JP2022104094A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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intake air
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善尚 梅村
Yoshihisa Umemura
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Abstract

To suppress deviation between a target intake air amount and an actual intake air amount in changing a valve timing.SOLUTION: A control device of an internal combustion engine for controlling an intake air amount into a cylinder according to a valve timing and a throttle opening based on a target intake air amount in the internal combustion engine including a variable valve timing device includes: a valve timing control section determining a target valve timing calculated on the basis of the target intake air amount and controlling the variable valve timing device to achieve the target valve timing; and a throttle opening control section starting a control of the throttle opening at a timing of starting a control of the variable valve timing device to achieve the target valve timing.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、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.

昨今、吸気弁や排気弁の開閉のタイミングを変更することができる可変バルブタイミング装置を装備した内燃機関が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、バルブタイミングが変化する過渡的な運転状態で、バルブタイミング、スロットル開度及び機関回転数に基づいて算出した吸入空気量の変動に応じてスロットル開度を調整する内燃機関の制御装置が開示されている。このような従来の制御装置では、例えば、吸気弁の開弁時期を進角側に変化させる場合、バルブタイミングの変化に伴う吸入空気量の増加を考慮し、これを相殺して吸入空気量を減少させるようにスロットル開度が閉じ側に制御される。これにより、トルク段差が緩和される。 Recently, an internal combustion engine equipped with a variable valve timing device capable of changing the opening / closing timing of an intake valve or an exhaust valve is known (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 describes an internal combustion engine that adjusts the throttle opening according to fluctuations in the intake air amount calculated based on the valve timing, the throttle opening, and the engine speed in a transient operating state in which the valve timing changes. The control device is disclosed. In such a conventional control device, for example, when the valve opening timing of the intake valve is changed to the advance angle side, the increase in the intake air amount due to the change in the valve timing is taken into consideration, and this is offset to increase the intake air amount. The throttle opening is controlled to the closed side so as to decrease. This alleviates the torque step.

特開2003-83116号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-83116

しかしながら、従来のスロットル弁の制御は、カム角センサ等の実バルブタイミングを検出する装置によって検出された実際のバルブタイミングに基づいて行われている。このため、バルブタイミングが変化する過渡期において、スロットル開度の変化に伴う吸入空気量の変化は、バルブタイミングの変化に伴う吸入空気量の変化に対して遅れ、ずれが生じる可能性がある。また、スロットル弁は、吸気弁や排気弁と比較して吸入空気の導入先である燃焼室から離れており、また、スロットル弁から燃焼室までの経路には、容積が大きい吸気マニホールドが設けられている。このため、バルブタイミングの変化に起因する吸入空気量の変化は即時的に表れるのに対し、スロットル弁の動作に起因する吸入空気量の変化には応答遅れ(輸送遅れ)が生じる可能性がある。これらの理由により、内燃機関の筒内に実際に吸入される吸入空気量が、目標吸入空気量とずれることがある。このようなずれは、特許文献1に開示された内燃機関においても生じ得る。 However, the control of the conventional throttle valve is performed based on the actual valve timing detected by a device such as a cam angle sensor that detects the actual valve timing. Therefore, in the transitional period when the valve timing changes, the change in the intake air amount due to the change in the throttle opening may be delayed or deviated from the change in the intake air amount due to the change in the valve timing. Further, the throttle valve is farther from the combustion chamber to which the intake air is introduced as compared with the intake valve and the exhaust valve, and an intake manifold having a large volume is provided in the path from the throttle valve to the combustion chamber. ing. Therefore, while the change in the intake air amount due to the change in valve timing appears immediately, the change in the intake air amount due to the operation of the throttle valve may cause a response delay (transportation delay). .. For these reasons, the amount of intake air actually sucked into the cylinder of the internal combustion engine may deviate from the target intake air amount. Such a deviation can also occur in the internal combustion engine disclosed in Patent Document 1.

そこで、本明細書開示の内燃機関の制御装置は、バルブタイミングを変更したときの目標吸入空気量と実際の吸入空気量とのずれを抑制することを課題とする。 Therefore, it is an object of the control device of the internal combustion engine disclosed in the present specification to suppress the deviation between the target intake air amount and the actual intake air amount when the valve timing is changed.

本明細書開示の内燃機関の制御装置は、可変バルブタイミング装置を備えた内燃機関において、目標吸入空気量に基づくバルブタイミングとスロットル開度とによって筒内への吸入空気量の制御を行う内燃機関の制御装置であって、前記目標吸入空気量に基づいて算出される目標バルブタイミングを設定し、当該目標バルブタイミングとなるように前記可変バルブタイミング装置を制御するバルブタイミング制御部と、前記バルブタイミング制御部が目標バルブタイミングとなるように前記可変バルブタイミング装置の制御を開始するタイミングに合わせて、前記スロットル開度の制御を開始するスロットル開度制御部と、を備えている。 The internal combustion engine control device disclosed in the present specification is an internal combustion engine provided with a variable valve timing device, which controls the amount of intake air into the cylinder according to the valve timing and the throttle opening based on the target intake air amount. A valve timing control unit that sets a target valve timing calculated based on the target intake air amount and controls the variable valve timing device so as to be the target valve timing, and the valve timing. It is provided with a throttle opening degree control unit that starts control of the throttle opening degree in accordance with the timing at which the control unit starts control of the variable valve timing device so as to be the target valve timing.

本明細書に開示された内燃機関の制御装置は、バルブタイミングを変更したときの目標吸入空気量と実際の吸入空気量とのずれを抑制することができる。 The control device of the internal combustion engine disclosed in the present specification can suppress the deviation between the target intake air amount and the actual intake air amount when the valve timing is changed.

図1は第1実施形態の内燃機関の制御装置を備えたエンジンシステムを示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an engine system including a control device for an internal combustion engine according to the first embodiment. 図2は第1実施形態のエンジンシステムが備えるECUが実行する制御を例示するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating the control executed by the ECU included in the engine system of the first embodiment. 図3は第1実施形態のエンジンシステムにおけるバルブタイミング、スロットル開度及び吸入空気量の変化を、比較例と共に示すタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart showing changes in valve timing, throttle opening degree, and intake air amount in the engine system of the first embodiment together with a comparative example. 図4は第2実施形態における制御を例示するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating control in the second embodiment.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, in the drawings, the dimensions, ratios, etc. of each part may not be shown so as to completely match the actual ones. Also, depending on the drawing, details may be omitted.

(第1実施形態)
[エンジンシステムの構成]
まず、図1を参照して、実施形態のエンジンシステム100の概略構成について説明する。エンジンシステム100は、ガソリンを燃料とする内燃機関1と制御装置を有する。制御装置は、エアフロメータ13、クランク角センサ30、ECU(Electronic Control Unit)40、アクセルペダル開度センサ70、ギアポジションセンサ71、車速センサ72等を含む。アクセルペダル開度センサ70は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を検出する。ギアポジションセンサ71は、運転者によって選択されたギアを判別する。車速センサ72は、エンジンシステム100が搭載された車両の車速を検出する。なお、内燃機関1は、ガソリンに替えて、エタノールや天然ガス等の従来公知のガソリン代替燃料を用いることができる。また、内燃機関は、ディーゼル機関であってもよい。
(First Embodiment)
[Engine system configuration]
First, a schematic configuration of the engine system 100 of the embodiment will be described with reference to FIG. The engine system 100 includes an internal combustion engine 1 fueled by gasoline and a control device. The control device includes an air flow meter 13, a crank angle sensor 30, an ECU (Electronic Control Unit) 40, an accelerator pedal opening sensor 70, a gear position sensor 71, a vehicle speed sensor 72, and the like. The accelerator pedal opening sensor 70 detects the amount of depression of the accelerator pedal by the driver. The gear position sensor 71 determines the gear selected by the driver. The vehicle speed sensor 72 detects the vehicle speed of the vehicle on which the engine system 100 is mounted. The internal combustion engine 1 can use a conventionally known alternative fuel for gasoline such as ethanol or natural gas instead of gasoline. Further, the internal combustion engine may be a diesel engine.

内燃機関1は、シリンダブロック内に複数のシリンダ2を備える(図1では1つのシリンダ2のみを図示)。各シリンダ2内には、ピストン3が摺動可能に収容されており、ピストン3は、シリンダブロックの上側に配置されたシリンダヘッドとの間に燃焼室2aを形成している。ピストン3は、コンロッド4を介してクランクシャフト5と接続されている。燃焼室2aには、筒内に燃料を噴射するインジェクタ6と点火プラグ7が設けられている。インジェクタ6から噴射された燃料は、燃焼室2a内で混合気とされ、点火プラグ7によって点火される。点火された混合気は燃焼して爆発し、ピストン3を押し下げる。押し下げられたピストン3は、その爆発力を、コンロッド4を介してクランクシャフト5に伝達し、クランクシャフト5を回転させる。クランクシャフト5の近傍には、クランク角センサ30が設けられている。クランク角センサ30によって内燃機関1の機関回転数が検出される。なお、インジェクタ6は、燃焼室2a近傍の吸気管10に設けるようにしてもよい。 The internal combustion engine 1 includes a plurality of cylinders 2 in a cylinder block (only one cylinder 2 is shown in FIG. 1). A piston 3 is slidably housed in each cylinder 2, and the piston 3 forms a combustion chamber 2a with a cylinder head arranged on the upper side of the cylinder block. The piston 3 is connected to the crankshaft 5 via a connecting rod 4. The combustion chamber 2a is provided with an injector 6 for injecting fuel into the cylinder and a spark plug 7. The fuel injected from the injector 6 is made into an air-fuel mixture in the combustion chamber 2a and ignited by the spark plug 7. The ignited air-fuel mixture burns and explodes, pushing down the piston 3. The pushed-down piston 3 transmits the explosive force to the crankshaft 5 via the connecting rod 4 to rotate the crankshaft 5. A crank angle sensor 30 is provided in the vicinity of the crankshaft 5. The engine rotation speed of the internal combustion engine 1 is detected by the crank angle sensor 30. The injector 6 may be provided in the intake pipe 10 in the vicinity of the combustion chamber 2a.

内燃機関1には、燃焼室2aに臨むように吸気ポート8と排気ポート9が設けられており、吸気ポート8には、吸気通路を形成する吸気管10が接続され、排気ポート9には排気通路を形成する排気管11が接続されている。 The internal combustion engine 1 is provided with an intake port 8 and an exhaust port 9 so as to face the combustion chamber 2a, an intake pipe 10 forming an intake passage is connected to the intake port 8, and an exhaust port 9 is exhausted. The exhaust pipe 11 forming the passage is connected.

吸気管10には、吸気の流れの上流側から順にエアクリーナ12、エアフロメータ13、スロットル弁17及び吸気マニホールド18が設けられている。スロットル弁17には、スロットル開度センサ17aが設けられている。エアフロメータ13は、吸気管10内を流れる空気の量を検出する。スロットル弁17は、燃焼室2a内へ送り込まれる空気の量を調整する。スロットル開度センサ17aはスロットル弁17の開度を検出する。吸気管10は、吸気マニホールド18で分岐され、各気筒の吸気ポート8に接続されている。 The intake pipe 10 is provided with an air cleaner 12, an air flow meter 13, a throttle valve 17, and an intake manifold 18 in this order from the upstream side of the intake flow. The throttle valve 17 is provided with a throttle opening sensor 17a. The air flow meter 13 detects the amount of air flowing in the intake pipe 10. The throttle valve 17 adjusts the amount of air sent into the combustion chamber 2a. The throttle opening sensor 17a detects the opening of the throttle valve 17. The intake pipe 10 is branched by an intake manifold 18 and is connected to an intake port 8 of each cylinder.

排気管11には、排気の流れの上流側から順に排気マニホールド20、触媒21が設けられている。触媒21は、排気を浄化する。 The exhaust pipe 11 is provided with an exhaust manifold 20 and a catalyst 21 in this order from the upstream side of the exhaust flow. The catalyst 21 purifies the exhaust gas.

内燃機関1は、吸気ポート8を開閉する吸気弁23と、排気ポート9を開閉する排気弁24を備えている。吸気弁23及び排気弁24は、クランクシャフト5と駆動連結された図示しない吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの回転に伴って開閉動作する。これにより、吸気弁23及び排気弁24は、クランクシャフト5の回転に同期し、各ピストン3の往復移動に対応して所定のタイミングで開閉駆動される。内燃機関1は、吸気弁23の開閉時期であるバルブタイミングを可変設定する可変動弁機構である吸気VVT機構25と、排気弁24の開閉時期であるバルブタイミングを可変設定する可変動弁機構である排気VVT機構26を備える。吸気VVT機構25と排気VVT機構26は、可変バルブタイミング装置を形成している。 The internal combustion engine 1 includes an intake valve 23 that opens and closes an intake port 8 and an exhaust valve 24 that opens and closes an exhaust port 9. The intake valve 23 and the exhaust valve 24 open and close with the rotation of the intake camshaft and the exhaust camshaft (not shown) which are drive-connected to the crankshaft 5. As a result, the intake valve 23 and the exhaust valve 24 are driven to open and close at predetermined timings in synchronization with the rotation of the crankshaft 5 and corresponding to the reciprocating movement of each piston 3. The internal combustion engine 1 is an intake VVT mechanism 25 which is a variable valve mechanism that variably sets the valve timing which is the opening / closing timing of the intake valve 23, and a variable valve mechanism which variably sets the valve timing which is the opening / closing timing of the exhaust valve 24. A certain exhaust VVT mechanism 26 is provided. The intake VVT mechanism 25 and the exhaust VVT mechanism 26 form a variable valve timing device.

吸気カムシャフトの近傍には、吸気側のカム角センサ31aが設けられており、排気カムシャフトの近傍には、排気側のカム角センサ31bが設けられている。カム角センサ31aは、吸気カムシャフトの実バルブタイミングの位相を検出する。カム角センサ31bは、排気カムシャフトの実バルブタイミングの位相を検出する。 A cam angle sensor 31a on the intake side is provided in the vicinity of the intake camshaft, and a cam angle sensor 31b on the exhaust side is provided in the vicinity of the exhaust camshaft. The cam angle sensor 31a detects the phase of the actual valve timing of the intake camshaft. The cam angle sensor 31b detects the phase of the actual valve timing of the exhaust camshaft.

ECU40は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及び記憶装置等を備える。ECU40は、ROMや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより内燃機関1を制御する。ECU40は、エアフロメータ13、スロットル開度センサ17a、クランク角センサ30及びカム角センサ31a、31bと電気的に接続され、これらのセンサ類から信号を受信する。また、ECU40は、スロットル弁17、吸気VVT機構25及び排気VVT機構26と電気的に接続され、これらに対して信号を送信し、これらの動作を制御する。ECU40には、これら以外にもエンジンシステム100を制御するための各種センサ類が電気的に接続されている。例えば、ECU40は、アクセルペダル開度センサ70、ギアポジションセンサ71及び車速センサ72と電気的に接続されており、これらから信号を受信する。ECU40は、これらの各種センサ類によって取得された信号に基づき、吸気VVT機構25、排気VVT機構26、スロットル弁17の制御をはじめ、エンジンシステム100に含まれる各部の制御を行う。以下の説明では、筒内への吸入空気量の制御に関係する制御について説明する。 The ECU 40 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a storage device, and the like. The ECU 40 controls the internal combustion engine 1 by executing a program stored in a ROM or a storage device. The ECU 40 is electrically connected to the air flow meter 13, the throttle opening sensor 17a, the crank angle sensor 30, and the cam angle sensors 31a and 31b, and receives signals from these sensors. Further, the ECU 40 is electrically connected to the throttle valve 17, the intake VVT mechanism 25, and the exhaust VVT mechanism 26, transmits signals to them, and controls their operations. In addition to these, various sensors for controlling the engine system 100 are electrically connected to the ECU 40. For example, the ECU 40 is electrically connected to the accelerator pedal opening sensor 70, the gear position sensor 71, and the vehicle speed sensor 72, and receives signals from these. Based on the signals acquired by these various sensors, the ECU 40 controls each part included in the engine system 100, including the control of the intake VVT mechanism 25, the exhaust VVT mechanism 26, and the throttle valve 17. In the following description, the control related to the control of the intake air amount into the cylinder will be described.

ECU40は、バルブタイミング制御部及びスロットル開度制御部として機能する。バルブタイミング制御部として機能するECU40は、内燃機関1の稼働状態、例えば、機関回転数や、アクセル開度に基づいて算出される目標吸入空気量(目標トルク)に基づいて、目標バルブタイミングを算出する。そして、ECU40は、吸気弁23や排気弁24の開閉時期が、算出された目標バルブタイミングとなるように、吸気VVT機構25及び排気VVT機構26の一方、又は、双方に制御信号を発信する。スロットル開度制御部として機能するECU400は、バルブタイミング制御部によって算出された目標バルブタイミングに応じて、スロットル開度を設定し、スロットル弁17に制御信号を発信する。 The ECU 40 functions as a valve timing control unit and a throttle opening degree control unit. The ECU 40, which functions as a valve timing control unit, calculates the target valve timing based on the operating state of the internal combustion engine 1, for example, the engine rotation speed and the target intake air amount (target torque) calculated based on the accelerator opening. do. Then, the ECU 40 transmits a control signal to one or both of the intake VVT mechanism 25 and the exhaust VVT mechanism 26 so that the opening / closing timing of the intake valve 23 and the exhaust valve 24 becomes the calculated target valve timing. The ECU 400, which functions as a throttle opening degree control unit, sets the throttle opening degree according to the target valve timing calculated by the valve timing control unit, and transmits a control signal to the throttle valve 17.

本実施形態のエンジンシステム100では、吸気VVT機構25や排気VVT機構26の制御に対して制御信号を発信するタイミングに合わせて、スロットル弁に対する制御信号の発信が行われる。以下、図2及び図3を参照して、その制御の一例について、比較例とともに説明する。比較例におけるスロットル開度は、実施形態とは異なり、目標バルブタイミングに応じて制御されるのではなく、実バルブタイミングに応じて制御される。図3には、エンジンシステム100だけではなく、比較例についてのバルブタイミング、スロットル開度及び吸入空気量の変化がタイムチャートとして示されている。 In the engine system 100 of the present embodiment, the control signal is transmitted to the throttle valve at the timing of transmitting the control signal to the control of the intake VVT mechanism 25 and the exhaust VVT mechanism 26. Hereinafter, an example of the control will be described with reference to FIGS. 2 and 3 together with a comparative example. Unlike the embodiment, the throttle opening in the comparative example is not controlled according to the target valve timing, but is controlled according to the actual valve timing. FIG. 3 shows not only the engine system 100 but also changes in valve timing, throttle opening degree, and intake air amount for the comparative example as a time chart.

以下の説明では、まず、ECU40が実行する制御について図2に示すフローチャートに沿って説明するとともに、各イベントのタイミングや、各変化量の時間推移について説明する。その後、本実施形態の効果を、図3に示した比較例についてのタイムチャートとともに説明する。 In the following description, first, the control executed by the ECU 40 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 2, and the timing of each event and the time transition of each change amount will be described. Then, the effect of this embodiment will be described together with the time chart for the comparative example shown in FIG.

ECU40は、ステップS1において、目標吸入空気量を取得するとともに、機関回転数を取得する。目標吸入空気量は、アクセルペダル開度センサ70、ギアポジションセンサ71及び車速センサ72によって取得された情報に基づいて算出され、取得される。一方、機関回転数はクランク角センサ30の検出値に基づいて算出され、取得される。 In step S1, the ECU 40 acquires the target intake air amount and the engine speed. The target intake air amount is calculated and acquired based on the information acquired by the accelerator pedal opening sensor 70, the gear position sensor 71, and the vehicle speed sensor 72. On the other hand, the engine speed is calculated and acquired based on the detected value of the crank angle sensor 30.

ECU40は、ステップS1に引き続いて実行するステップS2において目標バルブタイミングを算出する。目標バルブタイミングは、ステップS1で取得した目標吸入空気量と機関回転数とに基づいて算出される。目標バルブタイミングは、目標吸入空気量と機関回転数との組み合わせによって、種々設定されるが、ここでは、吸気VVT機構25によって吸気弁23の開弁時期を進角側に変更する場合について説明する。 The ECU 40 calculates the target valve timing in step S2, which is executed following step S1. The target valve timing is calculated based on the target intake air amount acquired in step S1 and the engine speed. The target valve timing is variously set depending on the combination of the target intake air amount and the engine speed. Here, a case where the valve opening timing of the intake valve 23 is changed to the advance side by the intake VVT mechanism 25 will be described. ..

ECU40は、ステップS2に引き続いて実行するステップS3において、ステップS2で算出した目標バルブタイミングに基づいて目標スロットル開度を算出する。ここで、吸気弁23の開弁時期を進角側に変更する場合、筒内への吸入空気量は増加する側に変化するため、この吸入空気量の増加に起因するトルク段差を緩和するようにスロットル弁17を閉じ側に制御する。目標スロットル開度は、予め実験によって取得された目標バルブタイミングと目標スロットル開度との関係に基づいて作成されたマップに基づいて算出される。 The ECU 40 calculates the target throttle opening degree based on the target valve timing calculated in step S2 in step S3, which is executed following step S2. Here, when the valve opening timing of the intake valve 23 is changed to the advance angle side, the intake air amount into the cylinder changes to the increasing side, so that the torque step caused by this increase in the intake air amount is alleviated. The throttle valve 17 is controlled to the closed side. The target throttle opening is calculated based on a map created based on the relationship between the target valve timing and the target throttle opening acquired in advance by an experiment.

ECU40は、ステップS3に引き続いて行うステップS4において、ステップS2で算出した目標バルブタイミングとなるように吸気VVT機構25が備えるアクチュエータを駆動する制御信号を発信する。また、ECU40は、この制御信号の発信のタイミングに合わせて、ステップS3で算出した目標スロットル開度となるようにスロットル弁17が備えるアクチュエータを駆動する制御信号を発信する。 In step S4 following step S3, the ECU 40 transmits a control signal for driving the actuator included in the intake VVT mechanism 25 so as to be the target valve timing calculated in step S2. Further, the ECU 40 transmits a control signal for driving the actuator included in the throttle valve 17 so as to have the target throttle opening degree calculated in step S3 in accordance with the transmission timing of the control signal.

ここで、図3を参照すると、バルブタイミング設定に関する制御信号と、スロットル開度設定に関する制御信号は、時刻t1で発信される。図3において、バルブタイミングの制御信号とスロットル開度の制御信号は、いずれも実線で示されている。そして、バルブタイミングの実動作とスロットル開度の実動作は、いずれも破線で示されている。 Here, referring to FIG. 3, the control signal related to the valve timing setting and the control signal related to the throttle opening degree setting are transmitted at time t1. In FIG. 3, both the valve timing control signal and the throttle opening control signal are shown by solid lines. The actual operation of the valve timing and the actual operation of the throttle opening are both shown by the broken lines.

バルブタイミングの実動作は、吸気VVT機構25が備えるアクチュエータの動作遅れに起因して、制御信号に対して応答遅れが生じる。このため、実動作が立ち上がるのは、時刻t3であり、概ね時刻t5で応答遅れが解消される。一方、スロットル開度の実動作は、スロットル弁17が備えるアクチュエータの動作遅れに起因して制御信号に対して応答遅れが生じる。スロットル開度の実動作が立ち上がるのは、バルブタイミングの実動作が立ち上がる時刻t3と概ね一致する時刻t2であり、また、スロットル開度の応答遅れも概ね時刻t5で解消され、目標バルブタイミングとバルブタイミングの実動作とが一致する。 In the actual operation of the valve timing, a response delay occurs with respect to the control signal due to the operation delay of the actuator included in the intake VVT mechanism 25. Therefore, the actual operation starts at time t3, and the response delay is generally eliminated at time t5. On the other hand, in the actual operation of the throttle opening, a response delay occurs with respect to the control signal due to the operation delay of the actuator included in the throttle valve 17. The actual operation of the throttle opening starts at time t2, which roughly coincides with the time t3 at which the actual operation of the valve timing starts, and the response delay of the throttle opening is also eliminated at about time t5, and the target valve timing and the valve The timing matches the actual operation.

このように、スロットル開度の制御信号を実際のバルブタイミングではなく、目標バルブタイミングとするための制御信号の発信のタイミングに合わせて発信することで、吸気VVT機構25において応答遅れが生じている期間とスロットル弁17において応答遅れが生じている期間とを重複させることができる。この結果、本実施形態における吸入空気量は、図3に示すように目標吸入空気量と実際の吸入空気量とが概ね一致する。 In this way, by transmitting the control signal of the throttle opening according to the transmission timing of the control signal for setting the target valve timing instead of the actual valve timing, the response delay occurs in the intake VVT mechanism 25. The period and the period in which the response delay occurs in the throttle valve 17 can be overlapped. As a result, as shown in FIG. 3, the intake air amount in the present embodiment substantially coincides with the target intake air amount and the actual intake air amount.

ここで、図3における比較例のタイムチャートを参照して、本実施形態における制御の効果について、より詳細に説明する。比較例では、スロットル開度の制御を目標バルブタイミングではなく、実バルブタイミングに応じて実施する。つまり、目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングをカム角センサ30aで検出し、その検出値に応じてスロットル開度を制御する。このため、スロットル開度の制御信号は、バルブタイミングの実動作が立ち上がる時刻t3と一致する。そして、スロットル開度の実動作が立ち上がるのは、時刻t3よりも遅れた時刻t4となる。 Here, the effect of the control in the present embodiment will be described in more detail with reference to the time chart of the comparative example in FIG. In the comparative example, the throttle opening is controlled not according to the target valve timing but according to the actual valve timing. That is, the cam angle sensor 30a detects the actual valve timing that changes according to the target valve timing, and controls the throttle opening degree according to the detected value. Therefore, the control signal of the throttle opening coincides with the time t3 at which the actual operation of the valve timing starts. Then, the actual operation of the throttle opening starts at the time t4, which is later than the time t3.

この結果、スロットル開度がスロットル開度の実動作と一致するのは、目標バルブタイミングとバルブタイミングの実動作とが一致する時刻t5よりも遅れた時刻t6となる。このように、比較例では、吸気弁23の開弁時期の進角側への変更が完了しているにもかかわらず、スロットル開度の変更が完了していない状態が生じる。また、吸気弁23は、燃焼室2aにも近く、吸気弁23の開弁時期が進角側に変化すると、即時的に吸入空気量が変化する。これに対し、スロットル弁17は、燃焼室2aから遠く、燃焼室2aまでの間に容積が大きい吸気マニホールド18が存在することから、筒内への吸入空気量の変化に遅れを生じさせ易い。この結果、図3において、比較例の吸入空気量のグラフに破線で示すように実吸入空気量が目標吸入空気量よりも多くなる状態が生じる。このような状態はトルク段差を生じる原因となる。 As a result, the throttle opening coincides with the actual operation of the throttle opening at the time t6 later than the time t5 at which the target valve timing and the actual operation of the valve timing coincide. As described above, in the comparative example, although the change of the intake valve 23 to the advance angle side is completed, the change of the throttle opening degree is not completed. Further, the intake valve 23 is close to the combustion chamber 2a, and when the valve opening timing of the intake valve 23 changes to the advance angle side, the intake air amount changes immediately. On the other hand, since the throttle valve 17 is far from the combustion chamber 2a and the intake manifold 18 having a large volume exists between the combustion chamber 2a and the combustion chamber 2a, the change in the intake air amount into the cylinder tends to be delayed. As a result, in FIG. 3, as shown by the broken line in the graph of the intake air amount of the comparative example, the actual intake air amount becomes larger than the target intake air amount. Such a state causes a torque step.

これに対し、本実施形態では、目標バルブタイミングとなるように制御信号を発信するとともに、このタイミングと一致させてスロットル開度の制御信号を発信する。この結果、バルブタイミングの応答遅れとスロットル弁17における応答遅れとが一致し、目標吸入空気量と実際の吸入空気量とのずれが抑制される。 On the other hand, in the present embodiment, the control signal is transmitted so as to be the target valve timing, and the control signal of the throttle opening is transmitted in accordance with this timing. As a result, the response delay of the valve timing and the response delay of the throttle valve 17 coincide with each other, and the deviation between the target intake air amount and the actual intake air amount is suppressed.

このように、本実施形態によれば、バルブタイミングを変更したときの目標吸入空気量と実際の吸入空気量とのずれを抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress the deviation between the target intake air amount and the actual intake air amount when the valve timing is changed.

(第2実施形)
つぎに、図4を参照して、第2実施形態について説明する。第1実施形態では、目標バルブタイミングとする制御信号の発信のタイミングと、目標スロットル開度とする制御信号の発信のタイミングとを合わせた。これに対し、第2実施形態では、目標タイミングバルブとしたときの第1予想吸入空気量と実バルブタイミングが維持されたときの第2予想吸入空気量とに基づき、進角によって増加すると予想される空気量を算出し、この空気量を補正する。なお、ハードウェア構成自体は、第1実施形態と共通しているので、その詳細な説明は省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the timing of transmitting the control signal as the target valve timing and the timing of transmitting the control signal as the target throttle opening are matched. On the other hand, in the second embodiment, it is expected to increase depending on the advance angle based on the first expected intake air amount when the target timing valve is set and the second expected intake air amount when the actual valve timing is maintained. The amount of air is calculated and this amount of air is corrected. Since the hardware configuration itself is common to the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.

ECU40は、ステップS11において、目標吸入空気量を取得するとともに、機関回転数を取得する。これは、第1実施形態におけるステップS1と同じ要領で行われる。次に、ECU40は、ステップS12において、目標バルブタイミングを算出する。この目標バルブタイミングの算出も第1実施形態におけるステップS2と同じ要領で行われる。ECU40は、ステップS12に引き続いて行うステップS13において、第1予想吸入空気量を算出する。第1予想吸入空気量は、バルブタイミングを目標バルブタイミングに切り替えたときに実現されると予想される吸入空気量であり、ステップS12で算出された目標バルブタイミングに基づいて算出される。第1予想吸入空気量は、予め実験によって取得された目標バルブタイミングと第1予想吸入空気量との関係に基づいて作成されたマップに基づいて算出される。 In step S11, the ECU 40 acquires the target intake air amount and the engine speed. This is done in the same manner as in step S1 in the first embodiment. Next, the ECU 40 calculates the target valve timing in step S12. The calculation of the target valve timing is also performed in the same manner as in step S2 in the first embodiment. The ECU 40 calculates the first expected intake air amount in step S13 following step S12. The first expected intake air amount is the intake air amount expected to be realized when the valve timing is switched to the target valve timing, and is calculated based on the target valve timing calculated in step S12. The first expected intake air amount is calculated based on a map created based on the relationship between the target valve timing and the first expected intake air amount acquired in advance by the experiment.

ECU40は、ステップS12及びステップS13と並行して、ステップS14及びステップS15を実行する。ECU40は、ステップS14において、その時点での実バルブタイミングを取得する。実バルブタイミングは、カム角センサ31aの検出値として取得される。ECU40は、ステップS14に引き続いて行うステップS15では、第2予想吸入空気量を算出する。第2予想吸入空気量は、実バルブタイミングが維持された場合に見込まれる吸入空気量であり、ステップS14で取得された実バルブタイミングに基づいて算出される。第2予想吸入空気量は、予め実験によって取得された実バルブタイミングと第2予想吸入空気量との関係に基づいて作成されたマップに基づいて算出される。 The ECU 40 executes steps S14 and S15 in parallel with steps S12 and S13. The ECU 40 acquires the actual valve timing at that time in step S14. The actual valve timing is acquired as a detection value of the cam angle sensor 31a. The ECU 40 calculates the second expected intake air amount in step S15, which is performed following step S14. The second expected intake air amount is the intake air amount expected when the actual valve timing is maintained, and is calculated based on the actual valve timing acquired in step S14. The second expected intake air amount is calculated based on a map created based on the relationship between the actual valve timing and the second expected intake air amount obtained in advance by the experiment.

ECU40は、ステップS16において、吸気弁23の開弁時期を進角することによって増加すると予想される吸入空気量(予想吸入空気増加量)を算出する。予想吸入空気増加量は、第1予想吸入空気量と第2予想吸入空気量との差として算出される。 In step S16, the ECU 40 calculates the intake air amount (expected intake air increase amount) that is expected to increase by advancing the valve opening timing of the intake valve 23. The expected intake air increase amount is calculated as the difference between the first expected intake air amount and the second expected intake air amount.

ECU40は、ステップS16に引き続いて行うステップS17において、補正目標吸入空気量を算出する。補正目標吸入空気量は、ステップS11で取得した目標吸入空気量からステップS16で算出した予想吸入空気増加量を差し引くことによって算出される。 The ECU 40 calculates the correction target intake air amount in step S17 following step S16. The corrected target intake air amount is calculated by subtracting the expected intake air increase amount calculated in step S16 from the target intake air amount acquired in step S11.

ECU40は、ステップS17に引き続いて行うステップS18において、目標スロットル開度を算出する。この目標スロットル開度は、ステップS17で算出された補正目標吸入空気量に基づいて算出される。そして、ECU40は、ステップS19において、バルブタイミングを設定する制御指令と、スロットル開度を設定する制御指令を発信する。 The ECU 40 calculates the target throttle opening degree in step S18 following step S17. This target throttle opening degree is calculated based on the corrected target intake air amount calculated in step S17. Then, in step S19, the ECU 40 sends a control command for setting the valve timing and a control command for setting the throttle opening degree.

このように、目標バルブタイミングを用い、予め吸入空気量の変化分を考慮してスロットル開度を設定することで、第1実施形態と同様に、バルブタイミングを変更したときの目標吸入空気量と実際の吸入空気量とのずれを抑制できる。 In this way, by using the target valve timing and setting the throttle opening in advance in consideration of the change in the intake air amount, the target intake air amount when the valve timing is changed can be obtained as in the first embodiment. It is possible to suppress the deviation from the actual intake air amount.

上記の第1実施形態及び第2実施形態では、いずれも吸気VVT機構25を作動させて吸気弁23のバルブタイミングを進角側へ変更した場合について説明した。バルブタイミングが変更される態様とすると、吸気弁23のバルブタイミングを遅角側に変更する場合や、排気VVT機構26をさせて排気弁24を進角させたり遅角させたりする態様が考えられる。このように、バルブタイミングを変更することで吸入空気量に影響が及ぶ場合には、バルブタイミングの変更とともにスロットル開度を調整する。そして、そのスロットル開度の調整は、目標バルブタイミングに応じて実行する。これにより、各部の応答遅れを相殺し、目標吸入空気量と実際の吸入空気量とのずれを抑制することができる。 In both the first embodiment and the second embodiment described above, the case where the intake VVT mechanism 25 is operated to change the valve timing of the intake valve 23 to the advance angle side has been described. As a mode in which the valve timing is changed, it is conceivable that the valve timing of the intake valve 23 is changed to the retard side, or the exhaust VVT mechanism 26 is used to advance or retard the exhaust valve 24. .. In this way, when the intake air amount is affected by changing the valve timing, the throttle opening is adjusted together with the valve timing change. Then, the adjustment of the throttle opening degree is executed according to the target valve timing. As a result, it is possible to offset the response delay of each part and suppress the deviation between the target intake air amount and the actual intake air amount.

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。 The above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention, the present invention is not limited thereto, and various modifications of these examples are within the scope of the present invention, and further, the present invention. It is self-evident from the above description that various other embodiments are possible within the scope.

1 内燃機関 8 吸気ポート
9 排気ポート 10 吸気管
11 排気管 18 吸気マニホールド
20 排気マニホールド 21 触媒
23 吸気弁 24 排気弁
25 吸気VVT機構 26 排気VVT機構
30 クランク角センサ 31a、31b カム角センサ
40 ECU 70 アクセルペダル開度センサ
71 ギアポジションセンサ 72 車速センサ
100 エンジンシステム
1 Internal combustion engine 8 Intake port 9 Exhaust port 10 Intake pipe 11 Exhaust pipe 18 Intake manifold 20 Exhaust manifold 21 Catalyst 23 Intake valve 24 Exhaust valve 25 Intake VVT mechanism 26 Exhaust VVT mechanism 30 Crank angle sensor 31a, 31b Cam angle sensor 40 ECU 70 Accelerator pedal opening sensor 71 Gear position sensor 72 Vehicle speed sensor 100 Engine system

Claims (1)

可変バルブタイミング装置を備えた内燃機関において、目標吸入空気量に基づくバルブタイミングとスロットル開度とによって筒内への吸入空気量の制御を行う内燃機関の制御装置であって、
前記目標吸入空気量に基づいて算出される目標バルブタイミングを設定し、当該目標バルブタイミングとなるように前記可変バルブタイミング装置を制御するバルブタイミング制御部と、
前記バルブタイミング制御部が目標バルブタイミングとなるように前記可変バルブタイミング装置の制御を開始するタイミングに合わせて、前記スロットル開度の制御を開始するスロットル開度制御部と、
を、備えた内燃機関の制御装置。
In an internal combustion engine equipped with a variable valve timing device, it is a control device for an internal combustion engine that controls the intake air amount into the cylinder according to the valve timing and the throttle opening based on the target intake air amount.
A valve timing control unit that sets a target valve timing calculated based on the target intake air amount and controls the variable valve timing device so as to be the target valve timing.
A throttle opening control unit that starts controlling the throttle opening in accordance with the timing at which the control of the variable valve timing device is started so that the valve timing control unit becomes the target valve timing.
, Equipped with an internal combustion engine control device.
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