JP5817540B2 - Control device for internal combustion engine with variable valve gear - Google Patents
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Description
本発明は、可変動弁装置付内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine with a variable valve operating device.
従来、例えば、特開2009−228481号公報に開示されているように、吸気バルブと排気バルブのバルブ開閉特性をそれぞれ可変とする可変動弁装置を備えた内燃機関が知られている。この種の可変動弁装置においては、過渡運転時などにおいて、これら各バルブそれぞれの目標バルブ開閉特性を設定する。上記の公報では、エンジン回転数やエンジン負荷に応じて、燃費や出力の観点により最適な吸気バルブ位相角、排気バルブ位相角をそれぞれ算出している。 2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-228481, there is known an internal combustion engine including a variable valve operating device that can vary valve opening / closing characteristics of an intake valve and an exhaust valve. In this type of variable valve apparatus, the target valve opening / closing characteristics of each of these valves are set during transient operation. In the above publication, the optimum intake valve phase angle and exhaust valve phase angle are calculated from the viewpoint of fuel consumption and output in accordance with the engine speed and engine load.
可変動弁装置においては、要求される目標吸入空気量等を速やかに実現できるように、吸気バルブ及び排気バルブのバルブ開閉特性変更量の決定およびこれに基づく制御がなされることが好ましい。しかしながら、上記のような吸気バルブと排気バルブを別々に制御する可変動弁装置では、それぞれのバルブ開閉特性をどのように決定するかが問題となりやすい。 In the variable valve operating apparatus, it is preferable that the amount of change in the valve opening / closing characteristics of the intake valve and the exhaust valve is determined and controlled based on this so that the required target intake air amount can be quickly realized. However, in the variable valve operating apparatus that separately controls the intake valve and the exhaust valve as described above, it is likely to be a problem how to determine the valve opening / closing characteristics of each.
目標吸入空気量や目標負荷が与えられた場合、吸気バルブのバルブ開閉特性と排気バルブのバルブ開閉特性の組み合わせ方は、必ずしも一義的ではない。つまり、ある目標状態へ到達するための吸気バルブと排気バルブのバルブ開閉特性の組は、複数個存在しうる。このように複数の候補がある場合、どのようにして吸気バルブと排気バルブのバルブ開閉特性の組を選択、決定するかが問題となる。 When a target intake air amount or a target load is given, the combination of the valve opening / closing characteristics of the intake valve and the valve opening / closing characteristics of the exhaust valve is not necessarily unique. That is, there may be a plurality of pairs of valve opening / closing characteristics of the intake valve and the exhaust valve for reaching a certain target state. When there are a plurality of candidates as described above, how to select and determine a pair of valve opening / closing characteristics of the intake valve and the exhaust valve becomes a problem.
また、吸気バルブの駆動を考慮せずに排気バルブの目標バルブ開閉特性およびそれを実現する目標制御量を決定したり、逆に排気バルブの駆動を考慮せずに吸気バルブの目標バルブ開閉特性およびそれを実現する目標制御量を決定したりする処理を実行する場合が想定される。この場合、吸入空気量や負荷率等について、目標値と実際の値との一致が取れなくなって制御がハンチングしたり、ハンチングに至らなくとも制御上の安定性が低下したりするなどの弊害が生じうる。 In addition, the target valve opening / closing characteristic of the exhaust valve and the target control amount for realizing it can be determined without considering the drive of the intake valve, and conversely, the target valve opening / closing characteristic of the intake valve and The case where the process which determines the target control amount which implement | achieves it is performed is assumed. In this case, the intake air amount, load factor, etc. may not be consistent with the target value and the actual value, causing hunting of control, and even if hunting does not occur, the control stability may be reduced. Can occur.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気バルブおよび排気バルブのバルブ開閉特性を個別に変更可能な可変動弁装置を備える内燃機関において、制御安定性に配慮しつつバルブ特性の変更の目標値を設定することができる可変動弁装置付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 to solve the above-described problems. In an internal combustion engine including a variable valve gear that can individually change the valve opening / closing characteristics of an intake valve and an exhaust valve, the control stability is considered. It is another object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine with a variable valve operating device that can set a target value for changing valve characteristics.
第1の発明にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置は、
吸気バルブの位相および排気バルブの位相を個別に変更可能な可変動弁装置を制御する制御手段と、
第1軸に前記吸気バルブの位相を対応付けかつ前記第1軸と直交する第2軸に前記排気バルブの位相を対応づけたマップであって、前記第1軸上の前記吸気バルブの位相の値と前記第2軸上の前記排気バルブの位相の値とから定まる点が前記マップ上に複数個備えられ、複数個の前記点にそれぞれ内燃機関の負荷の値が対応付けられており、前記第1軸と前記第2軸とからなる平面上で互いに異なる座標を持つ複数の点に等しい負荷の値が対応付けられたマップと、
前記内燃機関の目標負荷を計算する計算手段と、
前記目標負荷の値と前記マップ上の負荷の値とを比較することで、前記マップ上において前記目標負荷と等しい負荷が設定された点である等負荷点を、複数個特定する手段と、
前記可変動弁装置の駆動中において前記制御手段が前記可変動弁装置に設定している前記吸気バルブの位相である第1吸気位相および前記排気バルブの位相である第1排気位相を特定し、前記第1吸気位相および前記第1排気位相に対応する前記マップ上の現在点を特定する手段と、
前記複数個の前記等負荷点それぞれと前記現在点との間の、前記マップ上における二点間距離を計算する手段と、
計算して求めた複数の前記二点間距離のうち、最も小さい二点間距離となる等負荷点を、目標点として選択する選択手段と、
前記目標点を前記マップと照合することで、前記目標点の前記第1軸成分から決まる前記吸気バルブの位相である第2吸気位相と、前記目標点の前記第2軸成分から決まる前記排気バルブの位相である第2排気位相とを、前記マップから読み出す手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第1吸気位相と前記第2吸気位相との差分である第1差分だけ前記第2吸気位相に向かって前記吸気バルブの位相を変更しかつ前記第1排気位相と前記第2排気位相との差分である第2差分だけ前記第2排気位相に向かって前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御する。
A control device for an internal combustion engine with a variable valve operating device according to a first invention is
Control means for controlling a variable valve gear capable of individually changing the phase of the intake valve and the phase of the exhaust valve;
A map in which a phase of the intake valve is associated with a first axis and a phase of the exhaust valve is associated with a second axis orthogonal to the first axis, the phase of the intake valve on the first axis A plurality of points determined from the value and the phase value of the exhaust valve on the second axis are provided on the map, and a load value of the internal combustion engine is associated with each of the plurality of points, A map in which equal load values are associated with a plurality of points having different coordinates on a plane composed of the first axis and the second axis;
Calculating means for calculating a target load of the internal combustion engine;
Means for identifying a plurality of equal load points, which are points where a load equal to the target load is set on the map by comparing the target load value with the load value on the map;
A first intake phase that is a phase of the intake valve and a first exhaust phase that is a phase of the exhaust valve set by the control means in the variable valve device during driving of the variable valve device; Means for identifying a current point on the map corresponding to the first intake phase and the first exhaust phase;
Means for calculating a distance between two points on the map between each of the plurality of equal load points and the current point;
A selection means for selecting, as a target point, an equal load point that is the smallest point-to-point distance among the plurality of two-point distances obtained by calculation;
The exhaust valve determined from the second intake phase that is the phase of the intake valve determined from the first axis component of the target point and the second axis component of the target point by comparing the target point with the map Means for reading out from the map a second exhaust phase that is a phase of
With
The control means changes the phase of the intake valve toward the second intake phase by a first difference that is a difference between the first intake phase and the second intake phase, and the first exhaust phase and the first exhaust phase. The variable valve apparatus is controlled so as to change the phase of the exhaust valve toward the second exhaust phase by a second difference that is a difference from two exhaust phases .
第2の発明は、第1の発明において、
前記マップ上における予め定めた時間内に前記可変動弁装置で変更できる前記吸気バルブの位相変更量の限度である吸気位相変更限度幅と予め定めた時間内に前記可変動弁装置で変更できる前記排気バルブの位相変更量の限度である排気位相変更限度幅とを予め記憶した手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記第1差分が前記吸気位相変更限度幅の半分以下であるときには前記第1差分だけ前記吸気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第1差分が前記吸気位相変更限度幅の半分を超えているときには前記吸気位相変更限度幅の半分だけ前記吸気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第2差分が前記排気位相変更限度幅の半分以下である場合には前記第2差分だけ前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第2差分が前記排気位相変更限度幅の半分を超えている場合には、前記排気位相変更限度幅の半分だけ前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御する。
According to a second invention, in the first invention,
The intake valve phase change limit width that is the limit of the phase change amount of the intake valve that can be changed by the variable valve device within a predetermined time on the map and the variable valve device that can be changed within a predetermined time A means for storing in advance an exhaust phase change limit width that is a limit of an exhaust valve phase change amount;
The control means includes
When the first difference is less than or equal to half of the intake phase change limit width, the variable valve apparatus is controlled to change the phase of the intake valve by the first difference;
Controlling the variable valve operating system so as to change the phase of the intake valve by half of the intake phase change limit width when the first difference exceeds half of the intake phase change limit width;
When the second difference is less than or equal to half of the exhaust phase change limit width, the variable valve apparatus is controlled to change the phase of the exhaust valve by the second difference;
When the second difference exceeds half of the exhaust phase change limit width, the variable valve apparatus is controlled so as to change the phase of the exhaust valve by half of the exhaust phase change limit width .
第1の発明にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置によれば、バルブ開閉特性と排気バルブのバルブ開閉特性の組み合わせ方が複数あっても変更時間の低減という設定指針に従って決定が可能なので、制御安定性に配慮しつつバルブ特性の変更の目標値を設定することができる。 According to the control device of the variable valve device equipped with an internal combustion engine according to the first invention, it can be determined according to the setting guidance of reducing valves opening and closing characteristics and exhaust valve opening profiles combined way even change time be a plurality of valves Therefore, it is possible to set a target value for changing the valve characteristics while taking control stability into consideration.
第2の発明によれば、制御安定性を確保しつつ、実現可能な範囲内で、早期に目標負荷へと到達することができる。 According to the second invention, it is possible to reach the target load at an early stage within a feasible range while ensuring control stability .
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置の構成を、これが適用される可変動弁装置付の内燃機関システム構成とともに説明するための全体構成図である。本実施の形態の内燃機関システムは、ガソリンエンジン10を備えている。エンジン10の各気筒には、ピストン12が設けられており、ピストン12により燃焼室14が形成されている。また、ピストン12は、エンジン10の出力軸であるクランク軸16に連結されている。図1には便宜上1つの気筒のみが図示されているが、実際には、エンジン10は直列4気筒ガソリンエンジンである。車両搭載用のエンジンは多くの場合複数の気筒を備えており、エンジン10もこれと同様に複数の気筒を備えたものである。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining the configuration of a control device for an internal combustion engine with a variable valve device according to a first embodiment of the present invention, together with the configuration of an internal combustion engine system with a variable valve device to which this is applied. is there. The internal combustion engine system of the present embodiment includes a
エンジン10は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路18と、各気筒から排気ガスを排出する排気通路20とを備えている。吸気通路18には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ22と、電子制御式のスロットルバルブ24とが設けられている。スロットルバルブ24は、アクセル開度等に基いて駆動され、吸入空気量を調整する。また、各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁26と、燃焼室14に設けられた点火プラグ27と、吸気通路18を筒内に対して開,閉する吸気バルブ28と、排気通路20を筒内に対して開,閉する排気バルブ30とが設けられている。また、エンジン10は、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機32を備えている。過給機32は、排気通路20に設けられたタービン34と、吸気通路18に設けられたコンプレッサ36とを有している。そして、過給機32の作動時には、タービン34が排気圧を受けて回転することによりコンプレッサ36を駆動し、これによりコンプレッサ36が吸入空気を過給する。
The
また、エンジン10は、位相可変機構38と、作用角可変機構40とを備えている。位相可変機構38および作用角可変機構40が、エンジン10の可変動弁装置である。位相可変機構38は、吸気バルブ28の位相(開閉タイミング)を可変に設定する吸気バルブ位相可変機構と、これとは別に、排気バルブ30の位相(開閉タイミング)を可変に設定する排気バルブ位相可変機構と、を構成している。作用角可変機構40は、吸気バルブ28の作用角(開弁期間)及びリフト量を可変に設定する吸気バルブ作用角可変機構と、これとは別に、排気バルブ30の作用角(開弁期間)及びリフト量を可変に設定する排気バルブ作用角可変機構とを構成している。
The
本実施の形態では、位相可変機構38により吸気バルブ28および排気バルブ30の位相をそれぞれ個別に進角または遅角させ、また、作用角可変機構40により吸気バルブ28および排気バルブ30の作用角及びリフト量を個別に増大または減少させることができる。
In the present embodiment, the phase of the
さらに、本実施の形態のシステムは、クランク角センサ42及び吸気圧センサ44を含むセンサ系統と、エンジン10の運転状態を制御するECU(Electronic Control Unit)50とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ42は、クランク軸16の回転に同期した信号を出力するもので、ECU50は、この出力に基いてエンジン回転数(機関回転数)及びクランク角を検出することができる。吸気圧センサ44は、吸入空気の圧力(過給圧)を検出するものである。
Furthermore, the system of the present embodiment includes a sensor system including a
また、センサ系統には、前記センサ24,42,44に加えて、車両やエンジンの制御に必要な各種のセンサ(例えばエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、排気空燃比を検出する空燃比センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、カムシャフトの回転角を検出するカム角センサ等)が含まれており、これらのセンサはECU50の入力側に接続されている。ECU50の出力側には、スロットルバルブ24、燃料噴射弁26、点火プラグ27、位相可変機構38、作用角可変機構40等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
In addition to the
そして、ECU50は、エンジンの運転情報をセンサ系統により検出し、その検出結果に基いて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ42の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ22により吸入空気量を算出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いてエンジンの負荷(負荷率)を算出する。そして、クランク角に基いて燃料噴射時期や点火時期を決定し、これらの時期が到来したときには、燃料噴射弁26や点火プラグ27を駆動する。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。さらに、ECU50は、位相可変機構38、作用角可変機構40を駆動することにより、吸気バルブ28の位相、作用角及びリフト量を制御する。
And ECU50 detects driving | operation information of an engine by a sensor system, and performs driving | operation control by driving each actuator based on the detection result. Specifically, the engine speed and the crank angle are detected based on the output of the
[実施の形態1の動作]
(実施の形態1の課題)
図2および図3は、本発明の実施の形態1にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置によって解決されるべき課題を説明するための図である。図2は、目標空気量(以下、目標KL)と吸気バルブ28の位相との関係を示した図である図2(a)と、目標KLと排気バルブ30の位相との関係を示した図である図2(b)とを含む。
[Operation of Embodiment 1]
(Problem of the first embodiment)
2 and 3 are diagrams for explaining problems to be solved by the control device for an internal combustion engine with a variable valve operating apparatus according to the first embodiment of the present invention. 2 is a diagram showing the relationship between the target air amount (hereinafter referred to as target KL) and the phase of the
エンジン10の過渡時に、吸気バルブ28および排気バルブ30のそれぞれのバルブ開閉特性をどのようにして決定するかが問題となる。すなわち、過渡時に吸気バルブ28のバルブ開閉特性と排気バルブ30のバルブ開閉特性を修正する場合に、それらの特性の組み合わせ方には自由度がある。吸気バルブ28のバルブ開閉特性と排気バルブ30のバルブ開閉特性の一方または双方が異なっていても、等しい負荷KLが実現されるバルブ開弁特性の組み合わせが想定される。図3は、等KLライン62、64、66を示す図である。図3は、等高線の要領で等KLライン(図3では62、64、66のみ図示)を図示したものである。このような等KLライン上の何れの点を取るように吸気バルブ28と排気バルブ30のバルブ開閉特性(位相)を決定すべきか、その決定方針をどのように定めるか問題となる。
The problem is how to determine the valve opening and closing characteristics of the
一例として、吸気バルブ28の駆動を考慮せずに、排気バルブ30の目標バルブ開閉特性およびそれを実現する目標制御量を決定する場合が想定される。その一方で、逆に、排気バルブ30の駆動を考慮せずに、吸気バルブ28の目標バルブ開閉特性およびそれを実現する目標制御量を決定する場合も想定される。例えば、現在のバルブ開閉特性(位相)が、等KLマップ上の点68にあるとする(定常では適合値)。その後、目標KLの変化に応じて、等KLライン64上の点を目標としてバルブ開閉特性の変更(つまり位相変更)を実施しようとしたとする。例えば点70や点72を狙うことが考えられる。この場合に、吸気バルブ28と排気バルブ30の目標バルブ開閉特性の影響を相互に考慮していないと、目標である等KLライン64を通り過ぎて点80に至る程度の進角量および遅角量を、目標点として設定するおそれがある。そうすると、今度は点80を基準として、再び等KLライン64上のある点を目標として遅角量および進角量が決定される。しかしながら、ここで前回と同じように、目標とする等KLライン64を通り過ぎる程度の進角量および遅角量が決定されるおそれがあり、こういった事態が繰り返されてハンチングが発生してしまう。
As an example, it is assumed that the target valve opening / closing characteristics of the
(実施の形態1にかかる制御)
実施の形態1では、過渡において目標KLを達成するために吸気バルブ28および排気バルブ30を同時に操作しようとするときに、下記の手法によって吸気バルブ28および排気バルブ30の制御目標値を決定する。本手法は、目標KLを入力情報として、目標KLに応じたVVT制御目標値、つまりバルブ開閉特性の変更量を決定する制御手法である。バルブ開閉特性の変更量には、位相、リフト量、および開閉弁量が含まれる。「開閉弁量」の変更とは、バルブの開弁時期は固定してバルブが閉じる時期を制御する機構において、そのバルブが閉じる時期を調節することである。本実施の形態では一例として位相を変更する場合について説明する。
(Control according to the first embodiment)
In the first embodiment, when the
図4は、本発明の実施の形態1にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置が備える等KLマップ群58を示す図である。実施の形態1では、エンジン10について等KLマップ群58があらかじめ作成されており、ECU50が等KLマップ群58を記憶しているものとする。等KLマップ群58は、上述した等KLマップを、吸気圧に応じて複数個備えている。図4では、説明の便宜上、特定の吸気圧における等KLマップ60を透視して図示している。
FIG. 4 is a diagram showing an equal
それぞれの等KLマップは、吸気バルブ28の開閉特性(位相)を横軸とし且つ排気バルブ30の開閉特性(位相)を縦軸として、それぞれのバルブ開閉特性情報により実現される負荷KLとの関係を、負荷KLの等しい領域ごとに等KLラインで区分して定めたものである。等高線の要領で等KLラインが規定されている。
Each equal KL map has a relationship between the opening / closing characteristic (phase) of the
図5は、本発明の実施の形態1にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置が備える等KLマップ60の平面図である。図6では、便宜上、等KLライン62、64、66のみ図示しているが、実際にはより多数の等KLラインが含まれている。等KLマップ60上の一つの点に応じて、吸気バルブ28および排気バルブ30のそれぞれの位相が定められている。このように、等KLマップは、エンジン10の負荷KLの値と、吸気バルブ28の位相および排気バルブ30の位相の組とを定めたマップである。この等KLマップ上での二点間の距離は、一方の点から他方の点まで吸気バルブ28および排気バルブ30のそれぞれの位相の変更に要する変更期間を表している。各等KLマップごとにインテークマニホールド圧が一定であるものとして作成している。実施の形態1では、ECU50が、吸気圧センサ44の出力に基づいて等KLマップ群58のなかから現在の吸気圧に応じた等KLマップ60を選択する。
FIG. 5 is a plan view of an
次いで、ECU50は、アクセル開度センサの出力に基づいて目標KLを算出し、等KLマップ60上においてその目標KL対応する等KLラインを特定する処理を実行する。実施の形態1では、一例として、等KLライン64が特定されたものとする。
実施の形態1では、現時点のバルブ開閉特性(バルブタイミング、位相)が点68にあるもとする。実施の形態1では、目標とする等KLライン64上で点68に最も近い点74を、目標とする。最も近い点74の選択は、等KLマップ60上における、点68と、等KLライン64上の各点との間の距離を比較すればよい。
Next, the
In the first embodiment, it is assumed that the current valve opening / closing characteristics (valve timing, phase) are at
等KLマップ60上の点が定まると、これに応じて、吸気バルブ28および排気バルブ30のそれぞれの位相が定まる。従って、等KLマップ60上における現在の点(例えば点68)と目標KLに対応する等KLライン(例えば点64)とが特定されれば、吸気バルブ28および排気バルブ30のそれぞれについて、一義的に、最短変更時間となる位相角変化量(図5の「A」および「B」)を特定することができる。
When a point on the
以上説明したように、実施の形態1にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置によれば、目標KL、吸気バルブ28および排気バルブ30の位相、および変更時間との関係を規定したマップを用いて、制御安定性を確保しつつバルブ特性の変更の目標値を設定することができる。
As described above, according to the control apparatus for an internal combustion engine with a variable valve device according to the first embodiment, the map that defines the relationship between the target KL, the phases of the
また、吸気バルブ28と排気バルブ30の位相に様々な組み合わせが想定されるなかで、目標とすべき位相の組を一義的に決定することができる。つまり、等KLマップ60上の同一区分(同一の等KLライン)に含まれる位相のうち、目標KLに応じた選択候補が複数想定されるなかで、変更期間が最小となる位相を目標値として一義的に決定することができる。よって、変更時間を最短とし、さらに制御の安定性も確保される。
In addition, among various combinations of the phases of the
さらに、設定した目標値に従って位相可変機構38の制御が行われることで、ハンチングが抑制され、制御安定性を向上させることができる。より短い変更期間で、目標KLを実現するように、吸気バルブ28および排気バルブ30の位相を変更することができる。目標KLを実現するバルブ開閉特性へと早期にバルブ開閉特性を変更することができるので、過渡レスポンスが向上する。
Furthermore, by controlling the
[実施の形態1の具体的処理]
図6は、本発明の実施の形態1にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図7〜図12は、本発明の実施の形態1にかかる具体的処理の内容を説明するための図である。
[Specific Processing in First Embodiment]
FIG. 6 is a flowchart of a routine executed by the
図6のルーチンでは、先ず、ECU50が、スロットル開度等から目標トルクを算出する処理を実行する(ステップS100)。
In the routine of FIG. 6, first, the
次に、ECU50が、目標トルクとエンジン回転数NE等から、目標KLを算出する処理を実行する(ステップS102)。
Next, the
次に、ECU50が、現在のインテークマニホールド圧(吸気圧)に応じた等KLマップを選択する処理を実行する(ステップS104)。具体的には、吸気圧センサ44の出力値に基づいて、ECU50のROMに記憶した等KLマップ群58の中から、現在の吸気圧に応じた等KLマップを読み出す処理が実行される。本実施の形態では、等KLマップ60を読み出すものとする。
Next, the
次に、ECU50が、目標KLライン上で最も近い点を目標バルブタイミング(目標バルブ開閉特性)として設定する処理を実行する(ステップS106)。図7を参照して説明すると、先ず、等KLマップ60上で、目標KLに応じた等KLラインが選択される。ここでは一例として等KLライン66が選択される。次に、現在の位相に応じた等KLマップ60上の点(図7の点68)が特定される。次いで、点68との間で最短距離となる、等KLライン66上の点として点76が算出される。この点76が、「目標KLライン上で最も近い点」であり、この点76に対応するIN−VVT軸上の位相およびEX−VVT軸上の位相が、目標バルブタイミングとして設定される。
Next, the
次に、ECU50が、現在のバルブタイミングから次の更新時間までに目標バルブタイミングに到達可能かどうかを判定する処理を実行する(ステップS108)。実施の形態1では、更新時間は、8msとする。ECU50は、8ms以内に、点68から上記の目標バルブタイミング(点76)へと位相を変更できるかどうかを判定する。
ここでは、図8を参照して説明する。図8の破線80は、点68を中心として、位相可変機構38が8ms以内に変更できる位相の最大範囲を表している。この破線80で囲まれた領域を、変更可能範囲82と称す。変更可能範囲82は、位相可変機構38のハードウェア性能等(可動速度)によって定まる。本実施の形態では、進角側への可動速度と遅角側への可動速度が同一であるものとして説明する。変更可能範囲82は、「IN位相変更限度幅」と、「Ex位相変更限度幅」という2つの幅で決定される。「IN位相変更限度幅」とは、位相可変機構38のうち吸気バルブ位相変更機構が8ms以内に変更できる位相の幅である。「Ex位相変更限度幅」は、位相可変機構38のうち排気バルブ位相変更機構が8ms以内に変更できる位相の幅である。本実施の形態では、ECU50が、この変更可能範囲80の情報を判定用の数値として記憶装置(RAM、ROM等)にあらかじめ記憶しているものとする。
現在の点68から等KLマップ60上における次の目標バルブタイミング点が、変更可能範囲82に収まっていないと、位相可変機構38が次回の更新時までにその目標バルブタイミングを実現することができない。ステップS108は、このような観点から実行される判定処理である。
今回のルーチンでは、前述したように、点68から上記の目標バルブタイミング(点76)へと位相を変更しようとしている。この場合、点76は、変更可能範囲82の範囲内には存在していない。従って、ステップS108の判定結果は、不成立(No)となる。
Next, the
Here, it demonstrates with reference to FIG. A
If the next target valve timing point on the
In this routine, as described above, the phase is changed from the
ステップS108の条件が不成立(No)であった場合には、ECU50が、吸気バルブ位相可変機構(Ex−VVT)が、目標バルブタイミングに到達可能かどうかを判定する処理を実行する(ステップS112)。このステップでは、ECU50が、点68と点76との間のIN−VVT軸方向の値が、「IN位相限度幅の半分の値」以下であるか否かを判定する処理を実行する。今回のルーチンでは、「点68と点76との間のIN−VVT軸方向の値」が「IN位相限度幅の半分の値」よりも大きい。つまり、IN−VVT軸方向成分について見た場合、点76は、点68の変更可能範囲82を超えている。この場合、ステップS112の判定結果は、不成立(No)となる。
When the condition of step S108 is not satisfied (No), the
ステップS112の条件が不成立(No)であった場合には、ECU50が、排気バルブ位相可変機構(Ex−VVT)が、目標バルブタイミングに到達可能かどうかを判定する処理を実行する(ステップS114)。このステップでは、ECU50が、点68と点76との間のEx−VVT軸方向の値が、「Ex位相限度幅の半分の値」以下であるか否かを判定する処理を実行する。今回のルーチンでは、「点68と点76との間のEx−VVT軸方向の値」が「Ex位相限度幅の半分の値」よりも小さい。つまり、Ex−VVT軸方向成分について見た場合、点76は、点68の変更可能範囲82の内側にある。この場合、ステップS114の判定結果は、成立(Yes)となる。
When the condition of step S112 is not satisfied (No), the
ステップS114の条件が成立(Yes)であった場合には、ECU50が、排気バルブ位相可変機構(Ex−VVT)を目標に向かって動かし、吸気バルブ位相可変機構(IN−VVT)は最大距離だけ動かすための処理を実行する(ステップS118)。
図9を用いて説明すると、変更可能範囲82の範囲内において、点76のEX−VVT方向位置に合致する程度に排気バルブ30についての位相変更が行われる。一方、吸気バルブ28の位相については、変更可能範囲82の最大距離(つまりは線80の限度)だけその位相変更が行われる。その結果、位相変更後にはバルブタイミングは点77に移動する。その後今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。次回以降のルーチンで、更に点77をスタート地点として同様の処理が実行されることで、最終的に目標バルブタイミング(点76)へと到達することができる。
When the condition of step S114 is satisfied (Yes), the
If it demonstrates using FIG. 9, in the range of the
ステップS108の条件が成立(Yes)であった場合には、ECU50が、目標点に向かって吸気バルブ28および排気バルブ30の位相可変機構38を制御する処理を実行する(ステップS110)。図10を用いて、この処理が実行される場合を説明する。
図10では、点78が目標バルブタイミングとして設定されている。この点78は、変更可能範囲82の範囲内に収まっており、この場合、ステップS108の条件が成立(Yes)する。そこで、ECU50は、点78へ移動するように、吸気バルブ28の進角および排気バルブ30の遅角を行う。その後、今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。
When the condition of step S108 is satisfied (Yes), the
In FIG. 10, the
ステップS112の条件が成立(Yes)であった場合には、ECU50が、ECU50が、吸気バルブ位相可変機構(IN−VVT)を目標に向かって動かし、排気バルブ位相可変機構(EX−VVT)は最大距離だけ動かすための処理を実行する(ステップS116)。
ここでは、便宜上、図11を用いてステップS116の制御を実行する場面の一例を説明する。図11に示す等KLマップは、目標バルブタイミングの点と変更可能範囲82との関係を説明するための模式図であるため、等KLラインは省略している。図11では、点86が現在の等KLマップ上の点であり、点88が目標バルブタイミングの点であるものとする。この場合、目標バルブタイミングに対応する点88が、EX−VVT軸方向に変更可能範囲82をはみ出すほどに、現在の点よりもEX−VVT遅角側(図でいえば、等KLマップの紙面上側)に位置している。一方、吸気バルブ28の位相については、変更可能範囲82の範囲内において、点88のEX−VVT方向位置に合致する程度に、その位相変更が行われる。その結果、等KLマップ上の点が、点88から点90へと移動する。
その後、今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。次回以降のルーチンで、移動後の点をスタート地点として再度同様の処理が実行されることで、最終的に目標バルブタイミング(点88)へと到達することができる。
When the condition of step S112 is satisfied (Yes), the
Here, for convenience, an example of a scene in which the control in step S116 is executed will be described with reference to FIG. Since the equal KL map shown in FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the relationship between the target valve timing point and the
Thereafter, the current routine ends and the process returns. In the routine after the next time, the same processing is executed again with the point after movement as the start point, so that the target valve timing (point 88) can be finally reached.
ステップS114の条件が不成立(No)であった場合には、ECU50が、排気バルブ位相可変機構(Ex−VVT)および吸気バルブ位相可変機構(IN−VVT)を、最大距離だけ動かすための処理を実行する(ステップS120)。
ここでは、便宜上、図12を用いてステップS120の制御を実行する場面の一例を説明する。図12に示す等KLマップは、目標バルブタイミング(位相)の点と変更可能範囲82との関係を説明するための模式図であるため、等KLラインは省略している。図12では、点86が現在の等KLマップ上の点であり、点92が目標バルブタイミングの点であるものとする。目標バルブタイミングに対応する点92が、EX−VVT軸方向およびIN−VVT軸方向の両方において、変更可能範囲82をはみ出すほどに、現在の点86よりも等KLマップの紙面右上方向に位置している。この場合、吸気バルブ28および排気バルブ30の位相について、変更可能範囲82の最大距離(つまり矩形の破線80の頂点)までその位相変更が行われる。その結果、位相変更後にはバルブタイミングはつまり矩形の破線80の頂点94に移動する。その後今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。次回以降のルーチンで、移動後の点をスタート地点として再度同様の処理が実行されることで、最終的に目標バルブタイミングへと到達することができる。
If the condition in step S114 is not satisfied (No), the
Here, for convenience, an example of a scene in which the control in step S120 is executed will be described with reference to FIG. The equal KL map shown in FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the relationship between the target valve timing (phase) point and the
以上説明した具体的処理のうち、特にステップS100〜S106の処理によれば、目標KL、吸気バルブ28および排気バルブ30の位相、および変更時間との関係を規定したマップを用いて、制御安定性を確保しつつバルブ特性の変更の目標値を設定することができる。
この設定した目標値に従って位相可変機構38の制御が行われることで、短い変更期間で、目標KLを実現するように、吸気バルブ28および排気バルブ30の位相を変更することができる。
Among the specific processes described above, in particular, according to the processes of steps S100 to S106, the control stability is determined using a map that defines the relationship between the target KL, the phases of the
By controlling the
また、上述した具体的処理のうち、ステップS108〜S120の処理によれば、位相可変機構38が上記の設定目標値に従うことを基本としつつ、更新時間(変更可能範囲82)との関係でバルブタイミング到達がさせることができない場合にも適切に対処することができる。つまり、目標となる点の等KLマップ上の位置に応じて、IN−VVT軸成分とEX−VVT軸成分のそれぞれに分けて、吸気バルブ28の位相変更量と排気バルブ30の位相変更量とを、変更可能範囲82の範囲内において一義的に決定することができる。従って、制御安定性を確保しつつ、実現可能な範囲内で、早期に目標KLへと到達することができる。
Of the specific processes described above, according to the processes in steps S108 to S120, the valve is related to the update time (changeable range 82) while the
なお、実施の形態1は等KLマップ60を関数として用いているが、本発明を実現するためのバルブ開閉特性記憶形態は、マップに限られるものではない。等KLマップと同様の内容を数式(方程式)で表現し、現在のバルブタイミングの点と等KLラインとの最短距離を計算するようにしてもよい。
Although Embodiment 1 uses the
なお、実施の形態1では、現時点のバルブ開閉特性と変更先のバルブ開閉特性の実現との間の変更期間が最小となる1つの点(図7では、点76)を、目標バルブタイミングとして設定している。しかしながら、本発明は、必ずしも変更期間が最小となる点を設定する形態に限られるものではなく、「変更期間が最小付近となる点」を設定してもよい。例えば、等KLライン上で、「最小変更期間よりも所定期間ΔTだけ変更期間が長めになる点」を、目標バルブタイミングの点として選択してもよい。このようにしても、等KLライン上の無数の組み合わせの中から、変更期間を短くするという指針に従って、目標とすべきバルブ開閉特性の候補を絞り込むことができる。
In the first embodiment, one point (
なお、実施の形態1にかかるエンジン10は、過給機32を備える過給エンジンでもある。過給エンジンの過給領域においては、バルブが動く速度に比べて、インテークマニホールド圧の変化が非常に遅い。このような場合において、実施の形態1にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置がより高い効果を発揮する。すなわち、過給領域ではスロットル全開およびウエストゲートバルブ(WGV)でトルク制御を行っている状態が、ポンピングロスが小さく、最も燃費が良い。実施の形態1により可変動弁装置によるバルブ開閉特性制御がより迅速に行われれば、それにより吸入空気量を早期に増加できるため、過給圧の立ち上がりも早くなる。
The
実施の形態2.
図13および図14は、本発明の実施の形態2にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置の動作を説明するための図であり、実施の形態2において用いられる等KLマップ100を示す図である。
実施の形態2にかかる可変動弁装置付内燃機関の制御装置は、実施の形態1と同様の図1に示す内燃機関システムに適用されるものとする。ただし、実施の形態2においては、図1の内燃機関システムのうち、位相可変機構38の構成が実施の形態1と相違するものとする。実施の形態2では、位相可変機構38が、吸気バルブ位相可変機構が電動式であり、排気バルブ位相可変機構が油圧式であるものとし、両者はその動作速度が相違しているものとする。
Embodiment 2. FIG.
FIGS. 13 and 14 are diagrams for explaining the operation of the control device for the internal combustion engine with the variable valve operating apparatus according to the second embodiment of the present invention, and shows an
The control apparatus for an internal combustion engine with a variable valve operating apparatus according to the second embodiment is applied to the internal combustion engine system shown in FIG. However, in the second embodiment, in the internal combustion engine system of FIG. 1, the configuration of the
図14(a)は、吸気バルブ位相可変機構と排気バルブ位相可変機構とで可動速度が同じである場合(実施の形態1と同じ場合)における、位相変更可能範囲を示す模式図である。一方、図14(b)は、図14(a)の場合よりも吸気バルブ位相可変機構の可動速度が大きい場合における、吸気バルブおよび排気バルブの位相の変更可能範囲の相違を説明するための模式図である。図14(a)および図14(b)では、現在のバルブタイミングに対応する点を点202とする。点202に対して、破線204、206は、それぞれの場合において、位相可変機構38が8ms以内に変更できる位相の最大範囲を表している。
FIG. 14A is a schematic diagram showing a phase changeable range when the moving speed is the same between the intake valve phase varying mechanism and the exhaust valve phase varying mechanism (the same as in the first embodiment). On the other hand, FIG. 14B is a schematic diagram for explaining the difference in the changeable range of the phase of the intake valve and the exhaust valve when the movable speed of the intake valve phase variable mechanism is larger than that in the case of FIG. FIG. In FIG. 14A and FIG. 14B, a point corresponding to the current valve timing is defined as a
図14(a)と図14(b)を比較すると、図14(b)のほうが、IN−VVT軸方向の幅が大きい。これは、図14(b)は、図14(a)の場合よりも吸気バルブ位相可変機構の可動速度が大きいからである。実施の形態2では、このような可動速度の相違に対処しつつ共通の等KLマップを用いるために、下記の補正を行う。 Comparing FIG. 14A and FIG. 14B, FIG. 14B has a larger width in the IN-VVT axis direction. This is because the movable speed of the intake valve phase varying mechanism is higher in FIG. 14B than in the case of FIG. In the second embodiment, the following correction is performed in order to use a common equal KL map while coping with such a difference in movable speed.
実施の形態2では、等KLマップ60のうちIN−VVT軸の値を、下記の式で補正する。
L = (目標IN-VVT − 現在IN-VVT) × EX-VVT可動速度 / IN-VVT可動速度
In the second embodiment, the value of the IN-VVT axis in the
L = (Target IN-VVT-Current IN-VVT) x EX-VVT movable speed / IN-VVT movable speed
現在のバルブタイミングと目標バルブタイミングとの間の等KLマップ上の距離を、吸気バルブ位相可変機構と排気バルブ位相可変機構の動作速度の比によって補正することにより、補正後の距離Lが算出されている。等KLマップ60に対して上記の式を適用することで等KLマップ100が得られており、図13に示すように等KLマップ100は「修正IN−VVT」を備えている。図13に示す等KLマップ100は、等KLマップ60を上記の補正式に従って補正することにより得られたマップである。等KLライン112、114、116は、等KLマップ60の等KLライン62、64、66が補正されたものである。仮に、等KLマップ60では、図13の「軸修正前」の破線矢印が、点118から等KLライン114への最小距離であったものとする。これに対し、補正後には、「軸修正後」の実線矢印が、等KLライン114への最小距離を表すことになる。
The corrected distance L is calculated by correcting the distance on the equal KL map between the current valve timing and the target valve timing by the ratio of the operating speeds of the intake valve phase variable mechanism and the exhaust valve phase variable mechanism. ing. By applying the above formula to the
このように、実施の形態2によれば、実施の形態における等KLマップ60に表された変更期間の基本値を、吸気バルブ28および排気バルブ30の位相変更速度に基づいて補正することができ、等KLマップ100を得ることができる。これにより、位相変更速度に合致するように等KLマップを修正することができる。
As described above, according to the second embodiment, the basic value of the change period represented in the
なお、上記の式ではIN−VVT軸を補正する例を記載したが、EX−VVT軸を補正しても良い。また、実施の形態1でも述べたとおり、バルブ開閉特性の変更量には、位相、リフト量、作用角、および開閉弁量などが含まれるため、これらについての可動速度が相違する場合にも同様に速度比に基づく補正を行えばよい。 In the above formula, an example in which the IN-VVT axis is corrected is described, but the EX-VVT axis may be corrected. Further, as described in the first embodiment, the change amount of the valve opening / closing characteristics includes the phase, the lift amount, the operating angle, the opening / closing valve amount, and the like. Correction may be performed based on the speed ratio.
10 エンジン
12 ピストン
14 燃焼室
16 クランク軸
18 吸気通路
20 排気通路
22 エアフローセンサ
24 スロットルバルブ
26 燃料噴射弁
27 点火プラグ
28 吸気バルブ
30 排気バルブ
32 過給機
34 タービン
36 コンプレッサ
38 位相可変機構
40 作用角可変機構
42 クランク角センサ
44 吸気圧センサ
58 等KLマップ群
60 等KLマップ
10
Claims (2)
第1軸に前記吸気バルブの位相を対応付けかつ前記第1軸と直交する第2軸に前記排気バルブの位相を対応づけたマップであって、前記第1軸上の前記吸気バルブの位相の値と前記第2軸上の前記排気バルブの位相の値とから定まる点が前記マップ上に複数個備えられ、複数個の前記点にそれぞれ内燃機関の負荷の値が対応付けられており、前記第1軸と前記第2軸とからなる平面上で互いに異なる座標を持つ複数の点に等しい負荷の値が対応付けられたマップと、
前記内燃機関の目標負荷を計算する計算手段と、
前記目標負荷の値と前記マップ上の負荷の値とを比較することで、前記マップ上において前記目標負荷と等しい負荷が設定された点である等負荷点を、複数個特定する手段と、
前記可変動弁装置の駆動中において前記制御手段が前記可変動弁装置に設定している前記吸気バルブの位相である第1吸気位相および前記排気バルブの位相である第1排気位相を特定し、前記第1吸気位相および前記第1排気位相に対応する前記マップ上の現在点を特定する手段と、
前記複数個の前記等負荷点それぞれと前記現在点との間の、前記マップ上における二点間距離を計算する手段と、
計算して求めた複数の前記二点間距離のうち、最も小さい二点間距離となる等負荷点を、目標点として選択する選択手段と、
前記目標点を前記マップと照合することで、前記目標点の前記第1軸成分から決まる前記吸気バルブの位相である第2吸気位相と、前記目標点の前記第2軸成分から決まる前記排気バルブの位相である第2排気位相とを、前記マップから読み出す手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第1吸気位相と前記第2吸気位相との差分である第1差分だけ前記第2吸気位相に向かって前記吸気バルブの位相を変更しかつ前記第1排気位相と前記第2排気位相との差分である第2差分だけ前記第2排気位相に向かって前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御する可変動弁装置付内燃機関の制御装置。 Control means for controlling a variable valve gear capable of individually changing the phase of the intake valve and the phase of the exhaust valve;
A map in which a phase of the intake valve is associated with a first axis and a phase of the exhaust valve is associated with a second axis orthogonal to the first axis, the phase of the intake valve on the first axis A plurality of points determined from the value and the phase value of the exhaust valve on the second axis are provided on the map, and a load value of the internal combustion engine is associated with each of the plurality of points, A map in which equal load values are associated with a plurality of points having different coordinates on a plane composed of the first axis and the second axis;
Calculating means for calculating a target load of the internal combustion engine;
Means for identifying a plurality of equal load points, which are points where a load equal to the target load is set on the map by comparing the target load value with the load value on the map;
A first intake phase that is a phase of the intake valve and a first exhaust phase that is a phase of the exhaust valve set by the control means in the variable valve device during driving of the variable valve device; Means for identifying a current point on the map corresponding to the first intake phase and the first exhaust phase;
Means for calculating a distance between two points on the map between each of the plurality of equal load points and the current point;
A selection means for selecting, as a target point, an equal load point that is the smallest point-to-point distance among the plurality of two-point distances obtained by calculation;
The exhaust valve determined from the second intake phase that is the phase of the intake valve determined from the first axis component of the target point and the second axis component of the target point by comparing the target point with the map Means for reading out from the map a second exhaust phase that is a phase of
With
The control means changes the phase of the intake valve toward the second intake phase by a first difference that is a difference between the first intake phase and the second intake phase, and the first exhaust phase and the first exhaust phase. 2. A control device for an internal combustion engine with a variable valve device that controls the variable valve device so as to change the phase of the exhaust valve toward the second exhaust phase by a second difference that is a difference from two exhaust phases .
前記制御手段は、
前記第1差分が前記吸気位相変更限度幅の半分以下であるときには前記第1差分だけ前記吸気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第1差分が前記吸気位相変更限度幅の半分を超えているときには前記吸気位相変更限度幅の半分だけ前記吸気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第2差分が前記排気位相変更限度幅の半分以下である場合には前記第2差分だけ前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御し、
前記第2差分が前記排気位相変更限度幅の半分を超えている場合には、前記排気位相変更限度幅の半分だけ前記排気バルブの位相を変更するように前記可変動弁装置を制御する請求項1に記載の可変動弁装置付内燃機関の制御装置。 The intake valve phase change limit width that is the limit of the phase change amount of the intake valve that can be changed by the variable valve device within a predetermined time on the map and the variable valve device that can be changed within a predetermined time A means for storing in advance an exhaust phase change limit width that is a limit of an exhaust valve phase change amount;
The control means includes
When the first difference is less than or equal to half of the intake phase change limit width, the variable valve apparatus is controlled to change the phase of the intake valve by the first difference;
Controlling the variable valve operating system so as to change the phase of the intake valve by half of the intake phase change limit width when the first difference exceeds half of the intake phase change limit width;
When the second difference is less than or equal to half of the exhaust phase change limit width, the variable valve apparatus is controlled to change the phase of the exhaust valve by the second difference;
The variable valve device is controlled to change the phase of the exhaust valve by half of the exhaust phase change limit width when the second difference exceeds half of the exhaust phase change limit width. The control apparatus for an internal combustion engine with a variable valve operating apparatus according to claim 1.
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