JP4710192B2

JP4710192B2 - Control device for internal combustion engine with variable valve mechanism

Info

Publication number: JP4710192B2
Application number: JP2001233992A
Authority: JP
Inventors: 直秀不破; 敏幸瀧本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: JP2003041977A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、吸気弁または排気弁の動作状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の分野においては、吸気弁または排気弁の動作状態（作用角や位相）を可変とする可変動弁機構が知られている。例えば、特開平４−１８７８０７号公報には、吸気弁のカムシャフトを軸方向に移動させることにより、吸気弁の作用角および位相を可変とする可変動弁機構が開示されている。
【０００３】
上記従来の可変動弁機構は、カムシャフトの移動量を検出するカム位置センサを備えている。そして、このカム位置センサの検出値に基づいて、所望の作用角及び位相を実現すべく、カムシャフトの移動量を制御する。このような機構によれば、内燃機関の運転状態に応じた適切な状態で吸気弁を開閉させることができ、内燃機関の出力特性を改善することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の可変動弁機構では、カム位置センサの出力特性のばらつき、或いはその取り付け位置のばらつき、更には、温度変化等に起因するセンサ特性の変化などの影響で、カムシャフトの位置が精度良く検出できないことがあった。このため、従来の可変動弁機構によっては、内燃機関の運転中に、常に精度良く吸気弁（または排気弁）を所望の状態で動作させることが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の運転中に、常に精度良く吸気弁または排気弁を所望の状態で動作させることのできる可動動弁機構付内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、吸気弁または排気弁の動作状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置であって、
前記動作状態に応じた出力を発するセンサと、
前記動作状態を変えるためのアクチュエータであり、少なくとも２つの基準位置においてそれぞれ既知の動作状態を実現するアクチュエータと、
前記少なくとも２つの基準位置に対応して前記センサから発せられる少なくとも２つの学習用出力を検出する学習用出力検出手段と、
前記少なくとも２つの学習用出力に基づいて、前記センサのオフセット補正およびゲイン補正を行う補正手段と、
前記補正手段により補正された後のセンサの出力と、内燃機関の運転状態とに基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、内燃機関の始動後、２つの学習用出力が検出されるまで、センサの出力と内燃機関の運転状態とに基づく前記アクチュエータの制御を禁止し、２つの学習用出力が検出された後にその制御を開始し、
前記少なくとも２つの基準位置は、内燃機関のアイドル時に前記アクチュエータが実現すべき最小側変位端位置と、前記最小側変位端位置の対局に位置する最大側変位端位置とを含み、
内燃機関の始動後、前記アクチュエータの可動条件の成立を判定する可動条件判定手段と、
内燃機関の始動後、前記可動条件が成立するまでの間、前記アクチュエータを前記最大側変位端位置に維持するアクチュエータ維持手段と、
前記可動条件の成立後、アイドル運転が初めて要求された際に、前記アクチュエータを最小側変位端位置に制御する最小側制御手段と、を備え、
前記学習用出力検出手段は、前記可動条件の成立直後に前記最大側変位端位置に対応して前記センサから発せられる出力を第１の学習用出力として検出する第１検出手段と、前記アクチュエータが前記最小側変位端位置に制御されている間に前記センサから発せられる出力を第２の学習用出力として検出する第２検出手段とを含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の可変動弁機構付内燃機関の制御装置であって、前記学習用出力検出手段は、内燃機関の運転中に、所定の学習条件が成立する毎に、前記学習用出力の更新を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の可変動弁機構付内燃機関の制御装置であって、前記所定の学習条件の成立時に、前記アクチュエータを強制的に所定の基準位置まで動作させる強制駆動手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の可変動弁機構付内燃機関の制御装置であって、
吸気弁及び排気弁の動作状態が固定された状態で内燃機関の出力を可変とする出力可変機構と、
前記強制駆動手段により前記アクチュエータが強制的に駆動される際に、その駆動に伴う内燃機関の出力変化が相殺されるように前記出力可変機構を制御する出力制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための概念図である。図１に示す構成は内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、吸気弁１２および排気弁１４を備えている。吸気弁１２は、その駆動機構として、吸気弁１２の動作状態を可変とする可変動弁機構１６を備えている。可変動弁機構１６は、具体的には、吸気弁１２の作用角（開弁期間）、およびクランク角に対する吸気弁１２の開弁位相を可変とする機構である。
【００１６】
内燃機関１０の吸気ポート１８には、サージタンク２０が連通している。また、サージタンク２０には、更に、吸気通路２２が連通している。吸気通路２２の内部には、電子制御スロットル２４が配置されている。また、サージタンク２０の内部には吸気管内圧センサ２６が挿入されている。電子制御スロットル２４および吸気管内圧センサ２６は、共にＥＣＵ(Electronic Control Unit)３０に接続されている。
【００１７】
ＥＣＵ３０は、内燃機関１０の運転状態を制御する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０には、電子制御スロットル２４や吸気管内圧センサ２６に加えて、可変動弁機構１６に含まれるアクチュエータ４４やカム位置センサ３２（何れも後述）が接続されている。更に、ＥＣＵ３０には、ブレーキペダルが踏み込まれることによりＯＮとなるブレーキセンサ３４、イグニッションキーの操作に連動してＯＮとなるＩＧスイッチ３６、エンジン回転数に応じた出力を発するＮＥセンサ３８、アクセルペダルが開放されることによりＯＮとなるアイドルスイッチ４０などが接続されている。
【００１８】
図２は、可変動弁機構１６の構成の一例を説明するための概念図である。図２に示す例において、可変動弁機構１６は、カムシャフト４２の一端に配置されたアクチュエータ４４を備えている。アクチュエータ４４は、ＥＣＵ３０により制御されるオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）４６を備えており、ＯＣＶ４６によって油圧室４８，５０の一方に選択的にオイルを供給することで、カムシャフト４２をその軸方向に移動させることができる。
【００１９】
カムシャフト４２には、内燃機関の個々の気筒に対応する複数の３次元カム５２が固定されている。３次元カム５２は、カムシャフト４２の軸方向の位置に応じてノーズの高さ、およびノーズのピーク点の位相が連続的に変化するように構成されている。より具体的には、３次元カム５２は、カムシャフト４２が図２における右側変位端位置に移動した場合に最もノーズの高い位置で吸気弁１２を駆動し、カムシャフト４２が図２における左側変位端位置に移動した場合に最もノーズの低い位置で吸気弁１２を駆動し、かつ、カムシャフト４２の軸方向位置に関わらず、吸気弁１２の開弁タイミングが常に一定となるように形成されている。
【００２０】
このため、可変動弁機構１６によれば、アクチュエータ４４を駆動することにより、図３中に符号▲１▼を付して表す通り、吸気弁１２の開弁時期を変えることなく、吸気弁１２の開弁期間およびリフト量を適当に変化させることができる。以下、カムシャフト４２を上述した右側変位端位置とするアクチュエータ４４の位置（本実施形態では最大作用角を実現する位置）を「最大側変位端位置」と称し、また、カムシャフト４２を上述した左側変位端位置とするアクチュエータ４４の位置（本実施形態では最小作用角を実現する位置）を「最小側変位端位置」と称す。
【００２１】
本実施形態において、可変動弁機構１６には、更に、クランク角度に対してカムシャフト４２を進角側および遅角側に回転させる回転アクチュエータ（図示せず）が組み込まれている。このため、可変動弁機構１６によれば、図３中に符号▲２▼を付して示す通り、吸気弁の作用角とは無関係に、吸気弁１２のリフト量とクランク角度との関係を適当に変化させることができる。
【００２２】
図２に示す構成において、カムシャフト４２の端部には、カム位置センサ３２が配置されている。図４は、カム位置センサ３２の拡大図を示す。図４に示すように、カム位置センサ３２は、先端に磁性体５４を備えたコア５６と、コア５６を取り囲むコイル５８とを備えている。これらのコア５６およびコイル５８は、作動トランス式の非接触ストロークセンサを構成している。また、コア５６は、カムシャフト４２の端部に固定されている（図２参照）。従って、カム位置センサ３２は、カムシャフト４２の軸方向の位置に応じた出力を発する。
【００２３】
図５は、カム位置センサ３２のストロークと出力との関係を示す。また、図６は、カム位置センサ３２のストローク、すなわち、カムシャフト４２の軸方向のストロークと３次元カム５２の作用角との関係を示す。これらの図に示すように、カム位置センサ３２とストロークとの関係、およびストロークと作用角との関係は、それぞれ一義的に決定されている。従って、ＥＣＵ３０は、カム位置センサ３２の出力に基づいて、３次元カム５２の作用角を検出することができる。
【００２４】
図７は、本実施形態において、ＥＣＵ３０が行う吸気弁制御の内容を説明するための図を示す。図７中に▲３▼−▲６▼の符号を付して示す線は、吸気弁１２が実現すべき作用角の等角線である。ここで、これらの等角線▲３▼−▲６▼は、その番号が大きいほど大きな作用角を表している。
【００２５】
ＥＣＵ３０には、図７に示す関係、すなわち、吸気弁１２に与えるべき作用角の等角線と、内燃機関の運転状態（エンジン回転数ＮＥおよび要求トルク）との関係が予めマップとして記憶されている。そして、ＥＣＵ３０は、そのマップに基づいて、エンジン回転数と要求トルクとに応じた作用角の目標値を決定する。その結果、本実施形態のシステムでは、エンジン回転数が低く要求トルクの小さい低負荷運転時には作用角の目標値が小さな値に設定され、一方、エンジン回転数が高く要求トルクの大きい高負荷運転時には作用角の目標値が大きな値に設定される。
【００２６】
ＥＣＵ３０は、上記の如く作用角の目標値を決定した後、その目標値が実現されるようにアクチュエータ４４を駆動する。より具体的には、ＥＣＵ３０は、カム位置センサ３２により検出されるストロークが、目標の作用角に対応する値となるようにアクチュエータ４４を駆動する。従って、本実施形態のシステムにおいて、吸気弁１２の作用角を精度良く目標値に制御するためには、カム位置センサ３２の出力が、精度良く吸気弁１２の作用角と対応していることが必要である。
【００２７】
ところで、カム位置センサ３２の出力は、センサの個体差や取り付け位置のばらつきなどに起因して、本来出力すべき基準の出力に対して、高出力側或いは低出力側にシフトすることがある（図８参照）。また、カム位置センサ３２の出力ゲインは、センサの個体差やセンサの温度変化などに起因して、本来実現すべき基準のゲインに比して、大きく或いは小さくなることがある（図９参照）。
【００２８】
このため、内燃機関１０の運転中、常に精度良く吸気弁１２の作用角を所望の角度に制御するためには、上述したシフトやゲインずれの影響をカム位置センサ３２の出力から除去することが必要である。以下、図１０を参照して、本実施形態のシステムが、上記の機能を実現するために実行する処理の内容について説明する。
【００２９】
図１０は、本実施形態においてＥＣＵ３０が、カム位置センサ３２の出力特性を学習するために実行する学習ルーチンのフローチャートである。尚、図１０に示すルーチンは、所定時間（例えば８msec）毎に繰り返し起動されるルーチンである。
【００３０】
図１０に示すルーチンでは、先ず、可変動弁機構１６の可動条件が成立したかが判別される（ステップ１００）。
本実施形態では、可変動弁機構１６が油圧により駆動されるため、駆動の安定性を確保する観点より、油温が３０℃を超えていることが上記の可動条件とされている。このため、本ステップ１００では、油温＞３０℃の条件が成立することにより、上記可動条件が成立したと判別される。
【００３１】
上記ステップ１００において、未だ可変動弁機構１６の可動条件が成立していないと判別された場合は、以後、固定作用角運転が行われる（ステップ１０２）。
固定作用角運転とは、吸気弁１２の作用角を所定の値に固定した状態で内燃機関１０を動作させるモードでの運転である。本実施形態において、固定作用角運転は、具体的には、図２に示すアクチュエータ４４を最大側変位端位置に固定した状態で行われる。従って、内燃機関１０は、可変動弁機構１６の可動条件が成立するまで、吸気弁１２の作用角が最大とされた状態で運転される。
【００３２】
図１０に示すルーチン中、上記ステップ１００において、可変動弁機構１６の可動条件が成立すると判別されると、次に、その成立が、ＩＧスイッチのＯＮ後初めて判定されたものであるかが判別される（ステップ１０４）。
【００３３】
その結果、可動条件の成立判定が、ＩＧスイッチのＯＮ後初めてなされたものであると判別された場合は、吸気弁１２の作用角を最大とするため、アクチュエータ４４が最大側変位端位置に駆動される（ステップ１０６）。
上述の如く、本実施形態では、可動条件が成立するまでの間、アクチュエータ４４は最大変位端位置に固定されている。従って、アクチュエータ４４の位置は、本ステップ１０６の処理が実行されても実質的には変化しない。このため、内燃機関１０の出力は、本ステップ１０６の実行前後で何ら変動しない。つまり、上述した一連の処理によれば、内燃機関１０の出力を変化させることなく、アクチュエータ４４が最大側変位端位置に制御された状態を作り出すことができる。
【００３４】
アクチュエータ４４が最大側変位端位置に制御された後、図１０に示すルーチンでは、その位置に対応するセンサ出力（カム位置センサ３２の出力）が学習される（ステップ１０８）。
【００３５】
次に、アクチュエータ４４の位置を最大側変位端位置から最小側変位端位置に切り替えるための条件が成立しているかが判別される（ステップ１１０）。
最小側変位端位置は、吸気弁１２の作用角を最も小さくする位置である。この最小の作用角は、図７に示すように、内燃機関１０の負荷が十分に小さい場合に用いるべき作用角である。このため、本ステップ１１０では、内燃機関１０に対してアイドル運転が要求されている場合に、より具体的には、アイドルスイッチがＯＦＦ（アクセルペダルが開放）されており、かつ、ブレーキペダルが踏み込まれている場合に、上記の切り替え条件が成立すると判断される。
【００３６】
図１０に示すルーチンでは、上記の切り替え条件が成立するまで、繰り返しステップ１１０の処理が実行される。そして、ステップ１１０でその切り替え条件が成立すると判別されると、次に、吸気弁１２の作用角を最小とするため、アクチュエータ４４が最小側変位端位置に駆動される（ステップ１１２）。
【００３７】
上述の如く、本実施形態では、アイドル運転が要求されている状況下でステップ１１２の処理が実行される。つまり、吸気弁１２の作用角が本来最小となる状況下で、その作用角を最小とする処理が行われる。このため、上述した一連の処理によれば、内燃機関１０の出力につき、運転者に違和感を与えることなく、アクチュエータ４４が最小側変位端位置に制御された状態を作り出すことができる。
【００３８】
アクチュエータ４４が最小側変位端位置に制御された後、図１０に示すルーチンでは、その位置に対応するセンサ出力（カム位置センサ３２の出力）が学習される（ステップ１１４）。
【００３９】
以上説明した一連の処理によれば、可変動弁機構１６の可動条件が成立した後、内燃機関１０の出力に関して運転者に違和感を与えることなく、最大側変位端位置に対応するカム位置センサ３２の出力と、最小側変位端位置に対応するカム位置センサ３２の出力とを学習することができる。以下、前者を「最大側学習値」、後者を「最小側学習値」と称す。
【００４０】
最大側変位端位置は、吸気弁１２の作用角を最大にするという既知の状態を作り出す位置、すなわち、アクチュエータ４４における基準位置の一つである。そして、ステップ１０８で学習される最大側学習値は、その基準位置に対応するカム位置センサ３２の出力である。
【００４１】
同様に、最小側変位端位置は、吸気弁１２の作用角を最小にするという既知の状態を作り出す位置、すなわち、アクチュエータ４４における二つ目の基準位置である。そして、ステップ１１４で学習される最小側学習値は、その二つ目の基準位置に対応するカム位置センサ３２の出力である。
【００４２】
本実施形態において、ＥＣＵ３０には、図８中または図９中に太線で示すような特性、すなわち、カム位置センサ３２の基準出力の特性が記憶されている。この特性によれば、アクチュエータ４４が最大側変位端位置とされた際にカム位置センサ３２から発せられるべき出力の基準値（以下、「最大側基準値」と称す）、および、アクチュエータ４４が最小側変位端位置とされた際にカム位置センサ３２から発せられるべき出力の基準値（以下、「最小側基準値」と称す）を知ることができる。
【００４３】
最大側基準値および最小側基準値が判ると、それらと最大側学習値および最小側学習値とを比較することにより、カム位置センサ３２の出力のシフト量、およびゲインのずれ量を検知することができる。従って、本実施形態のシステムによれば、可変動弁機構１６の可動条件が成立した後に、その時点でカム位置センサ３２の出力に重畳しているシフト量およびゲインのずれ量を精度良く検知することができる。
【００４４】
図１０に示すルーチン中、上記ステップ１０４において、可動条件の成立が、ＩＧスイッチのＯＮ後初めて判定されたのではないと判別された場合は、以後、可変作用角運転が行われる（ステップ１１６）。
可変作用角運転とは、吸気弁１２の作用角を内燃機関１０の運転状態に応じて適宜変更するモードでの運転である。本実施形態において、可変作用角運転は、具体的には、エンジン回転数ＮＥおよび内燃機関１０の発するトルクに基づいて、吸気弁１２の作用角が図７に示すマップに適合した値となるようにアクチュエータ４４を制御することで実現される。尚、可変作用角運転の実行中におけるアクチュエータ４４の制御方法は、後に図１１を参照して詳細に説明する。
【００４５】
図１０に示すルーチンでは、上記ステップ１１６の処理に次いで、吸気弁１２の作用角を最小とすることが要求されているか、より具体的には、内燃機関１０がアイドル状態であるかが判別される（ステップ１１８）。
【００４６】
その結果、内燃機関１０がアイドル状態ではないと判別された場合は、以後、何ら処理が行われることなく今回のルーチンが終了される。一方、内燃機関１０がアイドル状態であると判別された場合は、所定のキャリブレーション条件が成立しているか否かが判別される（ステップ１２０）。
【００４７】
カム位置センサ３２の出力特性（シフト量、ゲインずれ）は、内燃機関１０の運転が継続中に、温度変化などに起因して変化することがある。従って、カム位置センサ３２によるカム位置検出精度を高く維持するためには、内燃機関１０の運転中に、適当なタイミングで上記の最大側学習値および最小側学習値を更新することが有効である。
【００４８】
本実施形態のシステムでは、内燃機関１０がアイドル状態である場合にそれらの学習値を更新することとしている。上記のキャリブレーション条件は、特に最大側学習値を更新すべきタイミングにおいて成立するように定められた条件である。従って、上記ステップ１２０において、キャリブレーション条件が成立していないと判別された場合は、以後、最小側学習値の更新処理が行われ、一方、キャリブレーション条件が成立していると判別された場合は、その後最大側学習値の更新処理が行われる。
【００４９】
本実施形態では、例えば、最後に最大側学習値が更新された時点からの経過時間が所定時間に達したこと、その時点からの走行距離が所定距離に達したこと、或いは、その時点からの積算吸入空気量が所定量に達したこと、などをキャリブレーション条件として用いることができる。このようなキャリブレーション条件によれば、最大側学習値および最小側学習値の双方を適当な間隔で適宜更新することが可能である。
【００５０】
図１０に示すルーチン中、上記ステップ１２０でキャリブレーション条件が成立していないと判別されると、具体的には、次に、アクチュエータ４４が最小側変位端位置に制御される（ステップ１２２）。
【００５１】
次に、その状態でカム位置センサ３２から発せられる出力に基づいて最小側学習値が更新される（ステップ１２４）。
【００５２】
上記ステップ１２２の処理により実現される最小側変位端位置は、内燃機関１０のアイドル運転中に、アクチュエータ４４が本来実現すべき位置である。従って、上述した一連の処理によれば、内燃機関１０の運転中に、その出力に何ら不自然な変動を生じさせることなくアクチュエータ４４を最小側変位端位置（基準位置）に制御し、運転者に何ら違和感を与えることなく最小側学習値を更新することができる。
【００５３】
図１０に示すルーチン中、ステップ１２０でキャリブレーション条件が成立すると判別された場合は、次に、アクチュエータ４４が最大側変位端位置に制御されると共に（ステップ１２６）、電子制御スロットル２４が所定の開度に閉弁される（ステップ１２８）。
【００５４】
次いで、その状態でカム位置センサ３２から発せられる出力に基づいて最大側学習値が更新される（ステップ１３０）。
【００５５】
本実施形態のシステムでは、通常、電子制御スロットル２４を十分に大きく開弁させることにより、吸気管圧力ＰＭを大気圧に近い圧力としている。その上で、吸気弁１２の作用角（開弁期間）を適切に制御することにより吸入空気量を制御している。このような制御は、内燃機関１０のポンピング損失を抑制して、その燃費特性を改善するうえで有効である。
【００５６】
上記ステップ１２６の処理によれば、アクチュエータ４４が最大側変位端位置に制御されることにより、吸気弁１２の作用角が最大に制御される。電子制御スロットル２４が大きく開弁されたままの状態でこの制御が行われると、吸入空気量が増加し、その結果、内燃機関１０の出力が急増する。上記ステップ１２８では、このような内燃機関１０の出力変化を抑制するため、吸気弁１２の作用角の増加に伴う吸入空気量の増加が生じないように、所定の開度に電子制御スロットル２４が閉弁される。このため、上述したステップ１２６−１３０の処理によれば、内燃機関１０のアイドル運転中に、その出力を大きく変化させることなく、最大側学習値を更新することができる。
【００５７】
以上説明した通り、図１０に示すルーチンによれば、内燃機関１０の運転中に、その出力に関して運転者に違和感を与えることなく、最大側学習値と最小側学習値の双方を、適当な間隔で更新することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、温度変化等に起因してカム位置センサ３２の特性が変化しても、最大側学習値および最小側学習値を適正にその変化に追従させることができる。
【００５８】
次に、図１１を参照して、可変作用角運転を実現するためにＥＣＵ３０が実行する処理の主要部について、より具体的には、最大学習値および最小学習値を利用してアクチュエータ４４を駆動するために実行する一連の処理について説明する。
【００５９】
図１１に示すルーチンの過程で、ＥＣＵ３０は、カム位置センサ３２の出力を検出する（ステップ２００）。
この時点で検出される出力は、センサ取り付け位置などのばらつきに起因するシフトや、温度変化などに起因するゲインずれが重畳されたものである。
【００６０】
次に、上記図１０に示すルーチンにより学習された最大側学習値および最小側学習値が読み込まれる（ステップ２０２）。
【００６１】
次いで、ステップ２００で検出したセンサ出力と、ステップ２０２で読み込んだ最大側学習値および最小側学習値とに基づいて、カム位置が演算される（ステップ２０４）。
【００６２】
上記ステップ２０４では、具体的には、先ず、最大側学習値および最小側学習値に基づいてカム位置センサ３２の出力ゲイン、すなわち、ストロークの変化に対する出力変化の傾きが求められる。次に、その傾きを、ＥＣＵ３０に記憶されている基準出力の傾きに合わせるための補正係数が求められる。次いで、最大側学習値と最大側基準値との差、或いは最小側学習値と最小側基準値との差に基づいてカム出力センサ３２の出力に重畳されているシフト量が検出される。補正係数とシフト量とが求まると、次に、それらの値に基づいて、出力シフトおよびゲインずれの影響が相殺されるようにカム位置センサ３２の出力が補正される。その結果、カム位置センサ３２が基準の出力特性を示す場合に出力されるべき出力が補正出力として求められる。そして、このようにして求められた補正出力と、ＥＣＵ３０に予め記憶されている基準出力のマップとに基づいてカム位置（ストローク）が演算される（図８、図９参照）。
【００６３】
図１１に示すルーチンでは、次に、上記ステップ２０４で演算されたカム位置が、目標のカム位置に近づくようにアクチュエータ４４が駆動される（ステップ２０６）。
【００６４】
可変作用角運転の実行中は、所定の時間毎に上述した一連の処理が繰り返し実行される。また、上記ステップ２０２で読み込まれる学習値は、図１０に示すルーチンにより、内燃機関１０が始動された後、適当な間隔で適宜更新される。このため、本実施形態のシステムによれば、カム位置センサ３２の取り付け位置のばらつきや、温度変化に起因するゲインずれなどの発生に関わらず、可変作用角運転の実行中、常に精度良く吸気弁１２の作用角を所望の角度に制御し続けることができる。
【００６５】
ところで、上述した実施の形態１では、カム位置センサ３２が作動トランス型のセンサに限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。カム位置センサ３２は、例えば、ポテンショメータのような接触式のストロークセンサであってもよい。また、カムシャフト４２を駆動するアクチュエータが、モータや減速機などの回転機を含む場合には、その回転機の回転角度を検出する角度センサによりカム位置センサを構成してもよい。
【００６６】
また、上述した実施の形態１では、図１０に示すルーチン中、ステップ１０２において、可変動弁機構１６の可動条件が成立するまでは吸気弁１２の作用角が最大とされているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、可変動弁機構１６の可動条件が成立する以前に吸気弁１２に付与される作用角は、そのような運転状況下で最も一般的に用いられることが予想される一般的角度であってもよい。
【００６７】
また、上記の一般的角度が用いられる場合は、可動条件成立直後に、吸気弁１２の作用角を、その一般的角度から最大作用角に変化させる必要が生ずる。この場合、上記ステップ１０６の処理と共に、上記ステップ１２８と同様の処理、すなわち、電子制御スロットル２４を適当に閉弁させる処理を実行し、内燃機関１０の出力変化の抑制を図ってもよい。
【００６８】
また、上述した実施の形態１では、カム位置センサ３２がストローク変化に対してリニアな出力変化を示すことから、最小側変位端位置と最大側変位端位置の２カ所のみで学習値を取得することとしているが、学習値を取得する位置の数はこれに限定されるものではない。すなわち、作用角を変化させるアクチュエータが、最大側変位端位置および最小側変位端位置の他に、既知の運転状態を作り出し得る基準位置を有する構造である場合は、３カ所以上の基準位置で学習値を取得することとしてもよい。
【００６９】
また、上述した実施の形態１では、可変動弁機構１６が吸気弁１２の作用角を変化させる機構として用いられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、可変動弁機構１６は、排気弁１４の作用角を変化させるための機構として用いてもよい。
【００７０】
また、上述した実施の形態１では、吸気弁１２の作用角（厳密にはカム位置）を検出するセンサのシフト量およびゲインずれを補正の対象としているが、補正の対象はそのようなセンサの出力に限定されるものではない。すなわち、本発明は、吸気弁１２や排気弁１４の位相やリフト量を検出するセンサのシフト量およびゲインずれを補正の対象としてもよい。
【００７１】
また、上述した実施の形態１では、可変動弁機構１６の可動条件が成立した後、先ず、最大側学習値を学習し（ステップ１０６，１０８）、その後、アイドル運転が要求された時点で最小側学習値を学習することとしている（ステップ１１０−１１４）。しかし、上記の可動条件の成立直後に最大側学習値と最小側学習値を取得する手法はこれに限定されるものではない。例えば、可変動弁機構１６の可動条件が成立した時点で内燃機関１０がアイドル運転中であれば、その時点で先ず最小側学習値を取得し、次いで、アイドル運転を脱するのを待って最大側学習値を取得することとし、一方、上記可動条件の成立時点で内燃機関１０がアイドル運転中でない場合は、その時点で先ず最大側学習値を取得し、次いで、アイドル運転となるのを待って最小側学習値を取得することとしてもよい。このような手法によっても、内燃機関１０の出力に大きな変化を生じさせることなく、最大側学習値および最小側学習値の双方を取得することができる。
【００７２】
また、上述した実施の形態１では、アクチュエータ４４を強制的に所望の基準位置（最大側変位端位置）に駆動し、かつ、電子制御スロットル２４を制御する技術（ステップ１２６，１２８参照）を、２つ以上の学習値を学習する技術と組み合わせて用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、前者の技術は、学習値を一つだけ学習して、その学習値に基づいてセンサ出力のシフト量だけを補正する技術と組み合わせて用いることとしてもよい。
【００７３】
また、上述した実施の形態１では、アクチュエータ４４を強制的に所望の基準位置（最大側変位端位置）に駆動する際に、電子制御スロットル２４を閉弁することで内燃機関１０の出力変動を抑制しているが、その出力変動を抑制する手法はこれに限定されるものではない。例えば、点火時期を変更することにより、或いは、燃料噴射量を変更することにより、アクチュエータ４４の強制駆動に伴う出力変化を抑制することとしてもよい。
【００７４】
尚、上述した実施の形態１においては、吸気弁１２の作用角（すなわちカム位置）が前記請求項１に記載の「動作状態」に、カム位置センサ３２が前記請求項１に記載の「センサ」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１０８，１１４，１２４，１３０の処理を実行することにより前記請求項１に記載の「学習用出力検出手段」が、上記ステップ２０４の処理を実行することにより前記請求項１に記載の「補正手段」が、上記ステップ２０６の処理を実行することにより前記請求項１に記載の「制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００７５】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１００−１１６の処理を実行することにより前記請求項１に記載の「制御手段」が実現されている。
【００７７】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記請求項１記載の「可動条件判定手段」が、上記ステップ１００および１０２の処理を実行することにより前記請求項１記載の「アクチュエータ維持手段」が、上記ステップ１１０および１１２の処理を実行することにより前記請求項１記載の「最小側制御手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記請求項１記載の「第１検出手段」が、上記ステップ１１４の処理を実行することにより前記請求項１記載の「第２検出手段」が、それぞれ実現されている。
【００７８】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１１８、１２４および１３０の処理を実行することにより前記請求項２記載の「学習用出力検出手段」が実現されている。
【００７９】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１２６の処理を実行することにより前記請求項３記載の「強制駆動手段」が実現されている。
【００８１】
また、上述した実施の形態１においては、電子制御スロットル２４が前記請求項５記載の「出力可変機構」に相当していると共に、ＥＣＵ３０が上記ステップ１２８の処理を実行することにより前記請求項４記載の「出力制御手段」が実現されている。
【００８２】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
請求項１記載の発明によれば、既知の動作状態を実現する少なくとも２つの基準位置に対応するセンサ出力を学習用出力として検出することができる。これらの学習用出力によれば、センサ出力のオフセット量、およびゲインのずれ量を検知して、それらを補正することができる。本発明によれば、このようにして補正されたセンサ出力に基づいて吸気弁または排気弁の動作状態を適正に制御することができる。
【００８３】
また、請求項１記載の発明によれば、内燃機関が始動された後、センサ出力に関する学習が終わるまでは、内燃機関の運転状態に基づく吸気弁または排気弁の動作状態の制御が禁止される。このため、本発明によれば、吸気弁または排気弁がセンサ出力のばらつき等に起因して不適切な状態に制御されるのを防止することができる。
【００８５】
また、請求項１記載の発明によれば、可動条件の成立前はアクチュエータが最大側変位端位置に固定され、可動条件の成立後、速やかにその最大側変位端位置に対応する学習が行われる。このため、本発明によれば、可動条件の成立前後に内燃機関の出力変動を生じさせることなく、最大側変位端位置に対応する学習を実行することができる。
【００８６】
請求項２記載の発明によれば、内燃機関の運転中に繰り返し学習用出力を更新することができる。このため、本発明によれば、温度変化等に起因するセンサ出力の変動に追従して、補正後のセンサ出力を常に適正な値に維持することができる。
【００８７】
請求項３記載の発明によれば、強制的にアクチュエータを駆動することで、強制的に学習用出力を得ることができる。
【００８８】
請求項４記載の発明によれば、アクチュエータが強制的に駆動される一方で、その駆動に伴う内燃機関の出力変化が相殺されるように出力可変機構を制御することができる。このため、本発明によれば、内燃機関の出力変化を伴わずに、強制的に学習用出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のシステムの概要を説明するための図である。
【図２】図１に示す内燃機関が備える可変動弁機構の構成を説明するための図である。
【図３】図２に示す可変同弁機構の機能を説明するための図である。
【図４】図２に示す可変動弁機構が備えるカム位置センサの構成を拡大して表した図である。
【図５】図４に示すカム位置センサの出力特性を表す図である。
【図６】図２に示す可変動弁機構により実現されるストロークと吸気弁作用角との関係を示す図である。
【図７】実施の形態１のシステムにおいて実現すべき吸気弁の作用角をエンジン回転数およびエンジントルクとの関係で表した図である。
【図８】カム位置センサの出力に重畳するシフトの影響を説明するための図である。
【図９】カム位置センサの出力に重畳するゲインずれの影響を説明するための図である。
【図１０】実施の形態１のシステムにおいてカム位置センサの出力特性を学習するために実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】実施の形態１のシステムにおいて吸気弁の作用角を制御するために実行される一連の処理の内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１０内燃機関
１２吸気弁
１４排気弁
１６可変動弁機構
２４電子制御スロットル
３０ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
３２カム位置センサ
４２カムシャフト
４４アクチュエータ
５２３次元カム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine including a variable valve mechanism that makes an operation state of an intake valve or an exhaust valve variable.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of internal combustion engines, variable valve mechanisms that make the operating state (working angle and phase) of an intake valve or an exhaust valve variable are known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-187807 discloses a variable valve mechanism that makes the working angle and phase of the intake valve variable by moving the camshaft of the intake valve in the axial direction.
[0003]
The conventional variable valve mechanism includes a cam position sensor that detects the amount of movement of the camshaft. Based on the detection value of the cam position sensor, the movement amount of the camshaft is controlled so as to realize a desired operating angle and phase. According to such a mechanism, the intake valve can be opened and closed in an appropriate state according to the operating state of the internal combustion engine, and the output characteristics of the internal combustion engine can be improved.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional variable valve mechanism described above, the camshaft position is affected by variations in the output characteristics of the cam position sensor, variations in its mounting position, and changes in sensor characteristics caused by temperature changes. May not be detected accurately. For this reason, depending on the conventional variable valve mechanism, it is difficult to always operate the intake valve (or the exhaust valve) in a desired state with high accuracy during operation of the internal combustion engine.
[0005]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. An internal combustion engine with a movable valve mechanism that can always operate an intake valve or an exhaust valve in a desired state with high accuracy during operation of the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide an engine control device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
[0009]
Claim 1 The described invention is a control device for an internal combustion engine including a variable valve mechanism that makes an operation state of an intake valve or an exhaust valve variable,
A sensor that emits an output according to the operating state;
An actuator for changing the operating state, wherein each of the actuators realizes a known operating state at at least two reference positions;
Learning output detection means for detecting at least two learning outputs emitted from the sensor corresponding to the at least two reference positions;
Correction means for performing offset correction and gain correction of the sensor based on the at least two learning outputs;
Control means for controlling the actuator based on the output of the sensor after correction by the correction means and the operating state of the internal combustion engine,
The control means prohibits the control of the actuator based on the output of the sensor and the operating state of the internal combustion engine until two learning outputs are detected after the internal combustion engine is started, and two learning outputs are detected. After that,
The at least two reference positions include a minimum displacement end position that should be realized by the actuator when the internal combustion engine is idle, and a maximum displacement end position that is located opposite the minimum displacement end position.
Movable condition determining means for determining whether the movable condition of the actuator is satisfied after the internal combustion engine is started;
An actuator maintaining means for maintaining the actuator at the maximum displacement end position until the movable condition is satisfied after the internal combustion engine is started;
A minimum-side control means for controlling the actuator to a minimum-side displacement end position when idle operation is requested for the first time after the movable condition is established,
The learning output detection means includes a first detection means for detecting an output generated from the sensor corresponding to the maximum displacement end position immediately after the movable condition is satisfied, as a first learning output, and the actuator And second detection means for detecting an output generated from the sensor as a second learning output while being controlled to the minimum displacement end position.
[0010]
Claim 2 The described invention is claimed. 1 The control device for an internal combustion engine with a variable valve mechanism according to claim 1, wherein the learning output detection means updates the learning output every time a predetermined learning condition is satisfied during operation of the internal combustion engine. It is characterized by.
[0011]
Claim 3 The described invention is claimed. 2 The control apparatus for an internal combustion engine with a variable valve mechanism described in claim 1, further comprising forcible drive means for forcibly operating the actuator to a predetermined reference position when the predetermined learning condition is satisfied.
[0013]
Claim 4 The described invention is claimed. 3 A control device for an internal combustion engine with a variable valve mechanism described in
An output variable mechanism that varies the output of the internal combustion engine in a state in which the operation states of the intake valve and the exhaust valve are fixed;
When the actuator is forcibly driven by the forcible driving means, output control means for controlling the output variable mechanism so that an output change of the internal combustion engine accompanying the driving is canceled out;
It is characterized by providing.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0015]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. The configuration shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 includes an intake valve 12 and an exhaust valve 14. The intake valve 12 includes a variable valve mechanism 16 that varies the operation state of the intake valve 12 as a drive mechanism. Specifically, the variable valve mechanism 16 is a mechanism that varies the operating angle (valve opening period) of the intake valve 12 and the valve opening phase of the intake valve 12 with respect to the crank angle.
[0016]
A surge tank 20 communicates with the intake port 18 of the internal combustion engine 10. Further, an intake passage 22 is in communication with the surge tank 20. An electronic control throttle 24 is disposed inside the intake passage 22. An intake pipe internal pressure sensor 26 is inserted into the surge tank 20. Both the electronic control throttle 24 and the intake pipe internal pressure sensor 26 are connected to an ECU (Electronic Control Unit) 30.
[0017]
The ECU 30 is an electronic control unit that controls the operating state of the internal combustion engine 10. In addition to the electronic control throttle 24 and the intake pipe internal pressure sensor 26, an actuator 44 and a cam position sensor 32 (both described later) included in the variable valve mechanism 16 are connected to the ECU 30. Further, the ECU 30 includes a brake sensor 34 that is turned on when the brake pedal is depressed, an IG switch 36 that is turned on in conjunction with the operation of the ignition key, an NE sensor 38 that generates an output corresponding to the engine speed, and an accelerator pedal. An idle switch 40 that is turned on when is opened is connected.
[0018]
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining an example of the configuration of the variable valve mechanism 16. In the example shown in FIG. 2, the variable valve mechanism 16 includes an actuator 44 disposed at one end of the camshaft 42. The actuator 44 includes an oil control valve (OCV) 46 controlled by the ECU 30, and the oil is selectively supplied to one of the hydraulic chambers 48 and 50 by the OCV 46, thereby moving the cam shaft 42 in the axial direction thereof. Can be made.
[0019]
A plurality of three-dimensional cams 52 corresponding to individual cylinders of the internal combustion engine are fixed to the camshaft 42. The three-dimensional cam 52 is configured such that the height of the nose and the phase of the peak point of the nose change continuously according to the position of the camshaft 42 in the axial direction. More specifically, the three-dimensional cam 52 drives the intake valve 12 at the highest nose position when the camshaft 42 moves to the right displacement end position in FIG. 2, and the camshaft 42 is displaced to the left in FIG. The intake valve 12 is driven at the lowest nose position when moved to the end position, and the valve opening timing of the intake valve 12 is always constant regardless of the axial position of the camshaft 42. Yes.
[0020]
Therefore, according to the variable valve mechanism 16, by driving the actuator 44, the intake valve 12 can be changed without changing the valve opening timing of the intake valve 12 as indicated by the reference numeral (1) in FIG. 3. The valve opening period and the lift amount can be appropriately changed. Hereinafter, the position of the actuator 44 having the camshaft 42 as the right displacement end position described above (the position at which the maximum operating angle is achieved in the present embodiment) is referred to as “maximum side displacement end position”, and the camshaft 42 is described above. The position of the actuator 44 that is the left displacement end position (the position that achieves the minimum operating angle in this embodiment) is referred to as the “minimum side displacement end position”.
[0021]
In the present embodiment, the variable valve mechanism 16 further incorporates a rotation actuator (not shown) that rotates the camshaft 42 toward the advance side and the retard side with respect to the crank angle. Therefore, according to the variable valve mechanism 16, as indicated by the reference numeral (2) in FIG. 3, the relationship between the lift amount of the intake valve 12 and the crank angle is independent of the operating angle of the intake valve. It can be changed appropriately.
[0022]
In the configuration shown in FIG. 2, a cam position sensor 32 is disposed at the end of the camshaft 42. FIG. 4 shows an enlarged view of the cam position sensor 32. As shown in FIG. 4, the cam position sensor 32 includes a core 56 having a magnetic body 54 at the tip, and a coil 58 surrounding the core 56. The core 56 and the coil 58 constitute an operating transformer type non-contact stroke sensor. The core 56 is fixed to the end of the camshaft 42 (see FIG. 2). Therefore, the cam position sensor 32 generates an output corresponding to the position of the cam shaft 42 in the axial direction.
[0023]
FIG. 5 shows the relationship between the stroke of the cam position sensor 32 and the output. FIG. 6 shows the relationship between the stroke of the cam position sensor 32, that is, the stroke in the axial direction of the camshaft 42 and the operating angle of the three-dimensional cam 52. As shown in these drawings, the relationship between the cam position sensor 32 and the stroke and the relationship between the stroke and the operating angle are uniquely determined. Therefore, the ECU 30 can detect the operating angle of the three-dimensional cam 52 based on the output of the cam position sensor 32.
[0024]
FIG. 7 is a diagram for explaining the contents of intake valve control performed by the ECU 30 in the present embodiment. In FIG. 7, a line denoted by reference numerals (3) to (6) is an equiangular line of the operating angle that the intake valve 12 should realize. Here, these equiangular lines (3)-(6) represent larger working angles as the number increases.
[0025]
The ECU 30 stores in advance as a map the relationship shown in FIG. 7, that is, the relationship between the equiangular line of the operating angle to be given to the intake valve 12 and the operating state of the internal combustion engine (engine speed NE and required torque). Yes. Then, the ECU 30 determines a target value of the operating angle according to the engine speed and the required torque based on the map. As a result, in the system of this embodiment, the target value of the operating angle is set to a small value during low load operation where the engine speed is low and the required torque is small, while on the other hand, during high load operation where the engine speed is high and the required torque is large. The target value of the operating angle is set to a large value.
[0026]
After determining the target value of the operating angle as described above, the ECU 30 drives the actuator 44 so that the target value is realized. More specifically, the ECU 30 drives the actuator 44 so that the stroke detected by the cam position sensor 32 becomes a value corresponding to the target operating angle. Therefore, in the system of this embodiment, in order to control the operating angle of the intake valve 12 to the target value with high accuracy, the output of the cam position sensor 32 should correspond to the operating angle of the intake valve 12 with high accuracy. is necessary.
[0027]
By the way, the output of the cam position sensor 32 may shift to the high output side or the low output side with respect to the reference output to be originally output due to individual differences of the sensors or variations in the attachment position ( (See FIG. 8). Further, the output gain of the cam position sensor 32 may be larger or smaller than the reference gain that should be originally realized due to individual differences of sensors, temperature changes of the sensors, and the like (see FIG. 9). .
[0028]
For this reason, in order to always control the operating angle of the intake valve 12 to a desired angle with high accuracy during the operation of the internal combustion engine 10, it is possible to remove the influence of the shift and gain deviation described above from the output of the cam position sensor 32. is necessary. Hereinafter, with reference to FIG. 10, the contents of processing executed by the system of the present embodiment to realize the above-described function will be described.
[0029]
FIG. 10 is a flowchart of a learning routine that is executed by the ECU 30 in order to learn the output characteristics of the cam position sensor 32 in the present embodiment. The routine shown in FIG. 10 is a routine that is repeatedly activated every predetermined time (for example, 8 msec).
[0030]
In the routine shown in FIG. 10, first, it is determined whether or not the movable condition of the variable valve mechanism 16 is satisfied (step 100).
In the present embodiment, since the variable valve mechanism 16 is driven by hydraulic pressure, the movable condition is that the oil temperature exceeds 30 ° C. from the viewpoint of ensuring the driving stability. For this reason, in this step 100, when the condition of oil temperature> 30 ° C. is satisfied, it is determined that the movable condition is satisfied.
[0031]
If it is determined in step 100 that the movable condition of the variable valve mechanism 16 has not yet been established, the fixed working angle operation is performed thereafter (step 102).
The fixed working angle operation is an operation in a mode in which the internal combustion engine 10 is operated in a state where the working angle of the intake valve 12 is fixed to a predetermined value. In the present embodiment, the fixed working angle operation is specifically performed in a state where the actuator 44 shown in FIG. 2 is fixed at the maximum displacement end position. Therefore, the internal combustion engine 10 is operated in a state where the operating angle of the intake valve 12 is maximized until the movable condition of the variable valve mechanism 16 is satisfied.
[0032]
In the routine shown in FIG. 10, if it is determined in step 100 that the movable condition of the variable valve mechanism 16 is satisfied, it is then determined whether the establishment is determined for the first time after the IG switch is turned on. (Step 104).
[0033]
As a result, when it is determined that the movable condition is established for the first time after the IG switch is turned on, the actuator 44 is driven to the maximum displacement end position in order to maximize the operating angle of the intake valve 12. (Step 106).
As described above, in this embodiment, the actuator 44 is fixed at the maximum displacement end position until the movable condition is satisfied. Accordingly, the position of the actuator 44 does not substantially change even when the processing of step 106 is executed. For this reason, the output of the internal combustion engine 10 does not change at all before and after the execution of step 106. That is, according to the series of processes described above, it is possible to create a state in which the actuator 44 is controlled to the maximum displacement end position without changing the output of the internal combustion engine 10.
[0034]
After the actuator 44 is controlled to the maximum displacement end position, in the routine shown in FIG. 10, the sensor output corresponding to that position (the output of the cam position sensor 32) is learned (step 108).
[0035]
Next, it is determined whether a condition for switching the position of the actuator 44 from the maximum displacement end position to the minimum displacement end position is satisfied (step 110).
The minimum displacement end position is a position where the operating angle of the intake valve 12 is minimized. This minimum working angle is a working angle to be used when the load of the internal combustion engine 10 is sufficiently small as shown in FIG. For this reason, in step 110, when the idling operation is requested for the internal combustion engine 10, more specifically, the idling switch is turned off (the accelerator pedal is released) and the brake pedal is depressed. If it is determined that the above switching condition is satisfied, it is determined.
[0036]
In the routine shown in FIG. 10, the processing of step 110 is repeatedly executed until the above switching condition is satisfied. If it is determined in step 110 that the switching condition is satisfied, then the actuator 44 is driven to the minimum displacement end position in order to minimize the operating angle of the intake valve 12 (step 112).
[0037]
As described above, in the present embodiment, the process of step 112 is executed under a situation where idle operation is requested. That is, under the situation where the working angle of the intake valve 12 is inherently minimized, processing for minimizing the working angle is performed. For this reason, according to the series of processes described above, it is possible to create a state in which the actuator 44 is controlled to the minimum displacement end position without giving the driver an uncomfortable feeling with respect to the output of the internal combustion engine 10.
[0038]
After the actuator 44 is controlled to the minimum displacement end position, in the routine shown in FIG. 10, the sensor output corresponding to that position (the output of the cam position sensor 32) is learned (step 114).
[0039]
According to the series of processes described above, after the movable condition of the variable valve mechanism 16 is established, the cam position sensor 32 corresponding to the maximum displacement end position is not given to the driver with respect to the output of the internal combustion engine 10. And the output of the cam position sensor 32 corresponding to the minimum displacement end position can be learned. Hereinafter, the former is referred to as “maximum learning value” and the latter is referred to as “minimum learning value”.
[0040]
The maximum displacement end position is a position that creates a known state in which the operating angle of the intake valve 12 is maximized, that is, one of the reference positions in the actuator 44. The maximum learning value learned in step 108 is the output of the cam position sensor 32 corresponding to the reference position.
[0041]
Similarly, the minimum displacement end position is a position that creates a known state in which the operating angle of the intake valve 12 is minimized, that is, a second reference position in the actuator 44. The minimum learning value learned in step 114 is the output of the cam position sensor 32 corresponding to the second reference position.
[0042]
In the present embodiment, the ECU 30 stores characteristics as indicated by bold lines in FIG. 8 or FIG. 9, that is, characteristics of the reference output of the cam position sensor 32. According to this characteristic, when the actuator 44 is at the maximum displacement end position, the reference value of the output to be emitted from the cam position sensor 32 (hereinafter referred to as “maximum reference value”), and the actuator 44 is the minimum. A reference value (hereinafter referred to as “minimum side reference value”) of an output to be emitted from the cam position sensor 32 when the side displacement end position is set can be known.
[0043]
When the maximum reference value and the minimum reference value are known, the shift amount of the output of the cam position sensor 32 and the gain shift amount are detected by comparing them with the maximum learning value and the minimum learning value. Can do. Therefore, according to the system of the present embodiment, after the movable condition of the variable valve mechanism 16 is established, the shift amount and the gain shift amount superimposed on the output of the cam position sensor 32 at that time are accurately detected. be able to.
[0044]
In the routine shown in FIG. 10, when it is determined in step 104 that the movable condition is not established for the first time after the IG switch is turned on, the variable working angle operation is performed thereafter (step 116). .
The variable working angle operation is an operation in a mode in which the working angle of the intake valve 12 is appropriately changed according to the operating state of the internal combustion engine 10. In the present embodiment, the variable working angle operation is specifically performed so that the working angle of the intake valve 12 becomes a value adapted to the map shown in FIG. 7 based on the engine speed NE and the torque generated by the internal combustion engine 10. This is realized by controlling the actuator 44. A method for controlling the actuator 44 during execution of the variable working angle operation will be described in detail later with reference to FIG.
[0045]
In the routine shown in FIG. 10, it is determined whether or not the operation angle of the intake valve 12 is required to be minimized following the processing of step 116, more specifically, whether the internal combustion engine 10 is in an idle state. (Step 118).
[0046]
As a result, when it is determined that the internal combustion engine 10 is not in an idle state, the current routine is terminated without any further processing. On the other hand, when it is determined that the internal combustion engine 10 is in the idle state, it is determined whether or not a predetermined calibration condition is satisfied (step 120).
[0047]
The output characteristics (shift amount, gain deviation) of the cam position sensor 32 may change due to a temperature change or the like while the operation of the internal combustion engine 10 is continued. Therefore, in order to maintain high cam position detection accuracy by the cam position sensor 32, it is effective to update the maximum learning value and the minimum learning value at an appropriate timing during the operation of the internal combustion engine 10. .
[0048]
In the system of this embodiment, when the internal combustion engine 10 is in an idle state, those learning values are updated. The above-described calibration conditions are conditions determined so as to be satisfied particularly at the timing when the maximum learning value is to be updated. Therefore, when it is determined in step 120 that the calibration condition is not satisfied, the update process of the minimum learning value is performed thereafter, and on the other hand, it is determined that the calibration condition is satisfied. Then, the update process of the maximum learning value is performed.
[0049]
In this embodiment, for example, the elapsed time from the time when the maximum learning value was last updated has reached a predetermined time, the travel distance from that time has reached a predetermined distance, or from that time The fact that the integrated intake air amount has reached a predetermined amount can be used as a calibration condition. According to such a calibration condition, it is possible to appropriately update both the maximum learning value and the minimum learning value at appropriate intervals.
[0050]
If it is determined in step 120 that the calibration condition is not satisfied in the routine shown in FIG. 10, specifically, the actuator 44 is then controlled to the minimum displacement end position (step 122).
[0051]
Next, the minimum learning value is updated based on the output generated from the cam position sensor 32 in that state (step 124).
[0052]
The minimum displacement end position realized by the process of step 122 is a position that the actuator 44 should originally realize during the idling operation of the internal combustion engine 10. Therefore, according to the above-described series of processing, during operation of the internal combustion engine 10, the actuator 44 is controlled to the minimum displacement end position (reference position) without causing any unnatural fluctuations in the output, and the driver The minimum learning value can be updated without causing any sense of incongruity.
[0053]
If it is determined in step 120 that the calibration condition is satisfied in the routine shown in FIG. 10, then the actuator 44 is controlled to the maximum displacement end position (step 126) and the electronic control throttle 24 is set to a predetermined value. The valve is closed to the opening degree (step 128).
[0054]
Next, the maximum learning value is updated based on the output generated from the cam position sensor 32 in that state (step 130).
[0055]
In the system of the present embodiment, the intake pipe pressure PM is normally set to a pressure close to atmospheric pressure by opening the electronic control throttle 24 sufficiently large. In addition, the intake air amount is controlled by appropriately controlling the operating angle (valve opening period) of the intake valve 12. Such control is effective in suppressing the pumping loss of the internal combustion engine 10 and improving its fuel consumption characteristics.
[0056]
According to the process of step 126, the operating angle of the intake valve 12 is controlled to the maximum by controlling the actuator 44 to the maximum displacement end position. If this control is performed while the electronic control throttle 24 is largely opened, the intake air amount increases, and as a result, the output of the internal combustion engine 10 increases rapidly. In step 128, in order to suppress such an output change of the internal combustion engine 10, the electronic control throttle 24 is set to a predetermined opening degree so that the intake air amount does not increase with the increase of the operating angle of the intake valve 12. The valve is closed. For this reason, according to the processing of steps 126 to 130 described above, the maximum learning value can be updated without greatly changing the output during the idling operation of the internal combustion engine 10.
[0057]
As described above, according to the routine shown in FIG. 10, during operation of the internal combustion engine 10, both the maximum learning value and the minimum learning value are set at appropriate intervals without giving the driver a sense of incongruity with respect to the output. It can be updated at. For this reason, according to the system of the present embodiment, even if the characteristics of the cam position sensor 32 change due to a temperature change or the like, the maximum learning value and the minimum learning value can appropriately follow the change. it can.
[0058]
Next, with reference to FIG. 11, the actuator 44 is driven using the maximum learning value and the minimum learning value, more specifically, with respect to the main part of the processing executed by the ECU 30 to realize the variable working angle operation. A series of processes to be performed for this purpose will be described.
[0059]
In the course of the routine shown in FIG. 11, the ECU 30 detects the output of the cam position sensor 32 (step 200).
The output detected at this time is a result of superimposing a shift due to variations in sensor mounting position or the like, or a gain shift due to a temperature change or the like.
[0060]
Next, the maximum learning value and the minimum learning value learned by the routine shown in FIG. 10 are read (step 202).
[0061]
Next, the cam position is calculated based on the sensor output detected in step 200 and the maximum and minimum learning values read in step 202 (step 204).
[0062]
Specifically, in step 204, first, the output gain of the cam position sensor 32, that is, the slope of the output change with respect to the change in the stroke, is obtained based on the maximum learning value and the minimum learning value. Next, a correction coefficient for matching the inclination with the inclination of the reference output stored in the ECU 30 is obtained. Next, the shift amount superimposed on the output of the cam output sensor 32 is detected based on the difference between the maximum learning value and the maximum reference value or the difference between the minimum learning value and the minimum reference value. Once the correction coefficient and the shift amount are obtained, the output of the cam position sensor 32 is then corrected based on these values so that the effects of the output shift and gain deviation are offset. As a result, an output to be output when the cam position sensor 32 exhibits the reference output characteristic is obtained as a correction output. Then, the cam position (stroke) is calculated based on the correction output thus obtained and the reference output map stored in advance in the ECU 30 (see FIGS. 8 and 9).
[0063]
In the routine shown in FIG. 11, next, the actuator 44 is driven so that the cam position calculated in step 204 approaches the target cam position (step 206).
[0064]
While the variable working angle operation is being executed, the series of processes described above are repeatedly executed at predetermined time intervals. Further, the learning value read in step 202 is appropriately updated at an appropriate interval after the internal combustion engine 10 is started by the routine shown in FIG. For this reason, according to the system of the present embodiment, the intake valve is always accurately and accurately executed during the variable working angle operation regardless of the variation in the mounting position of the cam position sensor 32 or the occurrence of gain deviation due to temperature change. The 12 working angles can be continuously controlled to a desired angle.
[0065]
By the way, in Embodiment 1 mentioned above, although the cam position sensor 32 is limited to an operation | movement transformer type sensor, this invention is not limited to this. The cam position sensor 32 may be, for example, a contact type stroke sensor such as a potentiometer. When the actuator that drives the cam shaft 42 includes a rotating machine such as a motor or a speed reducer, the cam position sensor may be configured by an angle sensor that detects the rotation angle of the rotating machine.
[0066]
In the first embodiment described above, the operating angle of the intake valve 12 is maximized until the movable condition of the variable valve mechanism 16 is satisfied in step 102 in the routine shown in FIG. Is not limited to this. That is, the working angle given to the intake valve 12 before the movable condition of the variable valve mechanism 16 is satisfied is a general angle that is expected to be most commonly used under such operating conditions. Also good.
[0067]
When the above general angle is used, it is necessary to change the operating angle of the intake valve 12 from the general angle to the maximum operating angle immediately after the movable condition is established. In this case, in addition to the processing in step 106, processing similar to that in step 128, that is, processing for appropriately closing the electronic control throttle 24 may be executed to suppress changes in the output of the internal combustion engine 10.
[0068]
In the first embodiment described above, since the cam position sensor 32 shows a linear output change with respect to the stroke change, the learning value is acquired only at the two positions of the minimum displacement end position and the maximum displacement end position. However, the number of positions from which learning values are acquired is not limited to this. In other words, if the actuator that changes the operating angle has a reference position that can create a known operating state in addition to the maximum displacement end position and the minimum displacement end position, learning is performed at three or more reference positions. It is good also as acquiring a value.
[0069]
In Embodiment 1 described above, the variable valve mechanism 16 is used as a mechanism for changing the operating angle of the intake valve 12, but the present invention is not limited to this, and the variable valve mechanism 16 is not limited thereto. May be used as a mechanism for changing the operating angle of the exhaust valve 14.
[0070]
Further, in the first embodiment described above, the shift amount and gain deviation of the sensor that detects the operating angle (strictly, the cam position) of the intake valve 12 are targeted for correction, but the correction target is such a sensor. It is not limited to output. That is, according to the present invention, the shift amount and gain deviation of the sensor that detects the phase and lift amount of the intake valve 12 and the exhaust valve 14 may be corrected.
[0071]
Further, in the above-described first embodiment, after the movable condition of the variable valve mechanism 16 is established, first, the maximum learning value is learned (steps 106 and 108), and then the minimum is obtained when idle operation is requested. The side learning value is learned (steps 110 to 114). However, the method of acquiring the maximum learning value and the minimum learning value immediately after the above movable condition is satisfied is not limited to this. For example, if the internal combustion engine 10 is in idle operation when the movable condition of the variable valve mechanism 16 is established, the minimum learning value is first obtained at that time, and then the maximum is waited for the idle operation to exit. On the other hand, when the internal combustion engine 10 is not in idle operation at the time when the movable condition is satisfied, the maximum learning value is first acquired at that time, and then waiting for idle operation to be performed. The minimum learning value may be acquired. Even with such a method, both the maximum learning value and the minimum learning value can be acquired without causing a large change in the output of the internal combustion engine 10.
[0072]
Further, in the first embodiment described above, a technique for forcibly driving the actuator 44 to a desired reference position (maximum displacement end position) and controlling the electronic control throttle 24 (see steps 126 and 128), Although two or more learning values are used in combination with a learning technique, the present invention is not limited to this. That is, the former technique may be used in combination with a technique of learning only one learning value and correcting only the shift amount of the sensor output based on the learning value.
[0073]
In the first embodiment described above, when the actuator 44 is forcibly driven to a desired reference position (maximum displacement end position), the electronic control throttle 24 is closed to reduce the output fluctuation of the internal combustion engine 10. Although it is suppressed, the method of suppressing the output fluctuation is not limited to this. For example, it is possible to suppress an output change accompanying the forced drive of the actuator 44 by changing the ignition timing or by changing the fuel injection amount.
[0074]
In the first embodiment described above, the operating angle (ie, cam position) of the intake valve 12 is the above-mentioned claim. 1 In the “operating state” described above, the cam position sensor 32 is the claim. 1 It corresponds to each “sensor” described. Further, the ECU 30 executes the processing of steps 108, 114, 124, and 130, thereby making the claim. 1 The "learning output detection means" described above executes the processing of step 204, wherein 1 The "correction means" described above executes the process of step 206, and thereby 1 Each of the “control means” described is realized.
[0075]
Further, in the above-described first embodiment, the ECU 30 executes the processing of steps 100 to 116 described above, thereby making the claim. 1 The described “control means” is realized.
[0077]
Further, in the above-described first embodiment, the ECU 30 executes the process of step 100 described above, thereby making the above-mentioned claim. 1 The above-mentioned “movable condition determining means” executes the processing of steps 100 and 102 described above. 1 The above-mentioned “actuator maintaining means” executes the processing of steps 110 and 112 described above. 1 The "minimum side control means" described above executes the process of the step 108, so that the claim is made. 1 The "first detecting means" described above executes the process of step 114, wherein 1 The “second detection means” described is realized.
[0078]
In the first embodiment described above, the ECU 30 executes the processing of steps 118, 124, and 130 described above. 2 The described “learning output detection means” is realized.
[0079]
Further, in the first embodiment described above, the ECU 30 executes the process of step 126 described above, so that 3 The described “forced driving means” is realized.
[0081]
In the first embodiment described above, the electronic control throttle 24 corresponds to the “output variable mechanism” described in claim 5, and the ECU 30 executes the process of step 128 described above. 4 The described “output control means” is realized.
[0082]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
According to the first aspect of the present invention, sensor outputs corresponding to at least two reference positions that realize a known operation state can be detected as a learning output. According to these learning outputs, it is possible to detect the offset amount of the sensor output and the shift amount of the gain and correct them. According to the present invention, the operation state of the intake valve or the exhaust valve can be appropriately controlled based on the sensor output corrected in this way.
[0083]
Also, Claim 1 According to the described invention, after the internal combustion engine is started, control of the operation state of the intake valve or the exhaust valve based on the operation state of the internal combustion engine is prohibited until learning about the sensor output is completed. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent the intake valve or the exhaust valve from being controlled to an inappropriate state due to variations in sensor output or the like.
[0085]
Also, Claim 1 According to the described invention, the actuator is fixed at the maximum displacement end position before the movable condition is satisfied, and learning corresponding to the maximum displacement end position is performed immediately after the movable condition is satisfied. For this reason, according to the present invention, learning corresponding to the maximum displacement end position can be executed without causing output fluctuation of the internal combustion engine before and after the movable condition is established.
[0086]
Claim 2 According to the described invention, the learning output can be repeatedly updated during the operation of the internal combustion engine. For this reason, according to the present invention, the sensor output after correction can always be maintained at an appropriate value following the variation in the sensor output caused by a temperature change or the like.
[0087]
Claim 3 According to the described invention, the learning output can be forcibly obtained by forcibly driving the actuator.
[0088]
Claim 4 According to the described invention, while the actuator is forcibly driven, the variable output mechanism can be controlled so that the change in the output of the internal combustion engine accompanying the drive is canceled out. For this reason, according to the present invention, it is possible to forcibly obtain a learning output without accompanying an output change of the internal combustion engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an overview of a system according to a first embodiment of the present invention;
2 is a diagram for explaining a configuration of a variable valve mechanism provided in the internal combustion engine shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a view for explaining the function of the variable valve mechanism shown in FIG. 2;
4 is an enlarged view of a configuration of a cam position sensor provided in the variable valve mechanism shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing output characteristics of the cam position sensor shown in FIG.
6 is a diagram showing a relationship between a stroke realized by the variable valve mechanism shown in FIG. 2 and an intake valve operating angle. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing the working angle of the intake valve to be realized in the system of Embodiment 1 in relation to the engine speed and the engine torque.
FIG. 8 is a diagram for explaining an influence of a shift superimposed on an output of a cam position sensor.
FIG. 9 is a diagram for explaining an influence of a gain shift superimposed on an output of a cam position sensor.
FIG. 10 is a flowchart of a routine that is executed in order to learn the output characteristics of the cam position sensor in the system according to the first embodiment.
FIG. 11 is a flowchart showing the contents of a series of processing executed to control the operating angle of the intake valve in the system of the first embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Internal combustion engine
12 Intake valve
14 Exhaust valve
16 Variable valve mechanism
24 Electronically controlled throttle
30 ECU (Electronic Control Unit)
32 Cam position sensor
42 Camshaft
44 Actuator
52 3D cam

Claims

A control device for an internal combustion engine comprising a variable valve mechanism that varies an operating state of an intake valve or an exhaust valve,
A sensor that emits an output according to the operating state;
An actuator for changing the operating state, wherein each of the actuators realizes a known operating state at at least two reference positions;
Learning output detection means for detecting at least two learning outputs emitted from the sensor corresponding to the at least two reference positions;
Correction means for performing offset correction and gain correction of the sensor based on the at least two learning outputs;
Control means for controlling the actuator based on the output of the sensor after correction by the correction means and the operating state of the internal combustion engine,
The control means prohibits the control of the actuator based on the output of the sensor and the operating state of the internal combustion engine until two learning outputs are detected after the internal combustion engine is started, and two learning outputs are detected. After that,
The at least two reference positions include a minimum displacement end position that should be realized by the actuator when the internal combustion engine is idle, and a maximum displacement end position that is located opposite the minimum displacement end position.
Movable condition determining means for determining whether the movable condition of the actuator is satisfied after the internal combustion engine is started;
An actuator maintaining means for maintaining the actuator at the maximum displacement end position until the movable condition is satisfied after the internal combustion engine is started;
A minimum-side control means for controlling the actuator to a minimum-side displacement end position when idle operation is requested for the first time after the movable condition is established,
The learning output detection means includes a first detection means for detecting an output generated from the sensor corresponding to the maximum displacement end position immediately after the movable condition is satisfied, as a first learning output, and the actuator Control of an internal combustion engine with a variable valve mechanism, comprising: second detection means for detecting an output generated from the sensor as a second learning output while being controlled to the minimum displacement end position. apparatus.

The learning output detecting means, during the operation of the internal combustion engine, each time the predetermined learning condition is satisfied, a variable valve mechanism with an internal combustion engine according to claim 1, wherein the updating of the output the learning Control device.

3. The control apparatus for an internal combustion engine with a variable valve mechanism according to claim 2 , further comprising forcible drive means for forcibly operating the actuator to a predetermined reference position when the predetermined learning condition is satisfied.

An output variable mechanism that varies the output of the internal combustion engine in a state in which the operation states of the intake valve and the exhaust valve are fixed;
When the actuator is forcibly driven by the forcible driving means, output control means for controlling the output variable mechanism so that an output change of the internal combustion engine accompanying the driving is canceled out;
The control apparatus for an internal combustion engine with a variable valve mechanism according to claim 3 .