JP4840287B2 - 内燃機関の可変動弁制御装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明の一実施形態を示すエンジン(直噴火花点火式内燃機関)のシステム図である。
吸気バルブ4(1気筒につき2つ設けられる)の端部のバルブリフタ40の上方には、図外のクランク軸に連動して軸周りに回転駆動されるカム軸41が気筒列方向に延在している。このカム軸41の外周には、吸気バルブ4に対応して揺動カム42が揺動可能に外装されており、この揺動カム42がバルブリフタ40に当接してこれを押圧することにより、吸気バルブ4が図外のバルブスプリングのバネ力に抗して開閉駆動される。
吸気バルブのバルブタイミング制御とバルブリフト量制御とは独立に行うものであり、それぞれの制御範囲は、各制御特性によってエンジン性能(運転性能及び排気浄化性能など)を最大限高められるように設定されている。しかし、そのため、これらの制御を併用した場合には、例えば図3のBに示すように、バルブタイミングを進角側に、バルブリフト量を高リフト側に制御すると、ピストン上死点におけるバルブリフト量が極めて大きくなる恐れがある。
但し、以下にフローチャートによって説明する実施形態では、VEL目標値(目標バルブタイミング)の算出に際しても、VTC実際値(実バルブタイミング)に応じて、制限している。この場合、VEL目標値算出機能とVTC実際値検出機能はECM10にあるので、制限処理もECM10にて実行し、制限処理後のVEL目標値(目標バルブリフト量)をVEL−C/U20へ送信している。
S10では、システム異常の有無を判定し、異常なしの場合は、S11へ進む。異常ありの場合については後述する。
S12では、VEL位置センサの検出信号に基づいてVEL−C/Uにて検出した値であって、VEL−C/Uから通信手段を介して受信したVEL実際値(実バルブリフト量)を読込む。
S15では、VTC目標値(目標バルブタイミング)とVTC実際値(実バルブタイミング)との偏差VTCERRを算出する。
VTCi=VTCiz+Gi・VTCERR
VTCd=Gd・(VTCERR−VTCERRz)
尚、添字のzは、前回値であることを示す。
ここでは、VTCアクチュエータは、VTCデューティ値VTCDTY=基本デューティ値BASDTYvtc(例えば50%)のときに、そのときの位置で固定され、偏差の分、プラス側又はマイナス側に設定されることで、駆動され、偏差がなくなれば、VTCデューティ値VTCDTY=基本デューティ値BASDTYvtcとなって、その位置で固定されるものとする。
S19では、VEL目標値を、通信手段により、VEL−C/Uへ送信する。
S20では、システム異常の有無を判定し、異常なしの場合は、S21へ進む。異常ありの場合については後述する。
S22では、ECMにより算出した値であって、ECMから通信手段を介して受信したVEL目標値(目標バルブリフト量)を読込む。
S24では、前記偏差VELERRに応じて、VEL実際値をVEL目標値に一致させるように、VELアクチュエータに対する制御出力を算出して出力し、フィードバック制御を行い、バルブリフト量を制御する。フィードバック制御の詳細は、ECMでのVTCアクチュエータに対するフィードバック制御と同様である。
通信異常の検出の概要について説明する。
S101では、VEL−C/UからのメッセージカウンタVELECMCKについて、前回値VELECMCKzとの差(カウンタ偏差)を求めて、1以外か否かを判定する。NOの場合(=1の場合)は、正常であるので、S102へ進み、インクリメントカウンタVELECMNG=0とする。
S201では、ECMからのメッセージカウンタECMVELCKについて、前回値ECMVELCKzとの差(カウンタ偏差)を求めて、1以外か否かを判定する。NOの場合(=1の場合)は、正常であるので、S202へ進み、インクリメントカウンタECMVELNG=0とする。
図9はECM10でのセンサ異常検出のフローチャートであり、これについて説明する。
これに対し、異常と判定された場合は、S113へ進み、フェイルセーフ制御に移行させるべく、第2フェイルセーフフラグfECMFS2=1とする。
S211では、VEL位置センサ出力は正常に出力されているか否かを判定する。VEL位置センサ出力は、回転に同期して出力されるので、回転に同期したタイミングで出力が得られないときや、出力値が通常範囲から大きく外れているときに、異常と判定する。
これに対し、異常と判定された場合は、S213へ進み、フェイルセーフ制御に移行させるべく、第2フェイルセーフフラグfVELFS2=1とする。
図5のECM10でのメイン制御において、最初のS10では、システム異常の有無を判定している。具体的には、第1フェイルセーフフラグfECMFS1=1(通信異常)又は第2フェイルセーフフラグfECMFS2=1(VTC位置センサ異常)の場合に、システム異常とし、S100へ進む。尚、VEL−C/U20側から、第1フェイルセーフフラグfVELFS1=1(通信異常)又は第2フェイルセーフフラグfVELFS2=1(VEL位置センサ異常)の情報が来ている場合も、システム異常とし、S100へ進む。
図6のVEL−C/U20でのメイン制御において、最初のS20では、システム異常の有無を判定している。具体的には、第1フェイルセーフフラグfVELFS1=1(通信異常)又は第2フェイルセーフフラグfVELFS2=1(VEL位置センサ異常)の場合に、システム異常とし、S200へ進む。尚、ECM10側から、第1フェイルセーフフラグfECMFS1=1(通信異常)又は第2フェイルセーフフラグfECMFS2=1(VTC位置センサ異常)の情報が来ている場合も、システム異常とし、S200へ進む。
S141では、VEL実際値(実バルブリフト量)に基づいて、テーブルを参照することにより、VTC目標値(目標バルブタイミング)に対する進角側への制限基本値を算出する。
これは、通信異常が発生してから通信異常が検出されるまでに、VTCが変位しても、吸気バルブとピストンとが干渉しないように、VTC制限値を、予め遅角側へオフセットしておくためのものである。
S144では、エンジン回転数Neに基づいて、テーブルを参照することにより、センサ異常検出手段がセンサ異常を検出するために必要な時間内にVTCが変位可能な変位分であるオフセット量OFS2を算出する。
S145では、VTC制限基本値から、オフセット量OFS1、OFS2のうち大きい方を減算することにより、VTC制限値を算出する(次式参照)。
ここで、オフセット量OFS1、OFS2のうち大きい方であるmax(OFS1,OFS2)は、異常検出手段が異常を検出するために必要な時間内に変位可能な変位分である。
S181では、VTC実際値(実バルブタイミング)に基づいて、テーブルを参照することにより、VEL目標値(目標バルブリフト量)に対する制限基本値を算出する。
これは、通信異常が発生してから通信異常が検出されるまでに、VELが変位しても、吸気バルブとピストンとが干渉しないように、VEL制限値を、予め低リフト側へオフセットしておくためのものである。
S184では、エンジン回転数Neに基づいて、テーブルを参照することにより、センサ異常検出手段がセンサ異常を検出するために必要な時間内にVELが変位可能な変位分であるオフセット量OFS4を算出する。
VEL制限値=VEL制限基本値−max(OFS3,OFS4)
ここで、オフセット量OFS3、OFS4のうち大きい方であるmax(OFS3,OFS4)は、異常検出手段が異常を検出するために必要な時間内に変位可能な変位分である。
排気バルブのバルブタイミング制御とバルブリフト量制御とを併用するものでも、排気バルブのバルブタイミングを遅角側に制御すると共にバルブリフト量を高リフト側に制御すると、ピストン上死点近傍で排気バルブのリフト量が大きすぎる恐れがあり、同様の問題を生じるからである。
尚、各コントロールユニット(ECM10、VEL−C/U20)に具備させる通信異常検出手段は、他方のコントロールユニットから前記通信手段を介して所定の周期でカウントアップしつつ送信するメッセージカウンタ(ECMVELCK、VELECMCK)の値を監視することにより、通信異常を検出する構成とすることにより、簡単かつ確実なものとすることができる。
4 吸気バルブ
8 排気バルブ
10 ECM(第1コントロールユニット)
20 VEL−C/U(第2コントロールユニット)
30 通信手段
49 VELアクチュエータ(第2可変動弁機構)
49S VEL位置センサ
51 VTCアクチュエータ(第1可変動弁機構)
51S VTC位置センサ
Claims (5)
- 吸気バルブ若しくは排気バルブに、バルブタイミングを変更可能な第1可変動弁機構と、バルブリフト量を変更可能な第2可変動弁機構とを備え、
前記第1及び第2の可変動弁機構のうち、少なくとも一方の可変動弁機構を、他方の可変動弁機構の制御状態に応じて作動制限する作動制限手段を備える内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記可変動弁制御装置の異常を検出してフェイルセーフ制御を行わせる異常検出手段を備える一方、
前記作動制限手段は、他方の可変動弁機構の制御状態に応じて設定される制限基本値を、前記異常検出手段が異常を検出するために必要な時間内に変位可能な変位分、オフセットして、制限値を算出することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。 - 前記異常検出手段は、前記第1の可変動弁機構を制御する第1コントロールユニットと前記第2の可変動弁機構を制御する第2コントロールユニットとの間の通信手段の通信異常を検出する手段を含むものであり、
前記異常検出手段が異常を検出するために必要な時間は、前記通信異常を検出するために必要な時間を含むことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の可変動弁制御装置。 - 前記通信異常を検出するために必要な時間は、予め定めた一定時間とすることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
- 前記異常検出手段は、前記第1可変動弁機構による実際のバルブタイミングを検出するセンサ、又は、前記第2可変動弁機構による実際のバルブリフト量を検出するセンサの異常を検出する手段を含むものであり、
前記異常検出手段が異常を検出するために必要な時間は、前記センサの異常を検出するために必要な時間を含むことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。 - 前記センサの異常を検出するための時間は、機関回転数に応じて設定し機関回転数が高いほど短くすることを特徴とする請求項4記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
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