JP7392564B2 - エンジン装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン装置の制御装置に関し、詳しくは、可変バルブタイミング機構を備えるエンジンと燃料ポンプを有する燃料供給装置と共にエンジン装置に搭載されるエンジン装置の制御装置に関する。

従来、この種のエンジン装置の制御装置としては、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ機構）と燃料ポンプ（高圧燃料ポンプ）と共にエンジン装置に搭載されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。可変バルブタイミング機構は、クランクシャフトの角度に対するカムシャフトの角度を変更することにより吸気バルブの開閉タイミングを変更する。燃料ポンプは、カムシャフトにより駆動されている。この装置では、燃料噴射量と燃圧とに基づいて燃料ポンプから反力としてカムシャフトに作用するトルクを算出している。そして、こうして算出した負荷に基づいて吸気バルブの開閉タイミングの変化速度を補正している。

特開２００９－４６９９５号公報

上述のエンジン装置の制御装置では、燃料噴射量と燃圧とに基づいて燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクを算出しているものの、精度が十分ではない場合がある。燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクは、燃料ポンプの作動状態に応じて正トルクと負トルクとの間で短時間に変動し、トルクが作用する作用点の位置も変動する。そのため、燃料噴射量と燃圧とに基づいて燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクを算出する手法では、精度よくトルクを算出することができない。燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクを精度よく算出する手法として、作用点におけるトルク変動や作用点の位置の変動を加味する手法も考えられる。しかしながら、この手法では、作用点におけるトルク変動や作用点の位置の変動を精度よく算出することが難しく、算出するための処理負荷が大きく増加してしまう。

本発明のエンジン装置の制御装置は、燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクの算出精度を向上させると共に算出するための処理負荷の増加を抑制することを主目的とする。

本発明のエンジン装置の制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジン装置の制御装置は、
クランクシャフトの角度に対するカムシャフトの角度を変更することにより吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構を有するエンジンと、前記カムシャフトにより駆動され前記エンジンの燃料噴射弁に供給する燃料を加圧する燃料ポンプを有する燃料供給装置と共にエンジン装置に搭載されるエンジン装置の制御装置であって、
前記燃料ポンプの吐出量と目標吐出量との偏差を減少させるフィードバック項と、前記燃料ポンプの吐出量を前記目標吐出量するためのフィードフォワード項と、の和である制御量を用いて前記燃料供給装置を制御し、
更に、
前記燃料噴射弁に供給する燃料の燃圧と、前記フィードフォワード項と、前記エンジンの回転数と、に基づいて前記燃料ポンプから前記カムシャフトに作用するトルクを算出する
ことを要旨とする。

この本発明のエンジン装置の制御装置では、燃料ポンプの吐出量と目標吐出量との偏差を減少させるフィードバック項と、燃料ポンプの吐出量を目標吐出量するためのフィードフォワード項と、の和である制御量を用いて燃料供給装置を制御する。そして、燃料噴射弁に供給する燃料の燃圧と、フィードフォワード項と、エンジンの回転数と、に基づいて燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクを算出する。燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクの算出においてフィードバック項を用いないのは、以下の理由に基づく。一般に、燃料ポンプの目標吐出量は短時間に変動するが、燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクは燃料ポンプが実際に吐出を開始するタイミングから作用することから、目標吐出量が変化するタイミング（フィードバック項が変化するタイミング）と、実際に燃料ポンプからカムシャフトにトルクが作用するタイミングとが一致しない。そのため、フィードバック項を用いて燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクを算出すると、算出したトルクと実際にカムシャフトに作用しているトルクとの差が大きくなってしまう。こうした理由から、燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクの算出においてフィードバック項を用いないのである。また、フィードバック項を用いてカムシャフトに作用するトルクを算出する処理負荷が増加してしまう。したがって、フィードバック項を用いずに、燃料の圧力と、フィードフォワード項と、エンジンの回転数と、に基づいて燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクを算出することにより、燃料ポンプからカムシャフトに作用するトルクの算出の精度の向上を図ると共に算出するための処理負荷の増加を抑制することができる。

こうした本発明のエンジン装置の制御装置において、前記エンジン装置は、前記カムシャフトにより駆動されるカム駆動装置を更に備え、前記カムシャフトに作用するトルクを、前記燃圧と前記フィードフォワード項と前記エンジンの回転数とに基づく前記燃料ポンプから前記カムシャフトに作用する第１トルクと、前記カム駆動装置から前記カムシャフトに作用する第２トルクと、の和としてもよい。こうすれば、カム駆動装置からカムシャフトに作用するトルクを加味することができるから、より精度よくカムシャフトに作用するトルクを算出できる。

本発明の一実施例としての制御装置を搭載したエンジン装置２０の構成の概略を示す構成図である。 可変バルブタイミング機構１５０ａの構成の概略を示す構成図である。 可変バルブタイミング機構１５０ａの構成の概略を示す構成図である。 インテークカムシャフト１２９ａの角度を進角させたときの対応する吸気バルブ１２８ａの開閉タイミングＶＴと、インテークカムシャフト１２９ａの角度を遅角させたときの吸気バルブ１２８ａの開閉タイミングＶＴと、の一例を示す説明図である。 ロックピン１５４の構成の概略を示す構成図である。 ＥＣＵ７０により実行されるカムトルク算出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての制御装置を搭載したエンジン装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のエンジン装置２０は、図示するように、エンジン２２と、燃料供給装置６０と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するＶ型の６気筒や８気筒の内燃機関として構成されている。エンジン２２は、図示するように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４、吸気バルブ１２８ａを介して燃焼室に吸入すると共に、吸気行程の途中あるいは圧縮行程に至ってから筒内噴射弁１２６から燃料を噴射し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。燃焼室からの排気は、排気バルブ１２８ｂを介して浄化装置１３４へ排出され、浄化装置１３４により一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分が浄化されて外気に排出される。

また、エンジン２２は、各バンクのインテークカムシャフト１２９ａ、１２９ｂに、吸気バルブ１２８ａの開閉タイミングＶＴを連続的に変更可能な可変バルブタイミング機構１５０ａ、１５０ｂを備える。図２および図３は、可変バルブタイミング機構１５０ａの構成の概略を示す構成図である。なお、他方のバンクのインテークカムシャフト１２９ｂ、可変バルブタイミング機構１５０ｂについては、インテークカムシャフト１２９ａ、可変バルブタイミング機構１５０ａと同様の構成なので、図示および詳細な説明を省略する。

可変バルブタイミング機構１５０ａは、図示するように、ベーン式のＶＶＴコントローラ１５２と、ベーンポジションセンサ１５３と、オイルコントロールバルブ１５６と、を備える。ＶＶＴコントローラ１５２は、ハウジング部１５２ａと、ベーン部１５２ｂと、図示しないアシストスプリングと、により構成されている。ハウジング部１５２ａは、各バンクのクランクシャフト２６にタイミングチェーン１６２を介して接続されたタイミングギヤ１６４に固定されている。ベーン部１５２ｂは、吸気バルブ１２８ａを開閉するインテークカムシャフト１２９ａに固定されている。アシストスプリングは、両端がハウジング部１５２ａとベーン部１５２ｂとに取り付けられており、ベーン部１５２ｂを進角方向に付勢している。ベーンポジションセンサ１５３は、ベーン部１５２ｂの位置を検出する。オイルコントロールバルブ１５６は、スリーブ，スプール弁，リニアソレノイド，プランジャなどを有する周知のオイルコントロールバルブとして構成されており、図示しない電流調整部から供給される電流に応じて作動して（スプール弁が移動して）ＶＶＴコントローラ１５２の進角側油室および遅角側油室に油圧を作用させる。

可変バルブタイミング機構１５０ａでは、オイルコントロールバルブ１５６を介してＶＶＴコントローラ１５２の進角側油室および遅角側油室に作用させる油圧を調節することにより、ハウジング部１５２ａに対してベーン部１５２ｂを相対的に回転させる。これにより、吸気バルブ１２８ａの開閉タイミングＶＴにおけるインテークカムシャフト１２９ａの角度を連続的に変更する。図４は、インテークカムシャフト１２９ａの角度を進角させたときの対応する吸気バルブ１２８ａの開閉タイミングＶＴと、インテークカムシャフト１２９ａの角度を遅角させたときの吸気バルブ１２８ａの開閉タイミングＶＴと、の一例を示す説明図である。実施例では、以下のように構成されている。エンジン２２から効率よく動力を出力可能な吸気バルブ１２８ａの開閉タイミングＶＴに対応するインテークカムシャフト１２９ａの角度を基準角とする。そして、インテークカムシャフト１２９ａの角度をその基準角よりも進角させることにより、エンジン２２から高トルクを出力可能な運転状態とすることができる。また、インテークカムシャフト１２９ａの角度を遅角側の所定角度（例えば、最遅角）とすることにより、エンジン２２の気筒内の圧力変動を小さくし、エンジン２２の運転停止や始動に適した運転状態とすることができる。

ＶＶＴコントローラ１５２のベーン部１５２ｂには、ハウジング部１５２ａとベーン部１５２ｂとの相対回転を固定するロックピン１５４が取り付けられている。図５は、ロックピン１５４の構成の概略を示す構成図である。ロックピン１５４は、図示するようにロックピン本体１５４ａと、ロックピン本体１５４ａがハウジング部１５２ａの方向に付勢されるよう取り付けられたスプリング１５４ｂとを備え、インテークカムシャフト１２９ａの角度が最遅角に位置されたときにスプリング１５４ｂのスプリング力によりハウジング部１５２ａに形成された複数の溝１５８に嵌合しベーン部１５２ｂをハウジング部１５２ａに固定する。また、ロックピン１５４は、油路１５９を介してスプリング１５４ｂのスプリング力に打ち勝つ油圧を作用させることにより溝１５８に嵌合されたロックピン本体１５４ａを引き抜くことができるよう図示しない油圧式のアクチュエータが設けられている。

燃料供給装置６０は、燃料タンク５８の燃料をエンジン２２の各バンクの筒内噴射弁１２６に供給する装置として構成されている。燃料供給装置６０は、燃料タンク５８内の燃料を加圧して燃料パイプ６１０に供給する燃料ポンプ６１２と、燃料ポンプ６１２から燃料パイプ６１０を介して送り出された燃料を加圧して一方のバンクの筒内噴射弁１２６が接続されたデリバリパイプ６１４ａに供給する高圧燃料ポンプ６１６ａと、燃料ポンプ６１２から燃料パイプ６１０を介して送り出された燃料を加圧して他方のバンクの筒内噴射弁１２６が接続されたデリバリパイプ６１４ｂに供給する高圧燃料ポンプ６１６ｂと、デリバリパイプ６１４ａと燃料タンク５８とに接続されたリリーフパイプ６１７に設けられてデリバリパイプ６１４ａ内の加圧された燃料の圧力（燃圧）を大気圧との差圧によって減圧可能なリリーフバルブ６１８と、デリバリパイプ６１４ａとデリバリパイプ６１４ｂとを連結する図示しない連結パイプと、を備える。なお、他方のバンク側のデリバリパイプ６１４ｂ、高圧燃料ポンプ６１６ｂについては、デリバリパイプ６１４ａ、高圧燃料ポンプ６１６ａと同様の構成なので、図示および詳細な説明を省略する。

高圧燃料ポンプ６１６ａは、インテークカムシャフト１２９ａの回転によって駆動されて燃料パイプ６１０内の燃料を加圧するプランジャポンプとして構成されている。高圧燃料ポンプ６１６ａは、その吸入口に燃料を加圧する際に開閉する電磁バルブ６２０ａが接続され、その吐出口に燃料の逆流を防止すると共にデリバリパイプ６１４ａ内の燃圧を保持するチェックバルブ６２２ａが接続されている。これにより、高圧燃料ポンプ６１６ａは、エンジン２２の運転中に電磁バルブ６２０ａが開弁されると燃料ポンプ６１２からの燃料を吸入し、電磁バルブ６２０ａが閉弁されたときに図示しないプランジャによって圧縮した燃料をチェックバルブ６２２ａを介してデリバリパイプ６１４ａに断続的に送り込むことにより、デリバリパイプ６１４ａに供給する燃料を加圧する。高圧燃料ポンプ６１６ａでは、その作動音を抑制するために、エンジン２２の運転中に電磁バルブ６２０ａが開弁した状態で維持されることにより、燃料ポンプ６１２から吸入した燃料を図示しないプランジャによって燃料タンク５８に押し戻して、燃料の加圧を停止（作動停止）することがある。

高圧燃料ポンプ６１６ｂは、インテークカムシャフト１２９ｂの回転によって駆動されて燃料パイプ６１０内の燃料を加圧するプランジャポンプとして構成されている。高圧燃料ポンプ６１６ｂは、高圧燃料ポンプ６１６ａと同様に、その吸入口に燃料を加圧する際に開閉する電磁バルブ６２０ｂが接続され、その吐出口に燃料の逆流を防止すると共にデリバリパイプ６１４ｂ内の燃圧を保持するチェックバルブ６２２ｂが接続されている。これにより、高圧燃料ポンプ６１６ｂは、高圧燃料ポンプ６１６ａと同様な動作で、デリバリパイプ６１４ｂに供給する燃料を加圧したり、燃料の加圧を停止（作動停止）したりする。

なお、高圧燃料ポンプ６１６ａ、６１６ｂのうちの一方の高圧燃料ポンプを作動停止させるときには、他方の高圧燃料ポンプは、燃料を加圧してデリバリパイプ６１４ａ、６１４ｂの両方に燃料を供給する。

リリーフバルブ６１８は、デリバリパイプ６１４ａ、６１４ｂ内の燃圧が過剰となるのを防止すると共にエンジン２２の停止時にデリバリパイプ６１４ａ、６１４ｂ内の燃圧を低下させるように開弁される電磁バルブである。リリーフバルブ６１８が開弁されると、デリバリパイプ６１４ａ、６１４ｂ内の燃料はリリーフパイプ６１７を介して燃料タンク５８に戻される。

ＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＥＣＵ７０には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。各種センサからの信号としては、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ、吸気バルブ１２８ａを開閉するインテークカムシャフト１２９ａの回転位置や排気バルブ１２８ｂを開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカム角θｃｉ，θｃｏ、スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットル開度ＴＨ、吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ、吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温Ｔａ、空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ、酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２などを挙げることができる。また、高圧燃料ポンプ６１６ａ、６１６ｂの回転数を検出する回転数センサ６４ａ、６４ｂからの回転数Ｎｐ１，Ｎｐ２、燃料供給装置６０のデリバリパイプ６１４ａ、６１４ｂ内の燃圧（筒内噴射弁１２６に供給する燃料の燃圧）を検出する燃圧センサ６９からの燃圧Ｐｆなども挙げることができる。

ＥＣＵ７０からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。種々の制御信号としては、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号や筒内噴射弁１２６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、燃料供給装置６０の電磁バルブ６２０ａへの制御信号などを挙げることができる。

ＥＣＵ７０は、クランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。また、ＥＣＵ７０は、クランク角θｃｒに対する吸気バルブ１２８ａのインテークカムシャフト１２９ａのカム角θｃｉの角度（θｃｉ－θｃｒ）に基づいて、吸気バルブ１２８ａの開閉タイミングＶＴを演算している。ＥＣＵ７０は、筒内噴射弁１２６の目標燃料噴射量Ｑｆに基づいて高圧燃料ポンプ６１６ａ、６１６ｂの吐出量Ｑｄａ、Ｑｄｂを演算している。

こうして構成された実施例のエンジン装置２０では、ＥＣＵ７０は、エンジン２２が目標負荷率ＫＬ＊で運転されるように、スロットルバルブ２８の開度を制御する吸入空気量制御や、筒内噴射弁１２６から目標燃料噴射量Ｑｆの燃料が噴射されるように制御する燃料噴射制御、点火プラグ１３０の点火時期を制御する点火制御などを行なう。ＥＣＵ７０は、吸気バルブ１２８ａの開閉タイミングＶＴの制御も行なう。

また、実施例のエンジン装置２０では、ＥＣＵ７０は、エンジン２２の目標負荷率ＫＬ＊とインテークカムシャフト１２９ａ、１２９ｂに作用するトルク（以下、「カムトルク」という）とから吸気バルブ１２８ａの目標開閉タイミングＶＴ＊を設定し、吸気バルブ１２８ａの開閉タイミングＶＴが目標開閉タイミングＶＴ＊となるように可変バルブタイミング機構１５０ａ、１５０ｂを制御する。

次に、こうして構成されたエンジン装置の動作、特に、インテークカムシャフト１２９ａに作用するカムトルクを算出する際の動作について説明する。図６は、ＥＣＵ７０により実行されるカムトルク算出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、所定時間（例えば、数ｍｓｅｃなど）毎に繰り返し実行される。

本ルーチンが実行されると、ＥＣＵ７０の図示しないＣＰＵは、エンジン２２の回転数Ｎｅと、燃圧Ｐｆと、開閉タイミングＶＴと、フィードフォワード項Ｑｆｆと、作動フラグＦｐと、を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランク角θｃｒに基づいて演算したものを入力している。燃圧Ｐｆは、燃圧センサ６９に検出されたものを入力している。開閉タイミングＶＴは、クランク角θｃｒに対する吸気バルブ１２８ａのインテークカムシャフト１２９ａのカム角θｃｉの角度（θｃｉ－θｃｒ）に基づいて演算したものを入力している。フィードフォワード項Ｑｆｆは、高圧燃料ポンプ６１６ａの吐出量を調整する際に設定したものを入力している。作動フラグＦｐは、高圧燃料ポンプ６１６ａが作動しているか否かを示すフラグである。作動フラグＦｐは、高圧燃料ポンプ６１６ａが作動しているときには値１に設定され、作動音抑制のため高圧燃料ポンプ６１６ａが作動停止していないときには値０に設定される。ここで、高圧燃料ポンプ６１６ａの吐出量の調整について説明する。

高圧燃料ポンプ６１６ａの吐出量の調整は、筒内噴射弁１２６の目標燃料噴射量Ｑｆから目標吐出量Ｑｄ＊を設定し、次式（１）を用いて、電磁バルブ６２０ａの目標開度Ｅｖｏ＊を設定し、電磁バルブ６２０ａの開度Ｅｖｏが目標開度Ｅｖｏ＊となるように電磁バルブ６２０ａを制御することにより行なわれる。式（１）中、第１項、第２項は、吐出量Ｑｄａと目標吐出量Ｑｄ＊との偏差を減少させるためのフィードバック項Ｑｆｂである。第３項は、吐出量Ｑｄを目標吐出量Ｑｄ＊とするためのフィードフォワード項Ｑｆｆである。「Ｋｐ」は、比例項のゲインである。「Ｋｉ」は、積分項のゲインである。ステップＳ１００は、このフィードフォワード項Ｑｆｆを入力している。

Evo*=Kp・(Qd*-Qda)+Ki・Σ(Qd*-Qda)+Qff (1)

ステップＳ１００が実行されると、続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅと燃圧Ｐｆとフィードフォワード（ＦＦ）項Ｑｆｆと作動フラグＦとを用いて、高圧燃料ポンプ６１６ａ、６１６ｂから反力としてインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルク（燃料ポンプトルク）Ｔｆｐを設定する（ステップＳ１１０）。燃料ポンプトルクＴｆｐは、作動フラグＦが値０のときには、高圧燃料ポンプ６１６ａが作動していないことから、値０に設定される。燃料ポンプトルクＴｆｐは、作動フラグＦが値１のときには、エンジン２２の回転数Ｎｅと燃圧Ｐｆとフィードフォワード（ＦＦ）項Ｑｆｆと燃料ポンプトルクＴｆｐとの関係として予め実験や解析などにより定めたポンプトルク設定用マップを用いて設定される。ポンプトルク設定用マップは、ＲＯＭに記憶されている。

ポンプトルク設定用マップでは、エンジン２２の回転数Ｎｅが高いときには低いときに比して燃料ポンプトルクＴｆｐを大きく設定し、燃圧Ｐｆが高いときには低いときに比して燃料ポンプトルクＴｆｐを大きく設定し、フィードフォワード（ＦＦ）項Ｑｆｆが大きいときには小さいときに比して燃料ポンプトルクＴｆｐを大きく設定している。エンジン２２の回転数Ｎｅが高いときには低いときに比して燃料ポンプトルクＴｆｐを大きくするのは、エンジン２２の回転数Ｎｅが高いときには低いときに比して単位時間当たりに電磁バルブ６２０ａが開閉する回数が増加してインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルクが大きくなることに基づく。燃圧Ｐｆが高いときには低いときに比して燃料ポンプトルクＴｆｐを大きくするのは、燃圧Ｐｆが高いときには低いときに比してインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルクが大きくなることに基づく。フィードフォワード（ＦＦ）項Ｑｆｆが大きいときには小さいときに比して高圧燃料ポンプ６１６ａから吐出量が多くなりインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルクが大きくなることに基づく。

燃料ポンプトルクＴｆｐの算出においてフィードバック（ＦＢ）項Ｑｆｂを用いないのは、以下の理由に基づく。一般に、エンジンの筒内噴射弁に燃料を供給する装置に用いられる高圧燃料ポンプでは、筒内噴射弁の目標燃料噴射量が短時間に変動することから、高圧燃料ポンプ６１６ａの目標吐出量Ｑｄ＊が短時間に変動する。高圧燃料ポンプ６１６ａからインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルクは高圧燃料ポンプ６１６ａが実際に吐出を開始するタイミングから作用することから、目標吐出量Ｑｄ＊が変化するタイミング（フィードバック（ＦＢ）項Ｑｆｂが変化するタイミング）と、実際に高圧燃料ポンプ６１６ａからインテークカムシャフト１２９ａにトルクが作用するタイミングとが一致しない。そのため、フィードバック（ＦＢ）項Ｑｆｂを用いて高圧燃料ポンプ６１６ａからインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルクを算出すると、算出したトルクと実際にインテークカムシャフト１２９ａに作用しているトルクとの差が大きくなってしまう。また、フィードバック（ＦＢ）項Ｑｆｂを用いてインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルクを算出すると、高圧燃料ポンプ６１６ａからインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルクの作用点の位置の変動の加味が必要になるなど、算出するための処理負荷が増加してしまう。したがって、フィードバック（ＦＢ）項Ｑｆｂを用いずに、燃圧Ｐｆと、フィードフォワード（ＦＦ）項Ｑｆｆと、エンジン２２の回転数Ｎｅと、作動フラグＦｐに基づいて燃料ポンプトルクＴｆｐを算出することにより、高圧燃料ポンプ６１６ａからインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルクの算出の精度の向上を図ると共に算出するための処理負荷の増加を抑制することができる。

こうして燃料ポンプトルクＴｆｐを設定すると、続いて、エンジン２２の回転数Ｎｅを用いて、吸気バルブ１２８ａを開閉する際に吸気バルブ１２８ａから反力としてインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルク（カムフリクショントルク）Ｔｃｆを設定する（ステップＳ１２０）。カムフリクショントルクＴｃｆは、エンジン２２の回転数Ｎｅが高いときには低いときに比して大きくなるように設定される。これは、エンジン２２の回転数Ｎｅが高いときには低いときに比して単位時間当たりに吸気バルブ１２８ａを開閉する回数が高くなりインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルクが大きくなることに基づく。

次に、開閉タイミングＶＴを用いて、ベーン部１５２ｂを進角方向に付勢する図示しないアシストスプリングの反力としてインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルク（スプリングトルク）Ｔｓを設定する（ステップＳ１３０）。スプリングトルクＴｓは、開閉タイミングＶＴが最遅角のタイミングから進角側へ離れるほど小さくなるように設定される。これは、開閉タイミングＶＴが最遅角のタイミングから進角側のタイミングへ離れるほど、アシストスプリングの変位が小さくなり復元力が小さくなることに基づく。

こうして燃料ポンプトルクＴｆｐ、カムフリクショントルクＴｃｆ、スプリングトルクＴｓを設定すると、燃料ポンプトルクＴｆｐとカムフリクショントルクＴｃｆとスプリングトルクＴｓとの和のトルクを仮カムトルクＴｃｔｍｐとして設定し（ステップＳ１４０）、仮カムトルクＴｃｔｍｐに次式（２）を用いてなまし処理を施してカムトルクＴｃａｍを設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。式（２）中、「前回Ｔｃａｍ」は、前回本ルーチンを実行したときに設定されたカムトルクＴｃａｍである。こうしてカムトルクＴｃａｍを設定することにより、カムトルクＴｃａｍの急変を抑制できる。

Tcam=前回Tcam+K・（Tctmp-前回Tcam）・・・（２）

こうしたカムトルクＴｃａｍを算出すると、ＥＣＵ７０は、エンジン２２の目標負荷率ＫＬ＊とエンジン２２の回転数Ｎｅと算出したカムトルクＴｃａｍとから吸気バルブ１２８ａの目標開閉タイミングＶＴ＊を設定し、吸気バルブ１２８ａの開閉タイミングＶＴが目標開閉タイミングＶＴ＊となるように可変バルブタイミング機構１５０ａを制御する。こうした制御により、より適正に可変バルブタイミング機構１５０ａを制御することができる。

以上説明した実施例の制御装置を搭載したエンジン装置２０によれば、高圧燃料ポンプ６１６ａの吐出量Ｑｄａと目標吐出量Ｑｄ＊との偏差を減少させるためのフィードバック項Ｑｆｂと、吐出量Ｑｄａを目標吐出量Ｑｄ＊とするためのフィードフォワード項Ｑｆｆと、の和の制御量を用いて燃料供給装置６０を制御し、更に、筒内噴射弁１２６に供給する燃圧Ｐｆと、フィードフォワード項Ｑｆｆと、エンジン２２の回転数Ｎｅと、に基づいて燃料ポンプトルクＴｆｐを算出することにより、高圧燃料ポンプ６１６ａ、６１６ｂからインテークカムシャフト１２９ａに作用するトルクの算出精度を向上させると共に算出するための処理負荷の増加を抑制することができる。

実施例の制御装置を搭載したエンジン装置２０では、燃料ポンプトルクＴｆｐとカムフリクショントルクＴｃｆとスプリングトルクＴｓとの和を仮カムトルクＴｃｔｍｐとしている。しかしながら、カムフリクショントルクＴｃｆとスプリングトルクＴｓとを考慮せずに、燃料ポンプトルクＴｆｐを仮カムトルクＴｃｔｍｐとしてもよい。

実施例の制御装置を搭載したエンジン装置２０では、仮カムトルクＴｃｔｍｐになまし処理を施したものをカムトルクＴｃａｍとしている。しかしながら、なまし処理を施すことなく、仮カムトルクＴｃｔｍｐをカムトルクＴｃａｍに設定してもよい。

実施例の制御装置を搭載したエンジン装置２０では、エンジン２２をＶ型エンジンとして、一方のバンクのインテークカムシャフト１２９ａについてカムトルクＴｃａｍを算出している。しかしながら、他方のバンクのインテークカムシャフト１２９ｂについてカムトルクＴｃａｍを算出してもよい。この場合、カムフリクショントルクＴｃｆとスプリングトルクＴｓとの和を仮カムトルクＴｃｔｍｐとすればよい。

実施例の制御装置を搭載したエンジン装置２０では、エンジン２２をＶ型エンジンとしている。しかしながら、エンジン２２を、直列エンジンや水平対向エンジンとしても構わない。

実施例の制御装置を搭載したエンジン装置２０では、可変バルブタイミング機構１５０ａ、１５０ｂをインテークカムシャフト１２９ａ、１２９ｂに取り付けている。しかしながら、可変バルブタイミング機構を排気バルブ１２８ｂを駆動するエキゾーストカムシャフトに取り付けてもよい。

実施例では、本発明の制御装置を、エンジン装置２０に搭載した形態に適用する場合について例示している。しかしながら、本発明の制御装置を、エンジン装置２０と、前輪や後輪に制動力を付与するブレーキシステムにおいて負圧を生成するために用いられインテークカムシャフト１２９ａにより駆動されるバキュームポンプと、共に自動車に搭載してもよい。この場合、燃料ポンプトルクＴｆｐと、カムフリクショントルクＴｃｆと、スプリングトルクＴｓと、バキュームポンプがインテークカムシャフト１２９ａに作用させる反力としてのトルクと、の和のトルクを仮カムトルクＴｃｔｍｐに設定してもよい。こうすれば、自動車においてより精度よくカムトルクＴｃａｍを算出することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、可変バルブタイミング機構１５０ａが「可変バルブタイミング機構」に相当し、エンジン２２が「エンジン」に相当し、高圧燃料ポンプ６１６ａが「燃料ポンプ」に相当し、燃料供給装置６０が「燃料供給装置」に相当し、エンジン装置２０が「エンジン装置」に相当し、ＥＣＵ７０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、エンジン装置の制御装置の製造産業などに利用可能である。

２０ エンジン装置、２２ エンジン、５８ 燃料タンク、６０ 燃料供給装置、６４ａ、６４ｂ 回転数センサ、６９ 燃圧センサ、７０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 筒内噴射弁、１２８ａ 吸気バルブ、１２８ｂ 排気バルブ、１２９ａ、１２９ｂ インテークカムシャフト、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６ スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ａ、１５０ｂ 可変バルブタイミング機構、１５２ ＶＶＴコントローラ、１５２ａ ハウジング部、１５２ｂ ベーン部、１５３ ベーンポジションセンサ、１５４ ロックピン、１５４ａ ロックピン本体、１５４ｂ スプリング、１５６ オイルコントロールバルブ、１５８ 溝、１５９ 油路、１６２ タイミングチェーン、１６４ タイミングギヤ、６１０ 燃料パイプ、６１２ 燃料ポンプ、６１４ａ，６１４ｂ デリバリパイプ、６１６ａ，６１６ｂ 高圧燃料ポンプ、６１７ リリーフパイプ、６１８ リリーフバルブ、６２０ａ，６２０ｂ 電磁バルブ、６２２ａ，６２２ｂ チェックバルブ。

Claims (1)

1. クランクシャフトの角度に対するカムシャフトの角度を変更することにより吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構を有するエンジンと、前記カムシャフトにより駆動され前記エンジンの燃料噴射弁に供給する燃料を加圧する燃料ポンプを有する燃料供給装置と共にエンジン装置に搭載されるエンジン装置の制御装置であって、
   前記燃料ポンプの吐出量と目標吐出量との偏差を減少させるフィードバック項と、前記燃料ポンプの吐出量を前記目標吐出量するためのフィードフォワード項と、の和である制御量を用いて前記燃料供給装置を制御し、
   更に、
   前記燃料噴射弁に供給する燃料の燃圧と、前記フィードフォワード項と、前記エンジンの回転数と、に基づいて前記燃料ポンプから前記カムシャフトに作用するトルクを算出する
   エンジン装置の制御装置。

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