JP4110981B2 - Intake valve drive control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気弁の動弁機構として、吸気弁の作動角を変更する第1可変動弁機構と作動角の中心角を変更する第2可変動弁機構とを備えてなる内燃機関の吸気弁駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気充填効率の向上による十分な出力の確保、などのために、吸気弁の作動角やその中心角を機関運転状態に応じて変えることができる吸気弁駆動制御装置が従来から種々提案されている。
【0003】
特許文献1は、本出願人が先に提案したものであるが、吸気弁の可変動弁機構として、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大,縮小可能な第1可変動弁機構(リフト・作動角可変機構)と、リフトの中心角の位置を連続的に遅進させる第2可変動弁機構(位相可変機構)と、を備え、機関運転状態に応じて、吸気弁の作動角とその中心角とを、互いに独立して適切に可変制御することにより、燃費の改善や出力の向上を図った技術が開示されている。
【0004】
このように2つの可変動弁機構を備えた吸気弁駆動制御装置では、運転状態に応じて、それぞれの目標値が与えられ、これに沿って各可変動弁機構が制御されることになる。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−263105号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように機関運転状態に応じて、吸気弁の作動角およびその中心角を互いに独立して可変制御する構成においては、運転状態が急に変化するとき、例えば、要求負荷が低負荷域から高負荷域へ比較的速い速度で変化する過渡状態においては、2つの可変動弁機構がそれぞれ目標値に対しある程度の遅れをもって作動し、かつそれぞれの作動遅れが同時に発生し得ることから、吸入空気量の制御応答性が特に悪化する可能性がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置は、吸気弁の作動角を連続的に変更可能な第1可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に変更可能な第2可変動弁機構と、を備え、機関の吸入空気量が相対的に少ない第1領域では主に上記作動角を変更して吸入空気量を調整するとともに吸入空気量が相対的に多い第2領域では主に上記中心角を変更して吸入空気量を調整するように構成されている。
【0008】
そして、本発明では、内燃機関の目標吸入空気量が上記第1領域から上記第2領域へ移行する過渡運転時に、上記目標吸入空気量が上記第2領域に達する前に上記第2可変動弁機構による中心角の変更制御を開始するようになっている。
【0009】
すなわち、定常ないしは吸入空気量変化が緩やかな場合には、第1領域では主に第1可変動弁機構の作動によって吸入空気量が調整され、第2領域に移行した後に中心角が変化するが、吸入空気量変化が急激な過渡運転時には、第2領域に達する前に中心角が変更し始める。そのため、実際の吸入空気量の変化特性が目標吸入空気量の変化特性に近付く。
より具体的には、本発明は、内燃機関の回転速度とアクセル開度とに基づいて目標吸入空気量基本値を算出する目標吸入空気量基本値算出手段と、この目標吸入空気量基本値になまし処理を施して目標吸入空気量を算出する目標吸入空気量算出手段と、上記目標吸入空気量基本値の変化から上記目標吸入空気量が上記第1領域から上記第2領域へ急に移行する所定の過渡運転であることを検出する過渡検出手段と、所定の過渡運転以外では上記目標吸入空気量に基づいて上記第2可変動弁機構の中心角制御を行うとともに、所定の過渡運転時には、上記目標吸入空気量基本値に基づいて上記第2可変動弁機構の中心角制御を開始する第2可変動弁機構制御手段と、を備えている。
【0010】
【発明の効果】
この発明によれば、内燃機関の目標吸入空気量が急激に増加する過渡運転時に、第2可変動弁機構の作動開始時期が早められることにより、実際の吸入空気量の変化特性を目標吸入空気量の変化特性に近付けることができ、過渡時の吸入空気量の制御応答性の悪化を抑制できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0012】
図1は、この発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置のシステム構成を示す構成説明図であって、内燃機関1は、吸気弁3と排気弁4とを有し、かつ吸気弁3の動弁機構として、吸気弁3のリフト・作動角を連続的に拡大・縮小させることが可能な第1可変動弁機構(VEL)5および作動角の中心角を連続的に遅進させることが可能な第2可変動弁機構(VTC)6を備えている。また、吸気通路7には、モータ等のアクチュエータにより開度が制御される電子制御スロットル弁2が設けられている。ここで、上記スロットル弁2は、吸気通路7内に、ブローバイガスの処理などのために必要な僅かな負圧(例えば−50mmHg)を発生させるためだけに用いられており、吸入空気量の調整は、上記第1,第2可変動弁機構5,6により吸気弁3のリフト特性を変更することで行われる。すなわち、吸入空気量の調整をスロットル弁開度に依存しない実質的なスロットルレス運転が実現される。これらの第1,第2可変動弁機構5,6および電子制御スロットル弁2は、コントロールユニット10によって制御されているが、基本的には、内燃機関1の燃焼安定性と燃費を最良にする観点から、吸入空気量が相対的に少ない所定領域(VEL領域:第1領域)では、中心角を所定の進角位置に固定し、作動角を変更することで吸入空気量の調整を行い、また、吸入空気量が相対的に多い所定領域(VTC領域:第2領域)では、作動角を所定の大作動角に固定し、中心角を変更することで吸入空気量の調整を行う。
【0013】
また、燃料噴射弁8が吸気通路7に配設されており、上記のように吸気弁3により調整された吸入空気量に応じた量の燃料が、この燃料噴射弁8から噴射される。従って、内燃機関1の出力は、第1,第2可変動弁機構5,6により吸入空気量を調整することによって制御される。
【0014】
上記のコントロールユニット10は、運転者により操作されるアクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ11からのアクセル開度信号APOと、エンジン回転速度センサ12からのエンジン回転速度信号Neと、吸入空気量センサ13からの吸入空気量信号と、を受け取り、これらの信号に基づいて、燃料噴射量、点火時期、目標作動角、目標中心角をそれぞれ演算する。そして、要求の燃料噴射量および点火時期を実現するように燃料噴射弁8および点火プラグ9を制御するとともに、目標作動角および目標中心角を実現するための制御信号を、第1可変動弁機構5のアクチュエータおよび第2可変動弁機構6のアクチュエータへそれぞれ出力する。なお、上記第1可変動弁機構5および第2可変動弁機構6は、その機械的な構成は公知であり、例えば、上述した特許文献1に記載の装置と同様の構成を有している。従って、その詳細な説明は省略する。
【0015】
次に、上記コントロールユニット10が実行する演算処理のうち本発明に係る部分の処理を説明する。
【0016】
図2は、目標吸入空気量を演算する処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは所定時間毎に実行される。
【0017】
ステップ1では、アクセル開度APOとエンジン回転速度Neを読み込む。
【0018】
ステップ2では、読み込んだアクセル開度APOとエンジン回転速度Neとに基づいて、目標吸入空気量の基本値tVbを算出する。具体的には、アクセル開度APOとエンジン回転速度Neとに対応させて目標吸入空気量基本値tVbを記憶させてある制御マップから、そのときのアクセル開度APOとエンジン回転速度Neとに対応する値をルックアップする。この目標吸入空気量基本値tVbは、吸入空気量の静的な目標値であり、定常運転時(アクセル開度APOとエンジン回転速度Neがほとんど変化しない状態)を前提として値が決められている。
【0019】
ステップ3では、上記目標吸入空気量基本値tVbになまし処理を施して目標吸入空気量tVを算出する。具体的には、目標吸入空気量基本値tVbの時系列データに、一次遅れフィルタ処理を施す。このなまし処理により、スロットル弁で吸入空気量を調整する一般的な内燃機関における吸入空気量変化特性を再現している。
【0020】
ステップ4では、上記目標吸入空気量基本値tVbの変化に基づいて所定の過渡条件が成立しているか否かを判断する。具体的には、現在の目標吸入空気量基本値tVbが第1領域(VEL領域)にあり、かつ、目標吸入空気量基本値tVbが一定以上の傾きで上昇しているときに、過渡条件成立と判断する。すなわち、第1可変動弁機構5による作動角の変更を行う状態であって、かつ直ぐに目標吸入空気量基本値tVbが第2領域(VTC領域)へ達すると予想される状態であるときに過渡条件成立と判断する。この所定の過渡条件が成立した場合、第1可変動弁機構5の作動遅れと第2可変動弁機構6の作動遅れとが同時に発生する可能性が高い。なお、一旦条件成立と判断したら、実際の吸入空気量が目標吸入空気量tV近傍となるまで、その過渡判断が維持される。
【0021】
次に、図3は目標作動角を演算する処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは所定時間毎に実行される。
【0022】
ステップ11では、上記のように算出した目標吸入空気量tVとエンジン回転速度Neとを読み込む。
【0023】
ステップ12では、この目標吸入空気量tVとエンジン回転速度Neとに基づいて目標作動角tEVENTを算出する。具体的には、目標吸入空気量tVとエンジン回転速度Neとに対応させて目標作動角tEVENTを記憶させてある制御マップから、そのときの目標吸入空気量tVとエンジン回転速度Neとに対応する値をルックアップする。
【0024】
なお、このようにして目標作動角tEVENTを算出したら、これを実現するための制御信号を第1可変動弁機構5のアクチュエータへ送信する。
【0025】
図4は、目標中心角を演算する処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは所定時間毎に実行される。
【0026】
ステップ21では、図2のルーチンで算出した目標吸入空気量基本値tVbおよび目標吸入空気量tVと、エンジン回転速度Neとを読み込む。
【0027】
ステップ22では、ステップ4の過渡判定に基づき、前述した過渡条件が成立しているか否かを判断する。
【0028】
過渡条件が成立している場合には、ステップ23へ進み、目標吸入空気量基本値tVbとエンジン回転速度Neとに基づいて目標中心角tCENTERを算出する。具体的には、目標吸入空気量基本値tVbとエンジン回転速度Neとに対応させて目標中心角tCENTERを記憶させてある制御マップから、そのときの目標吸入空気量基本値tVbとエンジン回転速度Neとに対応する値をルックアップする。
【0029】
一方、所定の過渡条件が成立していないときはステップ24へ進み、なまし処理を施した目標吸入空気量tVとエンジン回転速度Neとに基づいて、目標中心角tCENTERを算出する。具体的には、上記のステップ23で用いる制御マップと同じ制御マップを用い、その目標吸入空気量基本値tVbの代わりに目標吸入空気量tVの値を用いて、対応する目標中心角tCENTERの値をルックアップする。
【0030】
なお、このようにして目標作動角tCENTERを算出したら、これを実現するための制御信号を第2可変動弁機構6のアクチュエータへ送信する。
【0031】
図5は、過渡時における本発明の制御による作用を示すタイムチャートである。
【0032】
図(a)のように、アクセル開度APOが急激に増加したときに、目標吸入空気量基本値tVbは、(b)に示すように、アクセル開度APOの変化と同様に変化するが、このままでは過渡応答が過敏過ぎるので、一次遅れによるなまし処理を施して、目標吸入空気量tVが与えられる。図示するように、この例では、目標吸入空気量tVが第1領域(VEL領域)から第2領域(VTC領域)へと急激に移行するが、目標吸入空気量基本値tVbの変化に基づいて、予め所定の過渡条件成立と判断される。目標吸入空気量tVが第1領域(VEL領域)にある間は、(c)のように、主に目標作動角tEVENTが増加していくが、第1可変動弁機構5の作動遅れにより、実際の作動角は、図示するように、これよりも遅れて変化する。一方、第2可変動弁機構6による中心角は、(d)のように、基本的には、目標中心角tCENTER(tV)として示すように、目標吸入空気量tVが第2領域(VTC領域)にあるときに主に変化し、該目標吸入空気量tVの増加に基づいて徐々に遅角側へ制御されていくのであるが、これでは、前述したように、過渡時に、第1可変動弁機構5の作動遅れと第2可変動弁機構6の作動遅れとが同時に発生し、実際の吸入空気量の変化の応答性が悪化する。
【0033】
これに対し、本発明では、所定の過渡条件と判定した場合には、目標中心角tCENTER(tVb)として示すように、目標吸入空気量基本値tVbに基づいて目標中心角tCENTERが与えられる。従って、目標吸入空気量基本値tVbが第2領域(VTC領域)に入ったときから該目標吸入空気量基本値tVbの増加に基づいて目標中心角tCENTERが遅角側へ変化していく。実際の中心角は、図示するように、この目標中心角tCENTER(tVb)に作動遅れを伴って変化する。このように、本発明によれば、所定の過渡と判定した場合に、第2可変動弁機構6の作動開始時期つまり中心角の変更開始時期が、図のt1の時期からt2の時期へと早められることになる。従って、過渡時の実際の吸入空気量の変化特性を、目標吸入空気量tVの変化特性に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関の吸気弁駆動制御装置のシステム構成図。
【図2】吸入空気量の演算ルーチンを示すフローチャート。
【図3】目標作動角の演算ルーチンを示すフローチャート。
【図4】目標中心角の演算ルーチンを示すフローチャート。
【図5】過渡時の作動角、中心角等の変化を示すタイムチャート。
【符号の説明】
2…電子制御スロットル弁
5…第1可変動弁機構
6…第2可変動弁機構
10…コントロールユニット
11…アクセル開度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes an internal combustion engine having a first variable valve mechanism that changes an operating angle of an intake valve and a second variable valve mechanism that changes a central angle of the operating angle as a valve operating mechanism of the intake valve of the internal combustion engine. The present invention relates to an intake valve drive control device for an engine.
[0002]
[Prior art]
In order to improve the fuel consumption at low speed and low load of the internal combustion engine, to ensure stable operation, and to secure sufficient output by improving the intake charge efficiency at high speed and high load, the operating angle of the intake valve and its central angle are determined. Various intake valve drive control devices that can be changed according to operating conditions have been proposed.
[0003]
[0004]
Thus, in the intake valve drive control device provided with two variable valve mechanisms, each target value is given according to the operating state, and each variable valve mechanism is controlled along this.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-263105 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a configuration in which the operating angle of the intake valve and the central angle thereof are variably controlled independently of each other according to the engine operating state, when the operating state suddenly changes, for example, the required load is in a low load range. In a transient state that changes from a high load range to a high load range at a relatively high speed, the two variable valve mechanisms operate with a certain amount of delay from the target value, and each operation delay can occur simultaneously. There is a possibility that the control response of the air amount is particularly deteriorated.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An intake valve drive control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a first variable valve mechanism that can continuously change the operating angle of the intake valve and a second variable valve mechanism that can continuously change the central angle of the operating angle. In the first region where the intake air amount of the engine is relatively small, the operating angle is mainly changed to adjust the intake air amount, and in the second region where the intake air amount is relatively large. Mainly, the intake air amount is adjusted by changing the central angle.
[0008]
In the present invention, during the transient operation in which the target intake air amount of the internal combustion engine shifts from the first region to the second region, the second variable valve operating before the target intake air amount reaches the second region. Center angle change control by the mechanism is started.
[0009]
In other words, when the steady or intake air amount change is slow, the intake air amount is adjusted mainly by the operation of the first variable valve mechanism in the first region, and the central angle changes after shifting to the second region. In the transient operation where the intake air amount change is abrupt, the central angle starts to change before reaching the second region. Therefore, the actual change characteristic of the intake air amount approaches the change characteristic of the target intake air amount.
More specifically, the present invention relates to a target intake air amount basic value calculating means for calculating a target intake air amount basic value based on the rotational speed of the internal combustion engine and the accelerator opening, and to the target intake air amount basic value. Target intake air amount calculating means for performing a smoothing process to calculate the target intake air amount, and the target intake air amount abruptly shifts from the first region to the second region due to a change in the target intake air amount basic value. Transient detection means for detecting the predetermined transient operation to be performed, and central angle control of the second variable valve mechanism based on the target intake air amount other than the predetermined transient operation, and at the time of the predetermined transient operation And second variable valve mechanism control means for starting center angle control of the second variable valve mechanism based on the target intake air amount basic value.
[0010]
【The invention's effect】
According to the present invention, during the transient operation in which the target intake air amount of the internal combustion engine suddenly increases, the operation start timing of the second variable valve mechanism is advanced, so that the actual intake air amount change characteristic can be obtained. It is possible to approach the change characteristic of the amount, and the deterioration of the control response of the intake air amount during the transition can be suppressed.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a system configuration of an intake valve drive control device for an internal combustion engine according to the present invention. The
[0013]
A
[0014]
The
[0015]
Next, processing of a part according to the present invention in the arithmetic processing executed by the
[0016]
FIG. 2 is a flowchart showing a processing routine for calculating the target intake air amount. This processing routine is executed every predetermined time.
[0017]
In
[0018]
In
[0019]
In
[0020]
In
[0021]
Next, FIG. 3 is a flowchart showing a processing routine for calculating the target operating angle. This processing routine is executed every predetermined time.
[0022]
In step 11, the target intake air amount tV and the engine rotational speed Ne calculated as described above are read.
[0023]
In
[0024]
When the target operating angle tEVENT is calculated in this way, a control signal for realizing this is transmitted to the actuator of the first
[0025]
FIG. 4 is a flowchart showing a processing routine for calculating the target center angle. This processing routine is executed every predetermined time.
[0026]
In step 21, the target intake air amount basic value tVb and the target intake air amount tV calculated in the routine of FIG. 2 and the engine speed Ne are read.
[0027]
In
[0028]
If the transient condition is satisfied, the process proceeds to step 23, where the target center angle tCENTER is calculated based on the target intake air amount basic value tVb and the engine speed Ne. Specifically, from the control map in which the target center angle tCENTER is stored in correspondence with the target intake air amount basic value tVb and the engine rotational speed Ne, the target intake air amount basic value tVb and the engine rotational speed Ne at that time are stored. Look up the value corresponding to.
[0029]
On the other hand, when the predetermined transient condition is not satisfied, the routine proceeds to step 24, where the target center angle tCENTER is calculated based on the target intake air amount tV and the engine speed Ne subjected to the annealing process. Specifically, the same control map as that used in step 23 is used, and the value of the corresponding target center angle tCENTER is used by using the value of the target intake air amount tV instead of the target intake air amount basic value tVb. Look up.
[0030]
When the target operating angle tCENTER is calculated in this way, a control signal for realizing this is transmitted to the actuator of the second
[0031]
FIG. 5 is a time chart showing the effect of the control of the present invention during a transition.
[0032]
As shown in FIG. 5A, when the accelerator opening APO rapidly increases, the target intake air amount basic value tVb changes in the same manner as the change in the accelerator opening APO, as shown in FIG. Since the transient response is too sensitive as it is, the target intake air amount tV is given by performing the annealing process by the first-order delay. As shown in the figure, in this example, the target intake air amount tV rapidly changes from the first region (VEL region) to the second region (VTC region), but based on the change of the target intake air amount basic value tVb. It is determined in advance that a predetermined transient condition is satisfied. While the target intake air amount tV is in the first region (VEL region), as shown in (c), the target operating angle tEVENT increases mainly, but due to the operation delay of the first
[0033]
On the other hand, in the present invention, when it is determined as the predetermined transient condition, the target center angle tCENTER is given based on the target intake air amount basic value tVb as shown as the target center angle tCENTER (tVb). Therefore, the target central angle tCENTER changes to the retard side based on the increase of the target intake air amount basic value tVb from when the target intake air amount basic value tVb enters the second region (VTC region). As shown in the figure, the actual center angle changes with a target delay in the target center angle tCENTER (tVb). Thus, according to the present invention, when it is determined as a predetermined transition, the operation start time of the second
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an intake valve drive control device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an intake air amount calculation routine.
FIG. 3 is a flowchart showing a target operating angle calculation routine.
FIG. 4 is a flowchart showing a routine for calculating a target center angle.
FIG. 5 is a time chart showing changes in operating angle, center angle, etc. during transition.
[Explanation of symbols]
2 ... Electronically controlled
Claims (1)
内燃機関の回転速度とアクセル開度とに基づいて目標吸入空気量基本値を算出する目標吸入空気量基本値算出手段と、
この目標吸入空気量基本値になまし処理を施して目標吸入空気量を算出する目標吸入空気量算出手段と、
上記目標吸入空気量基本値の変化から上記目標吸入空気量が上記第1領域から上記第2領域へ急に移行する所定の過渡運転であることを検出する過渡検出手段と、
所定の過渡運転以外では上記目標吸入空気量に基づいて上記第2可変動弁機構の中心角制御を行うとともに、所定の過渡運転時には、上記目標吸入空気量基本値に基づいて上記第2可変動弁機構の中心角制御を開始する第2可変動弁機構制御手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の吸気弁駆動制御装置。A first variable valve mechanism that can continuously change the operating angle of the intake valve, and a second variable valve mechanism that can continuously change the central angle of the operating angle. In the relatively small first region, the operating angle is mainly changed to adjust the intake air amount, and in the second region where the intake air amount is relatively large, the central angle is mainly changed to adjust the intake air amount. In the intake valve drive control device for an internal combustion engine,
Target intake air amount basic value calculating means for calculating a target intake air amount basic value based on the rotational speed of the internal combustion engine and the accelerator opening;
Target intake air amount calculating means for calculating a target intake air amount by subjecting the target intake air amount basic value to smoothing;
Transient detecting means for detecting that the target intake air amount is a predetermined transient operation in which the target intake air amount suddenly shifts from the first region to the second region from a change in the target intake air amount basic value;
Except for the predetermined transient operation, center angle control of the second variable valve mechanism is performed based on the target intake air amount, and during the predetermined transient operation, the second variable operation is performed based on the target intake air amount basic value. Second variable valve mechanism control means for starting central angle control of the valve mechanism;
An intake valve drive control device for an internal combustion engine, comprising:
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