JP7247900B2 - Control device for electric variable valve mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、電動可変動弁機構の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an electric variable valve mechanism.

従来、モータで駆動されることによって動弁特性を変化させる電動可変動弁機構が知られている。例えば下記の特許文献には、電動可変動弁機構の一つである電動可変バルブタイミング機構(以下、MD-VVTと表記する)を搭載したハイブリッド車両が開示されている。電動可変動弁機構の制御には、例えば、モータのトルクと回転速度との関係を規定した制御データが用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electric variable valve mechanism is known that changes valve operating characteristics by being driven by a motor. For example, the following patent document discloses a hybrid vehicle equipped with an electric variable valve timing mechanism (hereinafter referred to as MD-VVT), which is one type of electric variable valve mechanism. For example, control data that defines the relationship between motor torque and rotational speed is used to control the electric variable valve mechanism.

特開2016-205195号公報JP 2016-205195 A

ところで、内燃機関には、運転時の空燃比を可変にできる種類のものが存在する。燃費は空燃比と動弁特性との組み合わせに影響されることから、空燃比を切り替える際には動弁特性も併せて切り替える必要がある。その際、空気量の変化に伴う燃費の悪化を抑えるためには電動可変動弁機構には高い応答性能が要求される。ただし、高い応答性能を得られるようにすると、電動可変動弁機構の駆動に要する消費電力は大きくなる。一方、空燃比を固定した状態で運転する場合には、空燃比の切り替え時のような高い応答性能は要求されない。寧ろ応答性能を抑えてでも消費電力を抑えることが要求されている。 By the way, there is a type of internal combustion engine that can change the air-fuel ratio during operation. Since the fuel efficiency is affected by the combination of the air-fuel ratio and the valve operating characteristics, it is necessary to switch the valve operating characteristics when switching the air-fuel ratio. In this case, the electric variable valve mechanism is required to have high responsiveness in order to suppress deterioration of fuel consumption due to changes in the air amount. However, if high response performance is obtained, power consumption required to drive the electric variable valve mechanism increases. On the other hand, when the engine is operated with the air-fuel ratio fixed, high responsiveness is not required as when switching the air-fuel ratio. Rather, it is required to suppress power consumption even if response performance is suppressed.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関の運転状態に応じた電動可変動弁機構の適正な応答性能と消費電力の低減との両立を可能にする電動可変動弁機構の制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems. The object is to provide a mechanism control device.

本発明に係る制御装置は、電動可変動弁機構の制御に用いる制御データとして、第1制御データと第2制御データとを有する。第1制御データは、電動可変動弁機構を駆動するためのトルクの上限が小さく、且つ単位時間当たりのエネルギーが小さい制御データである。第2制御データは、第1制御データと比較して、電動可変動弁機構を駆動するためのトルクの上限が大きく、且つ単位時間当たりのエネルギーが大きい制御データである。本発明に係る制御装置は、ストイキモード或いはリーンモードでの運転中は、第1制御データを用いて電動可変動弁機構を制御し、ストイキモードからリーンモードへ或いはリーンモードからストイキモードへの燃焼モードの切り替え中は、第2制御データを用いて電動可変動弁機構を制御する。 A control device according to the present invention has first control data and second control data as control data used for controlling an electric variable valve mechanism. The first control data is control data with a small upper limit of torque for driving the electric variable valve mechanism and a small energy per unit time. The second control data is control data with a larger upper limit of torque for driving the electric variable valve mechanism and larger energy per unit time than the first control data. The control device according to the present invention controls the electric variable valve mechanism using the first control data during operation in the stoichiometric mode or the lean mode, and changes combustion from the stoichiometric mode to the lean mode or from the lean mode to the stoichiometric mode. During mode switching, the second control data is used to control the electric variable valve mechanism.

本発明に係る制御装置によれば、電動可変動弁機構による動弁特性の切り替えに高い応答性能は要求されないストイキモード或いはリーンモードでの運転中は、電動可変動弁機構の制御に第1制御データが用いられるので、消費電力を抑えることができる。一方、電動可変動弁機構による動弁特性の切り替えに高い応答性能が要求される場合、つまり、ストイキモードからリーンモードへ或いはリーンモードからストイキモードへの燃焼モードの切り替え中は、電動可変動弁機構の制御に第2制御データが用いられるので、動弁特性の切り替え時間の短縮によって燃費の悪化を抑えることができる。 According to the control device of the present invention, during operation in the stoichiometric mode or lean mode, in which high response performance is not required for switching the valve operating characteristics of the electric variable valve mechanism, the first control is used to control the electric variable valve mechanism. Since data is used, power consumption can be suppressed. On the other hand, when high response performance is required for switching the valve operating characteristics by the electric variable valve mechanism, that is, during switching of the combustion mode from the stoichiometric mode to the lean mode or from the lean mode to the stoichiometric mode, the electric variable valve Since the second control data is used for controlling the mechanism, deterioration of fuel consumption can be suppressed by shortening the switching time of the valve operating characteristics.

本発明の各実施形態に共通のMD-VVTの駆動システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of an MD-VVT drive system common to each embodiment of the present invention; FIG. 本発明の各実施形態に共通の燃焼モード切替制御のタイムチャートである。4 is a time chart of combustion mode switching control common to each embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施形態に係る制御データをトルク―回転速度マップで示す図である。It is a figure which shows the control data which concerns on the 1st Embodiment of this invention with a torque-rotational speed map. 本発明の第1の実施形態に係る各制御データによるMD-VVTの応答特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing MD-VVT response characteristics based on each control data according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施形態に係る制御データによるMD-VVTの駆動制御のフローチャートである。4 is a flowchart of MD-VVT drive control based on control data according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る制御データをトルク―回転速度マップで示す図である。It is a figure which shows the control data based on the 2nd Embodiment of this invention with a torque-rotational speed map. 本発明の第2の実施形態に係る各制御データによるMD-VVTの応答特性を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing MD-VVT response characteristics based on each control data according to the second embodiment of the present invention;

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。以下に説明する2つの実施形態では、ともに電動可変動弁機構としてMD-VVTが用いられる。MD-VVTの駆動システムは各実施形態で共通である。また、ストイキ運転とリーン運転との間で燃焼モードを切り替える燃焼モード切替制御は共通のタイムチャートで表される。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the two embodiments described below, MD-VVT is used as the electric variable valve mechanism. The MD-VVT drive system is common to each embodiment. Combustion mode switching control for switching the combustion mode between stoichiometric operation and lean operation is represented by a common time chart.

1.MD-VVTの駆動システム
まず、MD-VVTの駆動システムについて図1を用いて説明する。図1に示すMD-VVTの駆動システムは、48V電源を有する所謂マイルドハイブリッド車両に搭載されるMD-VVT用の駆動システムである。駆動システムは、電源系統として、48V電源に接続された48V系と、12V電源に接続された12V系とを備える。48V系と12V系とはDC-DCコンバータを挟んで接続されている。MD-VVTは48V系に属し、MD-VVTを制御するECU(制御装置)は12V系に属している。ただし、第2の実施形態では、MD-VVTは12V系にも接続され、ECUによって電力の供給元を切り替え可能とされている。
1. MD-VVT Drive System First, the MD-VVT drive system will be described with reference to FIG. The MD-VVT drive system shown in FIG. 1 is a drive system for an MD-VVT mounted on a so-called mild hybrid vehicle having a 48V power supply. The drive system includes, as power supply systems, a 48V system connected to a 48V power supply and a 12V system connected to a 12V power supply. The 48V system and the 12V system are connected via a DC-DC converter. The MD-VVT belongs to the 48V system, and the ECU (control device) that controls the MD-VVT belongs to the 12V system. However, in the second embodiment, the MD-VVT is also connected to the 12V system so that the ECU can switch the power supply source.

2.燃焼モード切替制御
図2は、ストイキモードからリーンモードへ燃焼モードを切り替える燃焼モード切替制御のタイムチャートである。燃焼モード切替制御では、スロットル開度(TA)とバルブタイミング(VT)とが操作される。燃焼モードの切替要求が上位ECU、或いは、ECU内の別のプログラムから発せられると、まず、バルブタイミングの切り替えが開始される。バルブタイミングの切り替えでは、燃焼モードの切替要求と同時に目標バルブタイミングがストイキモード用からリーンモード用に切り替えられる。そして、目標バルブタイミングの実現に向けてMD-VVTが制御される。MD-VVTにより実現される実バルブタイミングは、切り替え後の目標バルブタイミングに追従して次第に変化していく。
2. Combustion Mode Switching Control FIG. 2 is a time chart of combustion mode switching control for switching the combustion mode from the stoichiometric mode to the lean mode. In the combustion mode switching control, throttle opening (TA) and valve timing (VT) are operated. When a combustion mode switching request is issued from the host ECU or another program in the ECU, valve timing switching is first started. In switching the valve timing, the target valve timing is switched from the stoichiometric mode to the lean mode at the same time as the combustion mode switching request. Then, the MD-VVT is controlled to achieve the target valve timing. The actual valve timing realized by the MD-VVT gradually changes following the target valve timing after switching.

目標バルブタイミングが実現された場合、空燃比をストイキからリーンへ変化させるA/F過渡制御が実行される。A/F過渡制御では、目標空気量がストイキモード用からリーンモード用に切り替えられ、目標空気量に合わせてスロットル開度が変更される。スロットル開度の変化に対する空気量の変化には遅れがあるため、スロットル開度の操作後に実現される実空気量は、目標空気量に追従して次第に変化していく。そして、目標空気量が実現され、空燃比がストイキからリーンへ切り替わった時点でA/F過渡制御及び燃焼モード切替制御が終了し、リーンもモードでの運転が開始される。 When the target valve timing is achieved, A/F transient control is executed to change the air-fuel ratio from stoichiometric to lean. In the A/F transient control, the target air amount is switched from the stoichiometric mode to the lean mode, and the throttle opening is changed according to the target air amount. Since there is a delay in the change in the air amount with respect to the change in the throttle opening, the actual air amount realized after the throttle opening is manipulated gradually changes in accordance with the target air amount. Then, when the target air amount is achieved and the air-fuel ratio switches from stoichiometric to lean, the A/F transient control and combustion mode switching control are terminated, and operation in lean mode is started.

以上の通り、ストイキモードからリーンモードへの燃焼モードの切り替えでは、先に、MD-VVTによるバルブタイミングの切り替えが行われ、切り替えの完了後にA/F過渡制御によるスロットル開度の切り替えが行われる。リーンモードからストイキモードへの燃焼モードの切り替えでも同様であって、スロットル開度の切り替えに先行してバルブタイミングの切り替えが行われる。これは、空気量の大きな変化によるトルク変動を防止するためである。トルク制御では、筒内燃料付着量を推定し、筒内燃料付着量も考量して実燃料噴射量が決定されている。しかし、バルブタイミングとスロットル開度とが同時に切り替えられると、空気量が大きく変化し、筒内燃料付着量の推定精度が低下する。このため、燃焼モード切替制御では、バルブタイミングをスロットル開度に先行して切り替えることで、同時に切り替える場合に比較して、空気量の変化に伴うトルク変動を抑えるようにしている。 As described above, in switching the combustion mode from the stoichiometric mode to the lean mode, the valve timing is switched by the MD-VVT first, and after the switching is completed, the throttle opening is switched by the A/F transient control. . The same applies to the switching of the combustion mode from the lean mode to the stoichiometric mode, and the switching of the valve timing is performed prior to the switching of the throttle opening. This is to prevent torque fluctuations due to large changes in the amount of air. In the torque control, the in-cylinder fuel adhesion amount is estimated, and the in-cylinder fuel adhesion amount is also considered to determine the actual fuel injection amount. However, when the valve timing and the throttle opening are switched at the same time, the amount of air changes greatly, and the accuracy of estimating the in-cylinder fuel adhesion amount decreases. Therefore, in the combustion mode switching control, by switching the valve timing prior to the throttle opening, the torque fluctuation accompanying the change in the air amount is suppressed compared to the simultaneous switching.

ただし、A/F過渡制御に先行してバルブタイミングを切り替えている事前制御期間は、ストイキに適したバルブタイミングでの運転にはならない。このため、その事前制御期間内の燃費は悪化する。よって、燃焼モードの切り替えに伴う燃費の悪化を抑えるためには、事前制御期間を可能な限り短くすべく、MD-VVTには高い応答性能が求められる。その一方で、MD-VVTに高い応答性能を付与しようとすると、MD-VVTの駆動に要する消費電力は大きくなる。 However, during the preliminary control period in which the valve timing is switched prior to the A/F transient control, the valve timing suitable for stoichiometric operation is not obtained. Therefore, the fuel consumption during the pre-control period deteriorates. Therefore, in order to suppress deterioration of fuel consumption due to combustion mode switching, the MD-VVT is required to have high response performance in order to shorten the pre-control period as much as possible. On the other hand, if an attempt is made to provide the MD-VVT with high response performance, the power consumption required to drive the MD-VVT increases.

そこで、以下に説明する2つの実施形態では、ストイキモード或いはリーンモードでの運転中に使用するMD-VVTの制御データと、燃焼モード切替制御中に使用するMD-VVTの制御データとを異ならせることで、内燃機関の運転状態に応じたMD-VVTの適正な応答性能と消費電力の低減との両立を可能にした。前者の制御データを第1制御データと称し、後者の制御データを第2制御データと称する。各実施形態において具体的に説明するが、第1制御データは、MD-VVTを駆動するためのトルクの上限が小さく、且つ単位時間当たりのエネルギーが小さい制御データである。そして、第2制御データは、第1制御データと比較して、MD-VVTを駆動するためのトルクの上限が大きく、且つ単位時間当たりのエネルギーが大きい制御データである。 Therefore, in the two embodiments described below, the MD-VVT control data used during operation in the stoichiometric mode or lean mode is made different from the MD-VVT control data used during combustion mode switching control. This makes it possible to achieve both the proper response performance of the MD-VVT according to the operating state of the internal combustion engine and the reduction of power consumption. The former control data is called first control data, and the latter control data is called second control data. Although specifically described in each embodiment, the first control data is control data with a small upper limit of torque for driving the MD-VVT and with small energy per unit time. The second control data is control data with a larger upper limit of torque for driving the MD-VVT and larger energy per unit time than the first control data.

バルブタイミングの切り替えに高い応答性能を要求されないストイキモード或いはリーンモードでの運転中は、MD-VVTの制御に第1制御データを用いることで、消費電力を抑えることができる。一方、バルブタイミングの切り替えに高い応答性能が要求される場合、つまり、燃焼モード切替制御中は、MD-VVTの制御に第2制御データを用いることで、バルブタイミングの切り替え時間の短縮によって燃費の悪化を抑えることができる。 Power consumption can be suppressed by using the first control data for controlling the MD-VVT during operation in the stoichiometric mode or lean mode, in which high response performance is not required for valve timing switching. On the other hand, when high responsiveness is required for valve timing switching, that is, during combustion mode switching control, the second control data is used to control the MD-VVT, thereby shortening the valve timing switching time and improving fuel efficiency. deterioration can be suppressed.

3.第1の実施形態に係る制御データ
図3は、第1の実施形態に係る制御データを回転トルク-回転速度マップで示す図である。図3に示す回転トルク-回転速度マップにおいて、第1制御データはA/F固定時の制御線と表記され、第2制御データは燃焼モード切替制御時の制御線と表記されている。回転トルク-回転速度マップには、負の傾きを有する直線が平行に複数本描かれている。これらの直線は等電圧線であり、ゼロ点から遠い直線ほど高電圧に対応する。MD-VVTの駆動には48V電源が用いられるため、最高電圧の等電圧線は48V線である。
3. Control Data According to First Embodiment FIG. 3 is a diagram showing the control data according to the first embodiment in the form of a rotation torque-rotation speed map. In the rotational torque-rotational speed map shown in FIG. 3, the first control data is represented as a control line for fixed A/F, and the second control data is represented as a control line for combustion mode switching control. A plurality of parallel straight lines having a negative slope are drawn on the rotational torque-rotational speed map. These straight lines are isovoltage lines, and straight lines farther from the zero point correspond to higher voltages. Since a 48V power supply is used to drive the MD-VVT, the highest voltage isovoltage line is the 48V line.

まず、第2制御データである燃焼モード切替制御時の制御線について説明する。燃焼モード切替制御の開始時は、MD-VVTは最小回転トルクT1及び最小回転速度bで駆動されている。最小回転速度bは、エンジン回転数の1/2倍の回転速度であり、最小回転トルクT1は、MD-VVTがバルブタイミングを保持するために必要なトルクである。バルブタイミングの切り替え時は、最小回転速度bのまま回転トルクを最大回転トルクT2まで上昇させる。最大回転トルクT2は48V電源で出力可能な最大回転トルクであって、最大回転トルクT2及び最小回転速度bで定まる制御点は48V線上に位置する。次に、48V線に沿って制御点を移動させていき、回転速度を最大回転速度aまで上昇させる。最大回転速度aは、48V電源で実現可能な最大回転速度であって、最小回転トルクT1に対応する回転速度である。MD-VVTを暫く最大回転速度aで駆動し、バルブタイミングが目標バルブタイミングに近づいたら、最小回転トルクT1のまま回転速度を最小回転速度bまで低下させる。これにより、バルブタイミングの切り替えが完了する。 First, the control line for the combustion mode switching control, which is the second control data, will be described. At the start of combustion mode switching control, the MD-VVT is driven at the minimum rotational torque T1 and the minimum rotational speed b. The minimum rotation speed b is half the engine speed, and the minimum rotation torque T1 is the torque required for the MD-VVT to maintain the valve timing. When switching the valve timing, the rotational torque is increased to the maximum rotational torque T2 while maintaining the minimum rotational speed b. The maximum rotational torque T2 is the maximum rotational torque that can be output from a 48V power supply, and the control point determined by the maximum rotational torque T2 and the minimum rotational speed b is located on the 48V line. Next, the control point is moved along the 48V line, and the rotational speed is increased to the maximum rotational speed a. The maximum rotational speed a is the maximum rotational speed that can be achieved with a 48V power supply and is the rotational speed corresponding to the minimum rotational torque T1. The MD-VVT is driven at the maximum rotation speed a for a while, and when the valve timing approaches the target valve timing, the rotation speed is reduced to the minimum rotation speed b while maintaining the minimum rotation torque T1. This completes the switching of the valve timing.

次に、第1制御データであるA/F固定時の制御線について説明する。空燃比を固定した状態、すなわち、ストイキモード或いはリーンモードでの運転時には、MD-VVTは最小回転トルクT1及び最小回転速度bで駆動される。バルブタイミングを切り替える場合、最小回転速度bのまま回転トルクを中間回転トルクT2′まで上昇させる。中間回転トルクT2′及び最小回転速度bで定まる制御点は、48V線よりも低い等電圧線(例えば12V線)上に位置する。次に、中間回転トルクT2′を維持したまま回転速度を上昇させて制御点を48V線上まで移動させる。次に、48V線に沿って制御点を移動させ、回転速度を最大回転速度aまで上昇させる。MD-VVTを暫く最大回転速度aで駆動し、バルブタイミングが目標バルブタイミングに近づいたら、最小回転トルクT1のまま回転速度を最小回転速度bまで低下させる。これにより、バルブタイミングの切り替えが完了する。図3において各制御線で囲まれた領域の面積は、各制御線に従ってMD-VVTを制御したときの消費電力の大きさを表している。第1制御データであるA/F固定時の制御線に従ってMD-VVTを制御することで、消費電力を抑えることができる。 Next, the control line when A/F is fixed, which is the first control data, will be described. When the air-fuel ratio is fixed, that is, when the engine is operated in the stoichiometric mode or lean mode, the MD-VVT is driven at the minimum rotational torque T1 and the minimum rotational speed b. When switching the valve timing, the rotational torque is increased to the intermediate rotational torque T2' while maintaining the minimum rotational speed b. A control point determined by the intermediate rotational torque T2' and the minimum rotational speed b is located on an isovoltage line (for example, the 12V line) lower than the 48V line. Next, while maintaining the intermediate rotational torque T2', the rotational speed is increased to move the control point to the 48V line. Next, the control point is moved along the 48V line, and the rotation speed is increased to the maximum rotation speed a. The MD-VVT is driven at the maximum rotation speed a for a while, and when the valve timing approaches the target valve timing, the rotation speed is reduced to the minimum rotation speed b while maintaining the minimum rotation torque T1. This completes the switching of the valve timing. The area of the region surrounded by each control line in FIG. 3 represents the magnitude of power consumption when the MD-VVT is controlled according to each control line. Power consumption can be suppressed by controlling the MD-VVT according to the control line for fixed A/F, which is the first control data.

図4は、各制御データによるMD-VVTの応答特性を示す図である。図4には、燃焼モード切替制御時とA/F固定時のそれぞれについて、要求回転速度と時間の関係が示されている。第2制御データが用いられる燃焼モード切替制御時は、要求回転速度を速やかに最大回転速度aまで上昇させることが行われる。一方、第1制御データが用いられるA/F固定時は、要求回転速度を緩やかに最大回転速度aまで上昇させることが行われる。最大回転速度aに達するまでの時間の違いは、MD-VVTを駆動する回転トルクの違いによる。燃焼モード切替制御時は、最大回転トルクT2まで回転トルクを上昇させるのに対し、A/F固定時は、最大回転トルクT2より低い中間回転トルクT2′に抑えられる。この回転トルクの違いにより、燃焼モード切替制御時は、A/F固定時よりも速やかにバルブタイミングを切り替えることができる。 FIG. 4 is a diagram showing MD-VVT response characteristics according to each control data. FIG. 4 shows the relationship between the required rotation speed and time when the combustion mode switching control is performed and when the A/F is fixed. During the combustion mode switching control using the second control data, the required rotation speed is quickly increased to the maximum rotation speed a. On the other hand, when the A/F is fixed using the first control data, the required rotation speed is gently increased to the maximum rotation speed a. The difference in the time required to reach the maximum rotational speed a is due to the difference in rotational torque driving the MD-VVT. During the combustion mode switching control, the rotational torque is increased to the maximum rotational torque T2, while when the A/F is fixed, it is suppressed to an intermediate rotational torque T2' lower than the maximum rotational torque T2. Due to this difference in rotational torque, valve timing can be switched more quickly during combustion mode switching control than when A/F is fixed.

図5は、第1の実施形態に係る制御データによるMD-VVTの駆動制御のフローチャートである。ステップS1では、空燃比を変化させるA/F過渡制御の要求の有無が判定される。A/F過渡制御の要求とは上述の燃焼モードの切替要求を意味する。燃焼モード切替制御の開始後、MD-VVTを先行駆動する事前制御期間の後、A/F過渡制御が開始される。 FIG. 5 is a flowchart of MD-VVT drive control based on control data according to the first embodiment. In step S1, it is determined whether or not there is a request for A/F transient control that changes the air-fuel ratio. A request for A/F transient control means a request for switching the combustion mode described above. After the start of combustion mode switching control, A/F transient control is started after a pre-control period in which the MD-VVT is pre-driven.

A/F過渡制御の要求がある場合、ステップS2に進む。ステップS2では、MD-VVTを48V電源で最速駆動する制御がオンにされる。つまり、上述の第2制御データを用いたMD-VVTの駆動制御が実行される。 If there is a request for A/F transient control, go to step S2. In step S2, the control for driving the MD-VVT at the fastest speed with the 48V power supply is turned on. That is, the MD-VVT drive control is executed using the above-described second control data.

ステップS3では、MD-VVTにより目標バルブタイミングが実現されたかどうか判定される。MD-VVTを48V電源で最速駆動する制御の開始から目標バルブタイミングが実現されるまでの期間が事前制御期間である。 In step S3, it is determined whether or not the target valve timing has been achieved by the MD-VVT. The period from the start of the control that drives the MD-VVT at the fastest speed with the 48V power source until the target valve timing is achieved is the pre-control period.

目標バルブタイミングが実現された場合、ステップS4に進む。ステップS4では、A/F過渡制御が実行される。 If the target valve timing has been achieved, the process proceeds to step S4. In step S4, A/F transient control is executed.

ステップS5では、A/F過渡制御が終了したかどうか、すなわち、空燃比が切り替わったかどうか判定される。 In step S5, it is determined whether or not the A/F transient control has ended, that is, whether or not the air-fuel ratio has changed.

A/F過渡制御が終了した場合、ステップS6に進む。ステップS6では、MD-VVTを48V電源で低電力駆動する制御がオンにされる。つまり、上述の第1制御データを用いたMD-VVTの駆動制御が実行される。 If the A/F transient control has ended, the process proceeds to step S6. In step S6, the control for low-power driving the MD-VVT with the 48V power supply is turned on. That is, the MD-VVT drive control is executed using the above-described first control data.

4.第2の実施形態に係る制御データ
図6は、第2の実施形態に係る制御データを回転トルク-回転速度マップで示す図である。図6に示す回転トルク-回転速度マップにおいて、第1制御データはA/F固定時の制御線と表記され、第2制御データは燃焼モード切替制御時の制御線と表記されている。A/F固定時の制御線は12V電源のみで実現される制御線であり、燃焼モード切替制御時の制御線は48V電源のみで実現される制御線である。第2の実施形態では、MD-VVTの制御に第1制御データが用いられる場合にはMD-VVTは12V電源で駆動され、MD-VVTの制御に第2制御データが用いられる場合にはMD-VVTは48V電源で駆動される。
4. Control Data According to Second Embodiment FIG. 6 is a diagram showing the control data according to the second embodiment in the form of a rotation torque-rotation speed map. In the rotational torque-rotational speed map shown in FIG. 6, the first control data is represented as a control line for fixed A/F, and the second control data is represented as a control line for combustion mode switching control. The control line for fixed A/F is a control line realized only by a 12V power supply, and the control line for combustion mode switching control is a control line realized only by a 48V power supply. In the second embodiment, the MD-VVT is driven by the 12V power supply when the first control data is used to control the MD-VVT, and the MD-VVT is driven by the second control data when the second control data is used to control the MD-VVT. -VVT is driven by a 48V power supply.

第2制御データである燃焼モード切替制御時の制御線は、第1の実施形態に係るそれと同じであるので、ここでは説明を省略する。 The control line for the combustion mode switching control, which is the second control data, is the same as that according to the first embodiment, so the description is omitted here.

第1制御データであるA/F固定時の制御線について説明する。空燃比を固定した状態、すなわち、ストイキモード或いはリーンモードでの運転時には、MD-VVTは最小回転トルクT1及び最小回転速度bで駆動される。バルブタイミングを切り替える場合、最小回転速度bのまま回転トルクを中間回転トルクT2′まで上昇させる。中間回転トルクT2′は12V電源で出力可能な最大回転トルクであって、中間回転トルクT2′及び最小回転速度bで定まる制御点は12V線上に位置する。次に、12V線に沿って制御点を移動させ、回転速度を中間回転速度a′まで上昇させる。中間回転速度a′は、12V電源で実現可能な最大回転速度であって、最小回転トルクT1に対応する回転速度である。MD-VVTを暫く中間回転速度a′で駆動し、バルブタイミングが目標バルブタイミングに近づいたら、最小回転トルクT1のまま回転速度を最小回転速度bまで低下させる。これにより、バルブタイミングの切り替えが完了する。図6において各制御線で囲まれた領域の面積は、各制御線に従ってMD-VVTを制御したときの消費電力の大きさを表している。第1制御データであるA/F固定時の制御線に従ってMD-VVTを制御することで、消費電力を抑えることができる。 A control line when A/F is fixed, which is the first control data, will be described. When the air-fuel ratio is fixed, that is, when the engine is operated in the stoichiometric mode or lean mode, the MD-VVT is driven at the minimum rotational torque T1 and the minimum rotational speed b. When switching the valve timing, the rotational torque is increased to the intermediate rotational torque T2' while maintaining the minimum rotational speed b. The intermediate rotational torque T2' is the maximum rotational torque that can be output from the 12V power source, and the control point determined by the intermediate rotational torque T2' and the minimum rotational speed b is located on the 12V line. Next, the control point is moved along the 12V line, and the rotational speed is increased to the intermediate rotational speed a'. The intermediate rotational speed a' is the maximum rotational speed that can be achieved with a 12V power supply and is a rotational speed corresponding to the minimum rotational torque T1. The MD-VVT is driven at the intermediate rotation speed a' for a while, and when the valve timing approaches the target valve timing, the rotation speed is reduced to the minimum rotation speed b while maintaining the minimum rotation torque T1. This completes the switching of the valve timing. The area of the region surrounded by each control line in FIG. 6 represents the magnitude of power consumption when the MD-VVT is controlled according to each control line. Power consumption can be suppressed by controlling the MD-VVT according to the control line for fixed A/F, which is the first control data.

図7は、各制御データによるMD-VVTの応答特性を示す図である。図7には、燃焼モード切替制御時とA/F固定時のそれぞれについて、要求回転速度と時間の関係が示されている。第2制御データが用いられる燃焼モード切替制御時は、要求回転速度を速やかに最大回転速度aまで上昇させることが行われる。一方、第1制御データが用いられるA/F固定時は、要求回転速度を最大回転速度aよりも低い中間回転速度a′まで緩やかに上昇させることが行われる。燃焼モード切替制御時に最大回転速度aに達するまでの時間と、A/F固定時に中間回転速度a′に達するまでの時間との違いは、MD-VVTを駆動する回転トルクの違いによる。燃焼モード切替制御時は、48V電源で出力可能な最大回転トルクT2まで回転トルクを上昇させるのに対し、A/F固定時は、12V電源で出力可能な最大回転トルクである中間回転トルクT2′に抑えられる。この回転トルクの違いにより、燃焼モード切替制御時は、A/F固定時よりも速やかに回転速度を上昇させることができる。そして、燃焼モード切替制御時の最大回転速度aは、A/F固定時の最大回転速度である中間回転速度a′よりも高いことから、燃焼モード切替制御時は、A/F固定時よりも速やかにバルブタイミングを切り替えることができる。 FIG. 7 is a diagram showing MD-VVT response characteristics according to each control data. FIG. 7 shows the relationship between the required rotation speed and time when the combustion mode switching control is performed and when the A/F is fixed. During the combustion mode switching control using the second control data, the required rotation speed is quickly increased to the maximum rotation speed a. On the other hand, when the A/F is fixed using the first control data, the required rotation speed is gently increased to an intermediate rotation speed a' lower than the maximum rotation speed a. The difference between the time required to reach the maximum rotational speed a during combustion mode switching control and the time taken to reach the intermediate rotational speed a' during fixed A/F is due to the difference in rotational torque driving the MD-VVT. During the combustion mode switching control, the rotational torque is increased to the maximum rotational torque T2 that can be output with the 48V power supply, while when the A/F is fixed, the intermediate rotational torque T2', which is the maximum rotational torque that can be output with the 12V power supply. can be reduced to Due to this difference in rotational torque, the rotational speed can be increased more rapidly during combustion mode switching control than during fixed A/F. Since the maximum rotation speed a during combustion mode switching control is higher than the intermediate rotation speed a′, which is the maximum rotation speed when A/F is fixed, during combustion mode switching control, it is faster than when A/F is fixed. The valve timing can be switched quickly.

5.その他
本発明はMD-VVT以外の電動可変動弁機構、例えば電動バルブリフト可変機構(MD-VVL)にも適用可能である。
5. Others The present invention can also be applied to an electric variable valve mechanism other than the MD-VVT, such as an electric valve lift variable mechanism (MD-VVL).

Claims (1)

空燃比をストイキに固定して運転するストイキモードと空燃比をリーンに固定して運転するリーンモードとを切り替え可能な内燃機関に搭載される電動可変動弁機構の制御装置であって、
前記電動可変動弁機構の制御に用いる制御データとして、
前記電動可変動弁機構を駆動するためのトルクの上限が小さく、且つ単位時間当たりのエネルギーが小さい第1制御データと、
前記第1制御データと比較して、前記電動可変動弁機構を駆動するためのトルクの上限が大きく、且つ単位時間当たりのエネルギーが大きい第2制御データと、を有し、
前記ストイキモード或いは前記リーンモードでの運転中は前記第1制御データを用いて前記電動可変動弁機構を制御し、
前記ストイキモードから前記リーンモードへ或いは前記リーンモードから前記ストイキモードへの燃焼モードの切り替え中は前記第2制御データを用いて前記電動可変動弁機構を制御する
ことを特徴とする電動可変動弁機構の制御装置。
A control device for an electric variable valve mechanism mounted in an internal combustion engine capable of switching between a stoichiometric mode in which the air-fuel ratio is fixed at stoichiometric and a lean mode in which the air-fuel ratio is fixed at lean, comprising:
As control data used for controlling the electric variable valve mechanism,
first control data with a small upper limit of torque for driving the electric variable valve mechanism and with small energy per unit time;
second control data having a larger upper limit of torque for driving the electric variable valve mechanism and larger energy per unit time than the first control data;
controlling the electric variable valve mechanism using the first control data during operation in the stoichiometric mode or the lean mode;
wherein the second control data is used to control the electric variable valve mechanism during switching of the combustion mode from the stoichiometric mode to the lean mode or from the lean mode to the stoichiometric mode. Mechanism control device.
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