JP7482060B2 - Control device for variable compression ratio mechanism, control device for internal combustion engine, and control system - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の圧縮比を可変とする可変圧縮比（ＶＣＲ：Variable Compression Ratio）機構の制御装置、内燃機関の制御装置、及び制御システムに関する。 The present invention relates to a control device for a variable compression ratio (VCR) mechanism that changes the compression ratio of an internal combustion engine, a control device for an internal combustion engine, and a control system.
ＶＣＲ機構の制御においては、特開２００６－２２６１３３号公報（特許文献１）に記載されるように、複リンク機構の制御シャフトの回転角度から圧縮比を検出する圧縮比センサが使用されている。圧縮比センサは、アクチュエータの回転軸の回転角度を０°～３６０°の範囲で検出する相対角度センサと、アクチュエータの回転軸に対して連結された制御シャフトの絶対角度を検出する絶対角度センサと、を含んで構成されている。そして、内燃機関の始動時に絶対角度センサの出力値が基準位置として学習され、その後、基準位置に対して相対角度センサの出力値から求められる制御シャフトの回転角度変化量を逐次積算することで、制御シャフトの回転角度が特定される。 In controlling the VCR mechanism, as described in JP 2006-226133 A (Patent Document 1), a compression ratio sensor is used that detects the compression ratio from the rotation angle of the control shaft of the multi-link mechanism. The compression ratio sensor includes a relative angle sensor that detects the rotation angle of the actuator's rotating shaft in the range of 0° to 360°, and an absolute angle sensor that detects the absolute angle of the control shaft connected to the actuator's rotating shaft. When the internal combustion engine is started, the output value of the absolute angle sensor is learned as a reference position, and then the rotation angle of the control shaft is determined by successively accumulating the amount of change in the rotation angle of the control shaft found from the output value of the relative angle sensor relative to the reference position.
ところで、ＶＣＲ機構の小型化などを目的として、内燃機関の始動時に基準位置を学習するために使用される絶対角度センサを省略することが考えられる。この場合、絶対角度センサによって基準位置を学習することができないため、内燃機関の始動時に制御シャフトを回転させて、その回転可能範囲を規定する機械的なストッパ機構に押し当てた状態で、相対角度センサの出力値を基準位置として学習すればよい。そして、このように学習された基準位置に対して相対角度センサの出力値から求められた制御シャフトの回転角度変化量を逐次積算することで、制御シャフトの回転角度を特定することができる。 In order to miniaturize the VCR mechanism, it is possible to omit the absolute angle sensor used to learn the reference position when the internal combustion engine is started. In this case, since the reference position cannot be learned using the absolute angle sensor, the control shaft is rotated when the internal combustion engine is started, and the output value of the relative angle sensor is learned as the reference position while it is pressed against a mechanical stopper mechanism that defines the range of rotation. The rotation angle of the control shaft can then be determined by successively accumulating the amount of change in the rotation angle of the control shaft calculated from the output value of the relative angle sensor relative to the reference position learned in this way.
しかしながら、ＶＣＲ機構を制御するＶＣＲコントローラにおいて、例えば、電源コネクタの接触不良によって電源が瞬断すると、揮発性メモリに保持されている制御シャフトの回転角度が消失し、ＶＣＲ機構を継続して適切に制御することができなくなってしまう。制御シャフトの回転角度をバックアップＲＡＭ（Random Access Memory）に保持することも考えられるが、電源の瞬断がある程度持続するとバックアップＲＡＭがデータを保持することができなくなるため、揮発性メモリと同様に、制御シャフトの回転角度が消失してしまうおそれがある。 However, in a VCR controller that controls a VCR mechanism, if the power supply is interrupted momentarily due to, for example, a poor connection in the power connector, the rotation angle of the control shaft stored in the volatile memory is lost, and the VCR mechanism cannot be continuously and appropriately controlled. It is possible to store the rotation angle of the control shaft in a backup RAM (Random Access Memory), but if the power supply interruption continues for a certain period of time, the backup RAM will no longer be able to store the data, and there is a risk that the rotation angle of the control shaft will be lost, just as with volatile memory.
そこで、本発明は、電源が瞬断しても継続してＶＣＲ機構を適切に制御することができる、ＶＣＲ機構の制御装置、内燃機関の制御装置、及び制御システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a control device for a VCR mechanism, a control device for an internal combustion engine, and a control system that can continue to appropriately control the VCR mechanism even if the power supply is interrupted momentarily.
アクチュエータの回転軸に連結された制御シャフトによって内燃機関の圧縮比を可変とするＶＣＲ機構の制御装置は、アクチュエータの回転軸の回転角度を０°～３６０°の範囲で検出する角度センサの出力値を基準位置に逐次積算して制御シャフトの回転角度を求める。また、ＶＣＲ機構の制御装置は、外部装置から受信した制御シャフトの目標角度に制御シャフトの回転角度が近づくようにアクチュエータを制御するとともに、制御シャフトの回転角度を外部装置に送信してバックアップさせる。そして、ＶＣＲ機構の制御装置は、電源が瞬断したとき、瞬断時間及び内燃機関の運転状態に応じて電源の瞬断中に変化した制御シャフトの角度変化量を推定し、外部装置にバックアップした制御シャフトの回転角度に角度変化量を加算して制御シャフトの回転角度を求め、その回転角度に応じてアクチュエータの制御を継続する。 The control device of a VCR mechanism, which varies the compression ratio of an internal combustion engine by a control shaft connected to the rotating shaft of an actuator, sequentially integrates the output value of an angle sensor that detects the rotation angle of the actuator's rotating shaft in the range of 0° to 360° to a reference position to determine the rotation angle of the control shaft. The control device of the VCR mechanism also controls the actuator so that the rotation angle of the control shaft approaches the target angle of the control shaft received from an external device, and transmits the rotation angle of the control shaft to the external device for backup. When the power supply is interrupted, the control device of the VCR mechanism estimates the amount of change in the angle of the control shaft that changed during the power supply interruption according to the duration of the interruption and the operating state of the internal combustion engine, adds the amount of angle change to the rotation angle of the control shaft backed up in the external device to determine the rotation angle of the control shaft, and continues to control the actuator according to that rotation angle.
アクチュエータの回転軸に連結された制御シャフトによって内燃機関の圧縮比を可変とするＶＣＲ機構の制御装置と通信可能に接続された内燃機関の制御装置は、制御シャフトの目標角度をＶＣＲ機構の制御装置に送信し、目標角度の送信の応答としてＶＣＲ機構の制御装置から受信した制御シャフトの回転角度をバックアップする。また、内燃機関の制御装置は、ＶＣＲ機構の制御装置の電源が瞬断したことを検知すると、瞬断時間及び内燃機関の運転状態に応じて電源の瞬断中に変化した制御シャフトの角度変化量を推定する。そして、内燃機関の制御装置は、バックアップした制御シャフトの回転角度に角度変化量を加算して制御シャフトの回転角度を求め、その回転角度をＶＣＲの制御装置に送信する。 The internal combustion engine control device, which is communicatively connected to the control device of the VCR mechanism that varies the compression ratio of the internal combustion engine by a control shaft connected to the rotating shaft of the actuator, transmits the target angle of the control shaft to the control device of the VCR mechanism, and backs up the rotation angle of the control shaft received from the control device of the VCR mechanism in response to the transmission of the target angle. Furthermore, when the internal combustion engine control device detects that the power supply to the control device of the VCR mechanism has been interrupted, it estimates the amount of change in the angle of the control shaft that changed during the power interruption based on the duration of the interruption and the operating state of the internal combustion engine. The internal combustion engine control device then adds the amount of angle change to the backed up rotation angle of the control shaft to determine the rotation angle of the control shaft, and transmits this rotation angle to the VCR control device.
制御システムは、上記のように構成されたＶＣＲ機構の制御装置と、上記のように構成された内燃機関の制御装置と、を備えている。 The control system includes a control device for the VCR mechanism configured as described above, and a control device for the internal combustion engine configured as described above.
本発明によれば、ＶＣＲ機構の制御装置、内燃機関の制御装置、及び制御システムにおいて、電源が瞬断しても継続してＶＣＲ機構を適切に制御することができる。 According to the present invention, in a control device for a VCR mechanism, a control device for an internal combustion engine, and a control system, it is possible to continue to appropriately control the VCR mechanism even if the power supply is interrupted momentarily.
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、自動車などの車両に搭載された、４サイクルエンジンの制御システムの一例を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an example of a control system for a four-stroke engine mounted on a vehicle such as an automobile.
エンジン１００は、シリンダブロック１１０と、ピストン１２０と、クランクシャフト１３０と、コネクティングロッド１４０と、シリンダヘッド１５０と、を備えている。シリンダブロック１１０には、ピストン１２０が往復動可能に嵌挿されるシリンダボア１１０Ａが形成されている。シリンダブロック１１０の下部には、図示しないベアリングを介して、シリンダブロック１１０に対して相対回転可能にクランクシャフト１３０が配置されている。そして、ピストン１２０は、コネクティングロッド１４０を介して、クランクシャフト１３０に相対回転可能に連結されている。 The engine 100 includes a cylinder block 110, a piston 120, a crankshaft 130, a connecting rod 140, and a cylinder head 150. The cylinder block 110 is formed with a cylinder bore 110A into which the piston 120 is inserted so as to be able to reciprocate. The crankshaft 130 is disposed below the cylinder block 110 via a bearing (not shown) so as to be able to rotate relative to the cylinder block 110. The piston 120 is connected to the crankshaft 130 via the connecting rod 140 so as to be able to rotate relative to the cylinder block 110.
シリンダヘッド１５０には、吸気を導入する吸気ポート１５０Ａと、排気を排出する排気ポート１５０Ｂと、が夫々形成されている。そして、シリンダヘッド１５０がシリンダブロック１１０の上面に締結されることで、シリンダブロック１１０のシリンダボア１１０Ａ、ピストン１２０の冠面１２０Ａ及びシリンダヘッド１５０の下面によって区画される領域が燃焼室１６０として機能する。燃焼室１６０を臨む吸気ポート１５０Ａの開口端には、吸気カムシャフト１７０によって開閉駆動される吸気バルブ１８０が配設されている。また、燃焼室１６０を臨む排気ポート１５０Ｂの開口端には、排気カムシャフト１９０によって開閉駆動される排気バルブ２００が配設されている。 The cylinder head 150 is formed with an intake port 150A for introducing intake air and an exhaust port 150B for discharging exhaust gas. The cylinder head 150 is fastened to the upper surface of the cylinder block 110, and the area defined by the cylinder bore 110A of the cylinder block 110, the crown surface 120A of the piston 120, and the lower surface of the cylinder head 150 functions as a combustion chamber 160. An intake valve 180 that is opened and closed by an intake camshaft 170 is disposed at the open end of the intake port 150A facing the combustion chamber 160. An exhaust valve 200 that is opened and closed by an exhaust camshaft 190 is disposed at the open end of the exhaust port 150B facing the combustion chamber 160.
燃焼室１６０を臨むシリンダヘッド１５０の所定箇所には、燃焼室１６０に燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁（図示せず）と、燃料と吸気との混合気を点火する点火プラグ２１０と、が夫々取り付けられている。なお、燃料噴射弁は、燃焼室１６０に燃料を直接噴射する構成に限らず、吸気ポート１５０Ａに燃料を噴射する構成、又はその両方を有する構成であってもよい。 An electromagnetic fuel injection valve (not shown) that injects fuel into the combustion chamber 160 and an ignition plug 210 that ignites the mixture of fuel and intake air are attached to predetermined locations of the cylinder head 150 facing the combustion chamber 160. Note that the fuel injection valve is not limited to a configuration that directly injects fuel into the combustion chamber 160, but may also be a configuration that injects fuel into the intake port 150A, or a configuration that has both.
また、エンジン１００は、燃焼室１６０の容積を変更して圧縮比を可変とするＶＣＲ機構２２０を更に備えている。ＶＣＲ機構２２０は、例えば、特開２００６－２２６１３３号公報に開示されているように、複リンク機構によって燃焼室１６０の容積を変更することで、エンジン１００の圧縮比を連続的に可変とする。以下、ＶＣＲ機構２２０の一例について説明する。 The engine 100 also includes a VCR mechanism 220 that changes the volume of the combustion chamber 160 to vary the compression ratio. As disclosed in JP 2006-226133 A, for example, the VCR mechanism 220 changes the volume of the combustion chamber 160 using a multi-link mechanism, thereby continuously varying the compression ratio of the engine 100. An example of the VCR mechanism 220 is described below.
クランクシャフト１３０は、複数のジャーナル部１３０Ａと、複数のクランクピン部１３０Ｂと、を有している。そして、ジャーナル部１３０Ａは、シリンダブロック１１０の主軸受（図示せず）に回転可能に支持されている。クランクピン部１３０Ｂは、ジャーナル部１３０Ａから偏心しており、ここにコネクティングロッド１４０のロアリンク１４０Ａが回転可能に連結されている。コネクティングロッド１４０のアッパリンク１４０Ｂは、下端側が連結ピン１４２によってロアリンク１４０Ａの一端に回転可能に連結され、上端側がピストンピン１４４によってピストン１２０に回転可能に連結されている。コントロールリンク２２２は、上端側が連結ピン２２４によってロアリンク１４０Ａの他端側に回転可能に連結され、下端側が制御シャフト２２６を介してシリンダブロック１１０の下部に回転可能に連結されている。詳細には、制御シャフト２２６は、回転可能にシリンダブロック１１０に支持されているとともに、その回転中心から偏心している偏心カム部２２６Ａを有し、この偏心カム部２２６Ａにコントロールリンク２２２の下端側が回転可能に嵌合している。制御シャフト２２６は、電動モータを用いた圧縮比制御用のアクチュエータ２２８によって回転位置が制御される。 The crankshaft 130 has a plurality of journal portions 130A and a plurality of crank pin portions 130B. The journal portion 130A is rotatably supported by a main bearing (not shown) of the cylinder block 110. The crank pin portion 130B is eccentric from the journal portion 130A, and the lower link 140A of the connecting rod 140 is rotatably connected to the crank pin portion 130B. The upper link 140B of the connecting rod 140 is rotatably connected to one end of the lower link 140A by a connecting pin 142 at the lower end, and is rotatably connected to the piston 120 by a piston pin 144 at the upper end. The control link 222 is rotatably connected to the other end of the lower link 140A by a connecting pin 224 at the upper end, and is rotatably connected to the lower part of the cylinder block 110 via a control shaft 226 at the lower end. In detail, the control shaft 226 is rotatably supported by the cylinder block 110 and has an eccentric cam portion 226A that is eccentric from the center of rotation, and the lower end side of the control link 222 is rotatably fitted into this eccentric cam portion 226A. The rotational position of the control shaft 226 is controlled by an actuator 228 for compression ratio control using an electric motor.
このような複リンク機構を用いたＶＣＲ機構２２０においては、アクチュエータ２２８によって制御シャフト２２６が回転すると、偏心カム部２２６Ａの中心位置、要するに、シリンダブロック１１０に対する相対位置が変化する。これによって、コントロールリンク２２２の下端の搖動支持位置が変化すると、ピストン上死点（ＴＤＣ）におけるピストン１２０の位置が高くなったり低くなったりして、燃焼室１６０の容積が増減し、エンジン１００の圧縮比を変更することができる。このとき、アクチュエータ２２８の作動を停止させると、燃焼室１６０における混合気の燃焼圧力によって、制御シャフト２２６の偏心カム部２２６Ａに対してコントロールリンク２２２が回転し、エンジン１００の圧縮比が低圧縮比側へと変化する。 In the VCR mechanism 220 using such a multi-link mechanism, when the actuator 228 rotates the control shaft 226, the center position of the eccentric cam portion 226A, in other words, the relative position with respect to the cylinder block 110, changes. As a result, when the rocking support position of the lower end of the control link 222 changes, the position of the piston 120 at the piston top dead center (TDC) becomes higher or lower, increasing or decreasing the volume of the combustion chamber 160 and changing the compression ratio of the engine 100. At this time, when the operation of the actuator 228 is stopped, the combustion pressure of the mixture in the combustion chamber 160 rotates the control link 222 relative to the eccentric cam portion 226A of the control shaft 226, and the compression ratio of the engine 100 changes to the lower compression ratio side.
ＶＣＲ機構２２０の所定箇所には、図２に示すように、通常の制御範囲ＲＮＧ１を超えて制御シャフト２２６が回転したときに、その変位（角度）を規制して機械的な回転可能範囲ＲＮＧ２を規定するストッパ機構２３０が取り付けられている。ストッパ機構２３０は、制御シャフト２２６に要の部分が固定された略扇形状の第１の部材２３０Ａと、シリンダブロック１１０に固定された板形状の第２の部材２３０Ｂと、を有している。第１の部材２３０Ａは、制御シャフト２２６と一体的に回転する。第２の部材２３０Ｂは、通常の制御範囲ＲＮＧ１である最高圧縮比（上限）又は最低圧縮比（下限）を越えて制御シャフト２２６が回転したときに、第１の部材２３０Ａの中心角を規定する２辺のいずれかと当接し、制御シャフト２２６の変位を規制する。ここで、ストッパ機構２３０は、制御シャフト２２６が通常の制御範囲ＲＮＧ１を超えたときに機能するため、通常制御においては第１の部材２３０Ａと第２の部材２３０Ｂとが当接することがなく、例えば、異音発生などを抑制することができる。なお、ストッパ機構２３０は、制御シャフト２２６の変位を規制するだけでなく、詳細について後述するように、制御シャフト２２６の基準位置を学習するためにも使用される。 2, a stopper mechanism 230 is attached to a predetermined location of the VCR mechanism 220 to regulate the displacement (angle) of the control shaft 226 when the control shaft 226 rotates beyond the normal control range RNG1 to define a mechanical rotatable range RNG2. The stopper mechanism 230 has a substantially sector-shaped first member 230A, the essential portion of which is fixed to the control shaft 226, and a plate-shaped second member 230B, which is fixed to the cylinder block 110. The first member 230A rotates integrally with the control shaft 226. The second member 230B abuts against one of the two sides that define the central angle of the first member 230A when the control shaft 226 rotates beyond the maximum compression ratio (upper limit) or the minimum compression ratio (lower limit), which is the normal control range RNG1, and regulates the displacement of the control shaft 226. Here, the stopper mechanism 230 functions when the control shaft 226 exceeds the normal control range RNG1, so that the first member 230A and the second member 230B do not come into contact with each other under normal control, and it is possible to suppress, for example, the generation of abnormal noise. Note that the stopper mechanism 230 not only regulates the displacement of the control shaft 226, but is also used to learn the reference position of the control shaft 226, as will be described in detail later.
ストッパ機構２３０としては、制御シャフト２２６の回転に関して、最高圧縮比側及び最低圧縮比側の少なくとも一方の変位を規制できればよい。また、ストッパ機構２３０は、略扇形状の第１の部材２３０Ａ及び板形状の第２の部材２３０Ｂに限らず、任意形状をなす２つ以上に部材によって制御シャフト２２６の変位を規制できればよい。 The stopper mechanism 230 may be capable of restricting the displacement of at least one of the maximum compression ratio side and the minimum compression ratio side with respect to the rotation of the control shaft 226. Furthermore, the stopper mechanism 230 is not limited to the substantially sector-shaped first member 230A and the plate-shaped second member 230B, but may be capable of restricting the displacement of the control shaft 226 using two or more members of any shape.
ＶＣＲ機構２２０は、マイクロコンピュータ２４０Ａを内蔵したＶＣＲコントローラ２４０によって電子制御されている。ＶＣＲコントローラ２４０は、例えば、車載ネットワークの一例として挙げられるＣＡＮ（Controller Area Network）２５０を介して、エンジン１００を電子制御する、マイクロコンピュータ２６０Ａを内蔵したエンジンコントローラ２６０に接続されている。従って、ＶＣＲコントローラ２４０及びエンジンコントローラ２６０は、ＣＡＮ２５０を使用して任意のデータを相互に送受信することができる。なお、車載ネットワークとしては、ＣＡＮ２５０に限らず、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）などの公知のネットワークを使用することができる。ここで、ＶＣＲコントローラ２４０が、ＶＣＲ機構の制御装置の一例として挙げられ、エンジンコントローラ２６０が、内燃機関の制御装置の一例、又は外部装置の一例として挙げられる。 The VCR mechanism 220 is electronically controlled by a VCR controller 240 incorporating a microcomputer 240A. The VCR controller 240 is connected to an engine controller 260 incorporating a microcomputer 260A that electronically controls the engine 100, for example, via a CAN (Controller Area Network) 250, which is an example of an in-vehicle network. Therefore, the VCR controller 240 and the engine controller 260 can transmit and receive any data to each other using the CAN 250. Note that the in-vehicle network is not limited to the CAN 250, and any known network such as FlexRay (registered trademark) can be used. Here, the VCR controller 240 is an example of a control device for the VCR mechanism, and the engine controller 260 is an example of a control device for an internal combustion engine, or an example of an external device.
エンジンコントローラ２６０には、エンジン１００の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２７０、エンジン１００のトルクＴｑを検出するトルクセンサ２８０、エンジン１００の水温（冷却水温度）Ｔｗを検出する水温センサ２９０、排気中の空燃比Ａ／Ｆを検出する空燃比センサ３００、及びエンジン１００の油温（潤滑油温度）Ｔｏを検出する油温センサ３１０の各出力信号が入力されている。ここで、エンジンコントローラ２６０は、エンジン１００のトルクＴｑの代わりに、例えば、吸気流量、吸気負圧、過給圧力、アクセル開度、スロットル開度など、エンジン１００のトルクＴｑと密接に関連する状態量を使用してもよい。なお、エンジンコントローラ２６０は、ＣＡＮ２５０を介して接続された他のコントローラ（図示せず）から、エンジン１００の回転速度Ｎｅ、水温Ｔｗ、トルクＴｑ、空燃比Ａ／Ｆ及び油温Ｔｏを読み込んでもよい。 The engine controller 260 receives output signals from a rotation speed sensor 270 that detects the rotation speed Ne of the engine 100, a torque sensor 280 that detects the torque Tq of the engine 100, a water temperature sensor 290 that detects the water temperature (cooling water temperature) Tw of the engine 100, an air-fuel ratio sensor 300 that detects the air-fuel ratio A/F in the exhaust, and an oil temperature sensor 310 that detects the oil temperature (lubricating oil temperature) To of the engine 100. Here, the engine controller 260 may use state quantities closely related to the torque Tq of the engine 100, such as the intake flow rate, intake negative pressure, supercharging pressure, accelerator opening, and throttle opening, instead of the torque Tq of the engine 100. The engine controller 260 may also read the rotation speed Ne, water temperature Tw, torque Tq, air-fuel ratio A/F, and oil temperature To of the engine 100 from another controller (not shown) connected via the CAN 250.
エンジンコントローラ２６０は、回転速度センサ２７０及びトルクセンサ２８０から回転速度Ｎｅ及びトルクＴｑを夫々読み込み、回転速度Ｎｅ及びトルクＴｑに基づいてエンジン運転状態に応じた基本燃料噴射量を演算する。また、エンジンコントローラ２６０は、水温センサ２９０から水温Ｔｗを読み込み、基本燃料噴射量を水温Ｔｗで補正した燃料噴射量を演算する。さらに、エンジンコントローラ２６０は、回転速度Ｎｅ、トルクＴｑ及び燃料噴射量に基づいて、燃料噴射タイミング及び点火タイミングを夫々演算する。 The engine controller 260 reads the rotation speed Ne and torque Tq from the rotation speed sensor 270 and torque sensor 280, respectively, and calculates a basic fuel injection amount according to the engine operating state based on the rotation speed Ne and torque Tq. The engine controller 260 also reads the water temperature Tw from the water temperature sensor 290, and calculates a fuel injection amount that is the basic fuel injection amount corrected by the water temperature Tw. Furthermore, the engine controller 260 calculates the fuel injection timing and the ignition timing based on the rotation speed Ne, torque Tq, and fuel injection amount, respectively.
そして、エンジンコントローラ２６０は、クランクシャフト１３０の回転角度が燃料噴射タイミングになったとき、燃料噴射量に応じた制御信号を燃料噴射弁に出力して、燃料噴射弁から燃焼室１６０に燃料を噴射させる。また、エンジンコントローラ２６０は、クランクシャフト１３０の回転角度が点火タイミングになったとき、点火プラグ２１０に作動信号を出力して、燃料と吸気との混合気を点火する。このとき、エンジンコントローラ２６０は、空燃比センサ３００から空燃比Ａ／Ｆを読み込み、排気中の空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比に近づくように、燃料噴射弁をフィードバック制御する。 When the rotation angle of the crankshaft 130 reaches the fuel injection timing, the engine controller 260 outputs a control signal corresponding to the fuel injection amount to the fuel injection valve, causing the fuel injection valve to inject fuel into the combustion chamber 160. When the rotation angle of the crankshaft 130 reaches the ignition timing, the engine controller 260 outputs an operation signal to the ignition plug 210 to ignite the mixture of fuel and intake air. At this time, the engine controller 260 reads the air-fuel ratio A/F from the air-fuel ratio sensor 300, and feedback controls the fuel injection valve so that the air-fuel ratio A/F in the exhaust approaches the target air-fuel ratio.
エンジンコントローラ２６０は、燃料噴射弁及び点火プラグ２１０の制御に加えて、回転速度センサ２７０及びトルクセンサ２８０から回転速度Ｎｅ及びトルクＴｑを夫々読み込み、回転速度Ｎｅ及びトルクＴｑに応じたエンジン１００の目標圧縮比、要するに、ＶＣＲ機構２２０の制御シャフト２２６の目標角度を演算する。そして、エンジンコントローラ２６０は、ＣＡＮ２５０を介して、目標角度をＶＣＲコントローラ２４０へと送信する。 In addition to controlling the fuel injection valves and spark plugs 210, the engine controller 260 reads the rotation speed Ne and torque Tq from the rotation speed sensor 270 and torque sensor 280, respectively, and calculates the target compression ratio of the engine 100 according to the rotation speed Ne and torque Tq, in other words, the target angle of the control shaft 226 of the VCR mechanism 220. The engine controller 260 then transmits the target angle to the VCR controller 240 via the CAN 250.
制御シャフト２２６の目標角度を受信したＶＣＲコントローラ２４０は、制御シャフト２２６の実際の回転角度（実角度）が目標角度に近づくように、ＶＣＲ機構２２０のアクチュエータ２２８に出力する駆動電流をフィードバック制御する。このようにすることで、ＶＣＲ機構２２０は、エンジン１００の運転状態に応じた目標角度に制御され、例えば、出力及び燃費を向上させることができる。 The VCR controller 240 receives the target angle of the control shaft 226 and feedback controls the drive current output to the actuator 228 of the VCR mechanism 220 so that the actual rotation angle (actual angle) of the control shaft 226 approaches the target angle. In this way, the VCR mechanism 220 is controlled to a target angle according to the operating state of the engine 100, and it is possible to improve, for example, output and fuel efficiency.
この目的のため、アクチュエータ２２８には、その回転軸の回転角度を０°～３６０°の範囲で検出するレゾルバ３２０が取り付けられている。レゾルバ３２０は、アクチュエータ２２８の回転軸の回転角度に応じて相関する２つの信号、具体的には、正弦波信号及び余弦波信号を出力する。レゾルバ３２０は、図３に示すように、アクチュエータ２２８の回転軸と一体的に回転するロータ３２２と、１相の励磁コイル３２４Ａ並びに２相の出力コイル３２４Ｂ及び３２４Ｃが巻かれたステータ３２４と、を有している。ステータ３２４の２相の出力コイル３２４Ｂ及び３２４Ｃは、アクチュエータ２２８の回転軸に対して９０°の位相差をもって配置されている。そして、ステータ３２４の励磁コイル３２４Ａに交流電流からなる励磁信号を出力すると、各出力コイル３２４Ｂ及び３２４Ｃには、図４に示すように、アクチュエータ２２８の回転軸の回転角度（電気角）に応じて変化する、正弦波信号及び余弦波信号からなる２相電圧が発生する。ここで、レゾルバ３２０が、角度センサの一例として挙げられる。 For this purpose, the actuator 228 is fitted with a resolver 320 that detects the rotation angle of its rotating shaft in the range of 0° to 360°. The resolver 320 outputs two signals, specifically, a sine wave signal and a cosine wave signal, that are correlated according to the rotation angle of the rotating shaft of the actuator 228. As shown in FIG. 3, the resolver 320 has a rotor 322 that rotates integrally with the rotating shaft of the actuator 228, and a stator 324 wound with a one-phase excitation coil 324A and two-phase output coils 324B and 324C. The two-phase output coils 324B and 324C of the stator 324 are arranged with a phase difference of 90° with respect to the rotating shaft of the actuator 228. When an excitation signal consisting of an AC current is output to the excitation coil 324A of the stator 324, a two-phase voltage consisting of a sine wave signal and a cosine wave signal is generated in each of the output coils 324B and 324C, as shown in FIG. 4, which changes according to the rotation angle (electrical angle) of the rotating shaft of the actuator 228. Here, the resolver 320 is given as an example of an angle sensor.
ＶＣＲコントローラ２４０は、レゾルバ３２０から出力された正弦波信号及び余弦波信号の逆正接を演算することで、アクチュエータ２２８の回転軸の回転角度を求めることができる。また、ＶＣＲコントローラ２４０は、レゾルバ３２０から出力された正弦波信号及び余弦波信号の二乗和（ｓｉｎ２θ＋ｃｏｓ２θ）を演算し、この二乗和が正常範囲内にあるか否かに応じて、レゾルバ３２０に故障が発生しているか否かを診断することもできる。 The VCR controller 240 can obtain the rotation angle of the rotating shaft of the actuator 228 by calculating the arctangent of the sine wave signal and cosine wave signal output from the resolver 320. The VCR controller 240 can also calculate the sum of squares (sin 2 θ+cos 2 θ) of the sine wave signal and cosine wave signal output from the resolver 320, and diagnose whether or not a fault has occurred in the resolver 320 depending on whether or not this sum of squares is within the normal range.
ここで、レゾルバ３２０は、アクチュエータ２２８の回転軸の回転角度を０°～３６０°の範囲で検出するため、その回転軸に対して減速機２２８Ａを介して連結された制御シャフト２２６の実角度を特定することができない。このため、ＶＣＲコントローラ２４０は、図５に示すように、起動時の初期化処理において、アクチュエータ２２８を制御してストッパ機構２３０の第１の部材２３０Ａを第２の部材２３０Ｂに押し当てて、このときの回転角度を基準位置として学習する。そして、ＶＣＲコントローラ２４０は、連続した２つの制御サイクルにおいてレゾルバ３２０の出力から夫々求められた回転角度の偏差について、減速機２２８Ａの減速比を考慮して制御シャフト２２６の角度変化量を演算し、基準位置に対して角度変化量を逐次積算することで制御シャフト２２６の実角度を特定する。その後、ＶＣＲコントローラ２４０は、制御シャフト２２６の実角度が目標角度に近づくように、ＶＣＲ機構２２０のアクチュエータ２２８をフィードバック制御する。 Here, the resolver 320 detects the rotation angle of the rotary shaft of the actuator 228 in the range of 0° to 360°, and therefore cannot identify the actual angle of the control shaft 226 connected to the rotary shaft via the reducer 228A. For this reason, as shown in FIG. 5, in the initialization process at the time of startup, the VCR controller 240 controls the actuator 228 to press the first member 230A of the stopper mechanism 230 against the second member 230B, and learns the rotation angle at this time as the reference position. Then, the VCR controller 240 calculates the angle change amount of the control shaft 226 taking into account the reduction ratio of the reducer 228A for the deviation of the rotation angle respectively obtained from the output of the resolver 320 in two consecutive control cycles, and identifies the actual angle of the control shaft 226 by successively accumulating the angle change amount with respect to the reference position. After that, the VCR controller 240 feedback controls the actuator 228 of the VCR mechanism 220 so that the actual angle of the control shaft 226 approaches the target angle.
ところで、ＶＣＲ機構２２０を制御するＶＣＲコントローラ２４０において、例えば、電源コネクタの接触不良によって電源が瞬断すると、アクチュエータ２２８をフィードバック制御できなくなるため、燃焼圧力によってＶＣＲ機構２２０が低圧縮比側に徐々に変化してしまう。このとき、電源が瞬断した状態がある程度持続すると、揮発性メモリに保持されている制御シャフト２２６の実角度が消失してしまい、レゾルバ３２０の出力信号から実角度を算出することができなくなって、ＶＣＲ機構２２０を継続して適切に制御できなくなってしまう。 However, if the power supply to the VCR controller 240 that controls the VCR mechanism 220 is interrupted due to, for example, poor contact in the power connector, feedback control of the actuator 228 becomes impossible, and the VCR mechanism 220 gradually shifts to a lower compression ratio due to the combustion pressure. If the power supply interruption continues for a certain period of time, the actual angle of the control shaft 226 stored in the volatile memory is lost, and it becomes impossible to calculate the actual angle from the output signal of the resolver 320, and it becomes impossible to continue to appropriately control the VCR mechanism 220.
そこで、ＶＣＲコントローラ２４０は、電源の瞬断から復帰したとき、電源の瞬断時間及びエンジン１００の運転状態に応じて、電源の瞬断中に変化した制御シャフト２２６の角度変化量を推定する。そして、ＶＣＲコントローラ２４０は、電源の瞬断発生時の制御シャフト２２６の実角度に対して角度変化量を加算することで、電源の瞬断復帰時の実角度を求め、これによってアクチュエータ２２８をフィードバック制御する。以下、この制御について詳細に説明する。 When the power supply recovers from the momentary power interruption, the VCR controller 240 estimates the amount of change in the angle of the control shaft 226 that occurred during the momentary power interruption, depending on the duration of the momentary power interruption and the operating state of the engine 100. The VCR controller 240 then adds the amount of change in angle to the actual angle of the control shaft 226 at the time the momentary power interruption occurred, to obtain the actual angle when the power supply is restored, and thereby performs feedback control of the actuator 228. This control will be described in detail below.
図６は、ＶＣＲコントローラ２４０が起動されたことを契機として、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが実行する、ＶＣＲ機構２２０の制御シャフト２２６の基準位置を学習する基準位置学習処理の一例を示している。なお、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムに従って基準位置学習処理を実行する。 Figure 6 shows an example of a reference position learning process that is executed by the microcomputer 240A of the VCR controller 240 when the VCR controller 240 is started, to learn the reference position of the control shaft 226 of the VCR mechanism 220. The microcomputer 240A of the VCR controller 240 executes the reference position learning process according to an application program stored in the non-volatile memory.
ステップ１０（図６では「Ｓ１０」と略記する。以下同様。）では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、例えば、ＶＣＲ機構２２０のアクチュエータ２２８に駆動信号を出力することで、エンジン１００の圧縮比が低圧縮比側に推移するようにアクチュエータ２２８を回転させる。このとき、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、例えば、速度フィードバック制御によりアクチュエータ２２８の回転を制御する（以下同様。）。 In step 10 (abbreviated as "S10" in FIG. 6, and the same applies below), the microcomputer 240A of the VCR controller 240, for example, outputs a drive signal to the actuator 228 of the VCR mechanism 220, thereby rotating the actuator 228 so that the compression ratio of the engine 100 shifts to the lower compression ratio side. At this time, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 controls the rotation of the actuator 228, for example, by speed feedback control (and the same applies below).
ステップ１１では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、例えば、レゾルバ３２０の出力信号が変化したか否かを介して、アクチュエータ２２８の回転が停止したか否かを判定する。アクチュエータ２２８の回転が停止したときには、ストッパ機構２３０の第１の部材２３０Ａが第２の部材２３０Ｂに当接し、低圧縮比側への制御シャフト２２６の変位が規制された状態となっている。そして、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、アクチュエータ２２８の回転が停止したと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ１２へと進める。一方、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、アクチュエータ２２８の回転が停止していないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ１０へと戻す。 In step 11, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 determines whether the rotation of the actuator 228 has stopped, for example, based on whether the output signal of the resolver 320 has changed. When the rotation of the actuator 228 has stopped, the first member 230A of the stopper mechanism 230 abuts against the second member 230B, and the displacement of the control shaft 226 toward the low compression ratio side is restricted. If the microcomputer 240A of the VCR controller 240 determines that the rotation of the actuator 228 has stopped (Yes), the process proceeds to step 12. On the other hand, if the microcomputer 240A of the VCR controller 240 determines that the rotation of the actuator 228 has not stopped (No), the process returns to step 10.
ステップ１２では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、例えば、内蔵されたタイマなどの計時機能を利用して、アクチュエータ２２８の回転が停止してから所定時間ｔ１経過したか否かを判定する。ここで、所定時間ｔ１は、低圧縮比側への制御シャフト２２６の変位が確実に規制された状態となるまでの時間を確保するためのものであって、例えば、アクチュエータ２２８の出力特性及び減速機２２８Ａの減速比などに応じて適宜設定することができる。そして、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、アクチュエータ２２８の回転が停止してから所定時間ｔ１経過したと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ１３へと進める。一方、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、アクチュエータ２２８の回転が停止してから所定時間ｔ１経過していないと判定すれば（Ｎｏ）、所定時間ｔ１経過するまで待機する。 In step 12, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 uses, for example, a built-in timer or other timekeeping function to determine whether a predetermined time t1 has elapsed since the actuator 228 stopped rotating. The predetermined time t1 is set to ensure that the displacement of the control shaft 226 toward the low compression ratio side is restricted, and can be set appropriately according to, for example, the output characteristics of the actuator 228 and the reduction ratio of the reducer 228A. If the microcomputer 240A of the VCR controller 240 determines that the predetermined time t1 has elapsed since the actuator 228 stopped rotating (Yes), the process proceeds to step 13. On the other hand, if the microcomputer 240A of the VCR controller 240 determines that the predetermined time t1 has not elapsed since the actuator 228 stopped rotating (No), the microcomputer 240A waits until the predetermined time t1 has elapsed.
ステップ１３では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、レゾルバ３２０の出力信号からアクチュエータ２２８の回転軸の回転角度を算出し、これを基準位置として揮発性メモリに保存する。即ち、ストッパ機構２３０の第１の部材２３０Ａが第２の部材２３０Ｂに押し付けられた状態では、制御シャフト２２６の実角度が一意に特定可能であるため、その状態における制御シャフト２２６の回転角度を基準位置として学習する。なお、学習した基準位置は、揮発性メモリに限らず、不揮発性メモリに保存するようにしてもよい。 In step 13, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 calculates the rotation angle of the rotating shaft of the actuator 228 from the output signal of the resolver 320, and stores this in volatile memory as a reference position. That is, when the first member 230A of the stopper mechanism 230 is pressed against the second member 230B, the actual angle of the control shaft 226 can be uniquely identified, and therefore the rotation angle of the control shaft 226 in this state is learned as the reference position. Note that the learned reference position is not limited to being stored in volatile memory, and may be stored in non-volatile memory.
かかる基準位置学習処理によれば、ＶＣＲコントローラ２４０の起動時において、図５に示すように、ＶＣＲ機構２２０の制御シャフト２２６が低圧縮比側に回転して、ストッパ機構２３０の変位規制位置に向かって徐々に変位する。そして、ストッパ機構２３０の第１の部材２３０Ａが第２の部材２３０Ｂに当接し、低圧縮比側への制御シャフト２２６の変位が規制された状態で所定時間ｔ１経過すると、レゾルバ３２０の出力信号から算出されたアクチュエータ２２８の回転軸の回転角度が基準位置として学習されて保存される。 According to this reference position learning process, when the VCR controller 240 is started, as shown in FIG. 5, the control shaft 226 of the VCR mechanism 220 rotates toward the low compression ratio side and gradually displaces toward the displacement restriction position of the stopper mechanism 230. Then, when the first member 230A of the stopper mechanism 230 abuts against the second member 230B and a predetermined time t1 has elapsed in a state in which the displacement of the control shaft 226 toward the low compression ratio side is restricted, the rotation angle of the rotating shaft of the actuator 228 calculated from the output signal of the resolver 320 is learned and stored as the reference position.
図７は、ＶＣＲコントローラ２４０による基準位置学習処理が終了した後、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが所定時間ｔ２ごとに繰り返し実行する、ＶＣＲ機構２２０の通常処理の一例を示している。なお、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムに従って通常処理を実行する。 Figure 7 shows an example of normal processing of the VCR mechanism 220 that is repeatedly executed by the microcomputer 260A of the engine controller 260 at predetermined time intervals t2 after the reference position learning process by the VCR controller 240 is completed. The microcomputer 260A of the engine controller 260 executes normal processing according to an application program stored in the non-volatile memory.
ステップ２０では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、エンジン運転状態の一例として、回転速度センサ２７０から回転速度Ｎｅを読み込むとともに、トルクセンサ２８０からトルクＴｑを夫々読み込む。 In step 20, the microcomputer 260A of the engine controller 260 reads the rotation speed Ne from the rotation speed sensor 270 and the torque Tq from the torque sensor 280 as an example of the engine operating state.
ステップ２１では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、例えば、不揮発性メモリに格納されたマップを参照し、エンジン１００の回転速度Ｎｅ及びトルクＴｑに適合した制御シャフト２２６の目標角度を算出する。 In step 21, the microcomputer 260A of the engine controller 260 refers to a map stored in, for example, a non-volatile memory, and calculates a target angle of the control shaft 226 that matches the rotation speed Ne and torque Tq of the engine 100.
ステップ２２では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、ＣＡＮ２５０を介して、ステップ２１において算出した制御シャフト２２６の目標角度をＶＣＲコントローラ２４０に送信する。ここで、制御シャフト２２６の目標角度を受信したＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、詳細を後述するように、ＶＣＲ機構２２０の制御シャフト２２６の実角度が目標角度に近づくように、アクチュエータ２２８をフィードバック制御する。 In step 22, the microcomputer 260A of the engine controller 260 transmits the target angle of the control shaft 226 calculated in step 21 to the VCR controller 240 via the CAN 250. Here, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 that receives the target angle of the control shaft 226 performs feedback control of the actuator 228 so that the actual angle of the control shaft 226 of the VCR mechanism 220 approaches the target angle, as will be described in detail later.
ステップ２３では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、ＶＣＲコントローラ２４０に制御シャフト２２６の目標角度を送信した応答として、ＶＣＲコントローラ２４０から制御シャフト２２６の実角度を受信したか否かを判定する。そして、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、ＶＣＲコントローラ２４０から制御シャフト２２６の実角度を受信したと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２４へと進める。一方、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、ＶＣＲコントローラ２４０から制御シャフト２２６の実角度を受信していないと判定すれば（Ｎｏ）、制御シャフト２２６の実角度を受信するまで待機する。 In step 23, the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines whether or not it has received the actual angle of the control shaft 226 from the VCR controller 240 in response to transmitting the target angle of the control shaft 226 to the VCR controller 240. If the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that it has received the actual angle of the control shaft 226 from the VCR controller 240 (Yes), it advances the process to step 24. On the other hand, if the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that it has not received the actual angle of the control shaft 226 from the VCR controller 240 (No), it waits until it receives the actual angle of the control shaft 226.
ステップ２４では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、ＶＣＲコントローラ２４０から受信した制御シャフト２２６の実角度を、揮発性メモリに保存してバックアップする。揮発性メモリに保存された制御シャフト２２６の実角度は、ＶＣＲ機構２２０における制御シャフト２２６の最新の実角度であると見做すことができる。 In step 24, the microcomputer 260A of the engine controller 260 stores the actual angle of the control shaft 226 received from the VCR controller 240 in volatile memory and backs it up. The actual angle of the control shaft 226 stored in the volatile memory can be considered to be the most recent actual angle of the control shaft 226 in the VCR mechanism 220.
図８は、エンジンコントローラ２６０から制御シャフト２２６の目標角度を受信したことを契機として、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが実行する、ＶＣＲ機構２２０の通常処理の一例を示している。なお、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムに従って通常処理を実行する。 Figure 8 shows an example of normal processing of the VCR mechanism 220, which is executed by the microcomputer 240A of the VCR controller 240 upon receiving the target angle of the control shaft 226 from the engine controller 260. The microcomputer 240A of the VCR controller 240 executes normal processing according to an application program stored in the non-volatile memory.
ステップ３０では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、レゾルバ３２０の出力信号、具体的には、アクチュエータ２２８の回転軸と一体化されたロータ３２２の電気角に応じた正弦波信号及び余弦波信号を夫々読み込む。 In step 30, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 reads the output signal of the resolver 320, specifically, the sine wave signal and the cosine wave signal corresponding to the electrical angle of the rotor 322 integrated with the rotating shaft of the actuator 228.
ステップ３１では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、基準位置学習処理において学習した基準位置を考慮して、レゾルバ３２０の出力信号から制御シャフト２２６の実角度を算出する。具体的には、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、レゾルバ３２０から出力された正弦波信号及び余弦波信号の逆正接からアクチュエータ２２８の回転軸の回転角度を求め、前回の制御サイクルにおける回転角度からの角度変化量を算出する。そして、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、基準位置学習処理において学習した基準位置に対して角度変化量を逐次加算し、減速機２２８Ａの減速比を考慮してＶＣＲ機構２２０の制御シャフト２２６の実角度を算出する。ここで、算出された制御シャフト２２６の実角度は、ＶＣＲ機構２２０を制御するためのパラメータの１つであるため、揮発性メモリに保存されている。 In step 31, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 calculates the actual angle of the control shaft 226 from the output signal of the resolver 320, taking into account the reference position learned in the reference position learning process. Specifically, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 obtains the rotation angle of the rotating shaft of the actuator 228 from the arctangent of the sine wave signal and the cosine wave signal output from the resolver 320, and calculates the amount of change in angle from the rotation angle in the previous control cycle. Then, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 sequentially adds the amount of change in angle to the reference position learned in the reference position learning process, and calculates the actual angle of the control shaft 226 of the VCR mechanism 220, taking into account the reduction ratio of the reducer 228A. Here, the calculated actual angle of the control shaft 226 is stored in a volatile memory, since it is one of the parameters for controlling the VCR mechanism 220.
ステップ３２では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、ＣＡＮ２５０を介して、ステップ３１において算出した制御シャフト２２６の実角度をエンジンコントローラ２６０に送信する。要するに、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、エンジンコントローラ２６０から送信された制御シャフト２２６の目標角度の応答として、制御シャフト２２６の実角度を返送する。 In step 32, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 transmits the actual angle of the control shaft 226 calculated in step 31 to the engine controller 260 via the CAN 250. In short, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 returns the actual angle of the control shaft 226 in response to the target angle of the control shaft 226 transmitted from the engine controller 260.
ステップ３３では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、制御シャフト２２６の実角度が目標角度に近づくように、ＶＣＲ機構２２０のアクチュエータ２２８をフィードバック制御する。 In step 33, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 feedback controls the actuator 228 of the VCR mechanism 220 so that the actual angle of the control shaft 226 approaches the target angle.
かかる通常制御によれば、エンジンコントローラ２６０は、エンジン１００の運転状態に適合した制御シャフト２２６の目標角度をＶＣＲコントローラ２４０へと送信する。制御シャフト２２６の目標角度を受信したＶＣＲコントローラ２４０は、図５に示すように、学習済の基準位置を考慮してレゾルバ３２０の出力信号から求められた制御シャフト２２６の実角度が目標角度に近くづくように、アクチュエータ２２８をフィードバック制御するとともに、制御シャフト２２６の実角度をエンジンコントローラ２６０へと送信する。制御シャフト２２６の実角度を受信したエンジンコントローラ２６０は、実角度を揮発性メモリに保存してバックアップする。従って、ＶＣＲコントローラ２４０及びエンジンコントローラ２６０が協働して、エンジン１００の運転状態に応じてＶＣＲ機構２２０を制御するとともに、ＶＣＲ機構２２０における制御シャフト２２６の最新の実角度がエンジンコントローラ２６０によってバックアップされる。 According to this normal control, the engine controller 260 transmits the target angle of the control shaft 226 that is suitable for the operating state of the engine 100 to the VCR controller 240. The VCR controller 240, which has received the target angle of the control shaft 226, feedback controls the actuator 228 so that the actual angle of the control shaft 226 calculated from the output signal of the resolver 320 takes into account the learned reference position and approaches the target angle, as shown in FIG. 5, and transmits the actual angle of the control shaft 226 to the engine controller 260. The engine controller 260, which has received the actual angle of the control shaft 226, stores the actual angle in a volatile memory for backup. Therefore, the VCR controller 240 and the engine controller 260 work together to control the VCR mechanism 220 according to the operating state of the engine 100, and the latest actual angle of the control shaft 226 in the VCR mechanism 220 is backed up by the engine controller 260.
図９は、エンジンコントローラ２６０が起動されたことを契機として、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが所定時間ｔ３ごとに繰り返し実行する、第１の瞬断対策処理の一例を示している。なお、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムに従って第１の瞬断対策処理を実行する。 Figure 9 shows an example of the first interruption countermeasure process that is repeatedly executed by the microcomputer 260A of the engine controller 260 at predetermined time intervals t3 when the engine controller 260 is started. The microcomputer 260A of the engine controller 260 executes the first interruption countermeasure process according to an application program stored in the non-volatile memory.
ステップ４０では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、例えば、ＶＣＲコントローラ２４０との通信が途絶しているか否かを確認することで、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断しているか否かを判定する。そして、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断していると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ４１へと進める。一方、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断していないと判定すれば（Ｎｏ）、今回の制御サイクルにおける第１の瞬断対策処理を終了させる。 In step 40, the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines whether or not the power supply to the VCR controller 240 has been interrupted, for example, by checking whether communication with the VCR controller 240 has been interrupted. If the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that the power supply to the VCR controller 240 has been interrupted (Yes), the process proceeds to step 41. On the other hand, if the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that the power supply to the VCR controller 240 has not been interrupted (No), the first interruption countermeasure process for the current control cycle is terminated.
ステップ４１では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、例えば、タイマなどの計時機能を作動させることで、ＶＣＲコントローラ２４０の瞬断発生時点からの経過時間（瞬断時間）の計測を開始させる。 In step 41, the microcomputer 260A of the engine controller 260 starts measuring the time that has elapsed since the momentary interruption occurred in the VCR controller 240 (the momentary interruption time) by activating a timing function such as a timer.
ステップ４２では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、例えば、ＶＣＲコントローラ２４０との通信が再開したか否かを確認することで、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断から復帰したか否かを判定する。そして、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断から復帰したと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ４３へと進める。一方、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断から復帰していないと判定すれば（Ｎｏ）、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断から復帰するまで待機する。ここで、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断から復帰できない可能性があることを考慮して、所定のタイムアウト時間経過後にタイムアウトするようにしてもよい。 In step 42, the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines whether the power supply of the VCR controller 240 has recovered from the momentary interruption, for example, by checking whether communication with the VCR controller 240 has resumed. If the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that the power supply of the VCR controller 240 has recovered from the momentary interruption (Yes), the process proceeds to step 43. On the other hand, if the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that the power supply of the VCR controller 240 has not recovered from the momentary interruption (No), the microcomputer 260A of the engine controller 260 waits until the power supply of the VCR controller 240 recovers from the momentary interruption. Here, the microcomputer 260A of the engine controller 260 may time out after a predetermined timeout period has elapsed, taking into consideration the possibility that the power supply of the VCR controller 240 may not recover from the momentary interruption.
ステップ４３では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、経時機能を利用して計測した瞬断時間が所定時間ｔ４より長いか否かを判定する。所定時間ｔ４は、電源の瞬断があっても揮発性メモリが制御シャフト２２６の実角度を保持できているか否かを判定するための閾値であって、電源の瞬断中に揮発性メモリが制御シャフト２２６の回転角度を保持可能な時間となるように、例えば、揮発性メモリのデータ記憶特性などに応じて適宜設定することができる。そして、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、電源の瞬断時間が所定時間ｔ４より長いと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ４４へと進める。一方、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、電源の瞬断時間が所定時間ｔ４以下であると判定すれば（Ｎｏ）、今回の制御サイクルにおける第１の瞬断対策処理を終了させる。ここで、所定時間ｔ４が、第１の所定時間の一例として挙げられる。 In step 43, the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines whether the power interruption time measured using the time-lapse function is longer than a predetermined time t4. The predetermined time t4 is a threshold value for determining whether the volatile memory can hold the actual angle of the control shaft 226 even if there is a power interruption, and can be set appropriately according to, for example, the data storage characteristics of the volatile memory so that the volatile memory can hold the rotation angle of the control shaft 226 during the power interruption. If the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that the power interruption time is longer than the predetermined time t4 (Yes), it proceeds to step 44. On the other hand, if the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that the power interruption time is equal to or shorter than the predetermined time t4 (No), it ends the first power interruption countermeasure processing in the current control cycle. Here, the predetermined time t4 is given as an example of the first predetermined time.
ステップ４４では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、エンジン１００の運転状態の一例として、トルクセンサ２８０からエンジン１００のトルクＴｑを読み込むとともに、油温センサ３１０からエンジン１００の油温Ｔｏを夫々読み込む。 In step 44, the microcomputer 260A of the engine controller 260 reads the torque Tq of the engine 100 from the torque sensor 280 and the oil temperature To of the engine 100 from the oil temperature sensor 310 as an example of the operating state of the engine 100.
ステップ４５では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、ＣＡＮ２５０を介して、電源の瞬断時間、エンジン１００のトルクＴｑ及び油温Ｔｏ、並びにバックアップした制御シャフト２２６の実角度をＶＣＲコントローラ２４０に送信する。 In step 45, the microcomputer 260A of the engine controller 260 transmits the duration of the power interruption, the torque Tq and oil temperature To of the engine 100, and the actual angle of the backed up control shaft 226 to the VCR controller 240 via the CAN 250.
図１０は、エンジンコントローラ２６０から瞬断時間などを受信したことを契機として、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが実行する、第１の瞬断対策処理の一例を示している。なお、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムに従って第１の瞬断対策処理を実行する。 Figure 10 shows an example of a first interruption countermeasure process that is executed by the microcomputer 240A of the VCR controller 240 upon receiving the interruption time or the like from the engine controller 260. The microcomputer 240A of the VCR controller 240 executes the first interruption countermeasure process according to an application program stored in the non-volatile memory.
ステップ５０では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、電源の瞬断中に変化した、制御シャフト２２６の角度変化量を推定する。具体的には、マイクロコンピュータ２４０Ａの不揮発性メモリには、図１１及び図１２に示すように、瞬断発生時の制御シャフト２２６の実角度、エンジントルク、油温及び瞬断時間に対応付けられた、制御シャフト２２６の角度変化特性が設定されたマップが格納されている。２つのマップを参照及び比較すると、エンジントルクが大きいほど角度変化が大きくなり、油温が高いほど角度変化が大きくなり、瞬断時間に比例して角度変化量が徐々に増加することが把握できるであろう。これらのマップは、例えば、実験やシミュレーションなどを通して作成することができる。そして、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、不揮発性メモリに格納されたマップを参照し、エンジンコントローラ２６０から受信した制御シャフト２２６の実角度、瞬断時間、エンジン１００のトルクＴｑ及び油温Ｔｏに適合した角度変化量を検索して推定する。なお、制御シャフト２２６の角度変化量を推定するマップは、２つに限らず、マイクロコンピュータ２４０Ａの不揮発性メモリの利用可能な容量に応じた個数としてもよい。また、図示のマップでは、エンジントルク及び油温は離散的な値をとっているため、周知技術を適用して補完するようにしてもよい。 In step 50, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 estimates the amount of change in the angle of the control shaft 226 that changed during the power interruption. Specifically, as shown in FIG. 11 and FIG. 12, the non-volatile memory of the microcomputer 240A stores a map in which the angle change characteristics of the control shaft 226 are set in correspondence with the actual angle of the control shaft 226 at the time of the power interruption, the engine torque, the oil temperature, and the interruption time. By referring to and comparing the two maps, it will be understood that the greater the engine torque, the greater the angle change, and the higher the oil temperature, the greater the angle change, and the amount of angle change gradually increases in proportion to the interruption time. These maps can be created, for example, through experiments or simulations. The microcomputer 240A of the VCR controller 240 then refers to the map stored in the non-volatile memory, searches for and estimates the amount of angle change that matches the actual angle of the control shaft 226, the interruption time, the torque Tq of the engine 100, and the oil temperature To of the engine 100 received from the engine controller 260. The number of maps for estimating the angle change amount of the control shaft 226 is not limited to two, and may be any number according to the available capacity of the non-volatile memory of the microcomputer 240A. In addition, since the engine torque and oil temperature are discrete values in the illustrated map, known techniques may be applied to complement them.
ステップ５１では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、エンジンコントローラ２６０から受信した制御シャフト２２６の実角度、即ち、電源の瞬断発生時の制御シャフト２２６の実角度に対して、ステップ５０において推定した制御シャフト２２６の角度変化量を加算することで、電源の瞬断復帰時の制御シャフト２２６の実角度を算出する。 In step 51, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 calculates the actual angle of the control shaft 226 when the power supply is restored after the momentary power interruption by adding the amount of change in angle of the control shaft 226 estimated in step 50 to the actual angle of the control shaft 226 received from the engine controller 260, i.e., the actual angle of the control shaft 226 when the power supply is interrupted.
ステップ５２では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、ステップ５１において算出した制御シャフト２２６の実角度を、揮発性メモリに保存されている変数に書き込んで設定する。従って、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、その後、揮発性メモリに保存されている制御シャフト２２６の実角度を継続して使用することができるようになる。 In step 52, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 writes and sets the actual angle of the control shaft 226 calculated in step 51 to a variable stored in the volatile memory. Therefore, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 can then continue to use the actual angle of the control shaft 226 stored in the volatile memory.
かかる第１の瞬断対策処理によれば、図１３に示すように、ＶＣＲコントローラ２４０の起動時に基準位置が学習された後、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、制御シャフト２２６の実角度がエンジンコントローラ２６０から受信した制御シャフト２２６の目標角度に近づくように、ＶＣＲ機構２２０のアクチュエータ２２８をフィードバック制御する（通常制御）。このとき、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、アクチュエータ２２８のフィードバック制御時に使用した制御シャフト２２６の実角度をエンジンコントローラ２６０に送信し、エンジンコントローラ２６０で最新の制御シャフト２２６の実角度をバックアップさせる。 According to the first interruption countermeasure process, as shown in FIG. 13, after the reference position is learned when the VCR controller 240 is started, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 feedback controls the actuator 228 of the VCR mechanism 220 so that the actual angle of the control shaft 226 approaches the target angle of the control shaft 226 received from the engine controller 260 (normal control). At this time, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 transmits the actual angle of the control shaft 226 used during the feedback control of the actuator 228 to the engine controller 260, and causes the engine controller 260 to back up the latest actual angle of the control shaft 226.
通常制御中にＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断すると、これを監視していたエンジンコントローラ２６０は、電源の瞬断時間の計測を開始する。ＶＣＲコントローラ２４０の電源の瞬断中には、ＶＣＲ機構２２０のアクチュエータ２２８を制御できないため、エンジン１００の燃焼圧力によって、ＶＣＲ機構２２０の制御シャフト２２６が低圧縮比側に向かって徐々に回転して変化する。このとき、電源の瞬断がある程度持続すると、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａの揮発性メモリに保存されている制御シャフト２２６の実角度が消失し、ＶＣＲ機構２２０を継続して適切に制御できなくなってしまう。 When the power supply to the VCR controller 240 is interrupted during normal control, the engine controller 260, which has been monitoring this, starts measuring the duration of the power interruption. During this interruption in the power supply to the VCR controller 240, the actuator 228 of the VCR mechanism 220 cannot be controlled, so the control shaft 226 of the VCR mechanism 220 gradually rotates and changes toward the low compression ratio side due to the combustion pressure of the engine 100. At this time, if the power interruption continues for a certain period of time, the actual angle of the control shaft 226 stored in the volatile memory of the microcomputer 240A of the VCR controller 240 disappears, and the VCR mechanism 220 cannot be continuously and appropriately controlled.
そこで、ＶＣＲコントローラ２４０の電源の瞬断を監視していたエンジンコントローラ２６０が瞬断からの復帰を検知すると、エンジンコントローラ２６０からＶＣＲコントローラ２４０へと、瞬断時間、瞬断発生時の制御シャフト２２６の実角度、エンジン１００のトルクＴｑ及び油温Ｔｏが送信される。これらの情報を受信したＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、不揮発性メモリに格納されたマップを参照して、瞬断時間、瞬断発生時の制御シャフト２２６の実角度、エンジン１００のトルクＴｑ及び油温Ｔｏに応じた制御シャフト２２６の角度変化量を推定する。その後、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、エンジンコントローラ２６０から受信した制御シャフト２２６の実角度に対して角度変化量を加算して、瞬断復帰時の制御シャフト２２６の実角度を算出し、これを使用してＶＣＲ機構２２０の通常制御を再開して継続する。 When the engine controller 260, which has been monitoring the power interruption of the VCR controller 240, detects recovery from the interruption, the engine controller 260 transmits to the VCR controller 240 the interruption duration, the actual angle of the control shaft 226 at the time of the interruption, the torque Tq and the oil temperature To of the engine 100. The microcomputer 240A of the VCR controller 240, which has received this information, refers to a map stored in a non-volatile memory and estimates the amount of change in angle of the control shaft 226 according to the interruption duration, the actual angle of the control shaft 226 at the time of the interruption, the torque Tq and the oil temperature To of the engine 100. The microcomputer 240A of the VCR controller 240 then adds the amount of change in angle to the actual angle of the control shaft 226 received from the engine controller 260 to calculate the actual angle of the control shaft 226 at the time of recovery from the interruption, and uses this to resume and continue normal control of the VCR mechanism 220.
従って、ＶＣＲコントローラ２４０は、エンジンコントローラ２６０と協同することで、電源が瞬断しても継続してＶＣＲ機構２２０を適切に制御することができるようになることを理解できるであろう。 It can therefore be seen that the VCR controller 240, working in cooperation with the engine controller 260, can continue to properly control the VCR mechanism 220 even if the power supply is interrupted momentarily.
ところで、ＶＣＲコントローラ２４０の電源の瞬断時間が短く、揮発性メモリに保持されている制御シャフト２２６の実角度が消失しない場合には、図１４に示すように、ＶＣＲ機構２２０の制御シャフト２２６の実角度がほとんど変化しない。この場合、電源の瞬断復帰時に、瞬断復帰時の制御シャフト２２６の実角度を推定せず、揮発性メモリに保持されている制御シャフト２２６の実角度をそのまま継続して使用し、ＶＣＲ機構２２０の通常制御が継続して実行される。このようにすれば、誤差を含む実角度の推定が回避され、ＶＣＲ機構２２０の制御精度の低下を抑制することができる。 However, if the duration of the power interruption to the VCR controller 240 is short and the actual angle of the control shaft 226 stored in the volatile memory is not lost, as shown in FIG. 14, the actual angle of the control shaft 226 of the VCR mechanism 220 changes very little. In this case, when the power is restored after the power interruption, the actual angle of the control shaft 226 at the time of power interruption recovery is not estimated, and the actual angle of the control shaft 226 stored in the volatile memory continues to be used as is, and normal control of the VCR mechanism 220 continues to be executed. In this way, estimation of the actual angle including an error is avoided, and a decrease in the control accuracy of the VCR mechanism 220 can be suppressed.
図１５は、エンジンコントローラ２６０が起動されたことを契機として、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが所定時間ｔ５ごとに繰り返し実行する、第２の瞬断対策処理の一例を示している。なお、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムに従って第２の瞬断対策処理を実行する。また、第１の瞬断対策処理と共通する処理については、重複説明を回避する目的で簡単に説明する（以下同様）。必要であれば、先の第１の瞬断対策処理の説明を参照されたい（以下同様）。さらに、所定時間ｔ５は、第１の瞬断対策処理の制御サイクルである所定時間ｔ３と同一であってもよく、これと異なっていてもよい。 Figure 15 shows an example of the second instantaneous interruption countermeasure processing that is repeatedly executed by the microcomputer 260A of the engine controller 260 at a predetermined time t5 when the engine controller 260 is started. The microcomputer 260A of the engine controller 260 executes the second instantaneous interruption countermeasure processing according to an application program stored in the non-volatile memory. Processing that is common to the first instantaneous interruption countermeasure processing will be explained briefly to avoid repetitive explanations (as below). If necessary, please refer to the explanation of the first instantaneous interruption countermeasure processing (as below). Furthermore, the predetermined time t5 may be the same as the predetermined time t3, which is the control cycle of the first instantaneous interruption countermeasure processing, or it may be different from it.
ステップ６０では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断しているか否かを判定する。そして、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断していると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ６１へと進める。一方、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断していないと判定すれば（Ｎｏ）、今回の制御サイクルにおける第２の瞬断対策処理を終了させる。 In step 60, the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines whether or not the power supply to the VCR controller 240 has been interrupted. If the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that the power supply to the VCR controller 240 has been interrupted (Yes), the process proceeds to step 61. On the other hand, if the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that the power supply to the VCR controller 240 has not been interrupted (No), the second interruption countermeasure process for the current control cycle ends.
ステップ６１では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、ＶＣＲコントローラ２４０の電源の瞬断発生時点からの瞬断時間の計測を開始させる。 In step 61, the microcomputer 260A of the engine controller 260 starts measuring the duration of the power interruption from the time when the power interruption occurred to the VCR controller 240.
ステップ６２では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断から復帰したか否かを判定する。そして、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断から復帰したと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ６３へと進める。一方、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断から復帰していないと判定すれば（Ｎｏ）、ＶＣＲコントローラ２４０の電源が瞬断から復帰するまで待機する。 In step 62, the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines whether the power supply to the VCR controller 240 has recovered from the momentary interruption. If the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that the power supply to the VCR controller 240 has recovered from the momentary interruption (Yes), the process proceeds to step 63. On the other hand, if the microcomputer 260A of the engine controller 260 determines that the power supply to the VCR controller 240 has not recovered from the momentary interruption (No), the microcomputer 260A of the engine controller 260 waits until the power supply to the VCR controller 240 has recovered from the momentary interruption.
ステップ６３では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、電源の瞬断時間が所定時間ｔ６より長いか否かを判定する。所定時間ｔ６は、電源の瞬断があっても揮発性メモリが制御シャフト２２６の実角度を保持できているか否かを判定するための閾値であって、電源の瞬断中に揮発性メモリが制御シャフト２２６の回転角度を保持可能な時間となるように、例えば、揮発性メモリのデータ記憶特性などに応じて適宜設定することができる。そして、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、電源の瞬断時間が所定時間ｔ６より長いと判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ６４へと進める。一方、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、電源の瞬断時間が所定時間ｔ６以下であると判定すれば（Ｎｏ）、今回の制御サイクルにおける第２の瞬断対策処理を終了させる。ここで、所定時間ｔ６が、第１の所定時間の一例として挙げられる。 In step 63, the microcomputer 260A of the engine controller 260 judges whether the power interruption time is longer than a predetermined time t6. The predetermined time t6 is a threshold for judging whether the volatile memory can hold the actual angle of the control shaft 226 even if there is a power interruption, and can be set appropriately according to, for example, the data storage characteristics of the volatile memory so that the volatile memory can hold the rotation angle of the control shaft 226 during the power interruption. If the microcomputer 260A of the engine controller 260 judges that the power interruption time is longer than the predetermined time t6 (Yes), the process proceeds to step 64. On the other hand, if the microcomputer 260A of the engine controller 260 judges that the power interruption time is equal to or shorter than the predetermined time t6 (No), the second interruption countermeasure process in the current control cycle is terminated. Here, the predetermined time t6 is given as an example of the first predetermined time.
ステップ６４では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、ＶＣＲコントローラ２４０の電源の瞬断中に、ＶＣＲ機構２２０の制御シャフト２２６が燃焼圧力を受けて回転して変化した、制御シャフト２２６の角度変化量を推定する。具体的には、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、トルクセンサ２８０からエンジン１００のトルクＴｑを読み込むとともに、油温センサ３１０からエンジン１００の油温Ｔｏを夫々読み込む。そして、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａは、不揮発性メモリに格納されているマップを参照し、電源の瞬断時間、揮発性メモリにバックアップされた制御シャフト２２６の実角度、エンジン１００のトルクＴｑ及び油温Ｔｏに応じて、電源の瞬断中に変化した制御シャフト２２６の角度変化量を推定する。なお、制御シャフト２２６の角度変化量の推定方法は、図１０に示すステップ５０と同様であるので、その詳細な説明は省略する。必要であれば、先の説明を参照されたい。 In step 64, the microcomputer 260A of the engine controller 260 estimates the amount of change in the angle of the control shaft 226 of the VCR mechanism 220, which is caused by the control shaft 226 receiving the combustion pressure and rotating during the power interruption of the VCR controller 240. Specifically, the microcomputer 260A of the engine controller 260 reads the torque Tq of the engine 100 from the torque sensor 280 and the oil temperature To of the engine 100 from the oil temperature sensor 310. The microcomputer 260A of the engine controller 260 then refers to a map stored in a non-volatile memory and estimates the amount of change in the angle of the control shaft 226 that was changed during the power interruption according to the duration of the power interruption, the actual angle of the control shaft 226 backed up in the volatile memory, and the torque Tq and oil temperature To of the engine 100. Note that the method of estimating the amount of change in the angle of the control shaft 226 is the same as that of step 50 shown in FIG. 10, so a detailed description thereof will be omitted. Please refer to the previous description if necessary.
ステップ６５では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、揮発性メモリにバックアップされている電源の瞬断発生直前の制御シャフト２２６の実角度に対して、ステップ６４において推定した制御シャフト２２６の角度変化量を加算することで、電源の瞬断復帰時の制御シャフト２２６の実角度を算出する。 In step 65, the microcomputer 260A of the engine controller 260 calculates the actual angle of the control shaft 226 when the power supply is restored after the momentary power interruption by adding the amount of change in angle of the control shaft 226 estimated in step 64 to the actual angle of the control shaft 226 immediately before the power supply interruption, which is backed up in volatile memory.
ステップ６６では、エンジンコントローラ２６０のマイクロコンピュータ２６０Ａが、ＣＡＮ２５０を介して、ステップ６５において算出した制御シャフト２２６の実角度をＶＣＲコントローラ２４０に送信する。 In step 66, the microcomputer 260A of the engine controller 260 transmits the actual angle of the control shaft 226 calculated in step 65 to the VCR controller 240 via the CAN 250.
図１６は、エンジンコントローラ２６０から制御シャフト２２６の実角度を受信したことを契機として、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが実行する、第２の瞬断対策処理の一例を示している。なお、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムに従って第２の瞬断対策処理を実行する。 Figure 16 shows an example of the second interruption countermeasure process executed by the microcomputer 240A of the VCR controller 240 when the actual angle of the control shaft 226 is received from the engine controller 260. The microcomputer 240A of the VCR controller 240 executes the second interruption countermeasure process according to an application program stored in the non-volatile memory.
ステップ７０では、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａが、エンジンコントローラ２６０から受信した制御シャフト２２６の実角度を、揮発性メモリに保存されている変数に書き込んで設定する。従って、ＶＣＲコントローラ２４０のマイクロコンピュータ２４０Ａは、その後、揮発性メモリに保存されている制御シャフト２２６の実角度を使用して、ＶＣＲ機構２２０を継続して制御することができるようになる。 In step 70, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 writes and sets the actual angle of the control shaft 226 received from the engine controller 260 to a variable stored in the volatile memory. Thus, the microcomputer 240A of the VCR controller 240 can then continue to control the VCR mechanism 220 using the actual angle of the control shaft 226 stored in the volatile memory.
かかる第２の瞬断対策処理によれば、第１の瞬断対策処理とは異なり、電源の瞬断復帰時の制御シャフト２２６の実角度は、ＶＣＲコントローラ２４０と通信可能に接続されているエンジンコントローラ２６０において推定される。そして、エンジンコントローラ２６０は、推定された制御シャフト２２６の実角度をＶＣＲコントローラ２４０へと送信し、これを受信したＶＣＲコントローラ２４０は、制御シャフト２２６の実角度に応じてＶＣＲ機構２２０を継続して制御する。従って、ＶＣＲコントローラ２４０の電源の瞬断が発生した場合、エンジン１００の最新の運転状態を把握可能なエンジンコントローラ２６０が制御シャフト２２６の回転角度を推定するため、ＶＣＲ機構２２０の制御精度を向上させることができる。なお、他の処理については、第１の瞬断対策処理と同様であるので、その説明は省略することとする。必要であれば、第１の瞬断対策処理の説明を参照されたい。 According to the second instantaneous interruption countermeasure processing, unlike the first instantaneous interruption countermeasure processing, the actual angle of the control shaft 226 when the power supply is restored after the instantaneous interruption is estimated by the engine controller 260 that is communicably connected to the VCR controller 240. The engine controller 260 then transmits the estimated actual angle of the control shaft 226 to the VCR controller 240, and the VCR controller 240 that receives this continues to control the VCR mechanism 220 according to the actual angle of the control shaft 226. Therefore, when an instantaneous interruption occurs in the power supply of the VCR controller 240, the engine controller 260 that can grasp the latest operating state of the engine 100 estimates the rotation angle of the control shaft 226, so that the control accuracy of the VCR mechanism 220 can be improved. Note that the other processing is the same as the first instantaneous interruption countermeasure processing, so that the description thereof will be omitted. If necessary, please refer to the description of the first instantaneous interruption countermeasure processing.
上記実施形態において、ＶＣＲコントローラ２４０の電源の瞬断時間が、所定時間ｔ６より長い所定時間ｔ７以上持続したとき、又は電源の瞬断中の制御シャフト２２６の角度変化量が所定値より大きいとき、基準位置を学習する基準位置学習処理を再度実行したり、ＶＣＲ機構２２０をフェイルセーフモードで制御したりしてもよい。ここで、所定時間ｔ７が、第２の所定時間の一例として挙げられる。 In the above embodiment, when the power interruption time of the VCR controller 240 continues for a predetermined time t7 or more that is longer than the predetermined time t6, or when the amount of change in angle of the control shaft 226 during the power interruption is greater than a predetermined value, the reference position learning process for learning the reference position may be executed again, or the VCR mechanism 220 may be controlled in a fail-safe mode. Here, the predetermined time t7 is given as an example of a second predetermined time.
なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。 A person skilled in the art will easily understand that new embodiments can be created by omitting parts of the technical ideas of the various embodiments described above, combining parts of them as appropriate, or replacing parts of them with well-known technology.
その一例を挙げると、ＶＣＲコントローラ２４０が算出した制御シャフト２２６の回転角度は、エンジンコントローラ２６０に限らず、他の制御対象機器を制御するコントローラに送信してバックアップするようにしてもよい。 As one example, the rotation angle of the control shaft 226 calculated by the VCR controller 240 may be transmitted to a controller that controls other controlled devices, not limited to the engine controller 260, for backup.
１００ エンジン（内燃機関）
２２０ ＶＣＲ機構（可変圧縮比機構）
２２６ 制御シャフト
２２８ アクチュエータ
２３０ ストッパ機構
２４０ ＶＣＲコントローラ（可変圧縮比機構の制御装置）
２５０ ＣＡＮ
２６０ エンジンコントローラ（内燃機関の制御装置、外部装置）
３２０ レゾルバ（角度センサ）
100 Engine (internal combustion engine)
220 VCR mechanism (variable compression ratio mechanism)
226 control shaft 228 actuator 230 stopper mechanism 240 VCR controller (control device for variable compression ratio mechanism)
250 CAN
260 Engine controller (control device for internal combustion engine, external device)
320 Resolver (angle sensor)
Claims (12)
前記アクチュエータの回転軸の回転角度を０°～３６０°の範囲で検出する角度センサの出力値を基準位置に逐次積算して前記制御シャフトの回転角度を求め、外部装置から受信した前記制御シャフトの目標角度に前記制御シャフトの回転角度が近づくように前記アクチュエータを制御するとともに、前記制御シャフトの回転角度を前記外部装置に送信してバックアップし、
電源が瞬断したとき、瞬断時間及び前記内燃機関の運転状態に応じて前記電源の瞬断中に変化した前記制御シャフトの角度変化量を推定し、前記外部装置にバックアップした前記制御シャフトの回転角度に前記角度変化量を加算して前記制御シャフトの回転角度を求め、当該制御シャフトの回転角度に応じて前記アクチュエータの制御を継続する、
可変圧縮比機構の制御装置。 A control device for a variable compression ratio mechanism that varies the compression ratio of an internal combustion engine by a control shaft connected to a rotary shaft of an actuator,
an output value of an angle sensor that detects the rotation angle of a rotary shaft of the actuator in a range of 0° to 360° is sequentially integrated at a reference position to determine the rotation angle of the control shaft, the actuator is controlled so that the rotation angle of the control shaft approaches a target angle of the control shaft received from an external device, and the rotation angle of the control shaft is transmitted to the external device for backup;
when a power supply is momentarily interrupted, an amount of change in angle of the control shaft that has changed during the momentary interruption of the power supply is estimated in accordance with a duration of the momentary interruption and an operating state of the internal combustion engine, the amount of change in angle is added to a rotation angle of the control shaft that has been backed up in the external device to determine a rotation angle of the control shaft, and control of the actuator is continued in accordance with the rotation angle of the control shaft.
A control device for a variable compression ratio mechanism.
請求項１に記載の可変圧縮比機構の制御装置。 at the time of start-up, the control shaft is rotated by the actuator, and the reference position is learned in a state in which the control shaft is pressed against a stopper mechanism that mechanically restricts a rotation angle of the control shaft;
The control device for a variable compression ratio mechanism according to claim 1.
請求項１又は請求項２に記載の可変圧縮比機構の制御装置。 the angle change amount of the control shaft is estimated when a momentary interruption of the power supply continues for a first predetermined time or longer.
The control device for a variable compression ratio mechanism according to claim 1 or 2.
請求項３に記載の可変圧縮比機構の制御装置。 the first predetermined time is set according to a time during which the volatile memory can hold the rotation angle of the control shaft during a momentary interruption of the power supply;
The control device for a variable compression ratio mechanism according to claim 3.
請求項３又は請求項４に記載の可変圧縮比機構の制御装置。 when the power interruption continues for a second predetermined time period or longer, the second predetermined time period being longer than the first predetermined time period, re-learning the reference position or controlling the actuator in a fail-safe mode.
The control device for a variable compression ratio mechanism according to claim 3 or 4 .
請求項５に記載の可変圧縮比機構の制御装置。 the second predetermined time is set according to the allowable rotation angle of the control shaft that changes during the momentary interruption of the power supply.
The control device for a variable compression ratio mechanism according to claim 5.
請求項１～請求項６のいずれか１つに記載の可変圧縮比機構の制御装置。 The operating state of the internal combustion engine is represented by torque and lubricating oil temperature.
The control device for a variable compression ratio mechanism according to any one of claims 1 to 6.
前記制御シャフトの目標角度を前記可変圧縮比機構の制御装置に送信し、前記目標角度の送信の応答として前記可変圧縮比機構の制御装置から受信した前記制御シャフトの回転角度をバックアップし、
前記可変圧縮比機構の制御装置の電源が瞬断したことを検知すると、瞬断時間及び前記内燃機関の運転状態に応じて前記電源の瞬断中に変化した前記制御シャフトの角度変化量を推定し、前記バックアップした前記制御シャフトの回転角度に前記角度変化量を加算して前記制御シャフトの回転角度を求め、当該制御シャフトの回転角度を前記可変圧縮比機構の制御装置に送信する、
内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine that is communicably connected to a control device for a variable compression ratio mechanism that varies a compression ratio of the internal combustion engine by a control shaft that is connected to a rotary shaft of an actuator,
transmitting a target angle of the control shaft to a control device of the variable compression ratio mechanism, and backing up a rotation angle of the control shaft received from the control device of the variable compression ratio mechanism in response to the transmission of the target angle;
when detecting a momentary power interruption in the control device of the variable compression ratio mechanism, estimating an amount of change in angle of the control shaft that changed during the momentary power interruption according to a duration of the momentary power interruption and an operating state of the internal combustion engine, adding the amount of change in angle to the rotation angle of the backed up control shaft to obtain a rotation angle of the control shaft, and transmitting the rotation angle of the control shaft to the control device of the variable compression ratio mechanism;
A control device for an internal combustion engine.
請求項８に記載の内燃機関の制御装置。 the angle change amount of the control shaft is estimated when a momentary interruption of the power supply continues for a first predetermined time or longer.
The control device for an internal combustion engine according to claim 8.
請求項９に記載の内燃機関の制御装置。 the first predetermined time is set according to a time during which the volatile memory can hold the rotation angle of the control shaft during a momentary interruption of the power supply;
The control device for an internal combustion engine according to claim 9.
請求項８～請求項１０のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。 The operating conditions of the internal combustion engine are torque and lubricating oil temperature.
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 8 to 10.
請求項８～請求項１１のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置と、
を備えた制御システム。 A control device for a variable compression ratio mechanism according to any one of claims 1 to 7;
A control device for an internal combustion engine according to any one of claims 8 to 11,
A control system equipped with
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