JP4160745B2

JP4160745B2 - Control method for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4160745B2
Application number: JP2001311822A
Authority: JP
Inventors: 孝治藤井
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2021-10-09
Also published as: JP2003120374A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転状態に応じて、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変更するとともに、吸気量を調整するようにした内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、吸気バルブと排気バルブとの少なくともいずれか一方のバルブの開閉のタイミングであるバルブタイミングやバルブリフト量を変化させることができる可変バルブタイミング装置（以下、「ＶＶＴ」と略称する。）を備えた内燃機関（以下、エンジンと称する）が普及してきている。このようなＶＶＴ付エンジンでは、例えば吸気バルブのバルブタイミングと排気バルブのバルブタイミングとが重なるいわゆるオーバーラップが大きい状態から小さい状態に変化する際に、オーバーラップ角度に応じて吸入空気量を増量させて、エンジンの運転性が向上するようにしている。通常、バルブタイミングを制御する場合に、例えば吸気バルブの開時期を変化させることにより、排気バルブの開期間と吸気バルブの開期間とが重なる期間であるオーバーラップが設定してある。このオーバーラップは、高負荷においては大きく、逆に低負荷及びアイドリング時には小さく設定してある。
【０００３】
ところで、上記したＶＶＴ付エンジンでは、アイドル運転時を中心とした軽負荷運転時に、ＶＶＴの異常等によりオーバーラップが大きくなりすぎると、燃焼ガスが吸気管側に逆流して、いわゆる内部排気ガス再循環量が正常なオーバーラップの場合より増加することがある。このように排気ガス再循環量が増加すると、混合気中の排気されるべき燃焼ガスつまり排気ガスの割合が高くなり、燃焼が悪くなってエンジン回転数が不安定になり低下することがあるので、例えば特開平１０−６１４６５号公報のものでは、オーバーラップが大きいほど、また負荷が大きいほどアイドルスピードコントロールバルブの開度を制御して、吸入空気量を増量させるための補正量を多くすることにより、新気を多くして排気ガスの再循環量に対する吸入空気量の不足を解消してエンジン回転を安定化している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アイドル運転時にあっては、その時の運転状態に応じて、例えば冷間増量、負荷増量等の各種の補正量により吸入空気量が多くなるように、アイドルスピードコントロールバルブを制御している。したがって、アイドル運転状態であっても、冷間時やエアコンディショナ等の電気負荷がある場合には、吸入空気量を増量しているので、エンジン回転数は高くなっている。
【０００５】
したがって、各種の補正量によりエンジン回転数が高くなっている場合に、オーバーラップの大きさに応じてさらに空気量の増量補正を行うと、アイドル回転数が高くなり過ぎて、フューエルカットされ、その後そのフューエルカットによりエンジン回転数が降下してフューエルカット復帰となった後に再びアイドル回転数が上昇し、再度フューエルカットとなることを繰り返すことが生じる。このように、フューエルカットとフューエルカット復帰とを繰り返すことにより、アイドル回転数が大きく上下して回転数がハンチングを起こすことがあった。
【０００６】
本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明に係る内燃機関の制御方法は、吸気管路に設けられたスロットルバルブを迂回する迂回路に流量制御バルブを備えて迂回路から吸気管路に流入する吸入空気量をその時の機関回転数が目標アイドル回転数になるように制御量により流量制御バルブを制御することにより制御し得るとともに、吸気バルブと排気バルブとの少なくともいずれか一方のバルブのバルブタイミングを可変し得る内燃機関を制御するものであって、スロットルバルブが全閉のアイドル運転状態にある時に、バルブタイミングを可変し得る側のバルブの実バルブタイミングと目標バルブタイミングとの差又は排気バルブの閉時期と吸気バルブの開時期とが重なる期間長さを検出し、検出した差又は期間長さが大であるほど流量制御バルブの開度を大きくする内燃機関の制御方法において、その時のアイドル運転状態におけるアイドル目標回転数を確認し、確認したアイドル目標回転数が高い時は、流量制御バルブの前記制御量に加算する、検出した差又は期間長さが大であるほど大きく、かつアイドル目標回転数が高いほど小さくなる増量補正量により、アイドル目標回転数が低い時より流量制御バルブの開度を閉じ側に制御することを特徴とする。
【０００８】
このような構成のものであれば、スロットルバルブが全閉状態でアイドル運転状態にある時に、検出した可変バルブタイミングであるバルブの実バルブタイミングと目標バルブタイミングとの差又は排気バルブの閉時期と吸気バルブの開時期とが重なる期間長さが、大きな値である程流量制御バルブの開度を大きくするので、迂回路から供給される空気量が増加して、吸入空気量が増加する。したがって、アイドル運転において、吸入空気が吸入し難い状態で排気バルブと吸気バルブとのオーバーラップが大きくなっても、迂回路を介して供給される外気の混合気中の割合が高くなるため、内部排気ガス再循環量の混合気中に占める割合が低下する。このため、内燃機関の回転が不安定になり低下することがない。
【０００９】
そして、アイドル運転状態におけるアイドル回転数を確認し、確認されたアイドル目標回転数が高い時は、流量制御バルブの開度を減じるように制御するので、迂回路を介して供給される空気量が減少する。つまり、アイドル目標回転数が高い場合にあっては、流量制御バルブを制御して吸入空気量を増量する以前に、その他の増量補正により吸入空気量が増量されている。その結果、バルブタイミングやオーバーラップ量に不都合が生じた状態であっても、その状態ですでに機関回転数が高くなっている場合は、空気流速が速いなどの理由から燃焼の悪化が少なく回転低下が少ない。すなわち、燃焼の悪化は回転が高いほど少ないという特性がある。したがって、このような場合に、空気量を増量補正すると、機関回転数が高くなり過ぎることにより、フューエルカットとフューエルカット復帰とを繰り返して機関回転数がハンチング状態になることがあるが、迂回路により供給する空気量を減少することにより、このようなハンチング状態となることを防止することができる。
【００１０】
アイドル運転時の機関回転数の不必要な上昇を抑えて燃費を向上させるためには、アイドル目標回転数が高いほど流量制御バルブの開度を大きく閉じ側に制御するものが好適である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に１気筒の構成を概略的に示したエンジンは自動車用の３気筒のもので、エンジンの吸気系１には図示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられ、サージタンク３からの吸入空気は吸気バルブ３７を介してシリンダ内に吸入される。この吸気系１には、スロットルバルブ２を迂回する迂回路であるバイパス通路１ａが設けてあり、そのバイパス通路１ａにはバイパス通路１ａを通過する空気量を制御するための流量制御バルブ１ｂが設けてある。この流量制御バルブ１ｂは、主としてエンジンのアイドル回転制御（以下、「ＩＳＣ」と略称する。）を実行する際に制御される。サージタンク３に連通する吸気系１の吸気マニホルド４のシリンダヘッド側の端部近傍には、さらにインジェクタ５が設けてあり、このインジェクタ５を、電子制御装置６により制御するようにしている。また、排気系２０には、燃焼室から排気バルブ３６を介して排出された排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ₂センサ２１が、図示しないマフラに至るまで管路に配設された三元触媒２２の上流の位置に取り付けられている。
【００１３】
また、このエンジンは、ＶＶＴ３０を具備するものである。ＶＶＴ３０は、いわゆる揺動シリンダ機構を利用したもので、排気カムシャフト３１に固定されたロータ（図示しない）と、このロータに外嵌するハウジング（図示しない）と、ロータに対してハウジングを回動させるための電磁式４方向切換制御バルブたるオイルコントロールバルブ３２と、互いに噛み合うように一方をハウジングに固着し他方を吸気カムシャフト３３に固定した一対のギア３４，３５とを備えている。そして、ハウジングに流出入する作動油の方向及び量をオイルコントロールバルブ３２により制御して、ロータに対するハウジングの相対角度を変化させ、排気カムシャフト３１と吸気カムシャフト３３との間に任意の回転位相差を生じさせて、バルブタイミングを可変制御するものである。つまり、クランクシャフト（図示しない）の回転に対して排気バルブ３６を常に一定のタイミングで開閉させつつ、吸気バルブ３７のバルブタイミングを変化させて、排気バルブ３６のバルブタイミングと吸気バルブ３７のバルブタイミングとの相対位相差を所定角度範囲内で自在に変化させることができ、吸気バルブ３７の開閉タイミングを例えばアイドリング時には遅角側に移動させてオーバーラップを小さくするとともに、高負荷時には進角側へ移動させてオーバーラップを大きくし、エンジンの燃費や出力、あるいはドライバビリティの向上等に寄与させている。また、排気カムシャフト３１の一方の端部には、クランク角度信号及び気筒判別用のＮ信号を出力するクランクセンサ４１が取り付けてあり、吸気カムシャフト３３の一方の端部には、２４０°ＣＡ（クランク角度）回転する毎に吸気カム信号を出力するタイミングセンサ４２が、それぞれ取り付けてある。なお、吸気バルブ３７を常に一定のタイミングで開閉させて、排気バルブ３６のバルブタイミングを可変とする構成であってもよい。
【００１４】
電子制御装置６は、中央演算装置７と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力インターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。その入力インターフェース９には、サージタンク３内の圧力（吸気管圧力）を検出するための吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａ、エンジン回転数ＮＥを検出するための回転数センサ１４から出力される回転数信号ｂ、クランクセンサ４１から出力されるクランク角度信号ｍ、タイミングセンサ４２から出力される吸気カム信号ｎ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ１６から出力されるＩＤＬ信号ｄ、エンジンの冷却水温を検出するための水温センサ１７から出力される水温信号ｅ、上記したＯ₂センサ２１から出力される電圧信号ｈ等が入力される。一方、出力インターフェース１１からは、インジェクタ５に対して燃料噴射信号ｆたる駆動パルスＩＮＪが、またスパークプラグ１８に対して点火信号ｇが出力されるようになっている。
【００１５】
電子制御装置６には、吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａと回転数センサ１４から出力される回転数信号ｂとを主な情報とし、エンジンの運転状態に応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間すなわち基本噴射量ＴＡＵＢを補正してインジェクタ開成時間である最終噴射時間すなわち燃料噴射量ＴＡＵを決定し、その決定された時間によりインジェクタ５を制御して、エンジンの運転状態に応じた燃料燃料量ＴＡＵをインジェクタ５から吸気系１に噴射するためのプログラムが内蔵してある。また、スロットルバルブ２が全閉であるアイドル運転状態にあっては、その時のエンジン回転数が、負荷等によって決まる運転状態に応じて設定された目標アイドル回転数になるように、流量制御バルブ１ｂの開度を制御するようにプログラムしてあるとともに、設定されたカット回転数までエンジン回転数が上昇した場合に燃料の供給を停止するフューエルカットを実行し、カット回転数より低く設定された復帰回転数以下のエンジン回転数となった場合に燃料の供給を再開するフューエルカット復帰を実行するようにプログラムしてある。なお、流量制御バルブ１ｂは、上記したようにアイドル運転時にエンジン回転数がアイドル目標回転数となるようにその開度が制御されるものであるが、スロットルバルブ２が開成されている場合にあっても、全閉となることなく、上記したアイドル運転状態である場合の開度を維持しているものである。これにより、スロットルバルブ２全閉状態からスロットルバルブ２を開成した場合の一時的な回転低下を防止することができる。
【００１６】
加えて、電子制御装置６には、スロットルバルブ２が全閉のアイドル運転状態にある時に、バルブタイミングを可変し得る側のバルブの実バルブタイミングと目標バルブタイミングとの差又は排気バルブの閉時期と吸気バルブの開時期とが重なる期間長さを検出し、検出した差又は期間長さが大であるほど流量制御バルブの開度を大きくする際に、その時のアイドル運転状態におけるアイドル目標回転数を確認し、流量制御バルブの制御量に加算する、確認したアイドル目標回転数が高い時は、検出した差又は期間長さが大であるほど大きく、かつアイドル目標回転数が高いほど小さくなる増量補正量により、アイドル目標回転数が低い時より流量制御バルブの開度を閉じ側に制御するためのプログラムが内蔵してある。
【００１７】
この制御プログラムの概略手順を図２を参照して説明する。
【００１８】
まず、ステップＳ１では、吸気バルブ３７と排気バルブ３６との吸排気バルブ位相角ＶＴＢを読み込むとともに、この時点の運転状態、例えば少なくとも冷却水温に応じて設定されたアイドル目標回転数を読み込む。この吸排気バルブ位相角ＶＴＢは、実質的にオーバーラップの期間長つまりオーバーラップ量を示すもので、クランクセンサ４１から出力されるクランク角度信号ｍに基づいて検出された排気バルブ３６のバルブタイミングと、タイミングセンサ４２から出力される吸気カム信号ｎに基づいて検出された吸気バルブ３７のバルブタイミングとの位相のズレである。この実施の形態では、図３に示すように、クランク角度信号ｍは、吸気バルブ３７の開成に先立って出力されるように、クランクセンサ４１が機構的に設定してある。また、制御に先立って、吸気バルブ３７が最遅角位置つまり排気バルブ３６の開期間と吸気バルブ３７の開期間との重なる期間であるオーバーラップが最も少なくなっている状態における位相角である最遅角位相角を学習し、学習した値を最遅角学習値ＧＶＴＦＲとして記憶装置８に保存しておく。
【００１９】
ステップＳ２では、読み込んだ吸排気バルブ位相角ＶＴＢに応じて、流量制御バルブ１ｂの制御量であるディーティ比ＤＳＥＴに加算する増量補正量であるＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴの基本加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴＢを、マップを検索して設定する。マップは、代表的な値の吸排気バルブ位相角ＶＴＢとアイドル目標回転数とに対して、基本加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴＢが設定してある。基本加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴＢは、図４に示すように、吸排気バルブ位相角ＶＴＢが大きくなるにしたがって大きく、またアイドル目標回転数が高い程小さくなるように設定してある。すなわち、基本加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴＢは、同一の吸排気バルブ位相角ＶＴＢの場合に、高いアイドル目標回転数に対応するものは、低いアイドル目標回転数に対応するものから減量された小さな値に設定してあり、その減量量はアイドル目標回転数が高いほど大きくしてある。このように、基本加算デューティ比ＤＴＳＥＴＢを設定しておくことにより、アイドル目標回転数が高い場合は、ＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴによる増量が減量されることとなる。
【００２０】
ステップＳ３では、読み込んだ吸排気バルブ位相角ＶＴＢから保存してある最遅角学習値ＧＶＴＦＲを減算して、吸気バルブ３７の実際の開時期つまり実バルブタイミングＶＴを演算する。演算された実バルブタイミングＶＴは、一時的に記憶装置８に保存しておき、実バルブタイミングＶＴと後述する目標タイミングＶＴＴとの差であるバルブタイミング偏差ＶＴＥＲを演算する際に読み出す。
【００２１】
以上の手順とは別に、ステップＳ１１では、燃料噴射量ＴＡＵを演算するために検出したエンジン回転数ＮＥを、またステップＳ１２では吸気管圧力ＰＭをそれぞれ読み込む。ステップＳ１３では、読み込んだエンジン回転数ＮＥと吸気管圧力ＰＭとから、この時点の目標バルブタイミングＶＴＴをマップから設定する。この目標バルブタイミングＶＴＴは、高負荷運転状態に対応して大きく、また低負荷運転状態に対応して小さく設定してあり、アイドル運転状態では略０に設定してある。ステップＳ１４では、ステップＳ３で演算した実バルブタイミングＶＴと目標バルブタイミングＶＴＴとの差を演算することにより、バルブタイミング偏差ＶＴＥＲを求める。
【００２２】
ステップＳ４では、ＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴを、下式により演算する。
【００２３】
ＤＶＴＳＥＴ＝ＤＶＴＳＥＴＢ×Ｋ
ただし、補正係数Ｋ＝｜ＶＴＥＲ｜／ＶＴであり、０≦Ｋ≦１の値をとるものである。
【００２４】
ここで、バルブタイミング偏差ＶＴＥＲの絶対値を実バルブタイミングＶＴを除した補正係数Ｋを基本デューティ比ＤＶＴＳＥＴＢに乗じるのは、アイドル運転状態ではない通常の運転状態において無用なデューティ比ＤＳＥＴの増量を防止するためである。すなわち、通常の運転状態では、フィードバック制御によりバルブタイミング偏差ＶＴＥＲは、０となる。このように補正係数Ｋを基本加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴＢに乗じてＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴを演算することにより、デューティ比ＤＳＥＴを補正する必要のある場合例えばアイドル運転時やＶＶＴ３０が何らかの原因で実バルブタイミングＶＴが目標バルブタイミングＶＴＴに収束せずにオーバーラップが生じた場合等にのみデューティ比ＤＳＥＴを増量補正することができる。
【００２５】
以上のような構成において、例えばアイドル運転状態においてＶＶＴ３０の異常によりオーバーラップが大きくなると、基本的にはそのオーバーラップ量つまり吸排気バルブ位相角ＶＴＢの大きさに基づいて流量制御バルブ１ｂの制御量を増量補正するものであるが、この実施例では、目標バルブタイミングＶＴＴと実バルブタイミングＶＴとの間に生じた場合にその差の実バルブタイミングＶＴＴに対する割合に応じて、増量補正する制御量つまりＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴを決定するものである。すなわち、吸排気バルブ位相角ＶＴＢの大きさに応じてステップＳ２により基本加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴＢを設定し、ステップＳ３にて、吸排気バルブ位相角ＶＴＢから最遅角学習値ＧＶＴＦＲを減算して、実バルブタイミングＶＴを演算し、ステップＳ１４にて目標バルブタイミングＶＴＴと実バルブタイミングＶＴとの差であるバルブタイミング偏差ＶＴＥＲを演算し、吸排気バルブ位相角ＶＴＢに応じて設定した基本加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴＢをステップＳ４にてバルブタイミング偏差ＶＴＥＲの実バルブタイミングＶＴに対する割合すなわち補正係数Ｋで補正して、流量制御バルブ１ｂの実際のＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴを演算する。
【００２６】
このようにして得られたＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴをデューティ比ＤＳＥＴに加算し、得られたデューティ比ＤＳＥＴにより流量制御バルブ１ｂを駆動することにより、バイパス通路１ａからスロットルバルブ２の下流に流入する空気量を増量することができ、シリンダに流入する吸入空気量を増加させることができる。したがって、オーバーラップ量が多くとも、燃焼室内に逆流した排気ガスにより燃焼が不安定になることを確実に防止することができる。この結果、エンジン回転数ＮＥをアイドル回転数を維持することができエンジンが停止するといった不具合を防止することができる。
【００２７】
しかも、このように吸入空気量を増量する場合に、ＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴは、その時のアイドル目標回転数が高くなる程小さく設定されるので、アイドル目標回転数が高く設定されたアイドル運転状態にあっては、バイパス通路１ａからの吸入空気量はアイドル目標回転数が低い場合に比較して減量されたものとなり、エンジン回転数が不要に高くなることを防止することができる。この結果、エンジン回転数が不必要に吹き上がることを防止することができ、例えば自動変速装置を搭載した車両にあってはドライブレンジに切り換えた際の急発進を防止することができる。しかも、エンジン回転数の吹き上がりを防止することにより、エンジン回転数がフューエルカットのための回転数にまで上昇することが抑制され、フューエルカットとフューエルカット復帰とを繰り返すことによりエンジン回転数が上下するハンチングを防止することができる。
【００２８】
加えて、アイドル目標回転数が高いほどＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴの増量を少なくしているので、燃料噴射量が少なくなり、燃費を向上させることができる。
【００２９】
また、ＶＶＴ３０の故障あるいはフィードバック制御の異常等によりオーバーラップ量が大きい運転状態からスロットルバルブ２を急激に閉成した場合、補正係数Ｋが０にならないため、ＶＶＴ３０の戻り遅れ等によりＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴを演算する。これにより、スロットルバルブ２が閉成されても、制御量が増量補正された流量制御バルブ１ｂを介してバイパス通路１ａからスロットルバルブ２下流に空気が供給されるので、ＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴを加算した分だけ吸入空気量が増加し、よってダッシュポットとして機能する。したがって、エンジン回転数ＮＥが急激に降下することがなく、エンジンの停止を防止することができる。
【００３０】
さらに、バルブタイミング偏差ＶＴＥＲがない場合、つまりフィードバック制御により吸気バルブ３７のバルブタイミングが目標バルブタイミングＶＴＴに維持されている正常な運転状態の場合は、補正係数Ｋが０になる。したがって、このような吸入空気量を増量補正する必要がない場合には、ＩＳＣ加算デューティ比ＤＶＴＳＥＴが０となり、吸入空気量の増量は行わない。このため、不必要にエンジン回転数ＮＥが上昇するといった不具合が生じることを防止することができる。
【００３１】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではない。
【００３２】
上記実施の形態にあって、アイドル回転数として設定されたアイドル目標回転数を用いたが、アイドル運転時における実際のエンジン回転数を測定して、これをアイドル回転数として採用するものであってもよい。
【００３３】
その他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スロットルバルブが全閉状態でアイドル運転状態にある時に、検出した可変バルブタイミングであるバルブの実バルブタイミングと目標バルブタイミングとの差又は排気バルブの閉時期と吸気バルブの開時期とが重なる期間長さが、大きな値である程流量制御バルブの開度を大きくするので、迂回路から供給される空気量が増加して、吸入空気量を増加する際に、アイドル運転状態におけるアイドル目標回転数を確認し、確認されたアイドル目標回転数が高い時は、流量制御バルブの開度を減じるように制御するので、迂回路を介して供給される空気量を減少させることができる。
【００３５】
したがって、バルブタイミングやオーバーラップ量に不都合が生じた状態にあって、その時点のアイドル目標回転数が高い場合にあっては、すでに機関回転数が高くなっている状態にさらなる空気量の増量をして機関回転数が高くなり過ぎることにより、フューエルカットとフューエルカット復帰とを繰り返して機関回転数がハンチング状態になることことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す概略構成説明図。
【図２】同実施の形態の制御手順を示すフローチャート。
【図３】同実施の形態の吸気弁と排気弁との開閉時期を示すタイミング図。
【図４】同実施の形態の基本加算デューティ比の設定内容を示すグラフ。
【符号の説明】
１ａ…バイパス通路
１ｂ…流量制御バルブ
２…スロットルバルブ
６…電子制御装置
７…中央演算装置
８…記憶装置
９…入力インターフェース
１１…出力インターフェース
３６…排気弁
３７…吸気弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that changes the valve timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve according to an operating state and adjusts an intake air amount.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a variable valve timing device (hereinafter abbreviated as “VVT”) capable of changing a valve timing or a valve lift amount that is an opening / closing timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve is provided. Internal combustion engines (hereinafter referred to as engines) have become widespread. In such an engine with VVT, for example, when the so-called overlap where the valve timing of the intake valve and the valve timing of the exhaust valve overlap is changed from a large state to a small state, the intake air amount is increased according to the overlap angle. Therefore, the operability of the engine is improved. Usually, when controlling the valve timing, for example, by changing the opening timing of the intake valve, it overlaps a period in which overlap the open period of the opening period and an intake valve of the exhaust valve is set. This overlap is set to be large at high loads and to be small at low loads and idling.
[0003]
By the way, in the engine with VVT described above, if the overlap becomes too large due to VVT abnormality or the like during light load operation centering on idling operation, the combustion gas flows backward to the intake pipe side, so-called internal exhaust gas recirculation. Circulation volume may increase compared to normal overlap. If the exhaust gas recirculation amount increases in this way, the ratio of the combustion gas to be exhausted, that is, the exhaust gas in the mixture increases, and combustion may deteriorate and the engine speed may become unstable and decrease. For example, in JP-A-10-61465, the amount of correction for increasing the amount of intake air is increased by controlling the opening of the idle speed control valve as the overlap is larger and the load is larger. As a result, the fresh air is increased to solve the shortage of the intake air amount relative to the exhaust gas recirculation amount, and the engine rotation is stabilized.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, during idle operation, the idle speed control valve is controlled so that the intake air amount is increased by various correction amounts such as a cold increase amount and a load increase amount according to the operation state at that time. Therefore, even in the idling state, when the engine is cold or when there is an electric load such as an air conditioner, the intake air amount is increased, so the engine speed is high.
[0005]
Therefore, if the engine speed is increased due to various correction amounts, and if the air amount increase correction is further performed according to the size of the overlap, the idle speed becomes too high and the fuel is cut. The engine speed decreases due to the fuel cut, and after the fuel cut is restored, the idling speed increases again and the fuel cut is repeated. As described above, by repeating the fuel cut and the fuel cut return, the idling engine speed may greatly increase and decrease and the engine speed may cause hunting.
[0006]
The object of the present invention is to eliminate such problems.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention takes the following measures. That is, the control method for an internal combustion engine according to the present invention includes a flow rate control valve in a bypass that bypasses a throttle valve provided in the intake pipe, and the amount of intake air flowing into the intake pipe from the bypass is determined at that time. An internal combustion engine that can be controlled by controlling a flow rate control valve with a control amount so that the rotational speed becomes a target idle rotational speed, and that can vary the valve timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve When the throttle valve is in the fully closed idle operation state, the difference between the actual valve timing of the valve that can vary the valve timing and the target valve timing, or the closing timing of the exhaust valve and the intake valve Detects the length of the period that overlaps the opening timing, and the larger the detected difference or period length, the larger the opening of the flow control valve. That the control method for an internal combustion engine, to verify the target idle speed in idling at that time, when the target idle speed is higher confirming adds the control amount of the flow control valve, the detected difference or period length The opening degree of the flow rate control valve is controlled to be closer to the closing side than when the idle target rotational speed is low, with an increase correction amount that increases as the engine speed increases and decreases as the idle target rotational speed increases .
[0008]
With such a configuration, when the throttle valve is in the fully closed state and in the idle operation state, the difference between the actual valve timing of the valve, which is the detected variable valve timing, and the target valve timing, or the closing timing of the exhaust valve The larger the value of the period that overlaps the opening timing of the intake valve, the larger the opening degree of the flow control valve. Therefore, the amount of air supplied from the detour increases and the amount of intake air increases. Therefore, in idle operation, even if the overlap between the exhaust valve and the intake valve becomes large when intake air is difficult to inhale, the ratio of the outside air supplied through the bypass increases in the air-fuel mixture. The proportion of the exhaust gas recirculation amount in the mixture decreases. For this reason, the rotation of the internal combustion engine does not become unstable and does not decrease.
[0009]
Then, the idling speed in the idling operation state is confirmed, and when the confirmed idling target speed is high, control is performed so as to reduce the opening degree of the flow control valve, so that the amount of air supplied via the detour is Decrease. That is, when the idle target speed is high, the intake air amount is increased by other increase corrections before the flow rate control valve is controlled to increase the intake air amount. As a result, even if the valve timing and overlap amount are inconvenient, if the engine speed is already high in that state, the engine will rotate with less deterioration due to the high air flow rate. There is little decrease. That is, there is a characteristic that the deterioration of combustion is less as the rotation speed is higher. Therefore, in such a case, if the air amount is corrected to increase, the engine speed may become too high, and the engine speed may be in a hunting state by repeating fuel cut and fuel cut return. By reducing the amount of air supplied by this, it is possible to prevent such a hunting state.
[0010]
In order to suppress an unnecessary increase in the engine speed during idle operation and improve fuel efficiency, it is preferable to control the opening degree of the flow rate control valve to be more closed as the idle target speed is higher.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
The engine schematically shown in FIG. 1 is a three-cylinder engine for automobiles, and an intake system 1 of the engine is provided with a throttle valve 2 that opens and closes in response to an accelerator pedal (not shown). A surge tank 3 is provided on the downstream side, and intake air from the surge tank 3 is sucked into the cylinder via the intake valve 37. The intake system 1 is provided with a bypass passage 1a that is a bypass for bypassing the throttle valve 2, and the bypass passage 1a is provided with a flow control valve 1b for controlling the amount of air passing through the bypass passage 1a. It is. The flow rate control valve 1b is controlled mainly when engine idle speed control (hereinafter abbreviated as “ISC”) is executed. An injector 5 is further provided in the vicinity of the cylinder head side end portion of the intake manifold 4 of the intake system 1 communicating with the surge tank 3, and this injector 5 is controlled by the electronic control device 6. Further, in the exhaust system 20, an O ₂ sensor 21 for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the combustion chamber through the exhaust valve 36 is disposed in a pipe line to a muffler (not shown). It is attached at a position upstream of the three-way catalyst 22.
[0013]
The engine is provided with a VVT 30. The VVT 30 uses a so-called oscillating cylinder mechanism. The VVT 30 is a rotor (not shown) fixed to the exhaust camshaft 31, a housing (not shown) fitted on the rotor, and the housing is rotated with respect to the rotor. And an oil control valve 32 that is an electromagnetic four-way switching control valve, and a pair of gears 34 and 35 each fixed to the housing and the other fixed to the intake camshaft 33 so as to mesh with each other. Then, the direction and amount of hydraulic oil flowing into and out of the housing is controlled by the oil control valve 32 to change the relative angle of the housing with respect to the rotor, so that any rotational position between the exhaust camshaft 31 and the intake camshaft 33 The valve timing is variably controlled by generating a phase difference. That is, the valve timing of the exhaust valve 36 and the valve timing of the intake valve 37 are changed by constantly changing the valve timing of the intake valve 37 while opening and closing the exhaust valve 36 at a constant timing with respect to the rotation of the crankshaft (not shown). The opening / closing timing of the intake valve 37 is moved to the retard side when idling, for example, to reduce the overlap, and to the advance side when the load is high. It is moved to increase the overlap, contributing to improvements in engine fuel efficiency, output, and drivability. A crank sensor 41 that outputs a crank angle signal and an N signal for cylinder discrimination is attached to one end of the exhaust camshaft 31, and 240 ° CA is attached to one end of the intake camshaft 33. A timing sensor 42 that outputs an intake cam signal each time it rotates (crank angle) is attached. Note that the intake valve 37 may always be opened and closed at a constant timing so that the valve timing of the exhaust valve 36 is variable.
[0014]
The electronic control device 6 is mainly configured by a microcomputer system including a central processing unit 7, a storage device 8, an input interface 9, and an output interface 11. The input interface 9 includes an intake pressure signal a output from the intake pressure sensor 13 for detecting the pressure in the surge tank 3 (intake pipe pressure), and a rotational speed sensor 14 for detecting the engine rotational speed NE. The output rotation speed signal b, the crank angle signal m output from the crank sensor 41, the intake cam signal n output from the timing sensor 42, and the idle switch 16 for detecting the open / closed state of the throttle valve 2 are output. An IDL signal d, a water temperature signal e output from the water temperature sensor 17 for detecting the cooling water temperature of the engine, a voltage signal h output from the O ₂ sensor 21 and the like are input. On the other hand, from the output interface 11, a drive pulse INJ as a fuel injection signal f is output to the injector 5, and an ignition signal g is output to the spark plug 18.
[0015]
The electronic control device 6 uses the intake pressure signal a output from the intake pressure sensor 13 and the rotation speed signal b output from the rotation speed sensor 14 as main information, and various corrections determined according to the operating state of the engine. The basic injection time, that is, the basic injection amount TAUB is corrected by the coefficient to determine the final injection time, that is, the fuel injection amount TAU, which is the injector opening time, and the injector 5 is controlled according to the determined time, according to the operating state of the engine A program for injecting the fuel amount TAU from the injector 5 into the intake system 1 is incorporated. Further, in the idling operation state in which the throttle valve 2 is fully closed, the flow rate control valve 1b is set so that the engine speed at that time becomes a target idling speed set according to the operation state determined by the load or the like. Is programmed to control the opening of the engine, and when the engine speed increases to the set cut speed, a fuel cut is performed to stop fuel supply, and the recovery is set lower than the cut speed The engine is programmed to perform fuel cut return for restarting fuel supply when the engine speed is equal to or lower than the engine speed. As described above, the flow control valve 1b is controlled in its opening degree so that the engine speed becomes the target idling speed during idling operation. However, there is a case where the throttle valve 2 is opened. However, the opening degree in the above-described idle operation state is maintained without being fully closed. As a result, it is possible to prevent a temporary decrease in rotation when the throttle valve 2 is opened from the fully closed state of the throttle valve 2.
[0016]
In addition, when the throttle valve 2 is in a fully closed idle operation state, the electronic control unit 6 has a difference between the actual valve timing of the valve that can vary the valve timing and the target valve timing, or the closing timing of the exhaust valve. When the opening length of the flow control valve is increased as the detected difference or period length increases, the target idle speed in the idle operation state at that time is detected. Ensure is added to the control amount of the flow control valve, when a high target idle speed confirming becomes larger the difference or duration length detected is a large increase, and as the target idle speed is high small increase There is a built-in program for controlling the opening of the flow rate control valve closer to the closed side than when the target idle speed is low, depending on the correction amount .
[0017]
The general procedure of this control program will be described with reference to FIG.
[0018]
First, in step S1, the intake / exhaust valve phase angle VTB of the intake valve 37 and the exhaust valve 36 is read, and the operation state at this time, for example, the idle target rotation speed set according to at least the coolant temperature is read. This intake / exhaust valve phase angle VTB substantially indicates the overlap period length, that is, the overlap amount, and the valve timing of the exhaust valve 36 detected based on the crank angle signal m output from the crank sensor 41. This is a phase shift from the valve timing of the intake valve 37 detected based on the intake cam signal n output from the timing sensor 42. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the crank sensor 41 is mechanically set so that the crank angle signal m is output prior to the opening of the intake valve 37. Prior to the control, the phase angle in the state where the overlap of the intake valve 37 is the most retarded position, that is, the overlap period between the open period of the exhaust valve 36 and the open period of the intake valve 37 is minimized. The retarded phase angle is learned, and the learned value is stored in the storage device 8 as the most retarded learned value GVTFR.
[0019]
In step S2, the basic addition duty ratio DVTSETB of the ISC addition duty ratio DVTSET which is an increase correction amount to be added to the duty ratio DSET which is the control amount of the flow control valve 1b is mapped according to the read intake / exhaust valve phase angle VTB. Search for and set. In the map, the basic addition duty ratio DVTSETB is set with respect to the representative values of the intake / exhaust valve phase angle VTB and the target idle speed. As shown in FIG. 4, the basic addition duty ratio DVTSETB is set so as to increase as the intake / exhaust valve phase angle VTB increases and to decrease as the idle target rotational speed increases. That is, for the same intake / exhaust valve phase angle VTB, the basic addition duty ratio DVTSETB is set to a small value obtained by reducing the value corresponding to the high idle target rotational speed from that corresponding to the low idle target rotational speed. The amount of reduction is increased as the idle target speed is higher. As described above, by setting the basic addition duty ratio DTSETB, when the idle target rotation speed is high, the increase by the ISC addition duty ratio DVTSET is reduced.
[0020]
In step S3, the stored most retarded angle learning value GVTFR is subtracted from the read intake / exhaust valve phase angle VTB to calculate the actual opening timing of the intake valve 37, that is, the actual valve timing VT. The calculated actual valve timing VT is temporarily stored in the storage device 8, and is read when calculating a valve timing deviation VTER which is a difference between the actual valve timing VT and a target timing VTT described later.
[0021]
Apart from the above procedure, in step S11, the engine speed NE detected for calculating the fuel injection amount TAU is read, and in step S12, the intake pipe pressure PM is read. In step S13, the target valve timing VTT at this time is set from the map based on the read engine speed NE and the intake pipe pressure PM. The target valve timing VTT is set to be large corresponding to the high load operation state and small to correspond to the low load operation state, and is set to substantially 0 in the idle operation state. In step S14, the valve timing deviation VTER is obtained by calculating the difference between the actual valve timing VT calculated in step S3 and the target valve timing VTT.
[0022]
In step S4, the ISC addition duty ratio DVTSET is calculated by the following equation.
[0023]
DVTSET = DVTSETB × K
However, the correction coefficient K = | VTER | / VT, which takes a value of 0 ≦ K ≦ 1.
[0024]
Here, multiplying the basic duty ratio DVTSETB by the correction coefficient K obtained by dividing the absolute value of the valve timing deviation VTER by the actual valve timing VT prevents unnecessary increase of the duty ratio DSET in the normal operation state other than the idle operation state. It is to do. That is, in a normal operation state, the valve timing deviation VTER becomes 0 by feedback control. In this way, when the duty ratio DSET needs to be corrected by calculating the ISC addition duty ratio DVTSET by multiplying the basic addition duty ratio DVTSETB by the correction coefficient K in this way, for example, at the time of idling or when the VVT 30 is caused by the actual valve timing VT. However, the duty ratio DSET can be increased and corrected only when an overlap occurs without converging at the target valve timing VTT.
[0025]
In the above configuration, for example, when the overlap becomes large due to abnormality of the VVT 30 in the idling operation state, basically, the control amount of the flow control valve 1b is based on the overlap amount, that is, the magnitude of the intake / exhaust valve phase angle VTB. However, in this embodiment, when the difference occurs between the target valve timing VTT and the actual valve timing VT, the amount of control to be increased is corrected according to the ratio of the difference to the actual valve timing VTT. The ISC addition duty ratio DVTSET is determined. That is, the basic addition duty ratio DVTSETB is set in step S2 according to the magnitude of the intake / exhaust valve phase angle VTB, and in step S3, the most retarded learning value GVTFR is subtracted from the intake / exhaust valve phase angle VTB. The valve timing VT is calculated. In step S14, a valve timing deviation VTER, which is the difference between the target valve timing VTT and the actual valve timing VT, is calculated, and the basic addition duty ratio DVTSETB set according to the intake / exhaust valve phase angle VTB is calculated. In step S4, the actual ISC addition duty ratio DVTSET of the flow control valve 1b is calculated by correcting the ratio of the valve timing deviation VTER to the actual valve timing VT, that is, the correction coefficient K.
[0026]
The ISC addition duty ratio DVTSET obtained in this way is added to the duty ratio DSET, and the flow rate control valve 1b is driven by the obtained duty ratio DSET, so that the air flowing into the downstream of the throttle valve 2 from the bypass passage 1a. The amount can be increased, and the amount of intake air flowing into the cylinder can be increased. Therefore, even if the overlap amount is large, it is possible to reliably prevent combustion from becoming unstable due to the exhaust gas flowing backward into the combustion chamber. As a result, the engine rotational speed NE can be maintained at the idle rotational speed, and a problem that the engine stops can be prevented.
[0027]
Moreover, when the intake air amount is increased in this way, the ISC addition duty ratio DVTSET is set smaller as the idle target rotational speed at that time becomes higher, so that the idle operating state in which the idle target rotational speed is set higher is set. In this case, the intake air amount from the bypass passage 1a is reduced as compared with the case where the idle target rotational speed is low, and it is possible to prevent the engine rotational speed from becoming unnecessarily high. As a result, it is possible to prevent the engine speed from blowing up unnecessarily. For example, in a vehicle equipped with an automatic transmission, it is possible to prevent a sudden start when switching to the drive range. In addition, by preventing the engine speed from blowing up, the engine speed is prevented from rising to the speed for fuel cut, and the engine speed is increased or decreased by repeating fuel cut and fuel cut return. Hunting can be prevented.
[0028]
In addition, since the increase in the ISC addition duty ratio DVTSET is reduced as the idle target rotational speed is higher, the fuel injection amount is reduced and the fuel consumption can be improved.
[0029]
In addition, when the throttle valve 2 is suddenly closed from an operating state where the overlap amount is large due to a failure of the VVT 30 or an abnormality of feedback control, the correction coefficient K does not become 0. DVTSET is calculated. Thereby, even if the throttle valve 2 is closed, air is supplied from the bypass passage 1a downstream of the throttle valve 2 via the flow rate control valve 1b whose amount of control is corrected to increase, so that the ISC addition duty ratio DVTSET is added. The amount of intake air is increased by that amount, thus functioning as a dashpot. Therefore, the engine speed NE does not drop rapidly, and the engine can be prevented from stopping.
[0030]
Further, when there is no valve timing deviation VTER, that is, in a normal operating state in which the valve timing of the intake valve 37 is maintained at the target valve timing VTT by feedback control, the correction coefficient K becomes zero. Therefore, when there is no need to correct such an increase in the intake air amount, the ISC addition duty ratio DVTSET is 0, and the intake air amount is not increased. For this reason, it is possible to prevent a problem that the engine speed NE increases unnecessarily.
[0031]
The present invention is not limited to the embodiment described above.
[0032]
In the above embodiment, the target idling engine speed set as the idling engine speed is used, but the actual engine engine speed during idling is measured and used as the idling engine speed. Also good.
[0033]
In addition, the structure of each part is not limited to the illustrated example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the throttle valve is in the fully closed state and in the idle operation state, the difference between the actual valve timing of the valve, which is the detected variable valve timing, and the target valve timing, or the closing timing of the exhaust valve The larger the value of the period over which the intake valve opens and the opening timing of the intake valve, the larger the flow control valve opening, so the amount of air supplied from the detour increases and the intake air amount increases. In addition, the idling target rotation speed in the idling operation state is checked, and when the confirmed idling target rotation speed is high, control is performed to reduce the opening of the flow control valve, so the amount of air supplied via the detour Can be reduced.
[0035]
Therefore, if the valve timing and overlap amount are inconvenient and the target idling engine speed is high at that time, further increase of the air amount will be performed while the engine speed is already high. If the engine speed becomes too high, it is possible to prevent the engine speed from entering the hunting state by repeating the fuel cut and the fuel cut return.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration explanatory view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of the embodiment.
FIG. 3 is a timing chart showing opening / closing timings of an intake valve and an exhaust valve according to the embodiment.
FIG. 4 is a graph showing setting contents of a basic addition duty ratio according to the embodiment;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a ... Bypass passage 1b ... Flow control valve 2 ... Throttle valve 6 ... Electronic control unit 7 ... Central processing unit 8 ... Storage device 9 ... Input interface 11 ... Output interface 36 ... Exhaust valve 37 ... Intake valve

Claims

A flow control valve is provided in a bypass that bypasses the throttle valve provided in the intake pipe, and the amount of intake air flowing into the intake pipe from the bypass is controlled so that the engine speed at that time becomes the target idle speed The internal combustion engine can be controlled by controlling the flow rate control valve and at least one of the intake valve and the exhaust valve, and the throttle valve is fully closed. Detects the difference between the actual valve timing of the valve that can vary the valve timing and the target valve timing or the length of the period when the exhaust valve closing timing and the intake valve opening timing overlap when in idle operation In the control method of the internal combustion engine in which the opening degree of the flow control valve is increased as the difference or the period length is larger,
Check the target idle speed in the idle operation at that time,
When the confirmed idling target speed is high, it is added to the control amount of the flow rate control valve , and the increase correction amount that increases as the detected difference or period length increases and decreases as the idling target speed increases. A control method for an internal combustion engine, wherein the opening degree of the flow rate control valve is controlled to the closed side when the target idling engine speed is low .

2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the opening degree of the flow rate control valve is controlled to be largely closed as the idle target rotational speed is higher.