JP5668581B2 - Valve opening / closing control device - Google Patents
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Description
本発明は、カムシャフトを廃止し、吸気バルブ及び排気バルブを電子制御するようにしたカムレスエンジンの弁開閉制御装置に係り、開弁が失敗したままエンジンサイクルが終了することが防止される弁開閉制御装置に関する。 The present invention relates to a valve opening / closing control device for a camless engine in which a camshaft is abolished and an intake valve and an exhaust valve are electronically controlled, and a valve that prevents an engine cycle from being completed without opening the valve. The present invention relates to an open / close control device.
近年、エンジンに対する排気ガス規制強化と燃費改善の要求拡大に伴い、エンジンの燃焼制御が高度化している。燃焼制御のひとつとして、吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期とリフト量をエンジンの運転状態に応じて変化させる可変動弁制御がある。カムシャフトを有するエンジンにおいてカムシャフトで決まる開閉時期とリフト量に対して変化を与える可変動弁制御が既に普及している。 In recent years, engine combustion control has become more sophisticated as the exhaust gas regulations on engines have been tightened and fuel efficiency has been increasing. As one type of combustion control, there is variable valve control that changes the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve and the lift amount according to the operating state of the engine. In an engine having a camshaft, variable valve control for changing the opening / closing timing determined by the camshaft and the lift amount has already become widespread.
これに対し、本発明者は、カムシャフトを使わずに、電磁弁で制御された油圧により、クランク角に対して機械的に固定されない開閉時期とリフト量で吸気バルブ及び排気バルブを動作させるカムレスエンジンを研究開発中である。 On the other hand, the present inventor does not use a camshaft, but uses a hydraulic pressure controlled by a solenoid valve to operate an intake valve and an exhaust valve with an opening / closing timing and a lift amount that are not mechanically fixed to the crank angle. Research and development of less engine.
図4に、本発明者が研究開発中のカムレスエンジンに用いる弁開閉制御装置401を示す。弁開閉制御装置401は、吸気バルブと排気バルブのどちらも同じである。 FIG. 4 shows a valve opening / closing control device 401 used for the camless engine under research and development by the inventor. In the valve opening / closing control device 401, both the intake valve and the exhaust valve are the same.
シリンダヘッドに挿通されたバルブ本体402は、スプリング403によって閉弁方向に付勢されている。シリンダヘッドに取り付けられたカムレスブロックには、バルブ本体402の上端側を動作油で圧してバルブ本体402を押し下げるための油圧制御室404が設けられている。油圧制御室404には、開弁用電磁弁405からの動作油が導入されるライン406が接続されている。開弁用電磁弁405には、高圧の動作油を供給する高圧油圧ポンプ407からの動作油が導入されるライン408が接続されている。開弁用電磁弁405に後述する開弁パルス信号が入力されると、開弁用電磁弁405内でライン406,408間を塞いでいたプランジャ409が退くことにより、高圧の動作油が油圧制御室404に導入され、バルブ本体402が押し下げられてバルブが開くようになっている。開弁パルス信号がなくなるとプランジャ409が進出してライン406,408間を塞ぎ、油圧制御室404への動作油の導入が止まる。 The valve body 402 inserted through the cylinder head is urged in the valve closing direction by a spring 403. A camless block attached to the cylinder head is provided with a hydraulic control chamber 404 for pressing the upper end side of the valve body 402 with operating oil to push down the valve body 402. Connected to the hydraulic control chamber 404 is a line 406 into which hydraulic oil from the valve opening solenoid valve 405 is introduced. Connected to the valve opening solenoid valve 405 is a line 408 through which hydraulic oil from a high-pressure hydraulic pump 407 that supplies high-pressure hydraulic oil is introduced. When a valve opening pulse signal, which will be described later, is input to the valve opening solenoid valve 405, the plunger 409 closing the line 406, 408 in the valve opening solenoid valve 405 retreats so that the high-pressure operating oil is hydraulically controlled. It is introduced into the chamber 404, and the valve body 402 is pushed down to open the valve. When the valve opening pulse signal disappears, the plunger 409 advances to close the line 406, 408, and the introduction of the working oil into the hydraulic control chamber 404 is stopped.
油圧制御室404には、低圧の動作油を蓄える低圧供給ユニット410からのライン411が接続されている。その接続口は、閉弁用電磁弁412のプランジャ413に取り付けられた油抜き弁414によって塞がれている。閉弁用電磁弁412に後述する閉弁パルス信号が入力されると、接続口を塞いでいた油抜き弁414がプランジャ413によって開かれ、油圧制御室404の動作油が低圧供給ユニット410に抜けるため、バルブ本体402がスプリング403によって押し上げられてバルブが閉じるようになっている。 Connected to the hydraulic control chamber 404 is a line 411 from a low-pressure supply unit 410 that stores low-pressure operating oil. The connection port is closed by an oil drain valve 414 attached to the plunger 413 of the valve closing solenoid valve 412. When a valve closing pulse signal to be described later is input to the valve closing solenoid valve 412, the oil drain valve 414 that has blocked the connection port is opened by the plunger 413, and the operating oil in the hydraulic control chamber 404 is released to the low pressure supply unit 410. Therefore, the valve body 402 is pushed up by the spring 403 so that the valve is closed.
高圧油圧ポンプ407は、クランクシャフト415により駆動される。クランクシャフト415には、クランク角度検出用のクランク角度プーリ416が取り付けられている。 The high pressure hydraulic pump 407 is driven by the crankshaft 415. A crank angle pulley 416 for detecting a crank angle is attached to the crankshaft 415.
クランク角度プーリ416に臨ませてクランク角度センサ417が設けられている。シリンダヘッドには、バルブ本体402の変位量であるリフト量(シリンダ内への突き出し量)を検出するリフト量センサ418が設けられている。高圧油圧ポンプ407からの油圧のライン408には、油圧を検出する油圧センサ419が設けられている。 A crank angle sensor 417 is provided facing the crank angle pulley 416. The cylinder head is provided with a lift amount sensor 418 that detects a lift amount (a protrusion amount into the cylinder) that is a displacement amount of the valve body 402. A hydraulic pressure sensor 419 for detecting the hydraulic pressure is provided on the hydraulic pressure line 408 from the high-pressure hydraulic pump 407.
弁開閉制御は、ECM(Engine Control Module)、又はCPU(Central Processing Unit)、又はMPU(Micro Processor Unit)と呼ばれるプログラム式デジタル演算回路(以下、ECM)420においてプログラム(ソフトウェア)が実行されることで行われる。各センサの出力はECM420のIOポートに入力される。また、ECM420がIOポートから各部に指令する信号は、ドライバ421を介して各部へ出力される。 For valve opening / closing control, a program (software) is executed in a programmable digital arithmetic circuit (hereinafter referred to as ECM) 420 called an ECM (Engine Control Module), CPU (Central Processing Unit), or MPU (Micro Processor Unit). Done in The output of each sensor is input to the IO port of the ECM 420. In addition, a signal that the ECM 420 instructs to each unit from the IO port is output to each unit via the driver 421.
1つのバルブのために開弁用電磁弁405と閉弁用電磁弁412がひとつずつある。1つのシリンダに2つの吸気バルブと2つの排気バルブがあるので、6気筒エンジンでは、全部で24個のバルブがあり、電磁弁は48個となる。 There is one solenoid valve for opening 405 and one solenoid valve for closing 412 for one valve. Since there are two intake valves and two exhaust valves in one cylinder, the six-cylinder engine has 24 valves in total, and 48 solenoid valves.
図5に示されるように、バルブ本体402は、油圧制御室404内からシリンダヘッド(図示せず)を貫通させて設けられた軸部422と、軸部422の先端で径が拡大されシリンダと吸排気ポート(図示せず)を遮断する傘部423と、軸部422の途中で径が拡大されたコッタ424とからなる。コッタ424には、スプリング403の後端を覆うアッパーシート425が当接されている。スプリング403の先端はシリンダヘッドに支持されている。これにより、油圧制御室404に動作油が導入されると、バルブ本体402がシリンダ内に向けて移動(リフト)し、傘部423がシリンダとポートを開放する。油圧制御室404と低圧供給ユニット410からのライン411との接続口を閉弁用電磁弁412のプランジャ413に取り付けられた油抜き弁414が開放すると、スプリング403の力でバルブ本体402が元に戻る。バルブ本体402の戻り位置(傘部423が完全に遮断となる位置)に合わせて、磁石426が設けられる。この磁石426は、アッパーシート425を吸引することでバルブ本体402を戻り位置に安定確保するためのものである。 As shown in FIG. 5, the valve body 402 includes a shaft portion 422 provided through a cylinder head (not shown) from the inside of the hydraulic control chamber 404, and the diameter of the valve body 402 is increased at the tip of the shaft portion 422. It comprises an umbrella part 423 that blocks an intake / exhaust port (not shown) and a cotter 424 whose diameter is enlarged in the middle of the shaft part 422. An upper sheet 425 that covers the rear end of the spring 403 is in contact with the cotter 424. The tip of the spring 403 is supported by the cylinder head. As a result, when operating oil is introduced into the hydraulic control chamber 404, the valve body 402 moves (lifts) into the cylinder, and the umbrella portion 423 opens the cylinder and the port. When the oil drain valve 414 attached to the plunger 413 of the solenoid valve 412 for closing the valve opens the connection port between the hydraulic control chamber 404 and the line 411 from the low pressure supply unit 410, the valve body 402 is restored to the original by the force of the spring 403. Return. A magnet 426 is provided in accordance with a return position of the valve body 402 (a position where the umbrella portion 423 is completely blocked). The magnet 426 is for securing the valve body 402 stably at the return position by attracting the upper seat 425.
図6(a)に示されるように、リフト量を制御することができる。すなわち、開弁用電磁弁405に印加する開弁パルス信号の時間幅により油圧制御室404に導入される油量を増減することで、バルブ本体402が押し下げられる距離、すなわちリフト量が制御できる。閉弁の動作は、基本的に全閉状態(傘部423が完全に遮断の状態)になるまで行うものとし、途中保持は行わないので、閉弁パルス信号の時間幅は開弁時のリフト量に対して十分余裕を持った長い時間とするのが好ましい。 As shown in FIG. 6A, the lift amount can be controlled. That is, by increasing or decreasing the amount of oil introduced into the hydraulic control chamber 404 according to the time width of the valve opening pulse signal applied to the valve opening electromagnetic valve 405, the distance by which the valve body 402 is pushed down, that is, the lift amount can be controlled. The valve closing operation is basically performed until the valve is fully closed (the umbrella portion 423 is completely shut off), and is not held halfway, so the time width of the valve closing pulse signal is the lift at the time of valve opening. It is preferable to set a long time with a sufficient margin for the amount.
図6(b)に示されるように、開弁タイミングを変化させることができる。また、図6(c)に示されるように、閉弁タイミングを変化させることができる。開弁パルス信号、閉弁パルス信号を何度のクランク角度で出力するかによりバルブを開く時期、閉じる時期が決まる。 As shown in FIG. 6B, the valve opening timing can be changed. Further, as shown in FIG. 6C, the valve closing timing can be changed. The timing for opening and closing the valve is determined by how many crank angles the valve opening pulse signal and the valve closing pulse signal are output.
このようにカムレスエンジンでは、開閉時期とリフト量が機械的にクランク角度に依存するのではなく、ECM420からのパルス信号により開閉時期とリフト量を自由に制御することができる。実際には、ECM420は、エンジン状態を表すエンジンパラメータ(例えば、エンジン回転速度、吸排気量、排気ガス濃度、出力トルク、燃費)に基づいて適切な開閉時期及びリフト量を求め、これに基づいて開弁パルス信号及び閉弁パルス信号を生成することになる。 Thus, in the camless engine, the opening / closing timing and the lift amount do not mechanically depend on the crank angle, but the opening / closing timing and the lift amount can be freely controlled by the pulse signal from the ECM 420. Actually, the ECM 420 obtains an appropriate opening / closing timing and lift amount based on engine parameters (for example, engine speed, intake / exhaust amount, exhaust gas concentration, output torque, fuel consumption) representing the engine state, and based on this. A valve opening pulse signal and a valve closing pulse signal are generated.
ECM420において計算された通りの開閉時期及びリフト量でバルブ本体402が移動するためには、信号が出力された後における、ドライバ421及び開弁用電磁弁405の電気的な遅れ、プランジャ409の機械的な応答遅れ、ライン408からライン406を経て油圧制御室404までの動作油の移動の遅れ、燃焼室圧力とスプリング403に抗して油圧の作用でバルブ本体402が移動する遅れなど、複数の遅延要因が関係する遅延関係式により開弁パルス信号及び閉弁パルス信号が計算されなければならない。このような要因の多い遅延関係式は、計算手順が複雑となるため、一般的な処理速度を有する廉価なECM420において実行されると時間を要する。従って、開閉時期及びリフト量の計算は、その信号が出力されるよりも十分に早い時期に開始されることが望ましい。 In order for the valve body 402 to move at the opening / closing timing and lift amount calculated in the ECM 420, the electrical delay of the driver 421 and the valve opening solenoid valve 405 after the signal is output, the machine of the plunger 409 Multiple response delays, such as a delay in the movement of hydraulic oil from the line 408 to the hydraulic control chamber 404 via the line 408, a delay in the movement of the valve body 402 by the action of hydraulic pressure against the combustion chamber pressure and the spring 403, etc. The valve opening pulse signal and the valve closing pulse signal must be calculated according to the delay relational expression related to the delay factor. Such a delay relational expression with many factors complicates the calculation procedure, and therefore takes time when executed in an inexpensive ECM 420 having a general processing speed. Accordingly, it is desirable that the calculation of the opening / closing timing and the lift amount be started at a time sufficiently earlier than the output of the signal.
図4の弁開閉制御装置401では、動作油の圧力変動、スプリング403の力のバラツキなどが要因となって、吸排気バルブの開弁時に、開弁パルス信号の時間幅として与えられた目標リフト量とリフト量センサ418で検出された実リフト量との間に誤差が生じる。このような誤差があるときは、図6(a)で示したような目論み通りの開弁ができていないことになる。目標リフト量通りの実リフト量を得るには、実リフト量との誤差に基づいて目標リフト量が補正されるフィードバック制御が行われることが望ましい。 In the valve opening / closing control device 401 of FIG. 4, the target lift given as the time width of the valve opening pulse signal when the intake / exhaust valve is opened due to fluctuations in the pressure of the operating oil, variations in the force of the spring 403, and the like. An error occurs between the amount and the actual lift amount detected by the lift amount sensor 418. When there is such an error, the valve cannot be opened as intended as shown in FIG. In order to obtain the actual lift amount according to the target lift amount, it is desirable to perform feedback control in which the target lift amount is corrected based on an error from the actual lift amount.
しかし、開弁パルス信号が出力されてから、弁が開き始める(バルブ本体402のリフトが始まる)までに、前述した様々の遅延があるため、当該エンジンサイクル内にて実リフト量を目標リフト量にリアルタイムで一致させられない。そこで、本発明者は、当該エンジンサイクルで算出した補正量により、次回以降のエンジンサイクルの目標リフト量(開弁パルス信号幅)が増減されるフィードバック制御(PID制御)を行うようにしている。 However, since the various delays described above occur after the valve opening pulse signal is output until the valve starts to open (the valve body 402 starts to lift), the actual lift amount is set to the target lift amount within the engine cycle. Cannot be matched in real time. Therefore, the present inventor performs feedback control (PID control) in which the target lift amount (valve opening pulse signal width) of the next and subsequent engine cycles is increased or decreased by the correction amount calculated in the engine cycle.
ところが、エンジンが高負荷運転になると、燃焼工程から排気行程において燃焼室の圧力が低負荷運転のときに比べて高くなる。バルブ本体402は、燃焼室圧力に抗してリフトされるため、燃焼室の圧力が高いとうまくリフトできないことがある。具体的には、排気行程における排気バルブの開弁時期に、排気バルブが開き遅れたり、実リフト量が不足して開度が不十分あるいは開弁にまで至らないといった不具合(以下、開弁失敗という)が生じる。 However, when the engine is in a high load operation, the pressure in the combustion chamber is higher in the exhaust stroke from the combustion process than in the low load operation. Since the valve body 402 is lifted against the combustion chamber pressure, it may not be lifted well if the pressure in the combustion chamber is high. Specifically, when the exhaust valve opens during the exhaust stroke, the exhaust valve is delayed in opening, the actual lift amount is insufficient, the opening is insufficient, or the valve does not open (hereinafter, valve opening failure) ) Occurs.
このように実リフト量が不足したとき、前述のフィードバック制御が行われると、次回以降のエンジンサイクルでは目標リフト量が補正によって大きくなり、開弁パルス信号幅が拡がる。したがって、次回以降のエンジンサイクルにおいて燃焼室圧力が前回と同程度であれば実リフト量が目標リフト量に達すること(以下、開弁成功という)が期待できる。しかし、エンジン状態が変化しているとき、例えば、エンジン負荷が増大しているときは、次回以降のエンジンサイクルにおいて燃焼室圧力が前回よりもさらに高くなるため、再び開弁失敗することもあり得る。 Thus, when the above-described feedback control is performed when the actual lift amount is insufficient, the target lift amount is increased by the correction in the next and subsequent engine cycles, and the valve opening pulse signal width is expanded. Therefore, it can be expected that the actual lift amount will reach the target lift amount (hereinafter referred to as valve opening success) if the combustion chamber pressure is approximately the same as the previous time in the engine cycle after the next time. However, when the engine state is changing, for example, when the engine load is increasing, the combustion chamber pressure becomes higher than the previous time in the engine cycle after the next time, so the valve opening may fail again. .
実験では、このような実リフト量の不足が複数回のエンジンサイクルに亘ったことがあり、この間、開弁失敗が続いた。しかし、エンジン運転中に排気バルブが連続して開弁失敗すると、性能の悪化やエンジンの損傷につながり、好ましくない。 In the experiment, such a shortage of the actual lift amount sometimes occurred over a plurality of engine cycles, and valve opening failures continued during this time. However, if the exhaust valve fails to open continuously during engine operation, it leads to performance deterioration and engine damage, which is not preferable.
また、この実験の際、複数回のエンジンサイクルに亘り実リフト量の不足が続いたため、前述のフィードバック制御が繰り返されて積分項(又は目標リフト量)が相当に大きくなっていた。このため、燃焼室圧力が低下に転じて排気バルブが開弁成功したとき、実リフト量が過大となった。 In this experiment, since the actual lift amount continued to be insufficient over a plurality of engine cycles, the above-described feedback control was repeated and the integral term (or target lift amount) was considerably increased. For this reason, when the combustion chamber pressure started to decrease and the exhaust valve was successfully opened, the actual lift amount became excessive.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、開弁が失敗したままエンジンサイクルが終了することが防止される弁開閉制御装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a valve opening / closing control device that solves the above-described problems and prevents the engine cycle from being terminated while the valve opening has failed.
上記目的を達成するために本発明は、エンジンのシリンダヘッドに挿通されたバルブ本体と、前記バルブ本体を閉弁方向に付勢するスプリングと、前記シリンダヘッドの外部から前記バルブ本体を動作油で圧することにより、前記スプリングとシリンダ内圧力に抗して前記バルブ本体をシリンダ内にリフトさせる油圧制御室と、前記バルブ本体の実リフト量を検出するリフト量センサと、前記油圧制御室に動作油を導入する開弁用電磁弁と、前記油圧制御室から動作油を排出する閉弁用電磁弁と、前記開弁用電磁弁及び前記閉弁用電磁弁をそれぞれ作動させるドライバと、を備えた弁開閉制御装置において、エンジン状態に基づいてエンジンサイクルごとの開弁タイミングと目標リフト量と閉弁タイミングを生成する目標開閉時期及び開度生成部と、当該エンジンサイクルの開弁タイミングより前記ドライバから前記バルブ本体までの動作遅れ時間前に行われるリフト動作を正ドライブとし、正ドライブ開始のタイミングを算出する正ドライブ開始タイミング算出部と、前記バルブ本体が当該エンジンサイクルの目標リフト量までリフトされるよう正ドライブの時間幅(以下、正時間幅という)を算出する正ドライブ時間幅算出部と、開弁失敗時に行われるリフト動作を副ドライブとし、副ドライブの開始タイミングを算出する副ドライブ開始タイミング算出部と、副ドライブの時間幅(以下、副時間幅という)を算出する副ドライブ時間幅算出部と、前記正ドライブ開始タイミングから前記正時間幅まで開弁パルス信号を前記ドライバに出力し、その後、前記動作遅れ時間が経過した時点で、前記リフト量センサで検出された実リフト量がしきい値に満たないときには、開弁失敗と判定して当該エンジンサイクルの前記副ドライブ開始タイミングから前記副時間幅まで副開弁パルス信号を出力し、前記リフト量センサで検出された実リフト量が前記しきい値以上のときには、開弁成功と判定して副開弁パルス信号を出力しない開弁パルス信号出力部と、当該エンジンサイクルの閉弁タイミングより前記ドライバから前記バルブ本体までの動作遅れ時間前である閉弁ドライブ開始タイミングで所定時間幅の閉弁パルス信号を出力する閉弁パルス信号出力部とを備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a valve main body inserted into a cylinder head of an engine, a spring that urges the valve main body in a valve closing direction, and the valve main body from outside the cylinder head with working oil. A hydraulic control chamber that lifts the valve body into the cylinder against the spring and the cylinder pressure, a lift amount sensor that detects an actual lift amount of the valve body, and an operating oil in the hydraulic control chamber. A solenoid valve for opening the valve, a solenoid valve for closing the operating oil from the hydraulic control chamber, and a driver for operating each of the solenoid valve for opening and the solenoid valve for closing the valve. In the valve opening / closing control device, the target opening / closing timing and opening degree generation for generating the valve opening timing, the target lift amount and the valve closing timing for each engine cycle based on the engine state A positive drive start timing calculation unit that calculates a positive drive start timing, with the lift operation performed before the operation delay time from the driver to the valve body from the valve opening timing of the engine cycle as a positive drive, A positive drive time width calculation unit that calculates the time width of the positive drive so that the valve body is lifted to the target lift amount of the engine cycle (hereinafter referred to as the positive time width), and the lift operation that is performed when the valve opening fails is the secondary drive A secondary drive start timing calculation unit that calculates the start timing of the secondary drive, a secondary drive time width calculation unit that calculates a time width of the secondary drive (hereinafter referred to as a secondary time width), and the positive drive start timing The valve opening pulse signal is output to the driver until the time width, and then the operation delay time has elapsed When the actual lift amount detected by the lift amount sensor is less than the threshold value, it is determined that the valve has failed to open, and the sub-valve opening pulse from the sub-drive start timing of the engine cycle to the sub-time width is determined. When the actual lift amount detected by the lift amount sensor is greater than or equal to the threshold value, the valve opening pulse signal output unit that determines that the valve opening has succeeded and does not output the auxiliary valve opening pulse signal, and the engine A valve closing pulse signal output unit for outputting a valve closing pulse signal having a predetermined time width at a valve closing drive start timing which is before an operation delay time from the driver to the valve body from a valve closing timing of a cycle. .
前記正ドライブ開始タイミング算出部、前記正ドライブ時間幅算出部、前記副ドライブ開始タイミング算出部、前記副ドライブ時間幅算出部に対し、各計算が前記正ドライブ開始タイミングよりも早く終わるように、あらかじめ設定された計算開始タイミングで計算を開始させる計算開始部を備えてもよい。 For the primary drive start timing calculation unit, the primary drive time width calculation unit, the secondary drive start timing calculation unit, and the secondary drive time width calculation unit, each calculation ends in advance earlier than the primary drive start timing. You may provide the calculation start part which starts a calculation with the set calculation start timing.
当該エンジンサイクルの目標リフト量に基づいて開弁成功・失敗のしきい値を設定するしきい値設定部とを備えてもよい。 And a threshold value setting unit that sets a threshold value for valve opening success / failure based on the target lift amount of the engine cycle.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
(1)開弁が失敗したままエンジンサイクルが終了することが防止される。 (1) The engine cycle is prevented from ending with the valve opening failure.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に示されるように、本発明に係る弁開閉制御装置1は、図4の弁開閉制御装置401に対しハードウェアは同じにしたままでソフトウェアに改良を加えたものである。 As shown in FIG. 1, the valve opening / closing control apparatus 1 according to the present invention is obtained by improving the software while keeping the hardware the same as the valve opening / closing control apparatus 401 of FIG. 4.
すなわち、本発明の弁開閉制御装置1は、エンジン状態に基づいてエンジンサイクルごとの開弁タイミングA1(以下、変数・定数については図2参照)と目標リフト量S1と閉弁タイミングA2を生成する目標開閉時期及び開度生成部2と、当該エンジンサイクルの開弁タイミングA1よりドライバ421からバルブ本体402までの動作遅れ時間D1+Δ前に行われるリフト動作を正ドライブとし、正ドライブ開始のタイミングtmainを算出する正ドライブ開始タイミング算出部3と、バルブ本体402が当該エンジンサイクルの目標リフト量までリフトされるよう正ドライブの時間幅wmainを算出する正ドライブ時間幅算出部4と、開弁失敗時に行われるリフト動作を副ドライブとし、副ドライブの開始タイミングtsubを算出する副ドライブ開始タイミング算出部5と、副ドライブの時間幅wsubを算出する副ドライブ時間幅算出部6と、正ドライブ開始タイミング算出部3、正ドライブ時間幅算出部4、副ドライブ開始タイミング算出部5、副ドライブ時間幅算出部6に対し、各計算が正ドライブ開始タイミングtmainよりも早く終わるように、あらかじめ設定された計算開始タイミングtcalで計算を開始させる計算開始部7と、当該エンジンサイクルの目標リフト量S1に基づいて開弁成功・失敗のしきい値S2を設定するしきい値設定部8と、正ドライブ開始タイミングtmainから正時間幅wmainまで開弁パルス信号をドライバ421に出力し、その後、動作遅れ時間D1+Δが経過した時点で、リフト量センサ418で検出された実リフト量がしきい値S2に満たないときには、開弁失敗と判定して当該エンジンサイクルの副ドライブ開始タイミングtsubから副時間幅wsubまで副開弁パルス信号を出力し、リフト量センサ418で検出された実リフト量がしきい値S2以上のときには、開弁成功と判定して副開弁パルス信号を出力しない開弁パルス信号出力部9と、当該エンジンサイクルの閉弁タイミングA2よりドライバ421からバルブ本体402までの動作遅れ時間D3前である閉弁ドライブ開始タイミングtcloseで所定時間幅の閉弁パルス信号を出力する閉弁パルス信号出力部10とを備える。 That is, the valve opening / closing control apparatus 1 of the present invention generates a valve opening timing A1 (hereinafter, refer to FIG. 2 for variables and constants), a target lift amount S1, and a valve closing timing A2 for each engine cycle based on the engine state. The lift operation performed before the operation delay time D1 + Δ from the driver 421 to the valve body 402 from the target opening / closing timing and opening generation unit 2 and the valve opening timing A1 of the engine cycle is defined as the positive drive, and the timing tmain for starting the positive drive is A positive drive start timing calculation unit 3 to calculate, a positive drive time width calculation unit 4 to calculate a time width wmain of the positive drive so that the valve body 402 is lifted to the target lift amount of the engine cycle, and a valve opening failure The lift operation is the secondary drive, and the secondary drive start timing tsub The secondary drive start timing calculation unit 5 to be output, the secondary drive time width calculation unit 6 that calculates the time width wsub of the secondary drive, the primary drive start timing calculation unit 3, the primary drive time width calculation unit 4, and the secondary drive start timing calculation A calculation start unit 7 for causing the unit 5 and the sub drive time width calculation unit 6 to start calculation at a preset calculation start timing tcal so that each calculation ends earlier than the primary drive start timing tmain; and the engine cycle A threshold value setting unit 8 for setting a threshold value S2 of the valve opening success / failure based on the target lift amount S1, and a valve opening pulse signal from the positive drive start timing tmain to the positive time width wmain. Thereafter, when the operation delay time D1 + Δ elapses, the actual amount detected by the lift amount sensor 418 is detected. When the stroke amount is less than the threshold value S2, it is determined that the valve has failed to open, and a secondary valve opening pulse signal is output from the secondary drive start timing tsub of the engine cycle to the secondary time width wsub, which is detected by the lift amount sensor 418. When the actual lift amount is greater than or equal to the threshold value S2, it is determined that the valve has been successfully opened, and the valve opening pulse signal output unit 9 that does not output the auxiliary valve opening pulse signal is output from the driver 421 from the valve closing timing A2 of the engine cycle. A valve-closing pulse signal output unit 10 that outputs a valve-closing pulse signal having a predetermined time width at a valve-closing drive start timing tclose that is before the operation delay time D3 until the main body 402.
目標開閉時期及び開度生成部2、正ドライブ開始タイミング算出部3、正ドライブ時間幅算出部4、副ドライブ開始タイミング算出部5、副ドライブ時間幅算出部6、計算開始部7、しきい値設定部8、開弁パルス信号出力部9、閉弁パルス信号出力部10は、ECM420にソフトウェアとして設けられる。ECM420は、あらかじめ書き込まれたプログラムに従い、エンジン状態に最適な開閉時期及びリフト量の最適値を求め、その最適値に基づいて開弁パルス信号及び閉弁パルス信号を生成するものである。なお、エンジン状態を表すエンジンパラメータは、エンジンの燃料噴射制御を行う燃料噴射ECM、変速制御を行う変速ECM、車両の各部を制御する車両ECMなど、他のECMと共通に用いられる公知のものである。開閉時期及びリフト量の最適値とは、それぞれのエンジン状態において排気ガス性能、燃費性能、トルク性能などのエンジン性能を最も高めることのできる開閉時期及びリフト量のことである。 Target opening / closing timing and opening generation unit 2, primary drive start timing calculation unit 3, primary drive time width calculation unit 4, secondary drive start timing calculation unit 5, secondary drive time width calculation unit 6, calculation start unit 7, threshold value The setting unit 8, the valve opening pulse signal output unit 9, and the valve closing pulse signal output unit 10 are provided as software in the ECM 420. The ECM 420 obtains an optimum value of the opening / closing timing and the lift amount optimum for the engine state according to a program written in advance, and generates a valve opening pulse signal and a valve closing pulse signal based on the optimum values. The engine parameters representing the engine state are known parameters that are used in common with other ECMs, such as a fuel injection ECM that performs engine fuel injection control, a gear shift ECM that performs shift control, and a vehicle ECM that controls various parts of the vehicle. is there. The optimum values of the opening / closing timing and the lift amount are the opening / closing timing and the lift amount that can maximize the engine performance such as the exhaust gas performance, the fuel consumption performance, and the torque performance in each engine state.
ECM420では、本発明の制御と並行して、当該エンジンサイクルでの目標リフト量と実リフト量の誤差に基づいて算出された補正量により、次回以降のエンジンサイクルの目標リフト量(開弁パルス信号幅)が増減されるフィードバック制御が行われるのが好ましい。 In parallel with the control of the present invention, the ECM 420 uses the correction amount calculated based on the error between the target lift amount and the actual lift amount in the engine cycle, and the target lift amount (valve opening pulse signal for the next and subsequent engine cycles). It is preferable to perform feedback control in which the width is increased or decreased.
以下、本発明の弁開閉制御装置1の動作を図1〜3により説明する。 The operation of the valve opening / closing control device 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図2は、開弁成功時のタイミングチャートであり、図3は、開弁失敗時のタイミングチャートである。下段にはECM420の閉弁パルス信号出力部10からドライバ421に出力される閉弁パルス信号の波形、中段には、開弁パルス信号出力部9からドライバ421に出力される開弁パルス信号の波形、上段にはリフト量センサ418で検出された実リフト量の波形がそれぞれ示される。 FIG. 2 is a timing chart at the time of valve opening success, and FIG. 3 is a timing chart at the time of valve opening failure. The waveform of the valve closing pulse signal output from the valve closing pulse signal output unit 10 of the ECM 420 to the driver 421 is shown in the lower stage, and the waveform of the valve opening pulse signal output from the valve opening pulse signal output unit 9 to the driver 421 is shown in the middle stage. The upper stage shows waveforms of the actual lift amount detected by the lift amount sensor 418, respectively.
弁開閉制御装置1では、目標開閉時期及び開度生成部2がエンジン状態に基づいてエンジンサイクルごとの開弁タイミングA1と目標リフト量S1と閉弁タイミングA2を生成する。 In the valve opening / closing control device 1, the target opening / closing timing and opening generation unit 2 generates a valve opening timing A1, a target lift amount S1, and a valve closing timing A2 for each engine cycle based on the engine state.
次いで、計算開始部7は、正ドライブ開始タイミング算出部3、正ドライブ時間幅算出部4、副ドライブ開始タイミング算出部5、副ドライブ時間幅算出部6に対し、各計算が正ドライブ開始タイミングtmainよりも早く終わるように、あらかじめ設定された計算開始タイミングtcalで計算を開始させる。計算開始タイミングtcalは、正ドライブ開始タイミングtmainが早い時間となるようなエンジン状態であっても計算が間に合うよう実験等により十分早い時間に設定されるものとする。 Next, the calculation start unit 7 performs the calculation on the primary drive start timing tmain with respect to the primary drive start timing calculation unit 3, the primary drive time width calculation unit 4, the secondary drive start timing calculation unit 5, and the secondary drive time width calculation unit 6. The calculation is started at a preset calculation start timing tcal so as to end earlier. The calculation start timing tcal is set to a sufficiently early time by an experiment or the like so that the calculation is in time even in an engine state in which the positive drive start timing tmain is an early time.
次いで、正ドライブ開始タイミング算出部3、正ドライブ時間幅算出部4、副ドライブ開始タイミング算出部5、副ドライブ時間幅算出部6は、それぞれの計算を開始する。しきい値設定部8の計算もこのとき行われるとよい。 Next, the primary drive start timing calculation unit 3, the primary drive time width calculation unit 4, the secondary drive start timing calculation unit 5, and the secondary drive time width calculation unit 6 start their respective calculations. The calculation of the threshold setting unit 8 may be performed at this time.
すなわち、正ドライブ開始タイミング算出部3は、当該エンジンサイクルの開弁タイミングA1よりドライバ421からバルブ本体402までの動作遅れ時間D1+Δ前である正ドライブ開始のタイミングtmainを算出する。ここで、D1はドライバ421に入力される開弁パルス信号が立ち上がってからバルブ本体402がリフト開始するまでの時間、Δはバルブ本体402がリフト開始から開弁成功と見なせるまでリフトする時間を見込んだマージンである。正ドライブ開始タイミング算出部3では、これらD1、Δは前述した遅延関係式により計算される。 That is, the positive drive start timing calculation unit 3 calculates the positive drive start timing tmain that is before the operation delay time D1 + Δ from the driver 421 to the valve body 402 from the valve opening timing A1 of the engine cycle. Here, D1 is the time from when the valve opening pulse signal input to the driver 421 rises until the valve main body 402 starts to lift, and Δ is the time to lift the valve main body 402 from the start of the lift until it can be considered that the valve has been opened successfully. It's a margin. In the primary drive start timing calculation unit 3, these D1 and Δ are calculated by the delay relational expression described above.
これと同時に、正ドライブ時間幅算出部4は、バルブ本体402が当該エンジンサイクルの目標リフト量S1までリフトされるよう正ドライブの時間幅wmainを算出する。算出方法は、図6(a)〜図6(c)で説明した原理に従う。 At the same time, the positive drive time width calculator 4 calculates the positive drive time width wmain so that the valve body 402 is lifted to the target lift amount S1 of the engine cycle. The calculation method follows the principle described in FIGS. 6 (a) to 6 (c).
副ドライブ開始タイミング算出部5は、開弁失敗時に行われるリフト動作を副ドライブとし、副ドライブの開始タイミングtsubを算出し、副ドライブ時間幅算出部6は、副ドライブの時間幅wsubを算出する。副ドライブの開始タイミングtsubは、開弁成功・失敗を判定するタイミングの直後であることが好ましい。副ドライブの時間幅wsubは、正ドライブの時間幅wmainよりも少ないことが好ましい。副ドライブの時間幅wsubの算出方法は、正ドライブの時間幅wmainの算出方法と同様、図6(a)〜図6(c)で説明した原理に従うが、副ドライブのときには、既に正ドライブによって油圧制御室404に動作油が導入されていること、及び副ドライブによる実リフト量が目標リフト量S1より過大にならないのが望ましいことから、副時間幅wsubが正時間幅wmainより短くなるよう、実験等により調整される。 The secondary drive start timing calculation unit 5 calculates the secondary drive start timing tsub using the lift operation performed at the time of valve opening failure, and the secondary drive time width calculation unit 6 calculates the secondary drive time width wsub. . The start timing tsub of the secondary drive is preferably immediately after the timing for determining success / failure of valve opening. The time width wsub of the secondary drive is preferably smaller than the time width wmain of the primary drive. The method for calculating the time width wsub of the secondary drive follows the principle described with reference to FIGS. 6A to 6C, similarly to the method of calculating the time width wmain of the primary drive. Since it is desirable that the working oil is introduced into the hydraulic control chamber 404 and that the actual lift amount by the secondary drive is not larger than the target lift amount S1, the secondary time width wsub is shorter than the normal time width wmain. It is adjusted by experiment etc.
しきい値設定部8は、当該エンジンサイクルの目標リフト量S1に基づいて開弁成功・失敗のしきい値S2を設定する。しきい値S2は、例えば、目標リフト量S1に対して実験等により設定された割合だけ小さい値である。あるいは、しきい値S2は、確実に開弁成功と見なせる固定値でもよい。 The threshold value setting unit 8 sets a threshold value S2 of the valve opening success / failure based on the target lift amount S1 of the engine cycle. The threshold value S2 is, for example, a value that is smaller than the target lift amount S1 by a ratio set by experiment or the like. Alternatively, the threshold value S2 may be a fixed value that can be reliably regarded as a valve opening success.
これらの各計算は、計算開始タイミングtcalで計算開始されるため、正ドライブ開始タイミングtmainよりも早く終わる。 Since each of these calculations starts at the calculation start timing tcal, the calculation ends earlier than the main drive start timing tmain.
各計算が終了した後、時間が正ドライブ開始タイミングtmainになると、開弁パルス信号出力部9は、正ドライブ開始タイミングtmainから正時間幅wmainまで開弁パルス信号をドライバ421に出力する。ドライバ421で増幅された開弁パルス信号が開弁用電磁弁405に入力され、開弁用電磁弁405内でライン406,408間を塞いでいたプランジャ409が退くことにより、高圧の動作油が油圧制御室404に導入され、バルブ本体402がリフトし始める。 When the time reaches the positive drive start timing tmain after the completion of each calculation, the valve-opening pulse signal output unit 9 outputs the valve-opening pulse signal to the driver 421 from the positive drive start timing tmain to the positive time width wmain. The valve-opening pulse signal amplified by the driver 421 is input to the valve-opening electromagnetic valve 405, and the plunger 409 closing the line 406, 408 in the valve-opening electromagnetic valve 405 is retracted, so that high-pressure operating oil is discharged. The valve body 402 is introduced into the hydraulic control chamber 404 and begins to lift.
その後、開弁パルス信号出力部9は、正ドライブ開始タイミングtmainから動作遅れ時間D1+Δが経過した時点で、リフト量センサ418で検出された実リフト量としきい値S2を比較する。図2のように、この時点で実リフト量がしきい値S2以上のときには、開弁パルス信号出力部9は、開弁成功と判定して副開弁パルス信号を出力しない。図3のように、この時点で実リフト量がしきい値S2に満たないときには、開弁パルス信号出力部9は、開弁失敗と判定して当該エンジンサイクルの副ドライブ開始タイミングtsubから副時間幅wsubまで副開弁パルス信号を出力する。 Thereafter, the valve opening pulse signal output unit 9 compares the actual lift amount detected by the lift amount sensor 418 with the threshold value S2 when the operation delay time D1 + Δ has elapsed from the positive drive start timing tmain. As shown in FIG. 2, when the actual lift amount is greater than or equal to the threshold value S2 at this time, the valve opening pulse signal output unit 9 determines that the valve opening is successful and does not output the auxiliary valve opening pulse signal. As shown in FIG. 3, when the actual lift amount is less than the threshold value S2 at this time, the valve opening pulse signal output unit 9 determines that the valve opening has failed and starts the sub time from the sub drive start timing tsub of the engine cycle. The auxiliary valve opening pulse signal is output up to the width wsub.
次に、閉弁パルス信号出力部10は、当該エンジンサイクルの閉弁タイミングA2よりドライバ421からバルブ本体402までの動作遅れ時間D3前である閉弁ドライブ開始タイミングtcloseで所定時間幅wcloseの閉弁パルス信号を出力する。動作遅れ時間D3は、前述した遅延関係式により計算される。また、所定時間幅wcloseは、十分に長い時間であれば良く、実験等により固定値を設定するとよい。ドライバ421で増幅された閉弁パルス信号が閉弁用電磁弁412に入力され、低圧供給ユニット410とライン411の接続口を塞いでいた油抜き弁414がプランジャ413によって開かれることにより、油圧制御室404の動作油が低圧供給ユニット410に抜けるため、バルブ本体402が戻り始める。 Next, the valve closing pulse signal output unit 10 closes the valve for a predetermined time width wclose at the valve closing drive start timing tclose that is before the operation delay time D3 from the driver 421 to the valve body 402 from the valve closing timing A2 of the engine cycle. Outputs a pulse signal. The operation delay time D3 is calculated by the delay relational expression described above. The predetermined time width wclose may be a sufficiently long time, and a fixed value may be set by experiment or the like. The valve closing pulse signal amplified by the driver 421 is input to the valve closing solenoid valve 412, and the oil drain valve 414 that has blocked the connection port between the low pressure supply unit 410 and the line 411 is opened by the plunger 413, thereby controlling the hydraulic pressure. Since the working oil in the chamber 404 is released to the low pressure supply unit 410, the valve body 402 starts to return.
ここで、図2と図3を比較しつつ、副ドライブの効果について考察する。 Here, the effect of the secondary drive will be considered while comparing FIG. 2 and FIG.
図2の開弁成功の例では、正ドライブ開始タイミングtmainから動作遅れ時間D1+Δが経過した時点で、実リフト量がしきい値S2以上となり、さらに実リフト量が大きくなって目標リフト量S1に達している。これは、例えば、エンジンが低負荷運転されているとき、燃焼工程から排気行程において燃焼室の圧力が高負荷運転のときに比べて低く、油圧制御室404の力によって容易にバルブ本体402がリフトされたことによる。このように実リフト量がしきい値S2以上の場合、開弁成功と判定されるため、副開弁パルス信号は出力されない。 In the example of the valve opening success in FIG. 2, when the operation delay time D1 + Δ elapses from the positive drive start timing tmain, the actual lift amount becomes equal to or greater than the threshold value S2, and the actual lift amount increases to reach the target lift amount S1. Has reached. This is because, for example, when the engine is operating at a low load, the pressure in the combustion chamber is lower in the exhaust stroke from the combustion process than when operating at a high load, and the valve main body 402 is easily lifted by the force of the hydraulic control chamber 404. It depends on what was done. As described above, when the actual lift amount is equal to or greater than the threshold value S2, it is determined that the valve has been successfully opened, and therefore the auxiliary valve opening pulse signal is not output.
図2に示された実リフト量のプロファイルを見ると、目標開閉時期及び開度生成部2が生成した開弁タイミングA1と目標リフト量S1と閉弁タイミングA2が全て達成されたことが分かる。 When the profile of the actual lift amount shown in FIG. 2 is seen, it can be seen that the valve opening timing A1, the target lift amount S1, and the valve closing timing A2 generated by the target opening / closing timing and opening degree generation unit 2 are all achieved.
図3の開弁失敗の例では、正ドライブ開始タイミングtmainから動作遅れ時間D1+Δが経過した時点で、実リフト量がしきい値S2に満たない。これは、例えば、エンジンが高負荷運転されているとき、燃焼工程から排気行程において燃焼室の圧力が低負荷運転のときに比べて高くなり、バルブ本体402をリフトさせようとする油圧制御室404の力が不足することによる。あるいは、エンジン負荷が上昇しているとき、前述したフィードバック制御により前回以前のエンジンサイクルでの実リフト量不足に対して今回のエンジンサイクルでの目標リフト量を増加させても、エンジン負荷の上昇が急激であるため追従できない場合にも開弁失敗となり得る。 In the example of the valve opening failure in FIG. 3, the actual lift amount is less than the threshold value S2 when the operation delay time D1 + Δ has elapsed from the positive drive start timing tmain. This is because, for example, when the engine is operating at a high load, the pressure in the combustion chamber is higher in the exhaust stroke from the combustion process than when operating at a low load, and the hydraulic control chamber 404 is intended to lift the valve body 402. Due to lack of power. Alternatively, when the engine load is increasing, the engine load will not increase even if the target lift amount in the current engine cycle is increased due to the actual lift amount in the previous engine cycle being insufficient due to the feedback control described above. The valve opening failure can occur even when the follow-up is impossible due to the suddenness.
このように実リフト量がしきい値S2に満たない場合、開弁失敗と判定されるため、副ドライブ開始タイミングtsubから副時間幅wsubまで副開弁パルス信号が出力される。このとき油圧制御室404には正ドライブの開弁パルス信号によって既に動作油が導入されているので、副ドライブの開弁パルス信号によって動作油が追加導入されることになる。これにより、副ドライブ開始タイミングtsubから動作遅れ時間D2が経過するとバルブ本体402がリフトされ始め、その後、開弁が成功する。副ドライブが実施される時点では、正ドライブが実施された時点よりもクランク角度が進んでいるため、燃焼室圧力が低下している場合がある。この場合、開弁が成功しやすい。また、正ドライブが実施されたとき、バルブが若干(=実リフト量がしきい値S2には満たないが排気が漏れ出す程度)でも開いていれば、徐々に燃焼室圧力が低下するので、副ドライブでは開弁が成功しやすい。 In this way, when the actual lift amount is less than the threshold value S2, it is determined that the valve has failed to open, so that the sub valve opening pulse signal is output from the sub drive start timing tsub to the sub time width wsub. At this time, since the operating oil has already been introduced into the hydraulic control chamber 404 by the valve opening pulse signal of the positive drive, the operating oil is additionally introduced by the valve opening pulse signal of the sub drive. Thereby, when the operation delay time D2 elapses from the sub drive start timing tsub, the valve body 402 starts to be lifted, and then the valve opening is successful. When the secondary drive is performed, the crank angle is more advanced than when the primary drive is performed, and thus the combustion chamber pressure may be reduced. In this case, the valve opening is likely to be successful. Further, when the positive drive is performed, the combustion chamber pressure gradually decreases if the valve is slightly opened (= the actual lift amount is less than the threshold value S2 but the exhaust leaks). Valve opening tends to succeed in the secondary drive.
図3に示された実リフト量のプロファイル(実線)を見ると、理想的なプロファイル(一点鎖線)には一致しないが、当初の目標である開弁タイミングA1より遅れて開弁が成功していることが分かる。 The actual lift amount profile (solid line) shown in FIG. 3 does not match the ideal profile (one-dot chain line), but the valve opening succeeded after the initial valve opening timing A1. I understand that.
なお、正ドライブの開弁パルス信号と副ドライブの開弁パルス信号とでは時間幅が異なる。この理由は、副ドライブのときには、正ドライブによって油圧制御室404に動作油が導入されているからである。副ドライブのときの動作油の導入量は正ドライブのときより少なくするのが好ましく、副時間幅wsubは正時間幅wmainより短いのがよい。 It should be noted that the time width differs between the valve opening pulse signal for the positive drive and the valve opening pulse signal for the auxiliary drive. This is because the hydraulic oil is introduced into the hydraulic control chamber 404 by the primary drive during the secondary drive. The amount of operating oil introduced in the secondary drive is preferably smaller than that in the primary drive, and the secondary time width wsub is preferably shorter than the primary time width wmain.
また、副ドライブにおいては、正ドライブでの開弁が失敗した状況でリフトが行われるため、全く目論み通りにはリフトができないと思われる。このとき実リフト量が過大とならないためには、図3に示されるように、副ドライブにおける実リフト量が目標リフト量S1より少なくなることが望ましい。この点からも、副時間幅wsubは正時間幅wmainより短いのがよい。 In addition, in the secondary drive, since the lift is performed in a situation where the valve opening in the primary drive has failed, it is considered that the lift cannot be performed exactly as intended. In order to prevent the actual lift amount from becoming excessive at this time, it is desirable that the actual lift amount in the secondary drive is smaller than the target lift amount S1, as shown in FIG. From this point, it is preferable that the sub time width wsub is shorter than the main time width wmain.
このとき副ドライブにおける実リフト量が目標リフト量S1より小さいため、リフト量のフィードバック制御を適用すると、次回以降の目標リフト量S1が大きくなり、燃焼室圧力が低下したときに実リフト量が過大になるおそれがある。これを回避するために、副ドライブが実行されたときはフィードバック制御を保留したり係数を変更して前回以前の積分項を保持させるなど、目標リフト量S1が大きくなりすぎないようにするのが望ましい。 At this time, since the actual lift amount in the secondary drive is smaller than the target lift amount S1, when the lift amount feedback control is applied, the target lift amount S1 after the next time becomes larger, and the actual lift amount becomes excessive when the combustion chamber pressure decreases. There is a risk of becoming. In order to avoid this, when the secondary drive is executed, the feedback control is suspended or the coefficient is changed to keep the previous integral term so that the target lift amount S1 does not become too large. desirable.
次に、正ドライブと副ドライブの開始タイミングと時間幅が計算開始タイミングtcalで計算開始される効果について考察する。 Next, the effect of starting the calculation of the start timing and time width of the primary drive and the secondary drive at the calculation start timing tcal will be considered.
開始タイミングと時間幅の計算は、複数の遅延要因が関係する遅延関係式を計算することから、計算手順が複雑であり、一般的な処理速度を有する廉価なECM420において実行されると時間を要する。仮に、正ドライブの開弁失敗が認識されてから副ドライブの計算が行われると、副ドライブの開始タイミングが遅くなってしまう。その点、本発明では、副ドライブの開始タイミング及び時間幅を正ドライブの開始タイミング及び時間幅と同時期に計算しておくので、正ドライブの開弁失敗が認識されると直ちに、副ドライブが開始可能となる。正ドライブで開弁成功した場合は、副ドライブを実行しないだけなので、ECM420の負荷は増加しない。 Since the calculation of the start timing and the time width is performed by calculating a delay relational expression related to a plurality of delay factors, the calculation procedure is complicated, and it takes time when executed in an inexpensive ECM 420 having a general processing speed. . If the calculation of the secondary drive is performed after the valve opening failure of the primary drive is recognized, the start timing of the secondary drive is delayed. In this respect, in the present invention, the start timing and time width of the secondary drive are calculated at the same time as the start timing and time width of the primary drive. It becomes possible to start. If the valve is successfully opened in the primary drive, the load on the ECM 420 does not increase because the secondary drive is not executed.
計算開始タイミングtcalは、正ドライブと副ドライブの計算が正ドライブの開始タイミングより早く終わるように設定される。計算開始タイミングtcalは、例えば、バルブ本体402がリフト開始されるタイミングより数十°CA(クランク角度)前とするのが好ましい。 The calculation start timing tcal is set so that the calculation of the primary drive and the secondary drive ends earlier than the start timing of the primary drive. The calculation start timing tcal is preferably, for example, several tens of degrees CA (crank angle) before the valve body 402 starts to lift.
以上説明したように、本発明の弁開閉制御装置1によれば、正ドライブにおいて開弁失敗となっても、当該エンジンサイクルにて副ドライブが行われるので、開弁が失敗したままエンジンサイクルが終了することが防止され、排気バルブの開弁失敗によるエンジン性能の悪化やエンジンの損傷が回避される。 As described above, according to the valve opening / closing control device 1 of the present invention, even if the valve opening fails in the normal drive, the sub-drive is performed in the engine cycle. It is prevented from being terminated, and deterioration of engine performance and engine damage due to failure to open the exhaust valve are avoided.
本発明の弁開閉制御装置1によれば、正ドライブ開始タイミングtmainより十分早い計算開始タイミングtcalで正ドライブと副ドライブの開始タイミングと時間幅が計算開始されるので、正ドライブ開始タイミングtmainまでには全ての計算が終了しており、開弁失敗のときは計算が省略でき、開弁失敗を認識してから副ドライブの計算を実行するのに比べて、副ドライブを迅速に開始できる。 According to the valve opening / closing control apparatus 1 of the present invention, the calculation of the start timing and time width of the primary drive and the secondary drive is started at the calculation start timing tcal sufficiently earlier than the primary drive start timing tmain. Since all calculations have been completed, the calculation can be omitted when the valve opening fails, and the sub drive can be started more quickly than when the sub drive is calculated after recognizing the valve opening failure.
本発明の弁開閉制御装置1によれば、各計算が計算開始タイミングtcalで計算開始されるので、一般的な処理速度を有する廉価なECM420において各計算が実行可能である。したがって、高速処理用の高価なECMは必要ない。 According to the valve opening / closing control apparatus 1 of the present invention, each calculation is started at the calculation start timing tcal, so that each calculation can be executed in an inexpensive ECM 420 having a general processing speed. Therefore, an expensive ECM for high speed processing is not necessary.
本発明の弁開閉制御装置1は、排気バルブに適用するのが好ましい。排気バルブは燃焼室圧力が高い時期に開弁されるからである。吸気バルブであっても、何らかの補助的な動作のため燃焼室圧力が高い時期に開弁される場合には、本発明が有効である。 The valve opening / closing control device 1 of the present invention is preferably applied to an exhaust valve. This is because the exhaust valve is opened when the combustion chamber pressure is high. The present invention is effective when the intake valve is opened at a time when the combustion chamber pressure is high due to some auxiliary operation.
1 弁開閉制御装置
2 目標開閉時期及び開度生成部
3 正ドライブ開始タイミング算出部
4 正ドライブ時間幅算出部
5 副ドライブ開始タイミング算出部
6 副ドライブ時間幅算出部
7 計算開始部
8 しきい値設定部
9 開弁パルス信号出力部
10 閉弁パルス信号出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve opening / closing control apparatus 2 Target opening / closing timing and opening generation part 3 Positive drive start timing calculation part 4 Positive drive time width calculation part 5 Sub drive start timing calculation part 6 Sub drive time width calculation part 7 Calculation start part 8 Threshold value Setting unit 9 Valve opening pulse signal output unit 10 Valve closing pulse signal output unit
Claims (3)
前記バルブ本体を閉弁方向に付勢するスプリングと、
前記シリンダヘッドの外部から前記バルブ本体を動作油で圧することにより、前記スプリングとシリンダ内圧力に抗して前記バルブ本体をシリンダ内にリフトさせる油圧制御室と、
前記バルブ本体の実リフト量を検出するリフト量センサと、
前記油圧制御室に動作油を導入する開弁用電磁弁と、
前記油圧制御室から動作油を排出する閉弁用電磁弁と、
前記開弁用電磁弁及び前記閉弁用電磁弁をそれぞれ作動させるドライバと、
を備えた弁開閉制御装置において、
エンジン状態に基づいてエンジンサイクルごとの開弁タイミングと目標リフト量と閉弁タイミングを生成する目標開閉時期及び開度生成部と、
当該エンジンサイクルの開弁タイミングより前記ドライバから前記バルブ本体までの動作遅れ時間前に行われるリフト動作を正ドライブとし、正ドライブ開始のタイミングを算出する正ドライブ開始タイミング算出部と、
前記バルブ本体が当該エンジンサイクルの目標リフト量までリフトされるよう正ドライブの時間幅(以下、正時間幅という)を算出する正ドライブ時間幅算出部と、
開弁失敗時に行われるリフト動作を副ドライブとし、副ドライブの開始タイミングを算出する副ドライブ開始タイミング算出部と、
副ドライブの時間幅(以下、副時間幅という)を算出する副ドライブ時間幅算出部と、
前記正ドライブ開始タイミングから前記正時間幅まで開弁パルス信号を前記ドライバに出力し、その後、前記動作遅れ時間が経過した時点で、前記リフト量センサで検出された実リフト量がしきい値に満たないときには、開弁失敗と判定して当該エンジンサイクルの前記副ドライブ開始タイミングから前記副時間幅まで副開弁パルス信号を出力し、前記リフト量センサで検出された実リフト量が前記しきい値以上のときには、開弁成功と判定して副開弁パルス信号を出力しない開弁パルス信号出力部と、
当該エンジンサイクルの閉弁タイミングより前記ドライバから前記バルブ本体までの動作遅れ時間前である閉弁ドライブ開始タイミングで所定時間幅の閉弁パルス信号を出力する閉弁パルス信号出力部とを備えたことを特徴とする弁開閉制御装置。 A valve body inserted into the cylinder head of the engine;
A spring for urging the valve body in the valve closing direction;
A hydraulic control chamber that lifts the valve body into the cylinder against the spring and the pressure in the cylinder by pressing the valve body with operating oil from the outside of the cylinder head;
A lift amount sensor for detecting an actual lift amount of the valve body;
A solenoid valve for valve opening for introducing working oil into the hydraulic control chamber;
A solenoid valve for valve closing that discharges the operating oil from the hydraulic control chamber;
Drivers for operating the solenoid valve for opening and the solenoid valve for closing,
In the valve opening and closing control device comprising
A target opening / closing timing and opening generation unit for generating a valve opening timing, a target lift amount and a valve closing timing for each engine cycle based on the engine state;
A positive drive start timing calculation unit that calculates a positive drive start timing, with a lift operation performed before the operation delay time from the driver to the valve body from the valve opening timing of the engine cycle,
A positive drive time width calculation unit that calculates a time width of a positive drive (hereinafter referred to as a positive time width) so that the valve body is lifted to a target lift amount of the engine cycle;
A sub-drive start timing calculation unit that calculates the start timing of the sub-drive with the lift operation performed when the valve opening failure is set as the sub-drive,
A secondary drive time width calculation unit for calculating a time width of the secondary drive (hereinafter referred to as a secondary time width);
The valve opening pulse signal is output to the driver from the positive drive start timing to the positive time width, and then the actual lift amount detected by the lift amount sensor becomes the threshold value when the operation delay time has elapsed. If not, it is determined that the valve opening has failed, and a sub-valve opening pulse signal is output from the sub-drive start timing of the engine cycle to the sub-time width, and the actual lift amount detected by the lift amount sensor is the threshold value. When the value is greater than or equal to the value, it is determined that the valve has been successfully opened, and the valve opening pulse signal output unit that does not output the auxiliary valve opening pulse signal;
A valve closing pulse signal output unit that outputs a valve closing pulse signal having a predetermined time width at a valve closing drive start timing that is before an operation delay time from the driver to the valve body from the valve closing timing of the engine cycle. A valve opening / closing control device characterized by the above.
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