JP4792952B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、多気筒内燃機関の制御装置に関し、さらに詳しくは、各気筒に設けられた機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関に適用される制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a multi-cylinder internal combustion engine, and more particularly, to a control device applied to an internal combustion engine provided with a variable valve mechanism that varies a valve characteristic of an engine valve provided in each cylinder.
自動車等に搭載される内燃機関(以下、エンジンともいう)の出力増加・燃費の改善・排気エミッションの向上などを目的として、バルブタイミング(開閉時期)、バルブリフト量、作用角(開弁期間)などの機関バルブ(吸気バルブ・排気バルブ)のバルブ特性を可変とする可変動弁機構が知られている。 Valve timing (open / close timing), valve lift amount, working angle (valve opening period) for the purpose of increasing the output of internal combustion engines (hereinafter also referred to as engines) mounted on automobiles, improving fuel efficiency, and improving exhaust emissions. 2. Description of the Related Art A variable valve mechanism that varies the valve characteristics of engine valves (intake valves / exhaust valves) is known.
可変動弁機構の一例として、内燃機関に固定された円筒状のロッカシャフトと、このロッカシャフト内に軸方向に移動可能な状態で配設されたコントロールシャフトと、ロッカシャフト上に設けられ、機関バルブの作用角及びバルブリフト量を連続的に変更する可変バルブリフト機構とを備えたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As an example of a variable valve mechanism, a cylindrical rocker shaft fixed to an internal combustion engine, a control shaft disposed in an axially movable state within the rocker shaft, and an engine provided on the rocker shaft A mechanism including a variable valve lift mechanism that continuously changes the valve operating angle and the valve lift amount has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この種の可変動弁機構を備えた多気筒内燃機関において、気筒間のばらつきの検出に関する技術として、気筒間の吸入空気量ばらつきを検出する方法がある(例えば、特許文献2参照)。 In a multi-cylinder internal combustion engine equipped with this type of variable valve mechanism, there is a method for detecting variations in intake air amount between cylinders as a technique for detecting variations between cylinders (see, for example, Patent Document 2).
この特許文献2に記載の方法では、(1)燃料カット時やクランキング時には気筒内で燃焼が発生しておらず、燃焼による回転変動の影響を受けない点を考慮し、燃料カット時やクランキング時を検出実行条件として気筒間の吸入空気量ばらつきを検出することで検出精度を高めている。(2)減速運転時では低リフトであり目標リフトに対する実リフトのばらつきが大きくなる点を考慮し、減速運転時に気筒間の吸入空気量ばらつきを検出することで検出精度を高めている。(3)機関回転数が低くなるほど1サイクルの時間が長くなり、ばらつき検出のためのサンプリング回数を多くすることができる点を利用し、機関回転数が所定回転速度以下のときに気筒間の吸入空気量ばらつきを検出することで検出精度を高めている。
ところで、上記した可変動弁機構を備えた多気筒内燃機関では、可変動弁機構の寸法公差や組み付け公差、コントロールシャフトの熱膨張(軸方向の膨張)などの要因により、気筒間において作用角がばらつくことがある。気筒間で作用角のばらつきがあると、アイドリングやパーシャル域等において内燃機関の運転状態が不安定となり、トルク特性や排気ガス特性等の出力特性に影響が及ぶため、気筒間の作用角ばらつきを検出して可変動弁機構の補正等を行う必要がある。 By the way, in a multi-cylinder internal combustion engine equipped with the above-described variable valve mechanism, the working angle between cylinders may vary due to factors such as dimensional tolerance and assembly tolerance of the variable valve mechanism and thermal expansion (axial expansion) of the control shaft. May vary. If there is a variation in operating angle between cylinders, the operating state of the internal combustion engine becomes unstable in idling or partial areas, which affects output characteristics such as torque characteristics and exhaust gas characteristics. It is necessary to detect and correct the variable valve mechanism.
気筒間の作用角ばらつきを検出する条件として、運転状態が安定しているアイドリング運転時などを挙げることができる。しかし、アイドリング域などの運転領域つまり機関回転数、負荷及びブースト圧pmなどが小さい運転領域では、気筒間の吸入空気量の差が小さくて、気筒間の作用角ばらつきを精度良く検出することができない。 As a condition for detecting the variation in the operating angle between the cylinders, an idling operation in which the operation state is stable can be cited. However, in the operation region such as the idling region, that is, the operation region where the engine speed, the load, the boost pressure pm, and the like are small, the difference in the intake air amount between the cylinders is small, and the variation in the working angle between the cylinders can be accurately detected. Can not.
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、機関バルブの作用角を可変とする可変動弁機構を備えた多気筒内燃機関において、気筒間の作用角ばらつきを精度良く検出することができ、内燃機関の燃焼状態を安定させることが可能な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 in a multi-cylinder internal combustion engine having a variable valve mechanism that makes the working angle of an engine valve variable, it is possible to accurately detect variation in working angle between cylinders. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of stabilizing the combustion state of the internal combustion engine.
本発明では、図14に示すように、機関回転数(エンジン回転数)が高くなると、ブースト圧pmが高くなり、気筒間のA/Fの差つまり吸入空気量のばらつきが増大する点に着目し、気筒間の作用角ばらつきの検出時のみ機関回転数を高くすることにより、気筒間の吸入空気量の差を大きくすることで、作用角ばらつきの検出性を高めている点に特徴がある。 In the present invention, as shown in FIG. 14, when the engine speed (engine speed) increases, the boost pressure pm increases, and the difference in A / F between cylinders, that is, the variation in intake air amount increases. The feature is that the detection of the variation in the working angle is improved by increasing the difference in the intake air amount between the cylinders by increasing the engine speed only when detecting the variation in the working angle between the cylinders. .
−解決手段−
具体的に、本発明は、複数の気筒にそれぞれ設けられた機関バルブの作用角を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関に適用される制御装置であって、前記複数の気筒間の作用角ばらつきを検出する検出手段と、前記気筒間の作用角ばらつきを検出するときに、前記内燃機関の運転状態を変更して機関回転数を高くする制御を実行する制御手段とを備えていることを特徴としている。
-Solution-
Specifically, the present invention is a control device applied to an internal combustion engine having a variable valve mechanism that varies the operating angle of an engine valve provided in each of a plurality of cylinders. Detection means for detecting variation in operating angle, and control means for executing control for increasing the engine speed by changing the operating state of the internal combustion engine when detecting variation in operating angle between the cylinders. It is characterized by that.
この特定事項により、例えばアイドリング運転時などの作用角ばらつきが小さい状況であっても、気筒間の作用角ばらつきを検出するときにのみ機関回転数を高くすることで、作用角ばらつきを大きくすることができ、気筒間の作用角ばらつきを精度良く検出することが可能になる。そして、このようにして得られた検出結果に基づいて、可変動弁機構の補正等を行うことにより、アイドリングやパーシャル域等において内燃機関の燃焼状態を安定させることができる。 By this specific matter, even if the operating angle variation is small, such as during idling, the operating angle variation can be increased by increasing the engine speed only when detecting the operating angle variation between cylinders. Therefore, it is possible to accurately detect the variation in the working angle between the cylinders. Then, by correcting the variable valve mechanism based on the detection result thus obtained, it is possible to stabilize the combustion state of the internal combustion engine in an idling or partial region.
本発明において、気筒間の作用角ばらつきを検出する具体的な手段として、内燃機関のクランクシャフトのクランク角を検出するクランクポジションセンサを用い、このクランクポジションセンサの出力から得られるクランク角速度の変動量に基づいて気筒間の作用角ばらつきを検出するという方法を挙げることができる。また、気筒間の作用角ばらつきを検出するタイミングとしては、例えば、内燃機関の機関始動後で完全暖機状態に到達したときに機関回転数を高くして作用角ばらつきを検出するというタイミングを挙げることができる。 In the present invention, a crank position sensor for detecting the crank angle of the crankshaft of the internal combustion engine is used as a specific means for detecting the operating angle variation between the cylinders, and the variation amount of the crank angular speed obtained from the output of the crank position sensor. The method of detecting the working angle variation between cylinders based on the above can be mentioned. The timing for detecting the operating angle variation between the cylinders is, for example, the timing of detecting the operating angle variation by increasing the engine speed when the engine reaches a fully warm-up state after the engine is started. be able to.
本発明によれば、複数の気筒のそれぞれに設けられた機関バルブの作用角を可変とする可変動弁機構を備えた多気筒内燃機関において、気筒間の作用角ばらつきを検出するときに、内燃機関の運転状態を変更して機関回転数を高くするので、気筒間の作用角ばらつきを精度良く検出することができ、アイドリングやパーシャル域等において内燃機関の燃焼状態を安定させることが可能になる。 According to the present invention, in a multi-cylinder internal combustion engine having a variable valve mechanism that varies the operating angle of an engine valve provided in each of a plurality of cylinders, Since the engine speed is increased by changing the engine operating state, it is possible to accurately detect the operating angle variation between the cylinders and to stabilize the combustion state of the internal combustion engine in the idling and partial regions. .
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明を適用するエンジン(内燃機関)、可変動弁機構及びECUについて図1及び図2を参照しながら説明する。 An engine (internal combustion engine), a variable valve mechanism and an ECU to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
−エンジン−
この例のエンジン1は、車両に搭載される直列4気筒ガソリンエンジンであって、シリンダヘッド11と、4つの気筒(シリンダ:#1〜#4)12を有するシリンダブロック13とを備えている。各気筒12(#1〜#4)内にはピストン1aが往復運動が可能な状態で収容されている。ピストン1aはコネクティングロッドを介してクランクシャフト10に連結されており、ピストン1aの往復運動がコネクティングロッドによってクランクシャフト10の回転へと変換される。
-Engine-
The
エンジン1のシリンダヘッド11には、各燃焼室1bに連通する吸気ポート15と排気ポート16とが各気筒12毎に一対ずつ設けられている。また、エンジン1の燃焼室1bには点火プラグ3が各気筒12毎に配置されている。
The
シリンダヘッド11には、各吸気ポート15を開閉する吸気バルブ21と、排気ポート16を開閉する排気バルブ22とがそれぞれ配置されている。各吸気バルブ21にはそれぞれバルブスプリング25が設けられており、そのバルブスプリング25の弾性力によって各吸気バルブ21が吸気ポート15を閉じる方向に付勢されている。また、各排気バルブ22にも同様にバルブスプリング25が設けられている。
The
吸気バルブ21の上方には、各気筒12(#1〜#4)毎に1つの吸気カム23aを有する吸気カムシャフト23が配置されている。吸気カムシャフト23は、複数の支持壁17・・17によって回転自在に支持されている。また、排気バルブ22の上方に、各気筒12毎に1つの排気カム24aを有する排気カムシャフト24が配置されている。排気カムシャフト24は、複数の支持壁18・・18によって回転自在に支持されている。これら吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24はタイミングチェーン14等を介してクランクシャフト10に駆動連結されている。そして、クランクシャフト10の回転がタイミングチェーン14等を介して吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24に伝達され、それら吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24の各回転によって、吸気バルブ21及び排気バルブ22がそれぞれ往復運動する。
Above the
吸気バルブ21の上端部と吸気カム23aとの間、及び、排気バルブ22の上端部と排気カム24aとの間には、それぞれ、ローラ26aを有するロッカアーム26が揺動自在に配置されている。さらに、吸気バルブ21及び排気バルブ22の各上端部の近傍には、それぞれ、油圧式のラッシュアジャスタ27が配置されている。ロッカアーム26には、バルブスプリング25の圧縮反力とラッシュアジャスタ27の押し上げ力が伝達され、これらの伝達力によりロッカアーム26のローラ26aがほぼ上方に付勢されている。このような構造のローラ26aは、排気カム24aに対しては直接接触し、吸気カム23aに対しては後述する可変動弁機構30を介して間接的に接触している。
A
そして、以上のエンジン1において、吸気ポート15に吸気通路が接続されており、エンジン1の外部の空気が吸気通路及び吸気ポート15を通じて燃焼室1b内に取り込まれる。吸気通路には燃料噴射用のインジェクタ2が配置されている。インジェクタ2には、燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、吸気通路に燃料が噴射される。この噴射燃料は吸入空気と混合されて混合気となって各吸気ポート15を通じてエンジン1の燃焼室1bに導入される。燃焼室1bに導入された混合気(燃料+空気)は点火プラグ3にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼室1b内での燃焼・爆発によりピストン1aが往復運動してクランクシャフト10が回転する。なお、エンジン1は、第1気筒#1→第3気筒#3→第4気筒#4→第2気筒#2の順で燃焼・爆発する。
In the
以上のエンジン1の運転状態は後述するECU(電子制御ユニット)にて制御される。
The operating state of the
−可変動弁機構−
以上のようなエンジン1において、吸気カムシャフト23の近傍に可変動弁機構30が設けられている。以下、可変動弁機構30の構成について、図1〜図6を参照して説明する。
-Variable valve mechanism-
In the
可変動弁機構30は、吸気バルブ21の作用角及びバルブリフト量(最大リフト量)を連続的に変更するための機構であって、吸気カムシャフト23の吸気カム23aとロッカアーム26の間に配設されている。
The
ここで、吸気バルブ21の作用角とは、図9に示すように、吸気バルブ21の開弁時期IVOから閉弁時期IVCまでの角度範囲(図9ではクランク角で表現)である。また、バルブリフト量(最大リフト量)は、吸気バルブ21が開弁時において稼動範囲の最も下方まで移動(リフト)したときのバルブ移動量である。これらの作用角及びバルブリフト量は、可変動弁機構30によって互いに同期して変化する。例えば、作用角が小さくなるほどバルブリフト量も小さくなる。また、作用角が小さくなるに従って吸気バルブ21の開弁時期IVOと閉弁時期IVCとが互いに近寄り、開弁期間が短くなって1気筒当りの吸入空気量が少なくなる。
Here, the operating angle of the
可変動弁機構30は、ロッカシャフト31、コントロールシャフト32、アクチュエータ33、及び、可変バルブリフト機構40を備えている。
The
ロッカシャフト31は、吸気カムシャフト23と平行な方向(気筒配列方向、図2の矢印で示すF・R方向)に沿って延びる円筒状の部材であり、シリンダヘッド11に一定間隔ごとに設けられた複数の支持壁17・・17に、軸方向及び周方向への移動が規制された状態で取り付けられている。なお、ロッカシャフト31が延びる方向を「軸方向」という。
The
コントロールシャフト32は、ロッカシャフト31内に軸方向の移動が可能な状態で挿入されている。コントロールシャフト32は、アクチュエータ33によって軸方向(図2、図3に示すF方向またはR方向)に前進・後退される。
The
可変バルブリフト機構40は、気筒数と同数設けられており、ロッカシャフト31に対して各気筒12と対応するように外装されている。この可変バルブリフト機構40は、入力アーム41、出力アーム42、及び、スライダギヤ43を備えている。
The number of variable
入力アーム41は円筒形のハウジング41aを備えている。ハウジング41aの内周面には、後述するスライダギヤ43の入力側ヘリカルスプライン43aに噛み合うヘリカルスプライン41bが形成されている。また、ハウジング41aの外周には、径方向外向きに突出する一対の支持片41c,41cが設けられており、この一対の支持片41c,41cの間にローラ41eが配置されている。ローラ41eは、ロッカシャフト31と平行な回転軸41dによって回転自在に支持されている。
The
入力アーム41の軸方向の両側にはそれぞれ円筒形状の出力アーム42,42が配置されている。各出力アーム42は円筒形のハウジング42aを備えている。ハウジング42aの内周面には、スライダギヤ43の出力側ヘリカルスプライン43bに噛み合うヘリカルスプライン42bが形成されている。また、ハウジング42aの外周には、径方向外向きに突出するノーズ42cが設けられている。このノーズ42cは、略三角形状に加工されており、その一辺が凹状に湾曲するカム面42dとなっている。
これらの入力アーム41及び2つの出力アーム42,42によって区画された内部空間には、スライダギヤ43が配設されている。このスライダギヤ43は、ロッカシャフト31上にコントロールシャフト32と連動して軸方向に移動可能に外装されている。
A
スライダギヤ43は、中心に貫通孔43cを有する略円筒形状に加工されている。スライダギヤ43の軸方向の中央部には、入力アーム41のヘリカルスプライン41bに噛み合う入力側ヘリカルスプライン43aが加工されている。また、スライダギヤ43の軸方向の両端部には、出力アーム42のヘリカルスプライン42bに噛み合う出力側ヘリカルスプライン43bがそれぞれ加工されている。出力側ヘリカルスプライン43bは、入力側ヘリカルスプライン43aに対して外径が小さく形成されている。また、入力側ヘリカルスプライン43aと出力側ヘリカルスプライン43bとは、歯のねじれの向きが互いに逆向きとなるように加工されている。
The
そして、入力アーム41のローラ41eは、シリンダヘッド11に圧縮状態で配設されたロストモーションスプリング50の弾性力によって、常に吸気カム23aへ押し付けられている。一方、出力アーム42のハウジング42aのベース円部分またはノーズ42cのカム面42dには、吸気バルブ21のバルブスプリング25によってロッカアーム26のローラ26aが圧接されている。これにより、吸気カム23aの回転によって入力アーム41が揺動され、この入力アーム41と一体的に揺動する出力アーム42によって、ロッカアーム26を介して吸気バルブ21がリフトされるようになっている。
The
次に、スライダギヤ43と、ロッカシャフト31及びコントロールシャフト32との結合形態について説明する。
Next, the coupling | bonding form of the
スライダギヤ43には、入力側ヘリカルスプライン43aと一方の出力側ヘリカルスプライン43bとの間に、周方向に延びる長孔(貫通孔)43dが設けられている。また、ロッカシャフト31には、スライダギヤ43の周方向の長孔43dと対応する箇所に、軸方向へ延びる長孔(貫通孔)31aが形成されている。さらに、コントロールシャフト32には、ロッカシャフト31の長孔31aに対応する箇所に挿通孔32aが形成されている。
The
そして、ロッカシャフト31をスライダギヤ43の貫通孔43cへ挿入し、スライダギヤ43の長孔43dとロッカシャフト31の長孔31aとが交差した箇所に、係止ピン44を挿入し、この係止ピン44の一端を、ロッカシャフト31内に挿入したコントロールシャフト32の挿通孔32aに固定している。
Then, the
このように組み付けられたスライダギヤ43は、次のように動作する。
The
まず、コントロールシャフト32は、ロッカシャフト31の長孔31aの軸方向の長さの範囲内で、ロッカシャフト31に対して軸方向に移動可能である。また、スライダギヤ43は、係止ピン44と長孔43dとの係合により、コントロールシャフト32に対する軸方向の位置が固定されているので、アクチュエータ33の駆動によりコントロールシャフト32が軸方向に移動すると、これに連動してスライダギヤ43が軸方向に移動する。一方、スライダギヤ43は、長孔43dの周方向の長さの範囲内で、コントロールシャフト32に対し回転可能であるので、入力アーム41に吸気カムシャフト23のトルクが伝達されると、スライダギヤ43は、ロッカシャフト31の回りを揺動する。
First, the
このような可変バルブリフト機構40において、スライダギヤ43の入力側ヘリカルスプライン43aと、入力アーム41のヘリカルスプライン41bとは、互いに噛み合わされることによって支持されている。また同様に、スライダギヤ43の出力側ヘリカルスプライン43bと、出力アーム42のヘリカルスプライン42bとは、互いに噛み合わされて支持されている。
In such a variable
従って、コントロールシャフト32の前進・後退によりスライダギヤ43を軸方向に移動させて、スライダギヤ43と入力アーム41及び出力アーム42,42との軸方向における相対位置を変化させることにより、入力アーム41と出力アーム42とに互いに逆向きのねじり力が付与されることになる。これにより、入力アーム41と出力アーム42とが互いに相対回転し、入力アーム41(ローラ41e)と出力アーム42(ノーズ42c)との相対位相差が変更されるようになっている。
Accordingly, the
このようにして、入力アーム41のローラ41eと出力アーム42のノーズ42cとの相対位相差が変更されると、吸気バルブ21の作用角及びバルブリフト量が変更される。そして、相対位相差が最も小さいとき(可変バルブリフト機構40の周方向において、ローラ41eとノーズ42cとが最も接近した状態にあるとき)、吸気バルブ21の作用角及びバルブリフト量は最も小さくなる。逆に、相対位相差が最も大きいとき(可変バルブリフト機構40の周方向において、ローラ41eとノーズ42cとが最も離れた状態にあるとき)、吸気バルブ21の作用角及びバルブリフト量は最も大きくなる。
Thus, when the relative phase difference between the
そして、この例の可変動弁機構30においては、共通する1本のコントロールシャフト32に各気筒12毎のスライダギヤ43・・43がそれぞれ配置されているので、コントロールシャフト32の軸方向の前進・後退に応じて、全ての気筒12の吸気バルブ21の作用角及びバルブリフト量が同時に変更されるようになっている。
In the
次に、可変動弁機構30の動作について図7及び図8を参照しながら説明する。
Next, the operation of the
図7は、入力アーム41と出力アーム42との相対位相差を最大にする場合の動作説明であって、(A)及び(B)はそれぞれ閉弁状態及び開弁状態を示している。図8は、入力アーム41と出力アーム42との相対位相差を最小にする場合の動作説明図であって、(A)及び(B)はそれぞれ閉弁状態及び開弁状態を示している。
FIG. 7 is an explanation of the operation when the relative phase difference between the
まず、図7を参照して、コントロールシャフト32を最大限までアクチュエータ33から離れる方向(図2、図3の矢印F方向)へ移動させた場合の可変動弁機構30の動作について説明する。
First, the operation of the
図7(A)に示すように、吸気カム23aのベース円部分が入力アーム41のローラ41eに当接しているとき、ロッカアーム26のローラ26aは、出力アーム42のハウジング42aのベース円部分と当接した状態にある。このため、吸気バルブ21はバルブリフト量が「0」の状態(エンジン1の吸気ポート15を閉じた状態)に維持される。
As shown in FIG. 7A, when the base circle portion of the
そして、吸気カムシャフト23の時計方向への回転に伴って入力アーム41のローラ41eが吸気カム23aのリフト部分を通じて押し下げられると、入力アーム41がロッカシャフト31に対して、反時計回り方向(図7(A)の矢印方向)に回動する。また、これに伴って、出力アーム42及びスライダギヤ43が一体となって揺動する。
When the
これにより、出力アーム42のノーズ42cに形成されたカム面42dが、ロッカアーム26のローラ26aに当接し、カム面42dの押圧によってローラ26aが押し下げられる。
As a result, the
一方、図7(B)に示すように、ロッカアーム26のローラ26aがカム面42dにより押圧されているとき、ロッカアーム26がラッシュアジャスタ27との当接部を中心として揺動し、吸気バルブ21が開弁される。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the
以上のように、コントロールシャフト32がアクチュエータ33から離れる方向に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト31の軸心回りにおける入力アーム41のローラ41eと、出力アーム42のノーズ42cとの相対位相差が最大となる。
As described above, when the
これにより、吸気カム23aがローラ41eを最大限に押し下げたとき、ロッカアーム26の揺動量(揺動範囲)が最も大きくなり、吸気バルブ21は最大の作用角及びバルブリフト量で開閉される。
Thereby, when the
次に、図8を参照して、コントロールシャフト32を最大限までアクチュエータ33に近づける方向(図2、図3の矢印R方向)へ移動させた場合の可変動弁機構30の動作について説明する。
Next, with reference to FIG. 8, the operation of the
図8(A)に示すように、吸気カム23aのベース円部分が入力アーム41のローラ41eに当接しているときには、出力アーム42とローラ41eとの当接位置は、カム面42dから最大限まで離れた位置にある。そして、吸気カムシャフト23の回転によって、入力アーム41のローラ41eが吸気カム23aのリフト部分により押し下げられると、入力アーム41と出力アーム42とが一体となって回動する。
As shown in FIG. 8A, when the base circle portion of the
ただし、この場合、出力アーム42とローラ41eとの当接位置は、カム面42dから最大限離れているので、カム面42dによるロッカアーム26のローラ26aの押し下げが開始されるまでの出力アーム42の回転量が、図7に示す場合と比べて大きくなる。また、吸気カム23aのリフト部分により入力アーム41のローラ41eが押し下げられた際、ローラ41eと当接するカム面42dの範囲が、ノーズ42cの基端側の一部のみに縮小される。このため、吸気カム23aのリフト部分によるローラ41eの押し下げに応じたロッカアーム26の揺動量(揺動範囲)は小さくなる。
However, in this case, since the contact position between the
一方、図8(B)に示すように、ロッカアーム26の揺動量が小さいことにより、吸気バルブ21は、より小さいバルブリフト量にて開弁されるようになる。
On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the
また、コントロールシャフト32がアクチュエータ33に近づく方向に最大限まで移動した状態では、ロッカシャフト31の軸心回りにおけるローラ41eとノーズ42cとの相対位相差が最小となる。
Further, when the
これにより、吸気カム23aがローラ41eを最大限に押し下げたときに、ローラ41eの変位量は最も小さくなり、吸気バルブ21が最小の作用角及びバルブリフト量で開閉されるようになる。
Thereby, when the
−ECU−
ECU100は、CPU、ROM、RAM及びバックアップRAMなどを備えている。ROMは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPUは、ROMに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAMはCPUでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAMはエンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
-ECU-
The
ECU100には、図2に示すように、水温センサ101、吸入空気量を検出するエアフロメータ102、吸気の温度を検出する吸気温センサ103、クランクシャフト10の回転角(エンジン回転数)を検出するクランクポジションセンサ104などのエンジン1の運転状態等を検出する各種センサが接続されている。そして、ECU100は、上記した各種センサの出力に基づいて、インジェクタ2、点火プラグ3、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ4、及び、可変動弁機構30のアクチュエータ33などを制御してエンジン1の各種制御を実行する。さらに、ECU100は、下記の作用角ばらつき検出制御を実行する。
As shown in FIG. 2, the
−作用角ばらつき検出制御−
この例で採用する作用角ばらつきの検出方法について説明する。
-Operation angle variation detection control-
A method of detecting the operating angle variation employed in this example will be described.
この例では、クランク角速度の変化量に基づいてエンジン1の気筒12(#1〜#4)間の作用角ばらつきを検出する。具体的には、クランクポジションセンサ104の出力信号に基づいて、各気筒12(#1〜#4)について、図11に示すT1(TDC(上死点)前30°CAからTDCまでに要する時間)と、T2(ATDC60°CAからATDC90°CAまでに要する時間)とを求めるとともに、そのT1とT2との時間差分[T30差分=T1−T2]を各気筒12(#1〜#4)毎に算出し、そのT30差分の算出結果に基づいて作用角ばらつきを検出する。なお、このような作用角ばらつき検出は、後述する図10のフローチャートのステップST4で実行する処理である。
In this example, the operating angle variation between the cylinders 12 (# 1 to # 4) of the
以上のようなT30差分に基づいて気筒12(#1〜#4)間の作用角ばらつきを検出する場合、例えば図12(A)に示すように、作用角ばらつきが大きいときには、S/N(信号/ノイズ)が良好であり、作用角ばらつきを検出することが可能であるが、図12(B)に示すように、作用角ばらつきが小さいときにはS/Nをとることができず、作用角ばらつきの検出が不可能になる。このような問題を解消する方法を以下に説明する。 When detecting variation in operating angle between the cylinders 12 (# 1 to # 4) based on the T30 difference as described above, for example, as shown in FIG. (Signal / Noise) is good and variation in operating angle can be detected. However, as shown in FIG. 12B, when the variation in operating angle is small, S / N cannot be obtained, and the operating angle is small. Variations cannot be detected. A method for solving such a problem will be described below.
まず、吸入空気量、ブースト圧及び作用角の関係について説明する。エンジン1の気筒12間において作用角のばらつきがある場合、図13に示すように、気筒12間の吸入空気量の差は、バルブ開口面積の差(図13の斜線で示す面積の差)となり、[ブースト圧pm]×[作用角]に関係した値となる。ここで、空気充填効率を一定としてエンジン1の回転数を上げると、図14に示すようにブースト圧pmが高くなるので、気筒12(#1〜#4)間の吸入空気量(吸入空気量は[ブースト圧pm]×[作用角]に比例)の差(A/Fの差)が増大する。本発明では、このような関係に着目し、作用角ばらつきの検出時のみエンジン1の回転数を高くすることにより、気筒12(#1〜#4)間の吸入空気量の差(つまり気筒間の作用角ばらつき)を大きくすることで、作用角ばらつきの検出性を高めている点に特徴がある。
First, the relationship between the intake air amount, the boost pressure, and the operating angle will be described. When the operating angle varies between the
その具体的な処理を、図10に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図10に示す作用角ばらつき検出制御ルーチンはECU100においてエンジン1を始動するごとに実行される。 The specific processing will be described with reference to the flowchart shown in FIG. It should be noted that the operating angle variation detection control routine shown in FIG.
まず、ステップST1において、エンジン始動後にエンジン1が完全暖機に到達した否かを判定し、その判定結果が否定判定である場合は、このルーチンを一旦は終了する。ステップST1の判定結果が肯定判定であり、エンジン1が完全暖機後で安定した運転状態(アイドリング運転状態)である場合は、ステップST2において、全ての気筒12(#1〜#4)の点火時期条件を同一条件に設定した後にステップST3に進む。
First, in step ST1, it is determined whether or not the
なお、ステップST2において点火時期条件を同一条件に設定するのは、点火時期を各気筒12(#1〜#4)毎に制御していると、その点火時期制御により作用角ばらつき分が補正されてしまい、本来検出すべき作用角ばらつきが現れなくなるという不具合を防止するためである。 In step ST2, the ignition timing condition is set to the same condition. If the ignition timing is controlled for each cylinder 12 (# 1 to # 4), the operating angle variation is corrected by the ignition timing control. This is to prevent the problem that the variation in the operating angle that should be detected does not appear.
ステップST3では、気筒12(#1〜#4)間の作用角ばらつきを検出しやすい状況を作り出すことを目的として、電子制御式のスロットルバルブ4の制御により吸入空気量を多くしてエンジン回転数を高くする。このようにアイドリング運転状態からエンジン回転数を高くすると、前記したように、気筒12(#1〜#4)間のA/Fの差つまり吸入空気量のばらつきが増大して(図14参照)、作用角ばらつきの検出性を高めることができる。ここで、作用角ばらつきを検出する際のエンジン回転数は、図12に示すようなクランク角速度の変化量がS/Nをとることが可能な状態となる回転数にまで上昇させればよく、予め実験・計算等に基づいて経験的に求めた回転数とする。
In step ST3, the engine speed is increased by increasing the amount of intake air by controlling the electronically controlled
そして、ステップST4において、クランクポジションセンサ104の出力信号に基づいて、図11に示すT1とT2とを各気筒12(#1〜#4)について求めるとともに、上記したT30差分(T1−T2)を各気筒12(#1〜#4)毎に算出して、その気筒12(#1〜#4)間のT30差分のばらつき、つまり、気筒12(#1〜#4)間の作用角のばらつきを検出する。
In step ST4, T1 and T2 shown in FIG. 11 are obtained for each cylinder 12 (# 1 to # 4) based on the output signal of the
ステップST5では、ステップST4で検出した気筒12(#1〜#4)間の作用角ばらつきが所定の許容範囲内であるか否かを判定し、作用角ばらつきが許容範囲内であるときには、このルーチンを一旦終了する。気筒12(#1〜#4)間の作用角ばらつきが許容範囲を超えているときには、ステップST6に進み、コントロールシャフト32のアクチュエータ33を駆動制御し、全ての気筒12(#1〜#4)の作用角を一律に大きくするという補正を行って作用角ばらつきを抑制する。その後にこのルーチンを終了する。
In step ST5, it is determined whether or not the operating angle variation between the cylinders 12 (# 1 to # 4) detected in step ST4 is within a predetermined allowable range. When the operating angle variation is within the allowable range, The routine is temporarily terminated. When the operating angle variation between the cylinders 12 (# 1 to # 4) exceeds the allowable range, the process proceeds to step ST6, where the
以上のように、この例では、アイドリング運転時などの作用角ばらつきが小さい状況であっても、気筒12(#1〜#4)間の作用角ばらつきを検出するときにのみ、エンジン回転数を高くして作用角ばらつきを大きくしているので、気筒12(#1〜#4)間の作用角ばらつきを精度良く検出することが可能になる。そして、このようにして得られた作用角ばらつきの検出結果に基づいて、可変動弁機構30を制御して吸気バルブ21の作用角を調整することにより、アイドリングやパーシャル域等においてエンジン1の燃焼状態を安定させることができる。
As described above, in this example, even when the operating angle variation is small, such as during idling, the engine speed is set only when the operating angle variation between the cylinders 12 (# 1 to # 4) is detected. Since the operating angle variation is increased by increasing the operating angle, the operating angle variation between the cylinders 12 (# 1 to # 4) can be accurately detected. Then, based on the detection result of the operating angle variation obtained in this way, the
−他の実施形態−
以上の例では、可変動弁機構30を吸気バルブ21のみに設けた例を示しているが、これに限られることなく、可変動弁機構30を吸気バルブ21及び排気バルブ22の双方のバルブに設けたエンジンにも適用可能である。また、可変動弁機構30に加えて可変バルブタイミング(VVT)機構を設けたエンジンにも適用可能である。
-Other embodiments-
In the above example, the
以上の例では、コントロールシャフト32の前進・後退により吸気カム23aの作用角を調整する可変動弁機構30を備えたエンジン1に本発明を適用しているが、これに限られることなく、例えばコントロールシャフトの回転駆動により吸気カム23aの作用角を可変とする機構などの他の可変動弁機構を備えたエンジンにも適用することができる。
In the above example, the present invention is applied to the
以上の例では、4気筒ガソリンエンジンの制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒6気筒ガソリンエンジンなど他の任意の気筒数の多気筒ガソリンエンジンの制御にも適用できる。また、本発明は、ガソリンエンジンに限られることなく、例えばLPG(液化石油ガス)やLNG(液化天然ガス)などの他の燃料とする点火方式のエンジンの制御にも適用可能であり、また、筒内直噴型エンジンの制御にも適用可能である。 In the above example, an example in which the present invention is applied to control of a four-cylinder gasoline engine has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a multi-cylinder gasoline having any other number of cylinders such as a cylinder six-cylinder gasoline engine It can also be applied to engine control. In addition, the present invention is not limited to a gasoline engine, but can be applied to control of an ignition type engine using other fuel such as LPG (liquefied petroleum gas) and LNG (liquefied natural gas), for example. It can also be applied to control of an in-cylinder direct injection engine.
1 エンジン
2 インジェクタ
3 点火プラグ
4 スロットルバルブ
10 クランクシャフト
11 シリンダヘッド
12 気筒
13 シリンダブロック
1a ピストン
1b 燃焼室
21 吸気バルブ
22 排気バルブ
23 吸気カムシャフト
23a 吸気カム
24 排気カムシャフト
24a 排気カム
30 可変動弁機構
31 ロッカシャフト
32 コントロールシャフト
33 アクチュエータ
40 可変バルブリフト機構
100 ECU
104 クランクポジションセンサ
DESCRIPTION OF
104 Crank position sensor
Claims (2)
前記複数の気筒間の作用角ばらつきを検出する検出手段と、前記気筒間の作用角ばらつきを検出するときに、前記内燃機関の運転状態を変更して機関回転数を高くする制御を実行する制御手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device applied to an internal combustion engine provided with a variable valve mechanism that varies the operating angle of an engine valve provided in each of a plurality of cylinders,
Detection means for detecting operating angle variation between the plurality of cylinders and control for executing control for increasing the engine speed by changing the operating state of the internal combustion engine when detecting operating angle variation between the cylinders And a control device for the internal combustion engine.
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