JP4577444B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の運転中に各気筒の吸気バルブや排気バルブの動作特性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 controls operation characteristics of an intake valve and an exhaust valve of each cylinder during operation of the internal combustion engine.
従来、この種の装置は、内燃機関の出力軸の回転位相に対応する吸気バルブや排気バルブの動作特性、すなわち、各バルブの動作量に関する時間軸上のプロフィールを最適化するために用いられる。 Conventionally, this type of device is used to optimize the operating characteristics of intake valves and exhaust valves corresponding to the rotational phase of the output shaft of an internal combustion engine, that is, the profile on the time axis related to the operation amount of each valve.
例えば、内燃機関の吸気バルブや排気バルブについて、それらの作動タイミング(バルブタイミング)を可変制御する装置として周知のバルブタイミング制御装置は、エンジン(内燃機関)の1本のカムシャフトを回転軸として共有する第1の回転部及び第2の回転部を構成要素として含む機構(バルブタイミング可変機構)を備える。第1の回転部はクランクシャフトにチェーン等で駆動連結され同クランクシャフトに同期して回転し、第2の回転部はカムシャフトと一体に形成され同カムシャフトに同期して回転する。さらに、第1の回転部と第2の回転部との相対的な回転位相は、油圧制御を通じて変更可能とされる。すなわちバルブタイミング制御装置は、バルブタイミング可変機構を油圧駆動して、同機構を構成する2つの回転部の相対位相を変更することで、バルブタイミングを連続的に変化させる制御(バルブタイミング制御)を行う。 For example, a valve timing control device known as a device for variably controlling the operation timing (valve timing) of intake valves and exhaust valves of an internal combustion engine shares one camshaft of the engine (internal combustion engine) as a rotation axis. A mechanism (variable valve timing mechanism) including the first rotating part and the second rotating part as constituent elements. The first rotating part is driven and connected to the crankshaft by a chain or the like and rotates in synchronization with the crankshaft. The second rotating part is formed integrally with the camshaft and rotates in synchronization with the camshaft. Furthermore, the relative rotational phase between the first rotating unit and the second rotating unit can be changed through hydraulic control. That is, the valve timing control device performs control (valve timing control) for continuously changing the valve timing by hydraulically driving the variable valve timing mechanism and changing the relative phase of the two rotating parts constituting the mechanism. Do.
図14は、従来知られているバルブタイミング可変機構の一例を概略的に示す断面図である。 FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing an example of a conventionally known variable valve timing mechanism.
同図14に示すように、バルブタイミング可変機構500は、エンジンのクランクシャフト(図示略)に駆動連結されるハウジング(第1の回動部)502と、カムシャフトに係止された内部ロータ(第2の回動部)501とを主要構成要素として備える。ハウジングは、その内周面から回転軸心に向かって突出する複数の凸部502aを備え、内部ロータ501は、その外周面から放射状に突出する複数の凸部(ベーン)501aを備える。ハウジング502の各凸部502a間は内部ロータ501のベーン501aによって区画され、各ベーン501aの左右に油圧室501,502が形成される。当該機構が搭載されるエンジンが機関運転を行っているときには、エンジン出力によって駆動する油圧ポンプ(図示略)の作用で各油圧室501,502に所定油圧の作動油が満たされる。そして、電子制御装置等の指令信号に基づきこれら作動油の油圧が適宜変更されることにより、両回転部501,502の相対位相、すなわちクランクシャフトおよびカムシャフト間の相対的な回転位相が可変制御される。
As shown in FIG. 14, the variable
ところで、機関始動時等、作動油の温度が低く、その粘性が高い状態にあると、各油圧室に十分な油圧が付与されない。このように、ハウジング502内の油圧室に十分な油圧が付与されていない条件下では、例えばバルブの往復運動に起因する振動(バルブ反力トルク)がカムシャフトを介して内部ロータに伝達され、内部ロータ501のベーン501aがハウジング502内で揺動する。この結果、両回転部501,502の相対位相を所望の配置で安定させることが困難となるばかりか、ベーン501aとハウジング502内壁とが衝突及び離反を繰り返して打音を発生させるといった不具合も生じる。このため、同図に示すロックピン機構531Aのように、ハウジング502および内部ロータ501を互いに係合させ当該両回転部の相対位相を特定位置で固定することのできる機構構成を用いて、機関始動時等には、両回転部501,502の相対位相によって決定づけられるバルブタイミングが最も遅角される状態となるところで当該両回転部501,502の相
対位相を固定するのが一般的である。なお、このときの両回転部501,502の相対位相を、以下「最遅角位置」という。
By the way, when the temperature of the hydraulic oil is low and its viscosity is high, such as when the engine is started, sufficient hydraulic pressure is not applied to each hydraulic chamber. Thus, under the condition that sufficient hydraulic pressure is not applied to the hydraulic chamber in the
ロックピン機構531Aは、内部ロータ501及びハウジング502を適宜連結する柱状のロックピンと、内部ロータ501のベーン501aをカムシャフト方向に向かって貫通形成されその内部にロックピンを収容するロックピン収容孔と、ロックピン収容孔に収容されたロックピンをハウジング内壁に向かって付勢するコイルバネと、当該ハウジング内壁に形成される係止穴とを主要構成要素として備える。また、両回転部501,502が最遅角位置にある場合、ロックピン収容孔及び係止穴は互いに連通する。
The lock pin mechanism 531A includes a columnar lock pin for appropriately connecting the
すなわち、バルブタイミング可変機構500がその作動を停止している際には、コイルバネのバネ力がロックピンの先端部を係止穴に押し出し、両回転部501,502の相対位相が最遅角位置で固定される。一方、バルブタイミング可変機構500が作動状態にある際には、所定の油路を通じて係止穴及びロックピン収容孔内に供給される作動油の油圧がコイルバネの付勢力と相反する方向に作用し、ロックピンをロックピン収容孔内に押し戻す。
That is, when the variable
この結果、機関始動時には両回転部501,502の相対位相が最遅角位置に係止され、ハウジング502内に供給される作動油が、バルブタイミング可変機構500に駆動力を伝達する媒体として十分に機能するようになった時点で、両回転部501,502による相互に独立した動作が許容されるようになる。
As a result, when the engine is started, the relative phases of the rotating
上記のようなロックピン機構(以下、遅角位置ロックピン機構という)を適用し、機関始動時に両回転部の相対位相を最遅角位置で係止すれば、機関始動時におけるバルブタイミング可変機構の作動状態の不安定や打音の発生等は解消される。 By applying the lock pin mechanism as described above (hereinafter referred to as the retard position lock pin mechanism) and locking the relative phase of both rotating parts at the most retarded position when starting the engine, the variable valve timing mechanism when starting the engine The instability of the operating state and the occurrence of sound are eliminated.
ところが、上記のような遅角位置ロックピン機構を適用する場合、機関始動後、相当期間に亘って両回転部の相対位相を最遅角位置に係止したまま機関運転を継続せざるを得なくなる。作動油の油温が上昇してバルブタイミング可変機構の機能を十分に発揮させるようになるには、かなり長い時間を要するからである。また、両回転部の相対位相が最遅角位置にある状態に対応するバルブタイミングは、内燃機関が通常の運転状態にある場合の最適なバルブタイミングとはかなり相違するため、両回転部の相対位相を最遅角位置で係止したままでは、好適な排気特性やドライバビリティは望み得ない。すなわち、バルブタイミングの最適化といった面から排気特性やドライビリティを向上させる機会を、機関始動後長期に亘って逸することになる。 However, when the retard position lock pin mechanism as described above is applied, after the engine is started, the engine operation must be continued while the relative phase of both rotating parts is locked at the most retarded position for a considerable period. Disappear. This is because it takes a considerably long time for the temperature of the hydraulic oil to rise so that the function of the variable valve timing mechanism can be fully exerted. In addition, the valve timing corresponding to the state where the relative phase of both rotating parts is at the most retarded position is considerably different from the optimum valve timing when the internal combustion engine is in a normal operating state. If the phase is kept locked at the most retarded position, suitable exhaust characteristics and drivability cannot be expected. That is, the opportunity to improve exhaust characteristics and dryness from the viewpoint of optimization of valve timing will be lost for a long time after the engine is started.
このような問題に対し、特開平11−210424号公報に記載された制御装置では、上記遅角位置ロックピン機構とほぼ同様の原理で動作し、バルブタイミング可変機構を構成する両回転部の相対位相をその可変範囲の中間位置に固定することのできるロックピン機構(以下、中間位置ロックピン機構という)を上記遅角位置ロックピン機構と別途に備える装置構成を採用している。すなわち、機関始動時には、バルブタイミング可変機構を構成する両回転部の相対位相を、遅角位置ロックピン機構を用いて最遅角位置に固定しておき、その後、当該機関の運転状態を参照しつつ中間位置に移行させ、中間位置ロックピン機構を用いてそこに固定する。そして作動油の油温が上昇してバルブタイミング可変機構の機能を十分に発揮させるようになったところで両回転部の相対位相の固定を解除する。 With respect to such a problem, the control device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-210424 operates on substantially the same principle as the retard angle position lock pin mechanism, and the relative rotation of both rotating parts constituting the valve timing variable mechanism. A device configuration is employed in which a lock pin mechanism (hereinafter referred to as an intermediate position lock pin mechanism) capable of fixing the phase at an intermediate position in the variable range is provided separately from the retard position lock pin mechanism. That is, at the time of engine start, the relative phase of both rotating parts constituting the variable valve timing mechanism is fixed at the most retarded angle position by using the retard angle position lock pin mechanism, and then the operating state of the engine is referred to. While moving to an intermediate position, it is fixed there using an intermediate position lock pin mechanism. Then, when the oil temperature of the hydraulic oil rises and the function of the variable valve timing mechanism is fully exerted, the fixing of the relative phases of both rotating parts is released.
このような中間位置ロックピン機構の機能を活用すれば、作動油の油温が低いためにバルブタイミング可変機構の作動に際して十分な制御性が得られない条件下であれ、バルブタイミングの調整が十分になされないことに起因して生ずる機関性能の低下を、最小限に
とどめることができる。
By utilizing such a function of the intermediate position lock pin mechanism, adjustment of the valve timing is sufficient even under conditions where sufficient controllability cannot be obtained when the variable valve timing mechanism is operated due to the low oil temperature. It is possible to minimize the deterioration of the engine performance caused by not being performed.
しかしながら、上記のような中間位置ロックピン機構は、バルブタイミング可変機構を構成する両回転部の相対位相をその可変範囲の中間位置に適宜係止する機能特性を有することから、万一誤作動を起こすと、両回転部の相対位相を変更する制御を、その可変範囲の途中で妨げることになる。 However, the intermediate position lock pin mechanism as described above has a functional characteristic that appropriately locks the relative phase of both rotating parts constituting the variable valve timing mechanism at the intermediate position of the variable range. When this happens, control to change the relative phase of both rotating parts is hindered in the middle of the variable range.
このような不具合が生じると、バルブタイミング可変機構を駆動してバルブタイミング制御を実施する際、当該制御の信頼性を損なうばかりでなく、当該バルブタイミング制御において目標となるバルブタイミングを基にして行う他の運転制御に及ぼす影響も小さくない。結果として、排気特性の悪化やドライバビリティの低下等を招くこととなっていた。 When such a problem occurs, when performing valve timing control by driving the valve timing variable mechanism, not only the reliability of the control is impaired, but also based on the target valve timing in the valve timing control. The influence on other operation control is not small. As a result, the exhaust characteristics are deteriorated and drivability is lowered.
なお、上記のようなバルブタイミング可変機構を採用してバルブタイミング制御を行う装置のみならず、吸気バルブや排気バルブの往復動作にかかる動作範囲(各バルブのリフト量、カムシャフトの作用角等)を変更する機構等、内燃機関のクランクシャフトの回転動作に対し吸気バルブや排気バルブの相対的な動作特性を変更する機能を有して、且つ、当該動作特性をその可変範囲の中間で固定する機構を備えた装置について、このような問題がかねがね共通したものとなっていた。 In addition to the devices that control the valve timing using the variable valve timing mechanism as described above, the operating range for the reciprocating operation of the intake and exhaust valves (the lift amount of each valve, the working angle of the camshaft, etc.) Has a function of changing the relative operating characteristics of the intake valve and the exhaust valve with respect to the rotational operation of the crankshaft of the internal combustion engine, etc., and fixes the operating characteristics in the middle of the variable range. Such a problem has been common for devices equipped with mechanisms.
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、内燃機関のクランクシャフトの回転動作に対し吸気バルブや排気バルブの相対的な動作特性を変更する機能を有して、且つ、当該動作特性をその可変範囲の中間で固定する機構を備えた装置において、当該機構の誤作動による機関運転性能の低下を好適に抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has a function of changing the relative operating characteristics of the intake valve and the exhaust valve with respect to the rotational operation of the crankshaft of the internal combustion engine, and the operating characteristics. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can suitably suppress a decrease in engine operating performance due to a malfunction of the mechanism in a device having a mechanism for fixing the engine in the middle of its variable range.
上記目的を達成するため、第1の発明は、内燃機関出力軸の回転動作に連動して往復動作する吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方について、前記出力軸の回転動作に対応する動作特性を可変とするバルブ特性可変機構と、前記動作特性が可変とされるバルブについて、前記出力軸の回転動作に対応する実際の動作特性を検出する実特性検出手段と、前記動作特性が可変とされるバルブについて、当該機関の運転状態に基づき目標となる動作特性を設定する目標特性設定手段と、前記実際の動作特性および前記目標となる動作特性に基づき、前記実際の動作特性が前記目標となる動作特性に一致するよう前記バルブ特性可変機構の制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段と、前記可変とされるバルブの動作特性を、その可変範囲の中間位置に係止する係止機構と、前記係止機構の動作状態を制御する係止機構制御手段と、を有する内燃機関の制御装置において、前記目標となる動作特性と前記制御ゲインに基づいて変更された前記実際の動作特性との差異を演算する差異演算手段と、前記演算される差異に基づいて当該機関の運転制御に関するパラメータを補正する補正手段と、を備えることを要旨とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, at least one of an intake valve and an exhaust valve that reciprocates in conjunction with a rotation operation of an output shaft of an internal combustion engine varies an operation characteristic corresponding to the rotation operation of the output shaft. A valve characteristic variable mechanism, an actual characteristic detection means for detecting an actual operational characteristic corresponding to the rotational operation of the output shaft, and a valve whose operational characteristic is variable. A target characteristic setting means for setting a target operating characteristic based on the operating state of the engine, and based on the actual operating characteristic and the target operating characteristic, the actual operating characteristic becomes the target operating characteristic. Control gain setting means for setting the control gain of the variable valve characteristic mechanism so as to agree with the operating characteristic of the variable valve, In a control device for an internal combustion engine having a locking mechanism for locking at a position and a locking mechanism control means for controlling an operating state of the locking mechanism, a change is made based on the target operating characteristics and the control gain. The gist of the present invention is to include a difference calculating means for calculating a difference from the actual operating characteristic and a correcting means for correcting a parameter relating to operation control of the engine based on the calculated difference.
ここで、出力軸の回転動作に対応する吸気バルブ又は排気バルブの動作特性とは、出力軸の回転位相に対する各バルブの開閉動作量(例えば各バルブのリフト量、カムシャフトの作用角)に関する時間軸上のプロフィールを意味する。また、可動範囲の中間位置とは
、可動範囲内の何れの位置をも意味する。
Here, the operation characteristic of the intake valve or the exhaust valve corresponding to the rotation operation of the output shaft is the time related to the opening / closing operation amount of each valve (for example, the lift amount of each valve, the working angle of the camshaft) with respect to the rotation phase of the output shaft. Means on-axis profile. Further, the intermediate position of the movable range means any position within the movable range.
前記バルブ特性可変機構が正常に機能していれば、前記動作特性が可変となるバルブについて、その実際の動作特性は、前記目標となる動作特性に逐次追従する。ところが、前記係止機構に誤動作等の不具合が生じると、前記実際の動作特性が、前記目標となる動作特性に追従しなくなるため、当該目標となる動作特性に対応する当該内燃機関の運転状態(例えば、排気特性やトルク特性等)が得られなくなる。同構成によれば、前記係止機構の動作状態に不具合が生じた場合であれ、そうした不具合に起因して発生する当該内燃機関の運転状態の乱れが、当該乱れの発生タイミングに同期して速やかに修正される。従って、当該内燃機関が作動する上で、前記可変となるバルブについて目標となる動作特性に見合った運転状態が安定して確保されるようになる。 If the valve characteristic variable mechanism is functioning normally, the actual operating characteristics of the valve whose operating characteristics are variable follow the target operating characteristics sequentially. However, when a malfunction such as a malfunction occurs in the locking mechanism, the actual operating characteristic does not follow the target operating characteristic, and therefore the operating state of the internal combustion engine corresponding to the target operating characteristic ( For example, exhaust characteristics, torque characteristics, etc.) cannot be obtained. According to this configuration, even when a malfunction occurs in the operating state of the locking mechanism, the disturbance of the operation state of the internal combustion engine caused by such a malfunction is promptly synchronized with the timing of the occurrence of the disturbance. To be corrected. Therefore, when the internal combustion engine is operated, an operation state corresponding to the target operating characteristics of the variable valve is stably secured.
また、第2の発明は、内燃機関出力軸の回転動作に連動して往復動作する吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方について、前記出力軸の回転動作に対応する動作特性を可変とするバルブ特性可変機構と、前記動作特性が可変とされるバルブについて、前記出力軸の回転動作に対応する実際の動作特性を検出する実特性検出手段と、前記動作特性が可変とされるバルブについて、当該機関の運転状態に基づき目標となる動作特性を設定する目標特性設定手段と、前記実際の動作特性および前記目標となる動作特性に基づき、前記実際の動作特性が前記目標となる動作特性に一致するよう前記バルブ特性可変機構の制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段と、前記実際の動作特性が前記目標となる動作特性に十分近似したときに、そのときの動作特性を保持する保持制御手段と、前記可変とされるバルブの動作特性を、その可変範囲の中間位置に係止する係止機構と、前記係止機構の動作状態を制御する係止機構制御手段と、を有する内燃機関の制御装置において、前記実際の動作特性が前記中間位置を含む所定の範囲にある場合、前記動作特性の保持を禁止する保持禁止手段を備えることを要旨とする。 Further, the second aspect of the present invention provides a variable valve characteristic in which the operation characteristic corresponding to the rotation operation of the output shaft is variable for at least one of the intake valve and the exhaust valve that reciprocate in conjunction with the rotation operation of the output shaft of the internal combustion engine. An actual characteristic detecting means for detecting an actual operating characteristic corresponding to the rotational operation of the output shaft, and a valve of which the operating characteristic is variable; Target characteristic setting means for setting a target operating characteristic based on an operating state; and the actual operating characteristic based on the actual operating characteristic and the target operating characteristic so that the actual operating characteristic matches the target operating characteristic Control gain setting means for setting the control gain of the valve characteristic variable mechanism, and when the actual operating characteristic is sufficiently approximated to the target operating characteristic, Holding control means for holding the operating characteristics of the valve, a locking mechanism for locking the operating characteristics of the variable valve at an intermediate position in the variable range, and a locking mechanism for controlling the operating state of the locking mechanism The control device of the internal combustion engine having the control means includes a holding prohibiting means for prohibiting the holding of the operating characteristics when the actual operating characteristics are in a predetermined range including the intermediate position.
同構成によれば、前記動作特性が可変とされるバルブについて、その動作特性が、前記係止機構による係止位置近傍に保持されることがなくなるため、前記係止機構の誤作動の発生が好適に抑制される(発生確率が最小化される)。よって、前記可変となるバルブの実際の動作特性を、前記目標となる動作特性に追従させるための制御に関し、その追従性や信頼性が向上するようになる。すなわち、当該内燃機関が作動する上で、前記動作特性が可変とされるバルブについて、目標となる動作特性に見合った運転状態が、安定して確保されるようになる。 According to this configuration, since the operation characteristic of the valve having the variable operation characteristic is not held in the vicinity of the locking position by the locking mechanism, the malfunction of the locking mechanism may occur. It is preferably suppressed (occurrence probability is minimized). Accordingly, the followability and reliability of the control for causing the actual operating characteristic of the variable valve to follow the target operating characteristic is improved. That is, when the internal combustion engine is operated, an operation state corresponding to the target operation characteristic is stably secured for the valve whose operation characteristic is variable.
また、第3の発明は、内燃機関出力軸の回転動作に連動して往復動作する吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方について、前記出力軸の回転動作に対応する動作特性を可変とするバルブ特性可変機構と、前記動作特性が可変とされるバルブについて、前記出力軸の回転動作に対応する実際の動作特性を検出する実特性検出手段と、前記動作特性が可変とされるバルブについて、当該機関の運転状態に基づき目標となる動作特性を設定する目標特性設定手段と、前記実際の動作特性および前記目標となる動作特性に基づき、前記実際の動作特性が前記目標となる動作特性に一致するよう前記バルブ特性可変機構の制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段と、前記実際の動作特性が前記目標となる動作特性に十分近似したときに、そのときの動作特性を保持する保持制御手段と、前記可変とされるバルブの動作特性を、その可変範囲の中間位置に係止する係止機構と、前記係止機構の動作状態を制御する係止機構制御手段と、を有する内燃機関の制御装置において、前記目標特性設定手段は、前記中間位置を含む所定の範囲の範囲外に、前記目標となる動作特性を設定することを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a variable valve characteristic in which an operation characteristic corresponding to the rotation operation of the output shaft is variable for at least one of an intake valve and an exhaust valve that reciprocate in conjunction with the rotation operation of the output shaft of the internal combustion engine. An actual characteristic detecting means for detecting an actual operating characteristic corresponding to the rotational operation of the output shaft, and a valve of which the operating characteristic is variable; Target characteristic setting means for setting a target operating characteristic based on an operating state; and the actual operating characteristic based on the actual operating characteristic and the target operating characteristic so that the actual operating characteristic matches the target operating characteristic Control gain setting means for setting the control gain of the valve characteristic variable mechanism, and when the actual operating characteristic is sufficiently approximated to the target operating characteristic, Holding control means for holding the operating characteristics of the valve, a locking mechanism for locking the operating characteristics of the variable valve at an intermediate position in the variable range, and a locking mechanism for controlling the operating state of the locking mechanism And a control means for controlling the internal combustion engine, wherein the target characteristic setting means sets the target operating characteristic outside a predetermined range including the intermediate position.
同構成によれば、前記動作特性が可変とされるバルブについて、その動作特性が、前記係止機構による係止位置近傍に収束することがなくなるため、前記係止機構の誤作動の発
生が好適に抑制される(発生確率が最小化される)。よって、前記可変となるバルブの実際の動作特性を、前記目標となる動作特性に追従させるための制御に関し、その追従性や信頼性が向上するようになる。すなわち、当該内燃機関が作動する上で、前記動作特性が可変とされるバルブについて、目標となる動作特性に見合った運転状態が安定して確保されるようになる。
According to this configuration, since the operation characteristics of the valve whose operation characteristics are variable do not converge in the vicinity of the locking position by the locking mechanism, the malfunction of the locking mechanism is preferable. (Probability of occurrence is minimized). Accordingly, the followability and reliability of the control for causing the actual operating characteristic of the variable valve to follow the target operating characteristic is improved. That is, when the internal combustion engine is operated, the operation state corresponding to the target operation characteristic is stably secured for the valve whose operation characteristic is variable.
また、第4の発明は、内燃機関出力軸の回転動作に連動して往復動作する吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方について、前記出力軸の回転動作に対応する動作特性を可変とするバルブ特性可変機構と、前記動作特性が可変とされるバルブについて、前記出力軸の回転動作に対応する実際の動作特性を検出する実特性検出手段と、前記動作特性が可変とされるバルブについて、当該機関の運転状態に基づき目標となる動作特性を設定する目標特性設定手段と、前記実際の動作特性および前記目標となる動作特性に基づき、前記実際の動作特性が前記目標となる動作特性に一致するよう前記バルブ特性可変機構の制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段と、前記可変とされるバルブの動作特性を、その可変範囲の中間位置に係止する係止機構と、前記係止機構の動作状態を制御する係止機構制御手段と、を有する内燃機関の制御装置において、前記可変とされるバルブの動作特性が前記中間位置を含む所定の範囲にあるとき、その動作特性の変更速度を増大させる加速手段と、を備えることを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a variable valve characteristic for varying an operation characteristic corresponding to the rotation operation of the output shaft for at least one of an intake valve and an exhaust valve that reciprocates in conjunction with the rotation operation of the output shaft of the internal combustion engine. An actual characteristic detecting means for detecting an actual operating characteristic corresponding to the rotational operation of the output shaft, and a valve of which the operating characteristic is variable; Target characteristic setting means for setting a target operating characteristic based on an operating state; and the actual operating characteristic based on the actual operating characteristic and the target operating characteristic so that the actual operating characteristic matches the target operating characteristic Control gain setting means for setting the control gain of the variable valve characteristic mechanism, and a mechanism for locking the variable operation characteristic of the valve at an intermediate position in the variable range. In a control device for an internal combustion engine having a mechanism and a locking mechanism control means for controlling the operating state of the locking mechanism, when the operating characteristic of the variable valve is within a predetermined range including the intermediate position And an acceleration means for increasing the speed of changing the operating characteristics.
同構成によれば、前記動作特性が可変とされるバルブについて、その動作特性の変更速度が前記係止機構による係止位置近傍で高くなるため、前記係止機構の誤作動の発生が好適に抑制される(発生確率が最小化される)。よって、前記可変となるバルブの実際の動作特性を、前記目標となる動作特性に追従させるための制御に関し、その追従性や信頼性が向上するようになる。すなわち、当該内燃機関が作動する上で、前記動作特性が可変とされるバルブについて、目標となる動作特性に見合った運転状態が、安定して確保されるようになる。 According to this configuration, since the speed at which the operating characteristic is changed becomes high in the vicinity of the locking position of the locking mechanism, the malfunction of the locking mechanism is preferably generated. Suppressed (occurrence probability is minimized). Accordingly, the followability and reliability of the control for causing the actual operating characteristic of the variable valve to follow the target operating characteristic is improved. That is, when the internal combustion engine is operated, an operation state corresponding to the target operation characteristic is stably secured for the valve whose operation characteristic is variable.
なお、上記各構成は、例えば内燃機関出力軸の回転位相に対するカムシャフトの回転位相を変位せしめて吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の(動作特性としての)作動タイミングを可変とする(バルブ特性可変機構としての)バルブタイミング可変機構と、前記機関出力軸の回転位相と前記カムシャフトの回転位相の位相差に基づき当該バルブの(動作特性としての)実作動バルブタイミングを演算する実作動バルブタイミング演算手段と、当該機関の運転状態に基づき同バルブの目標バルブタイミングを演算する演算手段と、これら演算値に基づき、前記実作動バルブタイミングが目標バルブタイミングに一致するよう前記バルブタイミング可変機構の制御ゲインを設定する制御手段と、前記実作動バルブタイミングを、その可変範囲の中間位置に係止する係止機構と、を有する内燃機関の制御装置に対し、好適に適用することができる。 In each of the above-described configurations, for example, the operation phase of at least one of the intake valve and the exhaust valve (as an operation characteristic) is made variable (valve characteristic variable) by displacing the rotational phase of the camshaft with respect to the rotational phase of the output shaft of the internal combustion engine. A variable valve timing mechanism (as a mechanism) and an actual valve timing calculation that calculates the actual valve timing (as an operating characteristic) of the valve based on the phase difference between the rotation phase of the engine output shaft and the rotation phase of the camshaft Means, a calculation means for calculating a target valve timing of the valve based on the operating state of the engine, and a control gain of the valve timing variable mechanism based on these calculated values so that the actual operating valve timing matches the target valve timing Control means for setting the actual operation valve timing A locking mechanism for locking a range intermediate position, to the control apparatus for an internal combustion engine having, can be suitably applied.
また、上記各構成は、例えば内燃機関のカムシャフトと出力軸とのうちの一方に連結されるとともに、内部に放射状に形成された仕切壁を有するハウジングと、前記カムシャフトと出力軸とのうち他方に連結されるとともに、前記ハウジング内部に回動可能に配置され、前記仕切壁によりハウジング内に形成される区画を進角油圧室と遅角油圧室とに区分する放射状ベーンを有するベーン体と、前記進角油圧室と遅角油圧室とに供給する作動油圧力を制御し前記ベーン体を前記ハウジングに対して相対回転させることにより出力軸とカムシャフトとの相対回転位相を変化させる油圧制御装置と、前記ベーン体に設けられ、前記油圧室内の圧力が所定の圧力より低いときにベーン体から突出してハウジングに設けられた係合孔に係合し、ベーン体とハウジングとの相対回転位相(バルブタイミング)をその最進角位置と最遅角位置との中間位置に係止する(係止機構としての)中間位置ロックピンと、を有する内燃機関のバルブタイミング制御装置に対し、好適に適用することができる。 In addition, each of the above-described configurations includes, for example, a housing that is connected to one of a camshaft and an output shaft of an internal combustion engine and that has a partition wall formed radially therein, and the camshaft and the output shaft. A vane body connected to the other and rotatably disposed inside the housing and having a radial vane that divides a partition formed in the housing by the partition wall into an advance hydraulic chamber and a retard hydraulic chamber; , Hydraulic control for controlling the hydraulic oil pressure supplied to the advance hydraulic chamber and the retard hydraulic chamber and changing the relative rotational phase of the output shaft and the camshaft by rotating the vane body relative to the housing. An apparatus and the vane body, and when the pressure in the hydraulic chamber is lower than a predetermined pressure, the vane body protrudes from the vane body and engages with an engagement hole provided in the housing. Timing control of an internal combustion engine having an intermediate position lock pin (as a locking mechanism) for locking the relative rotational phase (valve timing) between the motor and the housing at an intermediate position between the most advanced position and the most retarded position The present invention can be suitably applied to the apparatus.
また、上記バルブタイミング制御装置は、前記実作動バルブタイミングと前記目標バルブタイミングとが十分近似したときに、そのときの実作動バルブタイミングを保持するための保持制御ゲインを演算する保持制御ゲイン演算手段を更に有するのが好ましい。 Further, the valve timing control device, when the actual operating valve timing and the target valve timing are sufficiently approximated, calculates a holding control gain calculating means for calculating a holding control gain for holding the actual operating valve timing at that time. It is preferable to have further.
以上説明したように、第1の発明によれば、係止機構の動作状態に不具合が生じた場合であれ、そうした不具合に起因して発生する当該内燃機関の運転状態の乱れが、当該乱れの発生タイミングに同期して速やかに修正される。従って、当該内燃機関が作動する上で、前記可変となるバルブについて目標となる動作特性に見合った運転状態が、安定して確保されるようになる。 As described above, according to the first aspect, even if a malfunction occurs in the operating state of the locking mechanism, the disturbance of the operating state of the internal combustion engine caused by such a malfunction is not affected by the disturbance. It is corrected promptly in synchronization with the occurrence timing. Accordingly, when the internal combustion engine is operated, an operation state corresponding to the target operating characteristics of the variable valve is stably secured.
また、第2の発明によれば、動作特性が可変とされるバルブについて、その動作特性が、係止機構による係止位置近傍に保持されることがなくなるため、前記係止機構の誤作動の発生が好適に抑制される(発生確率が最小化される)。よって、前記可変となるバルブの実際の動作特性を、前記目標となる動作特性に追従させるための制御に関し、その追従性や信頼性が向上するようになる。すなわち、当該内燃機関が作動する上で、前記動作特性が可変とされるバルブについて、目標となる動作特性に見合った運転状態が、安定して確保されるようになる。 Further, according to the second aspect of the present invention, since the operating characteristics of the valve whose operating characteristics are variable are not held near the locking position by the locking mechanism, the malfunction of the locking mechanism is prevented. Generation is suitably suppressed (occurrence probability is minimized). Accordingly, the followability and reliability of the control for causing the actual operating characteristic of the variable valve to follow the target operating characteristic is improved. That is, when the internal combustion engine is operated, an operation state corresponding to the target operation characteristic is stably secured for the valve whose operation characteristic is variable.
また、第3の発明によれば、動作特性が可変とされるバルブについて、その動作特性が、係止機構による係止位置近傍に収束することがなくなるため、前記係止機構の誤作動の発生が好適に抑制される(発生確率が最小化される)。よって、前記可変となるバルブの実際の動作特性を、前記目標となる動作特性に追従させるための制御に関し、その追従性や信頼性が向上するようになる。すなわち、当該内燃機関が作動する上で、前記動作特性が可変とされるバルブについて、目標となる動作特性に見合った運転状態が、安定して確保されるようになる。 According to the third aspect of the invention, the operating characteristics of the valve whose operating characteristics are variable do not converge near the locking position by the locking mechanism, and thus the malfunction of the locking mechanism occurs. Is preferably suppressed (occurrence probability is minimized). Accordingly, the followability and reliability of the control for causing the actual operating characteristic of the variable valve to follow the target operating characteristic is improved. That is, when the internal combustion engine is operated, an operation state corresponding to the target operation characteristic is stably secured for the valve whose operation characteristic is variable.
さらに、第4の発明によれば、動作特性が可変とされるバルブについて、その動作特性の変更速度が係止機構による係止位置近傍で高くなるため、前記係止機構の誤作動の発生が好適に抑制される(発生確率が最小化される)。よって、前記可変となるバルブの実際の動作特性を、前記目標となる動作特性に追従させるための制御に関し、その追従性や信頼性が向上するようになる。すなわち、当該内燃機関が作動する上で、前記動作特性が可変とされるバルブについて、目標となる動作特性に見合った運転状態が、安定して確保されるようになる。 Furthermore, according to the fourth aspect of the present invention, since the speed at which the operating characteristic is changed is increased in the vicinity of the locking position by the locking mechanism, the malfunction of the locking mechanism is caused. It is preferably suppressed (occurrence probability is minimized). Accordingly, the followability and reliability of the control for causing the actual operating characteristic of the variable valve to follow the target operating characteristic is improved. That is, when the internal combustion engine is operated, an operation state corresponding to the target operation characteristic is stably secured for the valve whose operation characteristic is variable.
(第1の実施の形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施の形態について説明する。本実施の形態の装置は、車載用エンジンに設けられる制御装置(バルブタイミング制御装置)である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. The device of the present embodiment is a control device (valve timing control device) provided in an in-vehicle engine.
図1において、内燃機関としての車載用エンジン(以下、エンジンという)1は、複数のシリンダ11を備えて構成される。各シリンダ11内に往復動可能に設けられたピストン12は、コネクティングロッド13を介して、エンジン1の出力軸であるクランクシャフト14に接続されている。シリンダ11内においてピストン12の上側には燃焼室15が形成されている。イグナイタ16は、適宜のタイミングで高電圧を誘起し、点火プラグ17に電気火花を発生させる。燃焼室15に導入された混合気は、点火プラグ17の発生する電気火花によって点火される。燃焼室15は、吸気ポート30を通じて吸気通路31に、また、排気ポート40を通じて排気通路41に連通している。
In FIG. 1, an in-vehicle engine (hereinafter referred to as an engine) 1 as an internal combustion engine includes a plurality of cylinders 11. A
また、吸気ポート30に噴孔を臨ませるように燃料噴射弁18が設けられている。燃料噴射弁18は、加圧ポンプ(図示略)を介し燃料タンク(図示略)から移送された燃料(ガソリン)を、吸気ポート30内(燃焼室へ向かう方向)に噴射供給する。吸気通路31の通路途中には、吸気の脈動を抑制するためのサージタンク32や、吸気中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボックス33が設けられている他、同通路31内を流れる新気の質量(吸入空気質量)に対応した電気信号を出力するエアフローメータ51が取り付けられている。吸気通路31においてエアフローメータ51より下流の部位には、同吸気通路31内を流れる吸気の流量を調整するスロットルバルブ34が設けられている。
A
スロットルバルブ34には、同バルブ34を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ34aや、スロットルバルブ34の開度(スロットル開度)TAに対応した電気信号を電子制御装置(ECU)50に出力するスロットルポジションセンサ52の他、アクセルペダル35に機械的に接続され同アクセルペダル35の操作量に対応した電気信号をECU50に出力するアクセルポジションセンサ53が取り付けられている。
The
一方、排気通路41の通路途中には、触媒ケーシング42やマフラー(図示略)が設けられている他、同通路41を通じて触媒ケーシング42に流入する排気の空燃比に対応した電気信号をECU50に出力する空燃比センサ54が取り付けられている。
On the other hand, in the middle of the
触媒ケーシング42は、例えば、同触媒ケーシング42に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所定の空燃比であるときに、排気中に含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)を浄化する三元触媒等をその内部に備える。 For example, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst casing 42 is a predetermined air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, the catalyst casing 42 includes hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) contained in the exhaust gas. In addition, a three-way catalyst for purifying nitrogen oxide (NOx) is provided in the interior.
また、クランクシャフト14の端部に取り付けられたタイミングロータ55aと、タイミングロータ55a近傍に取り付けられた電磁ピックアップ55bとを備えて構成されるクランク角センサ55は、クランクシャフト14の回転位相に応じた電気信号をECU50に出力する。このクランク角センサ55の出力する信号の時間間隔に基づいて機関回転数NEが演算される。また、シリンダ11の外郭をなすシリンダブロック1aや、吸気ポート30や排気ポート40の外郭をなすシリンダ11ヘッド1bの内部には、冷却水通路1cが形成されている。冷却水通路1cの所定部位には水温センサ56が設けられており、同冷却水通路1c内を流れる冷却水の温度(冷却水温)THWに応じた電気信号をECU50に出力する。
The
燃焼室に臨む吸気ポート30の開口端は、シリンダヘッド1bに進退自在に支持された吸気バルブ36によって開閉される。また、燃焼室に臨む排気ポート40の開口端は、同じくシリンダヘッド1bに進退自在に支持された排気バルブ46によって開閉される。これらバルブ36,46は、それぞれ吸気カムシャフト37および排気カムシャフト47の回転動作に連動する。また、吸気カムシャフト37及び排気カムシャフト47各々の先端部に取り付けられたカムスプロケット38,48は、タイミングチェーン19を介してクランクシャフト14につながっている。
The open end of the
エンジン1の運転時には、クランクシャフト14の回転力がタイミングチェーン19および吸気カムスプロケット38,48を介して各カムシャフト37,47に伝達される。この結果、各カムシャフト37,47がクランクシャフト14の回転に同期して回転し、ピストン12の往復動に対応する所定のタイミングで各バルブ36,46を開閉する。すなわち、各バルブ36,46は、ピストン12の上下動に応じたエンジン1の吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張行程及び排気行程に同期して、所定のタイミングで作動可能となっている。
During operation of the
また、吸気カムスプロケット38が取り付けられる吸気カムシャフト37の先端部は、吸気カムスプロケット38および吸気カムシャフト37間の相対的な回転位相、言い換えるとクランクシャフト14および吸気カムシャフト37間の相対的な回転位相(吸気バルブ36のバルブタイミング)を可変調整するためのバルブタイミング可変機構100を構成する。なお、バルブタイミング可変機構100は、ECU50の指令信号に基づく油圧制御によって作動する。また、吸気カムシャフト37の端部に取り付けられたタイミングロータ(図示略)と、同タイミングロータの近傍に取り付けられた電磁ピックアップ57bとを備えて構成されるカム角センサ57は、吸気カムシャフト37の回転位相に応じた電気信号をECU50に出力する。
The tip of the
ECU50は、周知のマイクロコンピュータである。ECU50の内部では、中央処理装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、バックアップRAM、タイマーカウンタ、A/D変換器を含む外部入力回路、外部出力回路等が相互に接続され、論理演算回路を構成している。
The
このように構成されたECU50は、上記スロットルポジションセンサ52、アクセルポジションセンサ53、空燃比センサ54、クランク角センサ55、水温センサ56およびカム角センサ57の他、エンジン1の各部位に取り付けられた各種センサの出力する検出信号を外部入力回路を介して入力し、エンジン1の運転状態に関連する各種情報を把握する。そして、これら各種情報に基づき、イグナイタ16、燃料噴射弁18、スロットル
バルブ34やバルブタイミング可変機構100等、エンジン1の各構成部材を駆動する。すなわち、ECU50は、燃料噴射弁18を通じて行う吸気ポート30への燃料噴射の制御(燃料噴射制御)、燃焼室15に導入された混合気の点火時期(イグナイタに電流を付与するタイミング)を決定する制御(点火時期制御)、或いはバルブタイミング可変機構100の駆動制御(バルブタイミング制御)等、エンジン1の運転に関する各種制御を併せて実行する。
The
なお、上記バルブタイミング可変機構100は、同機構100を油圧駆動するための各種周辺部材(ECU50を含む)と併せて、エンジン1のバルブタイミング制御装置を構成する。
The variable
以下、このような構成を備えたバルブタイミング制御装置について詳細に説明する。 Hereinafter, the valve timing control apparatus having such a configuration will be described in detail.
図2には、バルブタイミング可変機構100の正面断面構造及び同機構100の各種周辺部材の概略構成を示す。
FIG. 2 shows a front sectional structure of the variable
同図2に示すように、バルブタイミング可変機構100の内部に設けられた内部ロータ101は、吸気カムシャフト37の先端にボルト等で締結されることで同吸気カムシャフト37と一体回転可能とされる。この内部ロータ101の外周には、4枚の羽根体(ベーン)101aが放射状に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、この内部ロータ101の外周を覆うようにハウジング102が設けられている。これらのハウジング102は、複数の取り付けボルト103により吸気カムスプロケット38に固定されることで、同吸気カムスプロケット38と一体回転可能とされる。なおハウジング102の内周には、内部ロータ101のベーン101aと同数(4枚)の凸部102aが形成されており、隣り合った凸部102aの間に形成された凹部104内に個々のベーン101aが収容されている。
A
ベーン101aの先端は凹部104の内周と摺接し、凸部102aの先端は内部ロータ101の外周と摺接している。その結果、内部ロータ101及び吸気カムシャフト37と、吸気カムスプロケット38及びハウジング102は、互いに同一の軸心を中心として相対回動可能となる。
The tip of the vane 101 a is in sliding contact with the inner periphery of the
また、凹部104には、ベーン101aによって区画されることで2つの空間105,106が形成されている。以後、これら2つの空間105,106のうち、ベーン101aに対して吸気カムシャフト37の回転方向(矢指α方向)側の空間105を遅角油圧室、その反対側の空間106を進角油圧室という。また、内部ロータ101に設けられた2つのベーン101a各々には、カムシャフト37の軸方向に沿って貫通孔(収容孔)120,130が貫通形成されている。収容孔120には遅角位置ロックピン121が、収容孔130には中間位置ロックピン131が収容されている。遅角位置ロックピン121および中間位置ロックピン131は、内部ロータ101及びハウジング102を特定の相対位相に固定する機能を有する。
In addition, two
このように構成されたバルブタイミング可変機構100では、遅角油圧室105や進角油圧室106等、各部位に供給される油圧の制御を通じて、両回転部101,102間の相対位相が自在に変更或いは保持される。
In the variable
次に、上記バルブタイミング可変機構100の各部位に供給する油圧を制御する油圧制御系について説明する。
Next, a hydraulic control system that controls the hydraulic pressure supplied to each part of the variable
同図2において、オイルポンプ201は、クランクシャフト37の回転力に基づき機械的に駆動され、オイルパン202内の作動油を吸引し、供給油路P1を介してオイルコントロールバルブ(OCV)203に作動油を供給する。
In FIG. 2, the
このOCV203はデューティ制御に基づき開度制御される4ポート弁であり、上記供給油路P1に加え、作動油をオイルパン202に還流する2本の排出油路P2,P3と、上記バルブタイミング可変機構100の遅角油圧室105に連通する遅角油路P4と、進角油圧室106に連通する進角油路P5とが接続されている。OCV203は往復摺動可能に配設されたスプール204と、同スプール204を付勢するコイルバネ205と、電圧を印加されることによってスプール204を矢指β方向に吸引する電磁ソレノイド(図示略)を内蔵する。
The
上記電磁ソレノイドに印加される電圧は、ECU50によってデューティ制御されている。電磁ソレノイドが発生する吸引力は、印加される電圧のデューティ比に応じて変化する。この電磁ソレノイドが発生する吸引力とコイルバネ205の付勢力との釣り合いによって、スプール204の位置が決められる。
The voltage applied to the electromagnetic solenoid is duty-controlled by the
スプール204が移動することによって、遅角油路P4及び進角油路P5と、供給油路P1及び排出油路P2,P3との連通量が変化し、遅角油路P4及び進角油路P5に対して供給される作動油の量、あるいはこれら油路P4,P5より排出される作動油の量が変化する。ECU50は、このようにして上記遅角油圧室105及び進角油圧室106内の油圧を調節することにより、内部ロータ101及びハウジング102の相対的な動きと遅角位置ロックピン121の作動状態とを併せて制御する。
As the
他方、オイルポンプ201によって吸引された作動油の一部は、供給油路P1から分岐する油路P6を通じてオイルスイッチングバルブ(OSV)250に供給される。OSV250は、OCV203と同様、電磁ソレノイド(図示略)及びコイルバネ(図示略)の協働によって往復動するスプール(図示略)を内蔵し、同電磁ソレノイドへの供給電圧がECU50によってデューティ制御されることで開度制御される3ポート弁である。OSV250には、上記油路P6に加え、作動油をオイルパン202に還流する排出油路P7と、中間位置ロックピン131を備えたベーン101aが収容される凹部104内の所定部位に連通するロックピン制御油路P8とが接続されている。ECU50は、OCV203と同様、ロックピン制御油路P8を通じて供給する作動油の油圧を調節することにより、中間位置ロックピン131の作動状態を制御する。
On the other hand, part of the hydraulic oil sucked by the
ここで、上記遅角位置ロックピン121と、中間位置ロックピン131の構造及び機能について、詳しく説明する。
Here, the structure and function of the retard
図3(a)において模式的に示すように、遅角位置ロックピン121は、内部ロータ101(吸気カムシャフト37)及びハウジング102(吸気カムスプロケット38)の相対位相によって決定づけられる吸気バルブ36のバルブタイミング(以下、単にバルブタイミングという)が最も遅角される状態となるところで、内部ロータ101及びハウジング102の相対位相を固定する。なお、このときの両回転部101,102の相対位相を、以下「最遅角位置」という。
As schematically shown in FIG. 3A, the retard
一方、図3(b)おいて模式的に示すように、中間位置ロックピン131は、内部ロータ101(吸気カムシャフト37)及びハウジング102(吸気カムスプロケット38)の相対位相によって決定づけられるバルブタイミングがその可変範囲内の中間状態にあるところで、内部ロータ101及びハウジング102の相対位相を固定する。なお、この相対位相に対応するバルブタイミングを、以下「中間位置のバルブタイミング」という。
On the other hand, as schematically shown in FIG. 3B, the intermediate
図4(a)及び図4(b)には、内部ロータ101及びハウジング102の相対位相が最遅角位置にあるときの遅角位置ロックピン121及びその周辺部位の断面構造、すなわち図3(a)の状態にあるバルブタイミング可変機構100について、IV−IV線に沿った断面構造を示す。なお、図4(a)は、各油圧室105,106に油圧が付与されていない状態を示す。また、図4(b)は、各油路P4,P5(図2を併せ参照)を通じて作動油が供給され、各油圧室105,106に所定の油圧が付与されている状態を示す。
4 (a) and 4 (b) show a cross-sectional structure of the retard
両図4(a),(b)に示すように、収容孔120は、その内部において遅角位置ロックピン121が往復動可能となるように形成されている。ハウジングカバー110及び側板111は、ボルト締結等によってハウジング102と一体形成され、内部ロータ101をクランクシャフト37の軸方向両端から挟持する。
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the receiving
側板111には、ロックピン121の先端部121aと係合する形状を有する係止穴111aが設けられている。係止穴111aは、ハウジングカバー110と対峙する方向に向かって開口している。また、遅角位置ロックピン121の後端部にはコイルバネ121bを収容するバネ収容穴121cが設けられている。コイルバネ121bは、収容孔120内に収容された遅角位置ロックピン121をハウジングカバー110側から側板111側に向けて付勢する。
The side plate 111 is provided with a locking hole 111 a having a shape that engages with the
また、収容孔120が形成されたベーン101aには、遅角油圧室105と収容孔120とを連通させる油路101bと、進角油圧室106とを連通させる油路101cとが形成されている。なお、図4(a),(b)においては内部ロータ101及びハウジング102の相対位相が最遅角位置にあるため、進角油圧室106は存在していない。
The vane 101a in which the
ここで、図4(a)に示すように、各油圧室105,106に油圧が付与されていない状態では、コイルバネ121bのバネ力により、遅角位置ロックピン121の先端部121aが係止穴111aに係合し、内部ロータ101及びハウジング102の相対位相が固定される。
Here, as shown in FIG. 4A, when the hydraulic pressure is not applied to each of the
一方、図4(b)に示すように、各油路101a,101bを通じて矢指A,B方向に十分高い油圧が付与されると、この油圧がコイルバネ121bのバネ力に打ち勝って遅角位置ロックピン121の先端部121aを係止穴111aから離間させる。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when a sufficiently high hydraulic pressure is applied in the directions of the arrows A and B through the oil passages 101a and 101b, the hydraulic pressure overcomes the spring force of the coil spring 121b and the retard position lock pin. The
なお、上記遅角位置ロックピン121は、作動油の粘性がある基準より高くなっているとき(例えば、エンジン1の始動時或いはその始動直後、作動油の温度が所定値を下回っているとき)には、係止穴111aと係合する(図4(a))。そして、作動油の粘性がある基準より低くなっているとき(エンジン1が通常の運転状態にあるとき)には、係止穴111aから離間した状態を維持する(図4(b))。
The retard
次に、図5(a)及び図5(b)には、内部ロータ101及びハウジング102の相対位相が可変範囲の中間にあるときの中間位置ロックピン131及びその周辺部位の断面構造、すなわち図3(b)の状態にあるバルブタイミング可変機構100について、V−V線に沿った断面構造を示す。なお、図5(a)は、OSV250によるロックピン制御油路P8への作動油(油圧)供給が行われていない状態を示す(図2を併せ参照)。また、図5(b)は、OSV250によるロックピン制御油路P8への作動油(油圧)供給が行われている状態を示す(図2を併せ参照)。
Next, FIGS. 5A and 5B show a cross-sectional structure of the intermediate
両図5(a),(b)に示すように、収容孔130は、その内部において中間位置ロックピン131が往復動可能となるように形成されている。ハウジングカバー110及び側
板111がボルト締結等によってハウジング102と一体形成され、内部ロータ101をクランクシャフト37の軸方向両端から挟持することは上述した通りである。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
側板111には、先の図4(a),(b)において説明した係止穴111aの他、ロックピン131の先端部131aと係合する形状を有する係止穴111bが設けられている。係止穴111bは、ハウジングカバー110と対峙する方向に向かって開口する。また、係止穴111bの奥部は、ロックピン制御油路P8と連通している。一方、中間位置ロックピン131の後端部にはコイルバネ131bを収容するバネ収容穴131cが設けられている。コイルバネ131bは、収容孔130内に収容された中間位置ロックピン131をハウジングカバー110側から側板111側に向けて付勢する。
The side plate 111 is provided with a locking hole 111b having a shape that engages with the
ここで、図5(a)に示すように、OSV250によるロックピン制御油路P8への作動油(油圧)供給が行われていない状態では、コイルバネ131bのバネ力により、中間位置ロックピン131の先端部121aが係止穴111bに係合し、内部ロータ101及びハウジング102の相対位相が固定される。
Here, as shown in FIG. 5A, in a state where the operating oil (hydraulic pressure) is not supplied to the lock pin control oil passage P8 by the
一方、図5(b)に示すように、ロックピン制御油路P8を通じて矢指C方向に十分高い油圧が付与されると、この油圧がコイルバネ131bのバネ力に打ち勝って中間位置ロックピン131の先端部131aを係止穴111bから離間させる。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, when a sufficiently high hydraulic pressure is applied in the direction of the arrow C through the lock pin control oil passage P8, the hydraulic pressure overcomes the spring force of the coil spring 131b and the tip of the intermediate
なお、例えばエンジン1が始動を開始した後、作動油の温度が上昇し(作動油の粘性が低下し)、バルブタイミング制御の制御性が十分確保されている状態までには至っていないが、同バルブタイミングを最遅角位置より進角させた方が、排気特性や燃費等の観点からみてエンジン1の運転状態を好適化することができるような条件下で、中間位置ロックピン131は係止穴111bに係合することになる(図5(a))。ちなみに、作動油の粘性がこれより高い場合には、通常、遅角位置ロックピン121が係止穴111aに係合する。また、作動油の粘性がこれより低い場合等には、ECU50が油路P8内の作動油の油圧を上昇させることにより、中間位置ロックピン131を係止穴111bから離間させるように制御する(図5(b))。
For example, after the
すなわち、例えば、エンジン1の始動時或いは始動時直後においては、遅角位置ロックピン121によりバルブタイミングは最遅角位置に固定されている。その後、作動油の温度がある程度以上上昇すると(作動油の粘性がある程度以上低下すると)、遅角位置ロックピン121によるバルブタイミングの固定機能は解除され、これに続き、中間位置ロックピン131がバルブタイミングをその可変範囲の中間位置で固定するようになる。さらに作動油の温度が上昇すると(作動油の粘性が低下すると)、ECU50の油圧制御に基づき、中間位置ロックピン131によるバルブタイミングの固定機能が解除され、通常の運転状態が持続する限りこの解除状態が保持されることになる。
That is, for example, at the start of the
つづいて、このバルブタイミング可変機構100の作動制御について説明する。
Next, the operation control of the variable
ECU50は、クランク角センサ55等の各種センサの検出結果より把握されるエンジン1の運転状態に基づき、バルブタイミングの目標値(以下「目標バルブタイミング」という)VTTを逐次更新・算出する。そして、ECU50は、クランク角センサ55とカム角センサ57との出力信号から把握される実際のバルブタイミング(以下「実作動バルブタイミング」という)VTと上記目標バルブタイミングVTTとの比較に基づきデューティ指令値DTを算出する。さらに、ECU50は、この算出したデューティ指令値DTに応じたデューティ比の指令信号(電圧)をOCV203の電磁ソレノイドに印加する。こうしてOCV203の開度を調節することで、バルブタイミング可変機構100の各油圧室105,106内の油圧を適宜調節し、同機構100を作動させる。上記のような態
様で、ECU50はバルブタイミング可変機構100の作動制御し、もって吸気バルブ36のバルブタイミングを変更制御する。
The
さらにこのバルブタイミング制御は、上記実作動バルブタイミングVTを上記目標バルブタイミングに収束させるように行う通常のフィードバック制御の他、保持制御及びその保持制御のための学習制御を含む。保持制御とは、バルブタイミングを所定の位相に保持するようOCV203を駆動するためのデューティ指令値(電圧)DTを所定値(保持デューティ)に設定する制御であり、ここでいう学習制御とは、保持制御で得られた結果を評価し、正確な保持デューティを逐次更新・記憶していく制御である。
Further, the valve timing control includes holding control and learning control for the holding control in addition to normal feedback control performed so that the actual operation valve timing VT converges to the target valve timing. The holding control is a control for setting a duty command value (voltage) DT for driving the
例えば図6(a)及び図6(b)は、バルブタイミング制御の実施中、更新された目標バルブタイミングVTTに追従する実作動バルブタイミングVTの推移態様(図6(a))と、このときOCV203に付与されるデューティ指令値DTの波形WDT(図6(b))とを同一時間軸上に示すタイムチャートの一例である。 For example, FIG. 6A and FIG. 6B show how the actual operating valve timing VT follows the updated target valve timing VTT during execution of the valve timing control (FIG. 6A) and at this time It is an example of the time chart which shows on the same time axis the waveform WDT (FIG.6 (b)) of the duty command value DT provided to OCV203.
両図6(a),(b)に示すように、任意の時刻t0において新たな目標バルブタイミ
ングVTTを設定(更新)した場合、ECU50は、実作動バルブタイミングVTがこの目標バルブタイミングVTTと合致するようにデューティ指令値DTを変更する(フィードバック制御を行う)。ここで、適用されるデューティ指令値DTと保持デューティDTHとの偏差(制御ゲイン)が大きいほど、実作動バルブタイミングVTが目標バルブタイミングVTTに近づくときの変化速度(図6(a)における実線の傾きに相当)は大きくなる。このとき、ECU50は、比較的大きな制御ゲインを採用して実作動バルブタイミングVTの変更を開始し、同実作動バルブタイミングVTが目標バルブタイミングに近づくにつれ、小さな制御ゲインを採用してOCV203を駆動する。実作動バルブタイミングVTが目標バルブタイミングVTTに合致し、しかもその状態で保持されるようになった場合(例えば時刻t1)、ECU50は、このときのデューティ指令値DTを新たな保
持デューティDTHとして更新・記憶することになる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, when a new target valve timing VTT is set (updated) at an arbitrary time t0, the
以下、本実施の形態のエンジン1が行うバルブタイミング制御に関し、その基本的な制御手順についてフローチャートを参照して説明する。
Hereinafter, regarding the valve timing control performed by the
図7には、バルブタイミング制御を実施するための「バルブタイミング制御ルーチン」を示す。本ルーチンは、ECU50を通じてエンジン1の運転中、所定時間毎に実行される。
FIG. 7 shows a “valve timing control routine” for performing the valve timing control. This routine is executed every predetermined time during the operation of the
同ルーチンに処理が移行すると、ECU50は先ずステップS101において、バルブタイミング制御を実施するために必要な情報、例えば機関回転数NE、吸気量GA、スロットル開度TA、冷却水温THWおよび現在の実作動バルブタイミングVT等を把握する。
When the processing shifts to the routine, first, in step S101, the
ステップS102においてECU50は、上記ステップS101で把握した各種パラメータNE,GA,TA及びTHW等に基づき、マップ(図示略)等を参照して目標バルブタイミングVTTを決定する。
In step S102, the
目標バルブタイミングVTTは、概ね(機関)回転数NEと(機関)負荷との関係から決定づけられるエンジン1の運転領域(状態)に照らし、以下のように決定されることになる。
The target valve timing VTT is determined in the following manner in light of the operating range (state) of the
例えば、アイドル運転時等の軽負荷運転領域においてバルブオーバーラップ期間(排気バルブ46と吸気バルブ36とが共に開弁状態にある期間)が長く設定されていると、機
関燃焼後、燃焼室15から排気ポート40に排出された排気(不活性ガス成分)が燃焼室15を介して吸気ポート30へ吹き返し、燃焼室15内への吸気の導入を妨げる傾向がある。そこで、アイドル運転時等の軽負荷運転時には、バルブタイミングを遅角させること(吸気バルブ36の開弁時期を遅らせること)により、バルブオーバーラップ期間を短くして(又はなくして)エンジン1の燃焼状態を安定化させる。
For example, if the valve overlap period (the period in which both the
また、中負荷領域においては、バルブタイミングを進角させること(吸気バルブ36の開弁時期を早くすること)により、バルブオーバーラップ期間を長くして、吸気ポート30への排気の吹き返しを積極的に行う。すると、燃焼室へ導入される混合気中の不活性ガス成分量が増大し、その燃焼温度が低下することで排気中のNOx成分量が低減される。さらに、排気中の未燃ガスが再度機関燃焼に供されることになるため、排気中のHC成分量も低減される。以下、このように、燃焼室15を介して吸気系(吸気ポート30)へ吹き返す排気の量を内部EGR(Emission Gas Recirculation)量という。
Further, in the middle load region, the valve timing is advanced (the opening timing of the
また、高負荷低中回転領域では、バルブタイミングを進角させること(吸気バルブ36の閉弁時期を早くすること)により、圧縮行程の初期における混合気の吸気ポート30への吹き返しを抑制する。
Further, in the high-load low-medium rotation region, the valve timing is advanced (the
また、高負荷高回転領域ではピストン12の動作速度が速いため、吸気バルブ36の閉弁時期を早すぎると充分量の吸気を燃焼室15に導入することができなくなる。このため、燃焼室15内への吸気の充填効率が高まるように、バルブタイミングを遅角する(吸気バルブ36の閉弁時期を遅くする)。
Further, since the operating speed of the
ステップS103においては、目標バルブタイミングVTT及び実作動バルブタイミングVT間の偏差DLVTTを算出する。 In step S103, a deviation DLVTT between the target valve timing VTT and the actual operation valve timing VT is calculated.
続くステップS104においては、上記ステップS103で算出した偏差DLVTTの絶対値が所定値DL1より大きいか否かを判断する。ここでECU50は、偏差DLVTTの絶対値が所定値を上回っていれば、目標バルブタイミングVTT及び実作動バルブタイミングVTが十分に近似していないと判断し、先の図6(a),(b)における時刻t1以前の制御態様に従いデューティ指令値DTを適宜変更して、実作動バルブタイミングVTを目標バルブタイミングVTTに収束させる処理を行う(ステップS105)。一方、偏差DLVTTの絶対値が所定値を上回っていれば、目標バルブタイミングVTT及び実作動バルブタイミングVTが十分に近似していると判断し、先の図6(a),(b)における時刻t1以降の制御態様に従い、現在の実作動バルブタイミングVTを保持するための処理(保持デューティDTHの更新)を行う(ステップS106)。
In the subsequent step S104, it is determined whether or not the absolute value of the deviation DLVTT calculated in step S103 is greater than a predetermined value DL1. Here, if the absolute value of the deviation DLVTT exceeds a predetermined value, the
上記ステップS105若しくはS106での処理を終えた後、ECU50は本ルーチンを一旦抜ける。
After finishing the process in step S105 or S106, the
ECU50は、先述した遅角位置ロックピン121や中間位置ロックピン131が係止穴111aや係止穴111bと係合している状態にない限り、上記処理手順を基本的には所定周期で繰り返す。すなわち、ECU50は、エンジン1の運転状態に照らして求められた最適値(目標バルブタイミングVTT)を実作動バルブタイミングVTが保持するようフィードバック制御を継続的に行う。
The
ところで、エンジン1が通常の条件下で運転されている場合、中間位置ロックピン131は、内部ロータ101及びハウジング102の相対位相が図5(b)に示す配置状態にあっても、作動油の油圧作用によってベーン101aの収容孔130内に保持されることは上述した通りである。
By the way, when the
ところが、例えば作動油が高温になる条件下、すなわち作動油の粘性が低下し漏れ量が増大する条件下で機関回転NEが低下した場合等には、ロックピン制御油路P8を通じて供給される作動油の油圧が中間位置ロックピン131を支持しきれず、同ロックピン131が収容孔130から係止穴111bに向かって突き出することがある。また、機関回転数NEの変動により作動油の油圧が脈動し、収容孔130内の中間位置ロックピン131が振動してしまうこともある。そして、何れの場合にも、中間位置ロックピン131の係止穴111bへの引っ掛かりを発生させることになる。こうした条件下で、収容孔130および係止穴111bが連通する配置状態になると、収容孔130内における中間位置ロックピン131の先端部131aが係止穴111bに引っ掛かり、目標バルブタイミングVTTに対する実作動バルブタイミングVTの追従性が低下したり、その動きに段差が生じる等といった不具合、すなわちバルブタイミング可変機構100の作動不良が発生する。
However, for example, when the engine rotation NE is reduced under a condition where the hydraulic oil is at a high temperature, that is, under a condition where the viscosity of the hydraulic oil decreases and the amount of leakage increases, the operation supplied through the lock pin control oil path P8. The oil hydraulic pressure may not support the intermediate
例えば、図8(a)〜(d)は、エンジン1に内部EGRを増大させる要求が生じた場合に観測される実作動バルブタイミングVTの推移態様(図8(a)及び図8(b))と、内部EGRの推移態様(図8(c))と、エンジン1の排気通路に排出されるNOxの量(NOx発生量)の推移態様(図8(d))とを同一時間軸上に例示するタイムチャートである。なお、図8(c)に示す内部EGRの推移態様と、図8(d)に示すNOx発生量の推移態様とは、何れも図8(b)に示す実作動バルブタイミングVTの推移態様に対応するものである。 For example, FIGS. 8A to 8D show the transition modes of the actual operating valve timing VT observed when a request for increasing the internal EGR occurs in the engine 1 (FIGS. 8A and 8B). ), The transition mode of the internal EGR (FIG. 8C), and the transition mode of the amount of NOx discharged to the exhaust passage of the engine 1 (NOx generation amount) (FIG. 8D) on the same time axis. It is a time chart illustrated to. Note that the transition mode of the internal EGR shown in FIG. 8 (c) and the transition mode of the NOx generation amount shown in FIG. 8 (d) are both the transition mode of the actual operating valve timing VT shown in FIG. 8 (b). Corresponding.
先ず、図8(a)には、中間位置ロックピン131の誤作動(引っ掛かり)が生じることなく、しかも目標バルブタイミングVTTの変化に対し実作動バルブタイミングVTの変化が速やかに追従している場合に観測される両パラメータVVT,VTの推移態様を示す。
First, FIG. 8A shows the case where the intermediate
同図8(a)において、時刻t10に内部EGRを増大させる要求が生じると、それまで一定の値に設定されていた目標バルタイミングVVTが進角側に移行する。実作動バルブタイミングVTを目標バルブタイミングVTTに合致させるためのフィードバック制御(図6参照)が好適に実施されている場合、実作動バルブタイミングVTの動きは目標バルブタイミングVTTの動きに対し速やかに追従する。このため、巨視的にみれば、時間軸上において観測される両パラメータVT,VVTの推移態様は概ね一致するようになる。 In FIG. 8A, when a request to increase the internal EGR occurs at time t10, the target valve timing VVT that has been set to a constant value so far shifts to the advance side. When feedback control (see FIG. 6) for making the actual operation valve timing VT coincide with the target valve timing VTT is suitably performed, the movement of the actual operation valve timing VT immediately follows the movement of the target valve timing VTT. To do. For this reason, when viewed macroscopically, the transition modes of the two parameters VT and VVT observed on the time axis are substantially the same.
一方、図8(b)には、実作動バルブタイミングVTが目標バルブタイミングVTTの動きに追従して進角側へ移行する(進角制御される)途中、中間位置ロックピン131が係止穴111bに引っ掛かった場合に観測される両パラメータVT,VTTの推移態様を示す。
On the other hand, FIG. 8B shows that the intermediate
同図8(b)に示すように、実作動バルブタイミングVTが進角側へ移行する途中、中間位置ロックピン131が係止穴111bに引っ掛かってしまうと(時刻t11)、実作動バルブタイミングVTの動き(実線)が目標バルブタイミングVTTの動き(一点鎖線)に追従できなくなり、所定の期間(時刻t11〜t13)は、両パラメータVT,VTTが乖離する。
As shown in FIG. 8B, if the intermediate
図8(c)に示すように、内部EGRは、実作動バルブタイミングVTの変化に応じ、これとほぼ同様の態様で変化する。このため、実作動バルブタイミングVTと目標バルブタイミングVTTとの間に上記のような乖離が発生した場合、実際の内部EGR(実線)と制御上目標となる内部EGR(一点鎖線)との間にも同様の乖離が発生する。 As shown in FIG. 8C, the internal EGR changes in a substantially similar manner according to the change in the actual operation valve timing VT. For this reason, when the above divergence occurs between the actual operation valve timing VT and the target valve timing VTT, between the actual internal EGR (solid line) and the control internal EGR (one-dot chain line). The same divergence occurs.
この結果、図8(d)に示すように、バルブタイミングの調整を通じてエンジン1の内部EGRを増大させることにより、NOxの発生を抑制する制御を実施しているにも関わらず、NOxの発生量が一時的に増大してしまう。
As a result, as shown in FIG. 8 (d), the amount of NOx generated despite the control that suppresses the generation of NOx by increasing the internal EGR of the
本実施の形態にかかるバルブタイミング制御装置では、実作動バルブタイミングVTを変更する際、その変更過程で中間位置ロックピン131が誤作動し、実作動バルタイミングVTが目標バルブタイミングVTと異なる動きをした場合には、両パラメータVT,VTT間の乖離を定量的に認識する。そして、このような両パラメータVT,VTT間の乖離に起因して発生するエンジン1の運転状態の乱れ(例えば、制御上予定されている内部EGRの動きと、実際の内部EGRの動きとの乖離)を、同エンジン1の機関運転に関する他の制御パラメータ(例えば燃料噴射量)を補正することによって抑制する。
In the valve timing control apparatus according to the present embodiment, when the actual operation valve timing VT is changed, the intermediate
図9には、燃料噴射弁18によるエンジン1への燃料噴射量の補正を行うための「燃料噴射量補正ルーチン」を示す。本ルーチンは、先の「バルブタイミング制御ルーチン」と同様、ECU50を通じてエンジン1の運転中所定時間毎に実行される。同ルーチンを通じてECU50は、「バルブタイミング制御ルーチン」の処理内容を逐次参照しながら、その処理内容に対応する制御を実施する。
FIG. 9 shows a “fuel injection amount correction routine” for correcting the fuel injection amount to the
同ルーチンに処理が移行すると、ECU50は先ずステップS111において、「バルブタイミング制御ルーチン」に関する最新の情報から、現在、内部EGRの増大要求に基づく進角制御が行われているか否かを判断する。そして、その判断が肯定であれば処理をステップS112に移行し、その判断が否定であれば本ルーチンを一旦抜ける。
When the process proceeds to this routine, the
ステップS113においては、目標バルブタイミングVVTに向けて実作動バルブタイミングVTを進角側へ移行させている途中(進角制御の実施中)、中間位置ロックピン131が誤作動して係止穴111bに引っ掛かったか否かを判断する。中間位置ロックピン131の誤作動に関するこのような判断は、例えば、目標バルブタイミングVTT及び実作動バルブタイミングVT間の乖離の大きさや拡大速度に基づいて行えばよい(図8(b)参照)。例えば、進角制御中、目標バルブタイミングVTT及び実作動バルブタイミングVT間の乖離が所定値を上回る速度で拡大する現象が観測された場合等に、上記中間位置ロックピン131の誤作動(引っ掛かり)が生じていると判断すればよい。なお、中間位置ロックピン131の引っ掛かりが発生していなくても、エンジン1の運転状態(例えば作動油の粘性や機関回転数NE等)によって、目標バルブタイミングVTTに対する実作動バルブタイミングVTの追従性(図6参照)は異なるのが通常である。このため、上記中間位置ロックピン131の引っ掛かりが発生しているか否かを判断するに際しては、目標バルブタイミングVTTに対する実作動バルブタイミングVTの追従性の相違も考量するのが好ましい。同ステップS113において中間位置ロックピン131の引っ掛かりが生じていると判断した場合、ECU50はその処理をステップS113に移行する。一方、中間位置ロックピン131の引っ掛かりが生じていないと判断した場合、本ルーチンを一旦抜ける。
In step S113, while the actual operation valve timing VT is shifted to the advance side toward the target valve timing VVT (during the advance angle control), the intermediate
ステップS113では、本来、排気中のNOx量を低減するために予定されていた内部EGR量の増量と、同等の作用(NOxの低減作用)を排気特性に及ぼす要素を上述した燃料噴射制御に反映する。 In step S113, an increase in the internal EGR amount that was originally planned to reduce the NOx amount in the exhaust gas and an element that has an equivalent effect (NOx reduction effect) on the exhaust characteristics are reflected in the fuel injection control described above. To do.
具体的には、例えば中間位置ロックピン131の引っ掛かりに起因する内部EGR量の不足分(図8(c)における実際の内部EGR(実線)と制御上目標となる内部EGR(一点鎖線)との間の差異に相当)に対応する補正量を予め設定しておき、燃料噴射弁18によるエンジン1への燃料噴射量に加える。内部EGR量の不足分は、例えば、図8(b)における実作動バルブタイミングVTの挙動と、目標バルブタイミングVVTの挙動(
若しくは中間位置ロックピン131の誤動作が生じていないと仮定した場合に推定される実作動バルブタイミングVTの挙動)との差異に基づいて演算(推定)すればよい。
Specifically, for example, a shortage of the internal EGR amount due to the hooking of the intermediate position lock pin 131 (the actual internal EGR (solid line) in FIG. 8C and the internal EGR (one-dot chain line) which is a control target) A correction amount corresponding to the difference between the two is set in advance and added to the fuel injection amount to the
Alternatively, calculation (estimation) may be performed based on a difference from the actual operation valve timing VT behavior estimated when it is assumed that no malfunction of the intermediate
ちなみに、燃焼ガスの空燃比が低くなる程、エンジン1の燃焼温度が低下してNOxの発生量は抑制される傾向にあるため、基本的には、中間位置ロックピン131の引っ掛かりに起因する内部EGR量の不足分(目標値及び実値間の差異)が大きくなるほど燃料噴射量に加味する(正の)補正量を大きく設定する。
Incidentally, as the air-fuel ratio of the combustion gas becomes lower, the combustion temperature of the
上記ステップS113を経た後、ECU50は本ルーチンを一旦抜ける。
After step S113, the
このように、本実施の形態のバルブタイミング制御装置では、エンジン1の運転状態に応じて適宜更新される目標バルブタイミングVTTに実作動バルブタイミングVTを移行させるフィードバック制御と、バルブタイミングを現在の位相に保持する保持制御とを併せ行う一方、内部EGR量の増大要求に応じて実作動バルブタイミングVTを進角させる制御(進角制御)を行う際、中間位置ロックピン131の誤作動によって生じる内部EGRの不足量を定量的に演算し、その演算結果に基づいてエンジン1への燃料噴射量を補正する。
As described above, in the valve timing control device of the present embodiment, the feedback control for shifting the actual operation valve timing VT to the target valve timing VTT that is appropriately updated according to the operating state of the
ここで、上記のような中間位置ロックピン131を備えたバルブタイミング制御装置では、バルブタイミング制御の実施中に中間位置ロックピン131の誤作動(引っ掛かり)が発生すると、当該制御の信頼性を損なうばかりでなく、当該バルブタイミング制御において目標バルブタイミングVTTを基にして行う他の運転制御にも影響が及び、結果として、排気特性の悪化やドライバビリティの低下等を招くことになるのは先の従来技術においても説明した通りである。
Here, in the valve timing control device including the intermediate
この点、本実施の形態にかかるバルブタイミング制御装置によれば、中間位置ロックピン131の誤作動に起因して発生する内部EGR量の不足が、他の運転制御に基づいて逐次相殺されていくことになるため、排気中のNOxの発生量を抑制すべく行うバルブタイミング制御の実施中、中間位置ロックピン131が誤動作してしまい、実作動バルブタイミングVTが制御上予定されていた動きとは異なる動きをした場合であれ、排気中のNOx発生量は、図8(d)の一点鎖線に示す推移を示すようになる。すなわち、制御上予定されていた通り好適に抑制される。
In this regard, according to the valve timing control device according to the present embodiment, the shortage of the internal EGR amount caused by the malfunction of the intermediate
よって、エンジン1の排気特性が好適な状態に保たれるようになる。
Therefore, the exhaust characteristic of the
なお、上記「燃料噴射量補正ルーチン」においては、中間位置ロックピン131の誤作動に起因する内部EGR量の不足を解消するにあたり、燃料噴射弁18を通じたエンジン1への燃料噴射量を補正することとした。また、燃料噴射量を補正する制御態様に替え、例えばスロットルバルブ34の開度を補正することにより燃焼ガスの空燃比を修正する制御態様を適用しても、本実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
In the “fuel injection amount correction routine”, the fuel injection amount to the
また、内部EGRの不足分を空燃比の修正を通じて解消する制御態様に替え、例えばエンジン1の点火時期を補正(遅角)する制御態様を適用しても、エンジン1の燃焼温度を低下させ、NOxの発生量を抑制することができる。すなわち、本実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することができる。
Further, even if a control mode for correcting (retarding) the ignition timing of the
さらに、エンジン1の吸気系と排気系とをバイパスするガス通路と、同ガス通路を開閉制御することの可能な制御弁とを備えて構成される周知の排気還流(EGR)装置を適用し、内部EGR量の不足分を補う量の排気を吸気系から再循環させるようにしてもよい。
Furthermore, a well-known exhaust gas recirculation (EGR) device that includes a gas passage that bypasses the intake system and the exhaust system of the
また、本実施の形態においては、図8において説明したように、内部EGR量の増大要求に応じて実作動バルブタイミングVTを進角させる制御(進角制御)を行う際、中間位置ロックピン131の誤作動によって生じる内部EGRの不足を解消するために、エンジン1の運転制御に関するパラメータ(燃料噴射量等)を補正する制御を行うこととした。これに限らず、実作動バルブタイミングVTを遅角させる制御(遅角制御)を行う際、中間位置ロックピン131の誤作動によって生じるエンジン1の運転状態(排気特性や出力特性)に関する不具合を解消するために、エンジン1の運転制御に関するパラメータ(燃料噴射量等)を補正する制御を行うこともできる。
In the present embodiment, as described with reference to FIG. 8, when performing control (advance control) to advance the actual operating valve timing VT in response to a request for increasing the internal EGR amount, the intermediate
さらに、内部EGR量の調整に関して行うバルブタイミング制御に限らず、例えば機関トルクや機関出力、或いはノッキング抑制等、エンジン1の運転状態に関する他のパラメータを好適化すべく行う実作動バルブタイミングVTの進角制御又は遅角制御の実施中に生じる中間位置ロックピン131の誤作動に起因する不具合についても、上記「バルブタイミング制御ルーチン」及び「燃料噴射量補正ルーチン」とほぼ同様の制御構造を適用して、これを解消することができる。この場合には、エンジン1の排気特性ばかりでなく、出力特性やドライバビリティの安定化も図られるようになる。
Further, not only the valve timing control related to the adjustment of the internal EGR amount, but the advance angle of the actual operation valve timing VT performed to optimize other parameters relating to the operating state of the
(第2の実施の形態)
次に、本発明を具体化した第2の実施の形態について、上記第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。本実施の形態の装置は、上記第1の実施の形態と同じく車載用エンジンに設けられるバルブタイミング制御装置である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment embodying the present invention will be described focusing on differences from the first embodiment. The device according to the present embodiment is a valve timing control device provided in an in-vehicle engine as in the first embodiment.
第2の実施の形態の装置にあっても、バルブタイミング可変機構100やECU50を含む車載用エンジン1の構成、すなわち適用対象のハードウエア構成は上記第1の実施形態の装置と基本的に同等である。このため、それら構成に関するここでの重複する説明は割愛する。
Even in the apparatus according to the second embodiment, the configuration of the vehicle-mounted
本実施の形態にかかるバルブタイミング制御装置は、基本的には上記第1の実施の形態において適用することとしたバルブタイミング制御ルーチンと同様の制御構造(図7参照)に従ってバルブタイミングのフィードバック制御を行う一方、特定の条件下で保持制御の実行を禁止する。 The valve timing control apparatus according to the present embodiment basically performs feedback control of valve timing according to the same control structure (see FIG. 7) as the valve timing control routine applied in the first embodiment. On the other hand, execution of holding control is prohibited under specific conditions.
以下、本実施の形態のエンジン1が行うバルブタイミング制御に関し、その基本的な制御手順についてフローチャートを参照して説明する。
Hereinafter, regarding the valve timing control performed by the
図10には、バルブタイミング制御を実施するための「バルブタイミング制御ルーチン」を示す。本ルーチンは、ECU50を通じてエンジン1の運転中、所定時間毎に実行される。なお、本ルーチンのステップS101,S102,S103,S104,S105及びS106において行う処理は、先の第1の実施の形態におけるバルブタイミング制御ルーチン(図7)において説明した各ステップでの処理と同等であるため、ここでの重複する説明は割愛する。
FIG. 10 shows a “valve timing control routine” for performing the valve timing control. This routine is executed every predetermined time during the operation of the
本ルーチン(図10)において、目標バルブタイミングVTTを決定した後(ステップS102)、ECU50はその処理をステップS121に移行する。
In this routine (FIG. 10), after the target valve timing VTT is determined (step S102), the
ステップS121においては、現在の実作動バルブタイミングVTが所定範囲内にあるか否かを判断する。ここでいう所定範囲は、例えば係止穴111bに対する中間位置ロックピン131配置が図11(a)に示す配置にある状態と、図11(a)に示す配置にある状態とに各々対応する実作動バルブタイミングVTを端点として設定すればよい。同ステップS121での判断が肯定である場合、現在の実作動バルブタイミングVTを現在の
値に保持する制御(保持制御)の実行を禁止し(ステップS122)、目標バルブタイミングVVTを少なくとも上記範囲外に修正(再設定)する。一方、同ステップS121での判断が否定である場合、保持制御の実行を許可する。
In step S121, it is determined whether or not the current actual operation valve timing VT is within a predetermined range. The predetermined range here is, for example, an actual position corresponding to the state where the intermediate
上記ステップS123又はS124の何れかを経た後は、ECU50はその処理をステップS103に移行し、先の第1の実施の形態において説明した「バルブタイミング制御ルーチン」(図7)と同様の処理手順に従って実作動バルブタイミングVTの進角制御又は遅角制御(ステップS105)、若しくは保持制御(ステップS106)を行う。ただし、今回のルーチンで保持制御の実行を禁止した場合には(ステップS122)、ステップS106に処理を移行しても、保持制御は行わずに本ルーチンを一旦抜ける。
After either step S123 or S124, the
ECU50は、上記処理手順に基づいて、エンジン1の運転中継続的に実作動バルブタイミングVTの変更及び保持を行う。
The
一般に、保持制御が実行されると、実作動バルブタイミングVTは現時点の位相近傍に滞留するようになる。このため、従来の制御装置によるように、実作動バルブタイミングVTが中間位置ロックピン131が係止穴111bに引っ掛かる可能性のある位相範囲あるにも関わらず保持制御を実施すると、先の第1の実施の形態で説明した作動油の油圧の低下や脈動の発生時に、中間位置ロックピン131の誤作動が生じやすくなる。
Generally, when the holding control is executed, the actual operation valve timing VT stays in the vicinity of the current phase. For this reason, when the holding control is performed even though the actual operation valve timing VT is in the phase range in which the intermediate
この点、本実施の形態のバルブタイミング制御装置によれば、バルブタイミング制御の実行中、中間位置ロックピン131が係止穴111bに引っ掛かる可能性のある位相範囲における実作動バルブタイミングVTの保持を禁止するため、そのような中間位置ロックピン131の誤作動は好適に回避される。
In this regard, according to the valve timing control device of the present embodiment, during execution of the valve timing control, the actual operation valve timing VT is maintained in the phase range in which the intermediate
なお、特定の位相範囲で保持制御の実行を禁止する制御態様として、目標バルブタイミングVTTが特定の位相範囲にある場合には保持制御の実行を禁止するといった方法、或いは目標バルブタイミングVTTを特定の位相範囲に設定しないようにするといった方法も適用し得る。 As a control mode for prohibiting execution of holding control in a specific phase range, a method of prohibiting execution of holding control when the target valve timing VTT is in a specific phase range, or a target valve timing VTT specified by a specific A method of not setting the phase range can also be applied.
ただし、目標バルブタイミングVTTに対する実作動バルブタイミングVTの追従性(応答性)が運転条件等によって異なることから、両パラメータVT,VTTの偏差は変動する。すなわち、上記追従性が非常に高い場合には両パラメータVT,VTTは各時刻でほぼ一致するようになる。一方、上記追従性が低くなると両パラメータVT,VTT間の偏差は乖離していく傾向を示す。さらに、上記追従性が非常に低くなる条件下では、実作動バルブタイミングVTが目標バルブタイミングVTTに達する(十分近似する)前に、新たな目標バルブタイミングVTTが設定(更新)されることも、当該バルブタイミング制御を実施する上で多々起こり得る。 However, since the followability (responsiveness) of the actual operation valve timing VT with respect to the target valve timing VTT varies depending on the operating conditions and the like, the deviation between both parameters VT and VTT varies. That is, when the followability is very high, both parameters VT and VTT are substantially the same at each time. On the other hand, when the followability is lowered, the deviation between the two parameters VT and VTT tends to deviate. Further, under the condition that the following performance is very low, a new target valve timing VTT may be set (updated) before the actual operation valve timing VT reaches (approximates) the target valve timing VTT. This can occur many times in implementing the valve timing control.
例えば、上記追従性が低く実作動バルブタイミングVTが目標バルブタイミングVTTに達する機会も少なくなっている条件下は、目標バルブタイミングVTTが特定の位相範囲にある場合には保持制御の実行を禁止するといった制御構造や、目標バルブタイミングVTTを特定の位相範囲に設定しないようにするといった制御構造を適用するよりも、実作動バルブタイミングVTが特定の位相範囲に移行したところで当該実作動バルブタイミングVTの保持を禁止する方が、中間位置ロックピン131の誤作動を回避する上で優れた効果を奏する傾向がある。
For example, under the condition that the followability is low and the actual operation valve timing VT is less likely to reach the target valve timing VTT, execution of the holding control is prohibited when the target valve timing VTT is in a specific phase range. Rather than applying a control structure such that the target valve timing VTT is not set to a specific phase range, when the actual operating valve timing VT shifts to the specific phase range, the actual operating valve timing VT Prohibiting holding tends to have an excellent effect in avoiding malfunction of the intermediate
その一方、上記追従性が高く、実作動バルブタイミングVTと目標バルブタイミングVTTとが各時刻でほぼ一致しているような条件下では、目標バルブタイミングVTTが特定の位相範囲にある場合には保持制御の実行を禁止するといった制御態様、或いは目標バ
ルブタイミングVTTを特定の位相範囲に設定しないようにするといった制御態様を適用する方が、実作動バルブタイミングVTの動きを先読みすることとなるため、中間位置ロックピン131の誤作動の回避性能が増すこともある。
On the other hand, if the target valve timing VTT is within a specific phase range, the following performance is high and the actual valve timing VT and the target valve timing VTT almost coincide with each other at each time. The application of a control mode in which the execution of control is prohibited or a control mode in which the target valve timing VTT is not set to a specific phase range prefetches the movement of the actual operation valve timing VT. The performance of avoiding malfunction of the intermediate
そこで、例えば作動油の温度、機関負荷、或いは機関回転数NE等に基づいて設定される条件に応じ、実作動バルブタイミングVTが特定の位相範囲にある場合には保持制御の実行を禁止する制御態様、目標バルブタイミングVTTが特定の位相範囲にある場合には保持制御の実行を禁止するといった制御態様、或いは目標バルブタイミングVTTを特定の位相範囲に設定しないようにするといった制御態様を切り替えて適用することとしてもよい。 Therefore, for example, in accordance with conditions set based on the temperature of the hydraulic oil, the engine load, the engine speed NE, etc., the control for prohibiting the execution of the holding control when the actual operation valve timing VT is in a specific phase range. A mode, a control mode in which execution of holding control is prohibited when the target valve timing VTT is in a specific phase range, or a control mode in which the target valve timing VTT is not set in a specific phase range is switched and applied. It is good to do.
(第3の実施の形態)
次に、本発明を具体化した第3の実施の形態について、上記第1及び第2の実施の形態と異なる点を中心に説明する。本実施の形態の装置は、上記第1及び第2の実施の形態と同じく車載用エンジンに設けられるバルブタイミング制御装置である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment embodying the present invention will be described focusing on differences from the first and second embodiments. The device according to the present embodiment is a valve timing control device that is provided in an in-vehicle engine as in the first and second embodiments.
第3の実施の形態の装置にあっても、バルブタイミング可変機構100やECU50を含む車載用エンジン1の構成、すなわち適用対象のハードウエア構成は上記第1及び第2の実施形態の装置と基本的に同等である。このため、それら構成に関するここでの重複する説明は割愛する。
Even in the apparatus of the third embodiment, the configuration of the vehicle-mounted
本実施の形態にかかるバルブタイミング制御装置は、上記第1の実施の形態において適用することとしたバルブタイミング制御ルーチンと同様の制御構造(図7参照)に従ってバルブタイミングのフィードバック制御を行う一方、実作動バルブタイミングVTの変更(遅角若しくは進角)にかかる変更速度(位相変位速度)を特定の条件下で加速する。 The valve timing control apparatus according to this embodiment performs feedback control of valve timing according to the same control structure (see FIG. 7) as the valve timing control routine applied in the first embodiment. The change speed (phase displacement speed) required for changing the operating valve timing VT (retard angle or advance angle) is accelerated under specific conditions.
以下、本実施の形態にかかるバルブタイミング制御装置が行うバルブタイミング制御に関し、その基本的な制御手順についてフローチャートを参照して説明する。 Hereinafter, the basic control procedure of the valve timing control performed by the valve timing control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to flowcharts.
図12には、バルブタイミング制御を実施するための「バルブタイミング制御ルーチン」を示す。本ルーチンは、ECU50を通じてエンジン1の運転中、所定時間毎に実行される。なお、本ルーチンのステップS101,S102,S103,S104,S105及びS106において行う処理は、先の第1の実施の形態におけるバルブタイミング制御ルーチン(図7)において説明した各ステップでの処理と同等であるため、ここでの重複する説明は割愛する。
FIG. 12 shows a “valve timing control routine” for performing the valve timing control. This routine is executed every predetermined time during the operation of the
本ルーチン(図12)において、目標バルブタイミングVTTを決定した後(ステップS102)、ECU50はその処理をステップS121に移行する。
In this routine (FIG. 12), after the target valve timing VTT is determined (step S102), the
ステップS131においては、実作動バルブタイミングVTが現在の位相から目標バルブタイミングVTTに向かって変更する際、中間位置ロックピン131が、先の図11(a)及び図11(b)で説明した両配置を端点として規定される範囲(以下、誤作動発生領域という)を通過するか否かを判断する。
In step S131, when the actual operation valve timing VT is changed from the current phase toward the target valve timing VTT, the intermediate
同ステップS132における判断が肯定である場合、ECU50はステップS132に移行し、実作動バルブタイミングVTを変更するに際しOCV203へ付与するデューティ指令値DTの波形(制御ゲイン)を変更する。
When the determination in step S132 is affirmative, the
図13(a)及び図13(b)は、通常の進角制御で採用されるデューティ指令値DTの波形WDT1及び同波形WDT1に対応する実作動バルブタイミングVT1の推移態様
(破線)と、上記ステップS132において設定されるデューティ指令値DTの波形WDT2及び同波形WDT2に対応する実作動バルブタイミングVT2(実線)とを、同一時間軸上に併せ示すタイムチャートの一例である。
13 (a) and 13 (b) show the waveform WDT1 of the duty command value DT employed in normal advance angle control and the transition mode (broken line) of the actual operating valve timing VT1 corresponding to the waveform WDT1. It is an example of the time chart which shows together on the same time axis the waveform WDT2 of the duty command value DT set in step S132 and the actual operation valve timing VT2 (solid line) corresponding to the waveform WDT2.
同図13(a),(b)に示すように、通常の進角制御においては、先の第1の実施の形態(図6(a))において説明したように、ECU50は、比較的大きな制御ゲイン(デューティ指令値DT及び保持デューティDTH間の偏差)を採用して実作動バルブタイミングVT1の変更を開始し、同実作動バルブタイミングVT1が目標バルブタイミングに近づくにつれ、小さな制御ゲインを採用してOCV203を駆動する。実作動バルブタイミングVT(VT1)が目標バルブタイミングVTTに合致し、しかもその状態で保持されるようになった場合、ECU50はこのときのデューティ指令値DTを新たな保持デューティDTHとして更新・記憶する。
As shown in FIGS. 13A and 13B, in the normal advance angle control, as described in the first embodiment (FIG. 6A), the
これに対し、上記ステップS132での処理によると、ECU50は、実作動バルブタイミングVTを変更する際、中間位置ロックピン131の配置が誤作動発生領域を通過すると予測される場合には、実作動バルブタイミングVTを制御するための制御ゲインとして、デューティ指令値DTの波形WDT2を設定する。
On the other hand, according to the process in step S132, when the
そして、このようなデューティ指令値DTの波形WDT2に基づいて実作動バルブタイミングVT(VT2)を変更することにより、その変更速度(変位速度)がデューティ指令値DTの波形WDT1に対応する実作動バルブタイミングVT1の変更速度と比べて速められることになる。そして、このような実作動バルブタイミングVTの加速にともない、誤作動発生領域を通過する中間位置ロックピン131の速度も速くなる。中間位置ロックピン131の誤動作は、同ロックピン131と係止穴111bとが機械的に係合することで生じるため、誤作動発生領域を通過する中間位置ロックピン131の速度を高めることで、その発生確率は極めて低くなる。なお、上記ステップS132では、遅角制御の実施に際しても同様に、実作動バルブタイミングVTを変更する際、その変更速度(変位速度)を高めるようにデューティ指令値DTの波形(制御ゲイン)WDT2を設定する。
Then, by changing the actual operation valve timing VT (VT2) based on the waveform WDT2 of the duty command value DT, the actual operation valve whose change speed (displacement speed) corresponds to the waveform WDT1 of the duty command value DT. This is faster than the change speed of the timing VT1. As the actual operation valve timing VT is accelerated, the speed of the intermediate
一方、同ステップS131での判断が否定である場合、制御ゲインの設定を通常の制御に委ねる。すなわち、デューティ指令値DTの波形として通常の波形WDT1を採用する。 On the other hand, if the determination in step S131 is negative, the control gain setting is left to normal control. That is, the normal waveform WDT1 is adopted as the waveform of the duty command value DT.
上記ステップS132又はS133の何れかを経た後は、ECU50はその処理をステップS103に移行し、先の第1の実施の形態において説明した「バルブタイミング制御ルーチン」(図7)と同様の処理手順に従って実作動バルブタイミングVTの進角制御又は遅角制御(ステップS105)、若しくは保持制御(ステップS106)を行い、本ルーチンを一旦抜ける。
After either step S132 or S133, the
ECU50は、上記処理手順に基づいて、エンジン1の運転中継続的に実作動バルブタイミングVTの変更及び保持を行う。
The
このように、本実施の形態のバルブタイミング制御装置によれば、バルブタイミング制御の実施中、誤作動発生領域を通過する中間位置ロックピン131の速度が加速されることで、中間位置ロックピン131が係止穴111bに引っ掛かり難くなる。したがって、実作動バルブタイミングVTを適宜変更し、目標バルブタイミングVTTに合致させる制御を行う上で、その精度及び信頼性が向上するようになる。
Thus, according to the valve timing control apparatus of the present embodiment, the intermediate
なお、実作動バルブタイミングVTの変更速度(変位速度)を加速するための制御ゲインとして採用するデューティ指令値DTの波形は、図13に示すものに限られるわけでは
なく、適用対象となる機構構成上の特質や機械的な特質等に応じ、誤作動発生領域を通過する中間位置ロックピン131(係止機構)の速度(動作特性の変更速度)を加速する上で最適なものを適宜設定するのが好ましい。
Note that the waveform of the duty command value DT employed as a control gain for accelerating the change speed (displacement speed) of the actual operating valve timing VT is not limited to that shown in FIG. In accordance with the above characteristics, mechanical characteristics, etc., the optimum one for accelerating the speed of the intermediate position lock pin 131 (locking mechanism) that passes through the malfunction occurrence area (speed of changing the operating characteristics) is appropriately set. Is preferred.
また、油圧制御に基づいて行うバルブタイミング可変機構100の作動制御も、OCV203への印加電圧をデューティ制御する方法に限らず、例えば印加電流をデューティ制御する等、バルブタイミング可変機構100への供給油圧を制御し得る他の構成や制御方法を適用しても、本実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
Further, the operation control of the variable
また、上記各実施の形態では、中間位置ロックピン131を遅角位置ロックピン121とは別途に設ける構成を適用することとしたが、単体のロックピンが両者(121,131)の機能を備える構成を適用してもよい。具体的には、ロックピンの可動範囲のうち、その端点(例えば最遅角位置)及び中間位置において同ロックピンを係止する係止穴を設ける等すればよい。
Further, in each of the above embodiments, the configuration in which the intermediate
また、上記各実施の形態では、バルブタイミングの変更時にはベーン101aに設けられた収容孔130に収容されている中間位置ロックピン131が、ハウジング102に設けられた係止穴111bに向かって適宜突出することにより、バルブタイミングをその可変範囲の中間位置で固定する構造を適用する構成を適用することとした。これに対し、バルブタイミングの変更時にはハウジングに設けられた収容孔に収容されている中間位置ロックピンが、ベーンに設けられた係止穴に向かって適宜突出することにより、バルブタイミングをその可変範囲の中間位置で固定する構造を適用することとしてもよい。
In each of the above embodiments, when the valve timing is changed, the intermediate
さらに、上記のようにロックピンと係止穴とを組み合わせて構成された機構ではなくとも、バルブタイミングをその可変範囲の中間位置で固定する如何なる機構を採用する装置であっても、上記各実施の形態で適用することとした制御構造と同様の制御構造を適用することができる。 Furthermore, even if the device adopts any mechanism that fixes the valve timing at an intermediate position of the variable range, it is not a mechanism configured by combining the lock pin and the locking hole as described above. A control structure similar to the control structure to be applied in the form can be applied.
また、バルブタイミング可変機構は、吸気カムシャフト側ではなく排気カムシャフト側に、あるいは吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの両方に設ける構成としてもよい。 The variable valve timing mechanism may be provided not on the intake camshaft side but on the exhaust camshaft side, or on both the intake camshaft and the exhaust camshaft.
また、上記各実施の形態では、いわゆるベーン式バルブタイミング可変機構を備えるバルブタイミング制御装置について説明したが、他の作動原理に基づくバルブタイミング可変機構、例えばヘリカルスプライン式バルブタイミング可変機構などを備えるバルブタイミング制御装置にあっても、油圧制御に基づき同様のバルブタイミング制御を行う装置であれば、上記各実施の形態と同様の制御構造を適用することができる。 Further, in each of the above embodiments, the valve timing control device provided with a so-called vane type valve timing variable mechanism has been described. However, a valve timing variable mechanism based on another operating principle, for example, a valve provided with a helical spline type valve timing variable mechanism or the like. Even in the timing control device, the same control structure as in each of the above embodiments can be applied as long as it is a device that performs similar valve timing control based on hydraulic control.
さらに、上記各実施の形態では、いわゆるバルブタイミング制御装置、すなわちエンジンのクランクシャフトの回転位相に対する吸気カムシャフト(若しくは排気カムシャフト)の回転位相を変更する機構(バルブタイミング可変機構)に本発明を適用することとした。これに対し、例えば吸気バルブ若しくは排気バルブの開閉動作に関し、そのリフト量を可変調整する機構(いわゆるバルブリフト量可変機構)等に対しても上記各実施の形態の同様の制御構造を適用することができる。要は、クランクシャフトの回転位相に対する相対的な動作特性の変化として時間軸上に現れるパラメータ(吸気バルブ若しくは排気バルブのリフト量のプロフィール)を可変調整する如何なる装置であれ、当該パラメータを可変範囲の中間位置で固定する機構を備えるものであれば、上記各実施の形態と同様の制御構造を適用して、当該各実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することはできる。 Further, in each of the above embodiments, the present invention is applied to a so-called valve timing control device, that is, a mechanism (valve timing variable mechanism) that changes the rotational phase of the intake camshaft (or exhaust camshaft) with respect to the rotational phase of the crankshaft of the engine. It was decided to apply. On the other hand, for example, with respect to the opening / closing operation of the intake valve or the exhaust valve, the same control structure of each of the above embodiments is also applied to a mechanism for variably adjusting the lift amount (so-called valve lift amount variable mechanism). Can do. The point is that any device that variably adjusts a parameter (intake valve or exhaust valve lift profile) that appears on the time axis as a change in operating characteristics relative to the rotational phase of the crankshaft. If a mechanism for fixing at an intermediate position is provided, a control structure similar to that of each of the above embodiments can be applied to achieve an effect equivalent to or equivalent to that of each of the above embodiments.
1 エンジン(内燃機関)
1a シリンダブロック
1b シリンダヘッド
1c 冷却水通路
11 シリンダ
12 ピストン
13 コネクティングロッド
14 クランクシャフト
15 燃焼室
16 イグナイタ
17 点火プラグ
18 燃料噴射弁
19 タイミングチェーン
30 吸気ポート
31 吸気通路
32 サージタンク
33 エアクリーナボックス
34 スロットルバルブ
34a スロットル用アクチュエータ
35 アクセルペダル
36 吸気バルブ
37 吸気カムシャフト
38,48 カムスプロケット
40 排気ポート
41 排気通路
42 触媒ケーシング
46 排気バルブ
47 排気カムシャフト
50 電子制御装置(ECU)
51 エアフローメータ
52 スロットルポジションセンサ
53 アクセルポジションセンサ
54 空燃比センサ
55 クランク角センサ
55a タイミングロータ
55b 電磁ピックアップ
56 水温センサ
57 カム角センサ
57b 電磁ピックアップ
100 バルブタイミング可変機構(バルブ特性可変機構)
101 内部ロータ
101a ベーン
101a,101b 各油路
101b 油路
101c 油路
101, 内部ロータ
102 ハウジング
102a 凸部
103 ボルト
104 凹部
105 遅角油圧室
106 進角油圧室
110 ハウジングカバー
111 側板
111a,111b 係止穴
120,130 貫通孔(収容孔)
121 遅角位置ロックピン
121a 先端部
121b コイルバネ
121c バネ収容穴
131 中間位置ロックピン(係止機構を構成)
131a 先端部
131b コイルバネ
131c バネ収容穴
201 オイルポンプ
202 オイルパン
203 オイルコントロールバルブ(OCV)
204 スプール
205 コイルバネ
250 オイルスイッチングバルブ(OSV)
P1 供給油路
P2,P3 排出油路
P4 遅角油路
P5 進角油路
P6 油路
P7 排出油路
P8 ロックピン制御油路
1 engine (internal combustion engine)
1a Cylinder block 1b Cylinder head 1c Cooling water passage 11
51
101 Inner rotor 101a Vane 101a, 101b Oil passage 101b Oil passage
121 Delay angle
131a Tip
204
P1 Supply oil path P2, P3 Drain oil path P4 Retarded oil path P5 Advance oil path P6 Oil path P7 Drain oil path P8 Lock pin control oil path
Claims (3)
前記動作特性が可変とされるバルブについて、前記出力軸の回転動作に対応する実際の動作特性を検出する実特性検出手段と、
前記動作特性が可変とされるバルブについて、当該機関の運転状態に基づき目標となる動作特性を設定する目標特性設定手段と、
前記実際の動作特性および前記目標となる動作特性に基づき、前記実際の動作特性が前記目標となる動作特性に一致するよう前記バルブ特性可変機構の制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段と、
前記実際の動作特性が前記目標となる動作特性に十分近似したときに、そのときの動作特性を保持する保持制御手段と、
前記可変とされるバルブの動作特性を、その可変範囲の中間位置に係止する係止機構と、
前記係止機構の動作状態を制御する係止機構制御手段と、
を有する内燃機関の制御装置において、
前記実際の動作特性が前記中間位置を含む所定の範囲にある場合、前記動作特性の保持を禁止する保持禁止手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A valve characteristic variable mechanism that varies an operation characteristic corresponding to the rotation operation of the output shaft with respect to at least one of the intake valve and the exhaust valve that reciprocates in conjunction with the rotation operation of the output shaft of the internal combustion engine;
For the valve whose operating characteristics are variable, an actual characteristic detecting means for detecting actual operating characteristics corresponding to the rotational operation of the output shaft;
For the valve whose operating characteristic is variable, target characteristic setting means for setting a target operating characteristic based on the operating state of the engine;
A control gain setting means for setting a control gain of the variable valve characteristic mechanism so that the actual operation characteristic matches the target operation characteristic based on the actual operation characteristic and the target operation characteristic;
When the actual operating characteristics are sufficiently approximate to the target operating characteristics, holding control means for holding the operating characteristics at that time;
A locking mechanism for locking the operating characteristics of the variable valve at an intermediate position in the variable range;
Locking mechanism control means for controlling the operating state of the locking mechanism;
In a control device for an internal combustion engine having
A control device for an internal combustion engine, comprising: holding prohibiting means for prohibiting holding of the operating characteristics when the actual operating characteristics are in a predetermined range including the intermediate position.
前記動作特性が可変とされるバルブについて、前記出力軸の回転動作に対応する実際の動作特性を検出する実特性検出手段と、
前記動作特性が可変とされるバルブについて、当該機関の運転状態に基づき目標となる動作特性を設定する目標特性設定手段と、
前記実際の動作特性および前記目標となる動作特性に基づき、前記実際の動作特性が前記目標となる動作特性に一致するよう前記バルブ特性可変機構の制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段と、
前記実際の動作特性が前記目標となる動作特性に十分近似したときに、そのときの動作特性を保持する保持制御手段と、
前記可変とされるバルブの動作特性を、その可変範囲の中間位置に係止する係止機構と、
前記係止機構の動作状態を制御する係止機構制御手段と、
を有する内燃機関の制御装置において、
前記目標特性設定手段は、前記中間位置を含む所定の範囲の範囲外に、前記目標となる動作特性を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A valve characteristic variable mechanism that varies an operation characteristic corresponding to the rotation operation of the output shaft with respect to at least one of the intake valve and the exhaust valve that reciprocates in conjunction with the rotation operation of the output shaft of the internal combustion engine;
For the valve whose operating characteristics are variable, an actual characteristic detecting means for detecting actual operating characteristics corresponding to the rotational operation of the output shaft;
For the valve whose operating characteristic is variable, target characteristic setting means for setting a target operating characteristic based on the operating state of the engine;
A control gain setting means for setting a control gain of the variable valve characteristic mechanism so that the actual operation characteristic matches the target operation characteristic based on the actual operation characteristic and the target operation characteristic;
When the actual operating characteristics are sufficiently approximate to the target operating characteristics, holding control means for holding the operating characteristics at that time;
A locking mechanism for locking the operating characteristics of the variable valve at an intermediate position in the variable range;
Locking mechanism control means for controlling the operating state of the locking mechanism;
In a control device for an internal combustion engine having
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the target characteristic setting means sets the target operating characteristic outside a predetermined range including the intermediate position.
前記動作特性が可変とされるバルブについて、前記出力軸の回転動作に対応する実際の動作特性を検出する実特性検出手段と、
前記動作特性が可変とされるバルブについて、当該機関の運転状態に基づき目標となる動作特性を設定する目標特性設定手段と、
前記実際の動作特性および前記目標となる動作特性に基づき、前記実際の動作特性が前記目標となる動作特性に一致するよう前記バルブ特性可変機構の制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段と、
前記可変とされるバルブの動作特性を、その可変範囲の中間位置に係止する係止機構と、
前記係止機構の動作状態を制御する係止機構制御手段と、
を有する内燃機関の制御装置において、
前記可変とされるバルブの動作特性が前記中間位置を含む所定の範囲にあるとき、その動作特性の変更速度を増大させる加速手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A valve characteristic variable mechanism that varies an operation characteristic corresponding to the rotation operation of the output shaft with respect to at least one of the intake valve and the exhaust valve that reciprocates in conjunction with the rotation operation of the output shaft of the internal combustion engine;
For the valve whose operating characteristics are variable, an actual characteristic detecting means for detecting actual operating characteristics corresponding to the rotational operation of the output shaft;
For the valve whose operating characteristic is variable, target characteristic setting means for setting a target operating characteristic based on the operating state of the engine;
A control gain setting means for setting a control gain of the variable valve characteristic mechanism so that the actual operation characteristic matches the target operation characteristic based on the actual operation characteristic and the target operation characteristic;
A locking mechanism for locking the operating characteristics of the variable valve at an intermediate position in the variable range;
Locking mechanism control means for controlling the operating state of the locking mechanism;
In a control device for an internal combustion engine having
Accelerating means for increasing the change speed of the operating characteristic when the operating characteristic of the variable valve is within a predetermined range including the intermediate position;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
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