft rotates twice;
An exhaust camshaft to which a cam for opening and closing an exhaust valve of the internal combustion engine is attached and the rotation of the crankshaft is transmitted so that the crankshaft rotates once when the crankshaft rotates twice;
The first relative rotation phase of one of the intake camshaft and the exhaust camshaft with respect to the crankshaft is advanced or retarded by hydraulic drive and attached to the first camshaft. Hydraulically driven valve timing variable means for changing the opening and closing timing of the valve;
The second relative rotational phase of the other second camshaft of the intake side camshaft and the exhaust side camshaft with respect to the crankshaft is advanced or retarded by an electric motor and attached to the second camshaft. Electrically driven valve timing variable means for changing the opening and closing timing of the valve;
A crank rotor that includes a plurality of teeth provided at equal intervals on the outer periphery, and a missing tooth portion that is a region where the teeth formed on a part of the outer periphery are not provided, and that rotates synchronously with the crankshaft;
A plurality of convex portions and a plurality of concave portions are alternately provided on the outer periphery, the plurality of convex portions are provided over an angle corresponding to a crank angle having a different width, and the plurality of concave portions correspond to a crank angle having a different width. A first cam rotor that is provided over an angle that rotates in synchronization with the first cam shaft;
A plurality of convex portions and a plurality of concave portions are alternately provided on the outer periphery, the plurality of convex portions are provided over an angle corresponding to a crank angle having a different width, and the plurality of concave portions correspond to a crank angle having a different width. A second cam rotor that is provided over an angle that rotates in synchronization with the second cam shaft;
A crank angle sensor unit that outputs a pulse that is a crank signal during a period in which the teeth of the crank rotor pass through the crank rotor tooth detection unit;
A first cam angle sensor unit that outputs a pulse that is a first cam signal during a period in which the convex part of the first cam rotor passes through the first cam rotor convex part detection unit;
A second cam angle sensor unit that outputs a pulse that is a second cam signal during a period in which the convex part of the second cam rotor passes through the second cam rotor convex part detection unit,
The hydraulically driven valve timing varying means is
A first rotating body that rotates synchronously with the crankshaft;
The first rotary body is arranged coaxially, rotates synchronously with the first camshaft, and can change a relative rotational position with respect to the first rotary body in order to change the first relative rotational phase. Two rotating bodies,
A hydraulic drive mechanism for changing the relative rotational position of the second rotary body with respect to the first rotary body by hydraulic drive;
When the first relative rotation phase becomes a predetermined lock phase, the relative rotation position of the second rotation body with respect to the first rotation body may be mechanically fixed to the rotation position that becomes the lock phase. A possible locking mechanism,
The electrically driven valve timing varying means is
When the second relative rotation phase is the most advanced angle phase, the second relative rotation phase is mechanically restricted from changing to the advance angle side, and the second relative rotation phase is the most retarded angle phase. In some cases, a regulation unit that mechanically regulates that the second relative rotation phase changes to the retard side,
The control device corresponds to a crank angle corresponding to each rising point of the first cam signal and a falling point of the first cam signal when the first relative rotational phase is a predetermined reference phase. The crank angle is stored in advance, and the crank angle corresponding to each rising point of the second cam signal when the second relative rotational phase is a predetermined reference phase, and each rising edge of the second cam signal. The crank angle corresponding to the time point of lowering is stored in advance,
The control device includes:
A backup memory for holding stored information even when the internal combustion engine is stopped;
Based on the number of inputs of the crank signal from the rise of the first cam signal to the fall following the rise, or from the fall of the first cam signal to the rise following the fall, The first cam rotor convex portion detecting portion that has passed through the first cam rotor convex portion detecting portion is identified, and the first convex portion when the identified convex portion has finished passing through the first cam rotor convex portion detecting portion. Based on the crank angle stored in advance corresponding to the falling edge of the cam signal or the rising edge of the first cam signal at the time when the specified concave portion has passed through the first cam rotor convex portion detector. First determining means for determining the angle;
Based on the number of inputs of the crank signal from the rise of the second cam signal to the fall following the rise, or from the fall of the second cam signal to the rise following the fall, A second portion at the time when the convex portion or concave portion of the second cam rotor that has passed through the second cam rotor convex portion detecting portion is specified and the specified convex portion has passed through the second cam rotor convex portion detecting portion. Based on the crank angle stored in advance corresponding to the falling edge of the cam signal or the rising edge of the second cam signal at the time when the specified concave portion has passed through the second cam rotor convex portion detector. A second determining means for determining the angle;
When receiving a request to stop the internal combustion engine, a stop processing unit that executes processing at the time of stopping the internal combustion engine;
When receiving a request for starting the internal combustion engine, a start processing unit that executes processing at the time of starting the internal combustion engine,
The stop processing unit
Changing the relative rotational position of the second rotating body with respect to the first rotating body using the hydraulic drive mechanism so that the first relative rotation phase is the lock phase;
Controlling the locking mechanism to mechanically fix the relative rotational position of the second rotating body with respect to the first rotating body when the first relative rotating phase becomes the lock phase;
It is determined whether or not the first relative rotational phase has become the lock phase before the internal combustion engine stops, and the determination result is stored in the backup memory,
If the first relative rotational phase does not become the lock phase before the internal combustion engine stops, the power supply to the control device and the electric motor is extended for a predetermined time,
The electric motor is configured to control the second relative rotational phase to be one of the most advanced phase and the most retarded phase while the power supply is extended,
The predetermined time for extending the power supply is set to a value equal to or longer than the time required for the second relative rotational phase to change from the other phase to the one of the most advanced phase and the most retarded phase. And
The start processing unit
When the determination result stored in the backup memory indicates that the first relative rotational phase has become the lock phase before the internal combustion engine stops, the crank angle is determined using the first determination means. Confirm,
When the determination result stored in the backup memory indicates that the first relative rotational phase is not the lock phase before the internal combustion engine stops, the one phase is the most advanced angle phase. If there is, the electric motor is rotated so that the second relative rotation phase changes to the advance side, and if the one phase is the most retarded phase, the second relative rotation phase is the retard angle. The crank angle is determined using the second determination means while rotating the electric motor to change to the side,
Control device for internal combustion engine.
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