KR20070028206A - 내연 기관 제어 장치 - Google Patents

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KR20070028206A
KR20070028206A KR1020060020209A KR20060020209A KR20070028206A KR 20070028206 A KR20070028206 A KR 20070028206A KR 1020060020209 A KR1020060020209 A KR 1020060020209A KR 20060020209 A KR20060020209 A KR 20060020209A KR 20070028206 A KR20070028206 A KR 20070028206A
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코지 와다
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

과제
기본 타이밍의 보정 실행시에 가변 밸브 타이밍 기구를 구동 제어하여도, 배기 가스 중의 유해 성분의 증가를 회피할 수 있는 내연 기관 제어 장치를 얻는다.
해결 수단
흡기 밸브(V1)의 개폐 타이밍을 조정하는 가변 밸브 타이밍 기구(13)와, 내연 기관(1)의 운전 상태에 의거하여 가변 밸브 타이밍 기구(13)를 구동 제어하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)와, 회전 속도(Ne)를 검출하는 회전 속도 검출 수단(32)과, 흡기관(4) 내의 흡기 부압(Pb)을 검출하는 흡기 부압 검출 수단(31)을 구비하고 있다. 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)는, 기본 타이밍 보정 허가 수단(37)과, 목표 흡기 부압 설정 수단(38)과, 흡입 공기량 조정 수단(30)과, 보정시 구동 제어 수단(35)과, 기본 타이밍 보정 수단(36)을 포함한다.
내연 기관 제어 장치, 배기 가스

Description

내연 기관 제어 장치{CONTROL APPARATUS FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 내연 기관 제어 장치의 기본적인 기능 구성을 개념적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 실시형태 1이 적용되는 내연 기관의 주변 구조를 개략적으로 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 관한 크랭크 각도에 대한 흡기 밸브 및 배기 밸브의 리프트량의 관계를 도시한 설명도.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 관한 흡기 밸브의 진각 조작시에 있어서의 각종 파라미터(흡기 부압(Pb) 등)의 시간 변화를 도시한 타이밍 차트.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 관한 기본 진각량과 흡기 부압과의 관계를 도시한 설명도.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 의한 기본 타이밍의 보정 동작을 도시한 플로우 차트.
도 7은 본 발명의 실시형태 2에 관련된 설명도로서, ISC 밸브의 개방도를 일정하게 한 경우의 기본 진각량과 흡기 부압의 관계를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시형태 2에 적용되는 흡기 부압의 보정량의 설정예를 도 시한 설명도.
도 9는 본 발명의 실시형태 2에 관한 기본 타이밍이 설계 중앙치와 일치하는 경우에서의 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 동작을 도시한 타이밍 차트.
도 10은 본 발명의 실시형태 2에 관한 기본 타이밍이 설계 중앙치로부터 지각측으로 벗어나고 있는 경우에 있어서의 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 동작을 도시한 타이밍 차트.
도 11은 본 발명의 실시형태 2에 의한 기본 타이밍의 보정 동작을 도시한 플로우 차트.
도 12는 본 발명의 실시형태 3에 관련된 흡기 부압의 지연 시간에 의한 영향을 도시한 타이밍 차트.
도 13은 본 발명의 실시형태 3에 의한 기본 타이밍의 보정 동작을 도시한 타이밍 차트.
도 14는 본 발명의 실시형태 3에 관한 ECU의 기능 구성을 도시한 블록도.
도 15는 본 발명의 실시형태 3에 의한 기본 타이밍의 보정 동작(메인루틴)을 도시한 플로우 차트.
도 16은 도 15 내의 보존 서브루틴의 구체적인 처리 내용을 도시한 플로우 차트.
도 17은 도 15 내의 판독 서브루틴의 구체적인 처리 내용을 도시한 플로우 차트.
도 18은 본 발명의 실시형태 3에 의한 ECU 내의 기억 영역을 테이블 형식으 로 도시한 설명도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 : 내연 기관
1a : 연소실
4 : 흡기관
13 : 가변 밸브 타이밍 기구(캠 위상 액추에이터)
17, 17A : ECU(내연 기관 제어 장치)
24, 30 : 흡입 공기량 조정 수단
31 : 흡기 부압 검출 수단
32 : 회전 속도 검출 수단
33 : 운전 상태 검출 수단
34 : 구동 제어 수단
35 : 보정시 구동 제어 수단
36, 36A : 기본 타이밍 보정 수단
37 : 기본 타이밍 보정 허가 수단
38 : 목표 흡기 부압 설정 수단
40, 40A : 가변 밸브 타이밍 제어 장치
41 : 흡기 부압 보정량 산출 수단
42 : 기본 진각량 기억 수단
43 : 흡기 부압 보정량 기억 수단
44 : 기억 내용 판독 수단
45 : 판독 시간 조정 수단
KPbDLY, KPb(Ne, θ) : 흡기 부압 보정량
Ne : 회전 속도
Pb : 흡기 부압
PbT : 목표 흡기 부압
Pbth1, Pbth2, Pbth3 : 임계치(소정치)
TDLY : 소정 기간
V1 : 흡기 밸브
θ : 기본 진각량
0b : 기본 타이밍
기술분야
본 발명은, 내연 기관의 운전 상태에 따라, 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 연속적으로 조정하는 가변 밸브 타이밍 기구 및 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 구비한 내연 기관 제어 장치에 관한 것이다.
종래의 기술
일반적으로, 내연 기관의 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 조정하기 위한 가변 밸 브 타이밍 제어 장치를 구비한 내연 기관 제어 장치로서는, 가변 밸브 타이밍 기구의 기계적인 계지(係止) 위치에 의거하여 기본 타이밍을 보정하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
또한, 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 직접적으로 검출하고 기본 타이밍을 보정하는 장치로서, 기본 타이밍에 의거하여 흡기 밸브의 개폐를 조정하는 가변 밸브 타이밍 기구와, 내연 기관의 운전 상태를 검출하는 운전 상태 검출 수단과, 가변 밸브 타이밍 기구의 구동 제어 수단과, 내연 기관의 흡기 부압을 검출하는 흡기 부압 검출 수단과, 타이밍 조정 전후의 기본 부압차를 기억하는 부압차 기억 수단과, 보정시의 구동 제어를 행하는 보정시 구동 제어 수단과, 기본 타이밍 보정 수단을 구비한 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
상기 특허 문헌 2에 기재된 가변 밸브 타이밍 제어 장치에서, 흡기 밸브는, 내연 기관의 회전에 동기하여 소정의 위상차를 갖는 타이밍에서 구동되어, 내연 기관의 연소실에 통하는 흡기관을 개폐한다.
가변 밸브 타이밍 기구는, 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 조정 가능하게 구성되어 있고, 소정의 기본 타이밍을 기준으로 하여, 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 진각(進角)측 및 지각(遲角)측으로 연속적으로 조정한다.
구동 제어 수단은, 운전 상태 검출 수단의 검출 결과에 의거하여, 가변 밸브 타이밍 기구를 구동 제어한다.
흡기 부압 검출 수단은, 흡기 밸브의 개폐 타이밍의 조정에 수반하여 변동하는 흡기 부압(흡기관 내의 부압)을 검출한다.
부압차 기억 수단은, 가변 밸브 타이밍 기구가 소정의 기본 상태로 되어 흡기 밸브가 기본 타이밍에 개폐된 때의 제 1의 흡기 부압과, 개폐 타이밍이 기본 타이밍으로부터 소정량만큼 진각되도록 가변 밸브 타이밍 기구가 구동 제어된 때의 제 2의 흡기 부압과의 기본 부압차를 미리 기억한다.
보정시 구동 제어 수단은, 내연 기관의 운전 상태(운전 상태 검출 수단의 검출 결과에 의거한다)가 미리 정해진 소정 상태에 있는 때, 구동 제어 수단에 의한 가변 밸브 타이밍 기구의 구동 제어를 일단 무효화하고, 흡기관 내의 흡기 부압이 제 1의 흡기 부압으로 되는 소정 상태로 가변 밸브 타이밍 기구를 설정함과 함께, 소정 상태에의 설정 후에, 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 진각시키도록 가변 밸브 타이밍 기구를 구동 제어한다.
기본 타이밍 보정 수단은, 내연 기관의 운전 상태가 소정 상태에 있는 때, 흡기 부압 검출 수단의 검출 결과에 의거하여 실측된 흡기 부압과, 보정시 구동 제어 수단의 구동 제어의 시작시에 실측된 흡기 부압과의 실측 부압차가, 부압차 기억 수단에 미리 기억된 기본 부압차를 초과한 때, 그 시점에서의 가변 밸브 타이밍 기구의 상태에 의거하여, 기본 타이밍을 보정한다.
상기 특허 문헌 2에 기재된 종래 장치는, 흡기 밸브의 개폐 타이밍을 직접적으로 검출하고 기본 타이밍을 보정하기 때문에, 가변 밸브 타이밍 기구의 기계적인 계지 위치로 기본 타이밍을 보정하는 특허 문헌 1에 기재된 종래 장치보다도 고정밀도의 보정을 할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상기 특허 문헌 2에 기재된 가변 밸브 타이밍 제어 장치에서는, 흡기 관 내의 흡기 부압이 제 1의 흡기 부압으로 되는 소정 상태로 설정한 후에, 밸브 타이밍 기구를 구동 제어하여 제 2의 흡기 부압을 검출하고 있지만, 내연 기관의 운전 상태(예를 들면, 회전 속도)가 변화하면, 가령 밸브 타이밍이 일정하였다고 하여도 흡기 부압은 변화해 버린다.
따라서 소정 상태(제 1의 흡기 부압)로 설정하고 나서 제 2의 흡기 부압을 검출하기까지의 동안에 운전 상태가 변화하면, 밸브 타이밍과 흡기 부압과의 관계를 올바르게 취득할 수는 없다.
그래서, 상기 특허 문헌 2에 기재된 장치에서는, 흡기 밸브의 개폐 타이밍과 흡기 부압과의 관계를 올바르게 취득하기 위해, 일정 기간에 걸쳐서 운전 상태가 변화하지 않는다고 간주할 수 있는 운전 조건으로서, 예를 들면 아이들링 중을 설정하고, 아이들링 상태에서 밸브 타이밍을 보정하고 있다.
특허 문헌 1 : 특허 제3395240호 공보
특허 문헌 2 : 특허 제3161152호 공보
종래의 내연 기관 제어 장치에 있어서의 가변 밸브 타이밍 제어 장치는, 특허 문헌 2에 기재된 바와 같이, 밸브 타이밍과 흡기 부압과의 관계를 올바르게 얻기 위해, 일정 기간에 걸쳐서 운전 상태가 변화하지 않는 운전 조건(아이들링 상태)에서 밸브 타이밍을 보정하고 있기 때문에, 아이들링 중이 아니면 보정할 수 없다는 과제가 있다.
또한, 아이들링 중에서는, 내연 기관이 흡입하는 공기의 유속이 늦어지기 때문에, 아이들링 상태에서 밸브 타이밍을 진각측으로 변경하면, 내연 기관의 배기 가스의 소기(掃氣) 성능이 저하되어 연소 불량이 발생하고, 배기 가스 중의 유해 성분이 증가한다는 과제가 있다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 종래 장치에서는, 보정 동작의 실행시에 아이들 스피드 컨트롤 밸브의 개방도를 고정하고 있기 때문에, 가변 밸브 타이밍 기구의 동작에 기인한 연소 불량에 의해 러프 아이들(rough idle) 상태가 발생한 경우에는, 내연 기관의 회전 속도를 소정의 목표 아이들 회전 속도로 유지할 수 없게 된다.
따라서 이상한 회전 변동에 의해 흡기 부압이 변동하고, 나아가서는 엔진 스톨(engine stall)을 초래할 가능성이 있고, 결국, 흡기 밸브의 개폐 타이밍과 흡기 부압과의 관계를 올바르게 취득할 수 없고, 가변 밸브 타이밍 기구의 기본 타이밍을 고정밀로 보정할 수 없다는 과제가 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 기본 타이밍의 보정 실행시에 가변 밸브 타이밍 기구를 구동 제어하여도, 배기 가스 중의 유해 성분의 증가를 회피할 수 있는 내연 기관 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
또한, 러프 아이들 상태나 엔진 스톨의 발생을 방지하여, 흡기 밸브의 개폐 타이밍과 흡기 부압과의 관계를 정확하게 취득하고, 기본 타이밍을 고정밀도로 보정할 수 있는 내연 기관 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에 의한 내연 기관 제어 장치는, 내연 기관의 회전에 동기하여 소정의 위상차를 갖는 타이밍에서 구동되고, 내연 기관의 연소실에 통하는 흡기관을 개폐하는 흡기 밸브와, 흡기 밸브의 개폐 타이밍을, 소정의 기본 타이밍을 기준으로 하여 진각측 및 지각측으로 연속적으로 조정하는 가변 밸브 타이밍 기구와, 내연 기관의 운전 상태를 검출하는 운전 상태 검출 수단을 포함하고, 운전 상태에 의거하여 가변 밸브 타이밍 기구를 구동 제어하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 구비한 내연 기관 제어 장치에 있어서, 내연 기관의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 검출 수단과, 흡기 밸브의 개폐 타이밍의 조정에 수반하여 변동하는 흡기관 내의 흡기 부압을 검출하는 흡기 부압 검출 수단을 또한 구비하고, 가변 밸브 타이밍 제어 장치는, 운전 상태가 연료 커트의 상태에 있는 때, 기본 타이밍의 보정 동작을 허가하는 기본 타이밍 보정 허가 수단과, 기본 타이밍의 보정 동작이 허가되는 상태에 있는 때, 내연 기관의 회전 속도에 의거하여, 기본 타이밍의 보정 동작의 초기 상태로서 설정하여야 할 목표 흡기 부압을 결정하는 목표 흡기 부압 설정 수단과, 흡기 부압 검출 수단에 의해 검출된 흡기 부압이 목표 흡기 부압과 일치하도록, 연소실에의 흡입 공기량을 조정하는 흡입 공기량 조정 수단과, 흡입 공기량 조정 수단에 의해 흡기 부압이 목표 흡기 부압에 일치된 후에, 가변 밸브 타이밍 기구를 진각측으로 구동 제어하는 보정시 구동 제어 수단과, 보정시 구동 제어 수단에 의한 구동 제어중에, 흡기 부압을 이용하여 산출한 흡기 부압 변화 지표가 소정치를 초과한 때의 가변 밸브 타이밍 기구의 상태에 의거하여, 기본 타이밍을 보정하는 기본 타이밍 보정 수단을 포함하는 것이다.
본 발명에 의하면, 흡기 부압의 검출에 있어서, 내연 기관의 연소에 기여하지 않는 연료 컷트 중에 가변 밸브 타이밍 기구를 구동 제어하기 때문에, 연소 불량이 발생하지 않고, 배기 가스 중의 유해 성분의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 기계적인 계지 위치를 이용하여 기본 타이밍을 보정하고 있지 않기 때문에, 구성 부품의 기계적인 오차 등에 의존하는 것이 없고, 고정밀도로 가변 밸브 타이밍 기구의 기본 타이밍을 보정할 수 있다.
또한, 연소 불량이 발생하지 않기 때문에, 러프 아이들 상태에 의한 흡기 부압의 변동이나 엔진 스톨을 방지하고, 고정밀도로 가변 밸브 타이밍 기구의 기본 타이밍을 보정할 수 있다.
실시형태 1
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 내연 기관 제어 장치의 기본적인 기능 구성을 개념적으로 도시한 블록도로서, 내연 기관 제어 장치를 구성하는 ECU(전자 제어 유닛)(17) 내의 각 수단(30 내지 39)을 나타내고 있다. ECU(17A) 내의 각 수단(33 내지 39)은, 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)를 구성하고 있다.
또한, 도 2는 본 발명의 실시형태 1이 적용되는 내연 기관(1)의 주변 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.
각 도면에서, 같은 구성 요소에 대해서는 동일 부호가 붙어 있다.
도 1에서, 내연 기관(1)의 연소실(1a)에는, 흡입 공기 및 분사 연료의 혼합기를 연소실(1a)에 공급하는 흡기관(4)과, 연소실(1a) 내에서 연소 후의 배기 가스 를 배출한 배기관(7)이 연통되어 있다.
연소실(1a)과 흡기관(4) 및 배기관(7)과의 연결부에는, 각각, 흡기관(4) 및 배기관(7)을 개폐하기 위한 흡기 밸브(V1) 및 배기 밸브(V2)가 마련되어 있다.
흡기 밸브(V1)에는, 크랭크 샤프트에 대한 캠 샤프트의 상대 각도(캠 위상)를 변화시키는 캠 위상 액추에이터(가변 밸브 타이밍 기구)(13)가 마련되어 있다.
흡기 밸브(V1)는, 내연 기관(1)에 의해 구동되는 크랭크 샤프트의 회전에 동기하여, 소정의 위상차를 갖는 타이밍에서 개폐 구동되고, 연소실(1a)에 통하는 흡기관(4)을 개폐한다. 흡기 밸브(V1)의 개폐 타이밍은, 가변 밸브 타이밍 기구(13)에 의해, 소정의 기본 타이밍(θb)을 기준으로 하여, 진각측 및 지각측으로 연속적으로 조정된다.
내연 기관(1) 및 그 주변 요소에는, 내연 기관(1)의 운전 상태에 관련된 정보를 수집하는 각종 센서(25)(구체적으로는, 도 2 참조)가 마련되어 있고, 각종 센서(25)의 검출 정보는 ECU(17)에 입력된다.
ECU(17)는, 흡입 공기량 조정 수단(30)과, 각종 센서(25)의 출력 전압으로부터 흡기 부압(Pb)을 검출하는 흡기 부압 검출 수단(31)과, 각종 센서(25)의 출력 전압으로부터 회전 속도(Ne)를 검출하는 회전 속도 검출 수단(32)을 구비하고 있다.
또한, ECU(17)는, 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)로서, 각종 센서(25)의 출력 전압으로부터 각종의 운전 상태 정보(흡기 부압(Pb)등도 포함한다)를 검출하는 운전 상태 검출 수단(33)과, 가변 밸브 타이밍 기구(13)에 대한 구동 제어 수단 (34)과, 보정시 구동 제어 수단(35)과, 기본 타이밍 보정 수단(36)과, 기본 타이밍 보정 허가 수단(37)과, 목표 흡기 부압 설정 수단(38)과, 제어 전환 수단(39)을 구비하고 있다.
흡입 공기량 조정 수단(30)은, 내연 기관(1)에 대한 제어 수단으로서 기능하고, 아이들 스피드 컨트롤 밸브(24)(후술한다)를 제어하여, 내연 기관(1)에의 흡입 공기량을 조정한다.
흡기 부압 검출 수단(31)은, 흡기 밸브(V1)의 개폐 타이밍의 조정에 수반하여 변동하는 흡기관(4) 내의 흡기 부압(Pb)을 검출한다.
가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)의 주요부를 구성하는 구동 제어 수단(34)은, 운전 상태 검출 수단(33)에 의해 검출된 내연 기관(1)의 운전 상태에 의거하여, 가변 밸브 타이밍 기구(13)를 구동 제어한다.
운전 상태 검출 수단(33)에 의해 검출된 각종의 운전 상태 정보는, 구동 제어 수단(34), 보정시 구동 제어 수단(35), 기본 타이밍 보정 수단(36) 및 기본 타이밍 보정 허가 수단(37)에 입력된다.
기본 타이밍 보정 수단(36)은, 후술하는 바와 같이, 운전 상태에 의거하여 기본 타이밍(θb)을 보정한다. 구동 제어 수단(34)은, 운전 상태 및 보정 후의 기본 타이밍(θb)을 이용하여 가변 밸브 타이밍 기구(13)를 피드백 제어한다.
기본 타이밍 보정 허가 수단(37)은, 운전 상태 검출 수단(33)에 의해 검출된 내연 기관(1)의 운전 상태가 연료 컷트의 상태에 있는 때, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)의 보정 동작을 허가한다.
목표 흡기 부압 설정 수단(38)은, 기본 타이밍 보정 허가 수단(37)에 의해 기본 타이밍(θb)의 보정 동작이 허가되는 상태에 있는 때, 회전 속도 검출 수단(32)에 의해 검출된 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)에 의거하여, 기본 타이밍(θb)의 보정 동작의 초기 상태로서 설정하여야 할 목표 흡기 부압(PbT)을 결정한다.
제어 전환 수단(39)은, 구동 제어 수단(34) 또는 보정시 구동 제어 수단(35)의 한쪽을, 가변 밸브 타이밍 기구(13)에 대한 제어계로서 선택한다.
제어 전환 수단(39)은, 가변 밸브 타이밍 기구(13)에 의한 캠 위상의 피드백 제어시에는, 구동 제어 수단(34)을 제어계로서 선택하고, 기본 타이밍(θb)의 보정시에는, 기본 타이밍 보정 허가 수단(37)으로부터의 전환 지령에 응답하여, 보정시 구동 제어 수단(35) 제어계로서 선택한다.
흡입 공기량 조정 수단(30)은, 흡기 부압 검출 수단(31)에 의해 검출된 흡기 부압(Pb)이 목표 흡기 부압 설정 수단(38)에서 결정된 목표 흡기 부압(PbT)과 일치하도록, 내연 기관(1)에의 흡입 공기량을 조정한다.
보정시 구동 제어 수단(35)은, 흡입 공기량 조정 수단(30)에 의해 흡기 부압(Pb)이 소정의 목표 흡기 부압(PbT)에 일치된 후에, 가변 밸브 타이밍 기구(13)를 진각시키기 위한 구동 제어를 실행한다.
기본 타이밍 보정 수단(36)은, 보정시 구동 제어 수단(35)에 의한 구동 제어중에, 흡기 부압 검출 수단(31)에 의해 검출된 흡기 부압(Pb)을 이용하여 흡기 부압 변화 지표를 산출하고, 흡기 부압 변화 지표가 소정치(예를 들면, 소정의 임계치)를 초과한 때의 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 상태에 의거하여, 기본 타이밍(θ b)을 보정한다.
도 2에서, 흡기관(4)에는, 내연 기관(1)에의 흡입 공기를 정화하는 에어 클리너(2)와, 내연 기관(1)에의 흡입 공기량을 계량하는 에어 플로우 센서(3)와, 흡입 공기량(내연 기관(1)의 출력)을 조절하는 스로틀 밸브(5)와, 흡입 공기량에 걸맞는 연료를 공급하는 인젝터(6)와, 흡기관 압력 센서(23)와, 아이들 스피드 컨트롤 밸브(이하, 「ISC 밸브」라고 한다)(24)가 마련되어 있다.
흡기관 압력 센서(23)는, 스로틀 밸브(5)보다도 하류측의 흡기관(4) 내의 압력(부압)을 검출한다.
ISC 밸브(24)는, 스로틀 밸브(5)의 상류와 하류의 사이를 바이패스하도록, 흡기관(4)에 병렬로 마련되어 있고, ECU(17)의 지령에 의거하여 개폐 제어되고, 흡기관(4)에 유입하는 공기량을 조정한다.
한편, 배기관(7)에는, 배기 가스 내의 잔존 산소량을 검출하는 O2 센서(8)와, 배기 가스 내의 유해 가스(THC, CO, NOx)를 동시에 정화하는 3원 촉매(9)가 마련되어 있다.
연소실(1a)에는, 연소실(1a) 내의 혼합기를 연소시키기 위한 불꽃을 발생하는 점화 플러그(11)가 마련되어 있다.
점화 플러그(11)는, ECU(17)의 제어하에서 통전 차단되는 점화 코일(10)로부터 발생하는 고전압 에너지에 의해 구동된다.
캠 샤프트에는 캠각(角) 검출용 센서 플레이트(도시 생략)가 일체적으로 부착되어 있고, 캠각 검출용 센서 플레이트의 외주부에는, 캠각을 검출하는 캠각 센 서(12)가 대향 배치되어 있다. 캠각 센서(12)는, 전자 픽업 등에 의해 구성되고, 캠각 검출용 센서 플레이트의 소정 위치에 마련된 돌기(도시 생략)에 응답하여 펄스 신호를 발생한다.
가변 밸브 타이밍 기구(13)는, ECU(17)의 제어하에서 구동되는 오일 컨트롤 밸브(이하, 「OCV」라고 한다)(14)에 의해 조정된다.
OCV(14)는, 가변 밸브 타이밍 기구(13)에의 공급 유압을 조정하여, 크랭크 샤프트에 대한 캠 샤프트의 상대 각도(캠 위상)를 제어한다.
내연 기관(1)에 의해 회전 구동되는 크랭크 샤프트에는, 캠 샤프트의 경우와 마찬가지로, 소정 위치에 돌기(도시 생략)를 갖는 크랭크각 검출용 센서 플레이트(16)가 일체로 부착되어 있다.
크랭크각 검출용 센서 플레이트(16)의 외주부에는, 크랭크 샤프트의 회전 위치를 검출하는 크랭크각 센서(15)가 대향 배치되어 있다.
크랭크각 센서(15)는, 크랭크각 검출용 센서 플레이트(16)의 돌기(크랭크각에 대응)가 대향하여 가로지르는 때에 펄스 신호를 발생한다.
ECU(17)는, OCV(14)를 통하여 캠 위상을 제어함과 함께, 스로틀 밸브(5), 인젝터(6), 흡기 밸브(V1) 및 배기 밸브(V2)를 구동하여, 내연 기관(1)의 운전 상태를 제어한다.
OCV(14)에는, 오일 펌프(18)에 접속된 배관이 연통되어 있고, 소요 압력의 오일이 공급된다.
오일 펌프(18)는, 가변 밸브 타이밍 기구(13)를 구동하기 위한 유압을 발생 함과 함께, 내연 기관(1)의 기구 부품의 윤활유를 각 부분에 압송한다.
OCV(14)와 오일 펌프(18)를 접속하는 배관에는, 유압 센서(19) 및 유온 센서(20)가 마련되어 있다.
유압 센서(19)는, 오일 펌프(18)로부터 OCV(14)로 압송되는 오일의 유압을 검출하고, 유온 센서(20)는, 오일 펌프(18)로부터 OCV(14)로 압송되는 오일의 온도를 검출한다.
내연 기관(1)에는, 내연 기관(1)을 냉각하는 냉각수(21)와, 냉각수(21)의 온도를 검출하는 수온 센서(22)가 마련되어 있다.
도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시형태 1에 관한 내연 기관 제어 장치는, 내연 기관(1)의 회전에 동기하여 소정의 위상차를 갖는 타이밍에서 구동되고, 내연 기관(1)의 연소실(1a)로 통하는 흡기관을 개폐하는 흡기 밸브(V1)와, 흡기 밸브(V1)의 개폐 타이밍을, 소정의 기본 타이밍(θb)을 기준으로 하여 진각측 및 지각측으로 연속적으로 조정하는 가변 밸브 타이밍 기구(13)와, 운전 상태에 관한 정보를 검출하는 각종 센서(25)와, 각종 센서(25)의 검출 정보에 의거하여 내연 기관(1) 및 가변 밸브 타이밍 기구(13) 등을 제어하는 ECU(17)를 구비하고 있다.
ECU(17)는, 내연 기관(1)의 운전 상태 검출 수단(33)을 포함하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)를 구비하고 있고, 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)는, 운전 상태에 의거하여 가변 밸브 타이밍 기구(13)를 구동 제어한다.
또한, ECU(17)는, 흡기 밸브(V1)의 개폐 타이밍의 조정에 수반하여 변동하는 흡기관(4) 내의 흡기 부압(Pb)을 검출하는 흡기 부압 검출 수단(31)과, 내연 기관 (1)의 회전 속도(Ne)를 검출하는 회전 속도 검출 수단(32)을 구비하고 있다.
ECU(17) 내의 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)는, 내연 기관(1)의 운전 상태가 연료 컷트의 상태에 있는 때, 기본 타이밍(θb)의 보정 동작을 허가하는 기본 타이밍 보정 허가 수단(37)과, 기본 타이밍(θb)의 보정 동작이 허가되는 상태에 있는 때, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)에 의거하여, 기본 타이밍(θb)의 보정 동작의 초기 상태로서 설정하여야 할 목표 흡기 부압(PbT)을 결정하는 목표 흡기 부압 설정 수단(38)과, 흡기 부압 검출 수단(31)에 의해 검출된 흡기 부압(Pb)이 목표 흡기 부압(PbT)과 일치하도록, 연소실(1a)에의 흡입 공기량을 조정하는 흡입 공기량 조정 수단(30)과, 흡입 공기량 조정 수단(30)에 의해 흡기 부압(Pb)이 목표 흡기 부압(PbT)에 일치된 후에, 가변 밸브 타이밍 기구(13)를 진각측으로 구동 제어하는 보정시 구동 제어 수단(35)과, 보정시 구동 제어 수단(35)에 의한 구동 제어중에, 흡기 부압(Pb)을 이용하여 산출한 흡기 부압 변화 지표가 소정치를 초과한 때의 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 상태에 의거하여, 기본 타이밍(θb)을 보정하는 기본 타이밍 보정 수단(36)을 포함한다.
다음에, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 본 발명의 실시형태 1에 관한 ECU(17)의 밸브 타이밍 제어 동작에 관해 설명한다.
우선, ECU(17)는, 내연 기관(1)의 운전 상태에 의해 캠 위상의 목표 진각량(θT)을 산출한다.
또한, ECU(17)는, 크랭크각 센서(15)에 의해 검출된 크랭크각 신호와, 캠각 센서(12)에 의해 검출된 캠각 신호와의 위상차의 절대량을 기본 진각량(θ)으로 하 여, 기본 진각량(θ)으로부터 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)을 감산한 값을 실(實)진각량(θa)으로서 산출한다.
즉, 실진각량(θa)은, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)으로부터 밸브 타이밍이 진각측으로 변위하는 양을 의미한다.
따라서 실진각량(θa)은, 기본 진각량(θ) 및 기본 타이밍(θb)을 이용하여, 이하의 식(1)과 같이 표시된다.
θa=θ-θb … (1)
이하, 식(1)로부터 산출되는 실진각량(θa)과 목표 진각량(θT)과의 편차를 피드백 제어하여, OCV(14)에의 통전 전류치(또는, Duty비)를 제어함에 의해, 실진각량(θa)을 목표 진각량(θT)에 일치시킨다. 이 제어를, 이후, 「위상 피드백 제어」라고 한다.
또한, OCV(14)는, 가변 밸브 타이밍 기구(13)에의 오일 유로를 선택하여 인가(印加) 유압을 조정함에 의해, 가변 밸브 타이밍 기구(13)를 통하여 개폐 구동되는 흡기 밸브(V1)의 개폐 타이밍을 제어한다.
다음에, 도 3을 참조하면서, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)의 검출 원리에 관해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 관한 크랭크 각도에 대한 흡기 밸브(V1) 및 배기 밸브(V2)의 리프트량의 관계를 도시한 설명도이다.
도 3에서, 횡축은 크랭크 각도, 종축은 밸브 리프트량이고, 흡기 밸브(V1)의 개폐 동작 곡선(개방 타이밍 특성)을, 실선으로부터 점선까지의 변위량(θα)만큼 진각시켜도, 흡기 밸브(V1)가 배기 밸브(V2)와 동시에 열리는 상태(이른바, 「밸브 오버랩」)가 발생하는 일은 없다.
따라서 흡기 밸브(V1)의 개폐 동작 곡선을 변위량(θα)만큼 진각시킨 상태에서는, 연료 컷트 운전중의 내연 기관(1)의 흡기 부압(Pb)은 일정하게 유지된다.
한편, 도 3 내의 1점 쇄선으로 도시한 타이밍까지, 흡기 밸브(V1)의 개폐 타이밍을 서서히 진각시키면, 배기 밸브(V2)의 개폐 타이밍에 간섭하여 「밸브 오버랩」이 발생한다.
또한, 흡기 밸브(V1)의 개폐 타이밍의 진각량의 증가에 수반하여, 오버랩량도 증가한다.
이때, 오버랩량(진각량)의 증가에 수반하여, 흡기관(4)으로 역류하는 배기 가스량도 증가하기 때문에, 내연 기관(1)의 흡기 부압(Pb)이 저하되어 간다.
다음에, 도 4를 참조하면서, 흡기 밸브(V1)의 진각 조작시에 있어서의 각종 파라미터의 거동에 관해 설명한다.
도 4는 흡기 밸브(V1)의 진각 조작시에 있어서의 각종 파라미터(흡기 부압(Pb) 등)의 시간 변화를 도시한 타이밍 차트로서, 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)의 목표 진각량(θT)을 시간(t)에 대해 일정하게 증가시키고 있는 예를 나타내고 있다.
여기서는, ECU(17) 내의 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)의 목표 진각량(θT)(파선 참조)을, 시각(t)에 대해 일정하게 증가시킨 경우를 나타내고 있다.
또한, 횡축은 시각(t)에 대응하고, 종축은 각 값(목표 진각량(θT) 및 실진 각량(θa), 흡기 부압(Pb), 부압 변화(△Pb), 기본 진각량(θ))의 시간 변화를 나타내고 있다.
이 경우, 흡기 부압 변화 지표로서 이용되는 부압 변화(△Pb)는, 전회 시각「t-1」부터 금회 시각「t」까지의 흡기 부압(Pb)의 변화량으로서, 전회 시각에서의 흡기 부압(Pb(t-1))과, 금회 시각에서의 흡기 부압(Pb(t))을 이용하여, 이하의 식(2)로 표시된다.
△Pb=Pb(t-1)-Pb(t) … (2)
도 4에서, ECU(17)는, 우선, 목표 진각량(θT)(파선 참조)을 증가시키면서, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 위상 피드백 제어를 행한다. 이로써, 실진각량(θa)(실선 참조)도 추종하여 증가한다.
이때, 흡기 부압(Pb)은, 실진각량(θa)이 변위량(θα)만큼 증가한 시점(점선 참조)으로부터 저하되기 시작한다. 즉, 점선으로 도시한 시점에서의 실진각량(θa)은, 도 3에 도시한 흡기 밸브(V1)의 개폐 타이밍의 실선부터 점선까지의 변위량(θα)에 상당한다.
또한, 실진각량(θa)의 증가에 수반하여, 기본 진각량(θ)도 마찬가지로 증가한다.
이때, 기본 진각량(θ)은, 기본 타이밍(θb)으로부터 증가(진각)를 시작하고, 흡기 부압(Pb)은, 기본 진각량(θ)이 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)에 달한 시점(점선 참조)부터 감소하게 된다.
또한, 기본 진각량(θ)을 증가시키면, 그에 응하여 흡기 부압(Pb)도 저하되 어 간다.
본 발명의 실시형태 1에서는, 목표 진각량(θT)(파선 참조)이 「O」를 나타내는 시점부터, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)(점선 참조)을 검출하는 방법으로서, 전술한 부압 변화(△Pb), 즉 1회전(전회)의 계측 시각「t-1」에서의 흡기 부압(Pb(t-1))과 현재의 계측 시각「t」에서의 흡기 부압(PbT))과의 차를 이용한다.
도 4와 같이, 부압 변화(△Pb)의 값이 급변(急變)하는 시점의 기본 진각량(θ)은, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)이다.
따라서 기본 진각량(θ)은, 내연 기관(1)의 흡기 밸브(V1)의 개폐 타이밍을 직접적으로 나타내고 있고, 개폐 타이밍에 응한 부압 변화(△Pb)는 「흡기 부압 변화 지표」로 간주할 수 있다.
도 5는 기본 진각량(θ)(횡축)과 흡기 부압(Pb)(종축)과의 관계를 도시한 설명도로서, 크랭크각 센서(15)나 캠각 센서(12)가 센서 플레이트의 원주 방향으로 공차를 허용하고 장착된 경우의 특성을 나타내고, 파선은 설계치에 의거한 특성, 실선은 실측치에 의거한 특성이다.
도 5에서, 기본 진각량(θ)의 실제의 기본 타이밍(θb)은, 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트의 각 센서 플레이트의 원주 방향에 대한 크랭크각 센서(15)나 캠각 센서(6)의 장착시의 허용 공차에 의해, 기본 타이밍의 설계 중앙치(θbd)와는 다른 타이밍으로 될 수 있다.
가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)의 설계 중앙치(θbd)는, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)으로부터 소정의 크랭크 각도를 띄운 타이밍(θi)으 로 설정되어 있다. 타이밍(θi)을 결정한 소정의 크랭크 각도는, 내연 기관(1)의 설계시에 미리 결정되어 있다.
그러나, 내연 기관(1)의 구성 부품을 조립할 때, 각각의 구성 부품은, 일반적으로 설계 중앙치에 대해 공차를 허용하고 장착되기 때문에, 설계 중앙치(θbd)와 실제의 기본 타이밍(θb)의 사이에는, 도 5와 같이, 어긋남이 생기게 된다.
실제의 기본 타이밍(θb)은, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)을 상기 순서로 검출한 후, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)과 소정의 타이밍(θi)을 이용하여, 이하의 식(3)에 의해 산출된다.
θb=θo-θi … (3)
전술한 바와 같이, ECU(17) 내의 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)는, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 위상 피드백 제어를 실행하지만, 이때, 위상 피드백 제어에 적용되는 기본 타이밍은, 설계 중앙치(θbd)가 아니라, 내연 기관(1)의 흡기 밸브(V1)의 개폐 타이밍을 직접적으로 가리키는 「흡기 부압 변화 지표」로부터 취득한 실제의 기본 타이밍(θb)이다.
따라서 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 실제의 기본 타이밍(θb)을 이용하여 위상 피드백 제어함에 의해, 각종 구성 부품의 공차를 허용하면서, 내연 기관(1)의 출력 성능이나 배기 가스 성능을 최대한으로 인출할 수 있다.
다음에, 도 6에 도시한 플로우 차트를 참조하면서, 본 발명의 실시형태 1에 관한 ECU(17)에 의한 기본 타이밍(θb)의 보정 동작에 관해 설명한다.
또한, 미리 보정 완료 플래그(FL)가 설정되어 있고, 보정 완료 플래그(FL)의 값으로서는, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)이 보정되어 있지 않은 경우에는 「O」이 설정되고, 기본 타이밍(θb)이 이미 보정되어 있는 경우에는 「1」이 설정되는 것으로 한다.
우선, 보정 완료 플래그(FL)가 「0」인지의 여부를 판정하고(스텝 S101), FL=1(즉, NO)이라고 판정되면, 이미 기본 타이밍(θb)이 보정 완료로서, 신규로 보정할 필요가 없는 것이라고 간주하여, 도 6의 처리 루틴을 종료한다.
한편, 보정 완료 플래그(FL)=O(즉, YES)라고 판정되면, 계속해서, 내연 기관(1)의 운전 상태가 연료 컷트 중(기본 타이밍(θb)의 검출 조건을 충족시킨다)인지의 여부를 판정한다(스텝 S102).
스텝 S102에서, 연료 컷트 중이 아니다(즉, NO)라고 판정되면, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)의 검출 조건을 충족하고 있지 않는 것이라고 간주하고, 도 6의 처리 루틴을 종료한다.
한편, 스텝 S102에서, 연료 컷트 중이다(즉, YES)라고 판정되면, 운전 상태 검출 수단(33)으로부터 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)를 판독하여, 일시 보관용의 속도 파라미터(Ne1)로서 보관한다(스텝 S103).
계속해서, 회전 속도(Ne)로부터 흡기 부압(Pb)의 목표치를 구하고, 목표 흡기 부압(PbT)으로서 설정한다(스텝 S104).
또한, 목표 흡기 부압(PbT)으로서는, 과잉하게 큰 값을 설정하면, 운전자에게 급격한 감속감을 주거나, 연소실(1a) 내에 오일이 침입하거나 하기 때문에, 이들의 사정을 고려하여, 회전 속도(Ne)의 크기에 대해, 미리 실험적으로 적절한 값 이 설정된다.
다음에, ISC 밸브(24)를 조정하여, 흡기 부압 검출 수단(31)에 의해 검출된 실제의 흡기 부압(Pb)이 목표 흡기 부압(PbT)과 일치하도록, 피드백 제어를 행한다(스텝 S105).
다음에, 검출된 실제의 흡기 부압(Pb)이 목표 흡기 부압(Pb)과 일치하는지의 여부를 판정하고(스텝 S106), 양자가 일치하지 않는다(즉, NO)라고 판정되면, 스텝 S105로 되돌아온다.
한편, 스텝 S106에서, Pb=PbT(즉, YES)라고 판정되면, 기본 타이밍(θb)의 보정 조건이 성립한 것이라고 간주하여, ISC 밸브(24)의 개방도를 고정한다(스텝 S107).
계속해서, 기본 타이밍(θb)의 보정 순서에 대응한 시각 파라미터(t)를 「0」으로 설정하고(스텝 S108), 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)에서의 목표 진각량(θT(t))을 「O」으로 설정한다(스텝 S109).
이들의 스텝 S108, S109를 실행함에 의해, 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)가 위상 피드백 제어를 실행하면, 기본 진각량(θ(t))은 제어상의 가장 느린 개폐 타이밍으로 된다.
계속해서, 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)는, 운전 상태 검출 수단(33)으로부터 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne(t))를 판독함과 함께, 기본 진각량(θ(t))을 판독하고(스텝 S110), 위상 피드백 제어를 실행하고(스텝 S111), 시각 파라미터(t)를 증가「1」만큼 증가)시킨다(스텝 S112).
다음에, 전술한 식(2)와 같이, 현재 시각(t)의 흡기 부압(Pb(t))과, 1회 전(예를 들면, 10msec 전)의 처리 시각의 흡기 부압(Pb(t-1))과의 차를, 부압 변화(△Pb)로서 산출하고, 부압 변화(△Pb)가 소정의 임계치(Pbth1)(흡기 부압(Pb)의 변화 판정 기준)를 초과하는지의 여부를 판정한다(스텝 S113).
스텝 S113에서, △Pb≤Pbth1(즉, NO)이라고 판정되면, 밸브 타이밍의 변화에 대해 흡기 부압(Pb)의 변화가 인정되지 않는 것이라고 간주하고, 목표 진각량(θT(t))을 소정량(β)만큼 증가시켜 「θT(t-1)+β」로 하고(스텝 S114), 스텝 S110로 되돌아온다.
스텝 S114의 실행 후, 다음회의 위상 피드백 제어(스텝 S111)를 실행하면, 실제의 밸브 타이밍을 더욱 진각측으로 변화시킬 수 있다.
한편, 스텝 S113에서, △Pb>Pbth1(즉, YES)이라고 판정되면, 밸브 타이밍의 변화에 의해 흡기 부압(Pb)이 변화한 것이라고 간주하고, 계속해서, 스텝 S103에서 보관한 속도 파라미터(Ne1)와, 스텝 S110에서 판독한 최신의 회전 속도(Ne(t))와의 편차의 절대치|Ne1-Ne(t)|를 속도 변화(△Ne)로서 산출하고, 속도 변화(△Ne)가 임계치(Neth)(회전 속도(Ne)의 변화 판정 기준)보다도 작은지의 여부를 판정한다(스텝 S115).
스텝 S115에서, ANe≥Neth(즉, NO)라고 판정되면, 운전 상태가 불안정하다고 간주하고, 일련의 기본 타이밍(θb)의 보정 처리를 무효로 하고, 도 6의 처리 루틴을 종료한다.
한편, ANe<Neth(즉, YES)라고 판정되면, 기본 진각량(θ)에 대한 흡기 부압 (Pb)의 관계를 조사하고 있는 기간에 걸쳐서, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)의 변화가 충분히 작은(운전 상태가 안정되어 있는) 것으로 간주하고, 스텝 S116로 진행한다.
스텝 S116에서는, 부압 변화(△Pb)(>Pbth1)가 인정된 시점의 기본 진각량(θ(t))을, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)으로서 설정함과 함께, 시작 타이밍(θo) 및 소정의 타이밍(θi)을 이용하여, 전술한 식(3)에서 얻어진 값(=θo-θi)을 기본 타이밍(θb)으로서 설정한다(스텝 S116).
여기서, 소정의 타이밍(θi)은, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)으로부터 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)까지의 크랭크 각도에 상당하고, 내연 기관(1)의 설계 시점에서 미리 결정된 값이다.
최후로, 보정 완료 플래그(FL)를 「1」로 설정하고(스텝 S117), 도 6의 처리 루틴을 종료한다.
이상과 같이, 본 발명의 실시형태 1에 관한 ECU(17) 내의 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)의 처리에 의하면, 흡기 부압(Pb)의 검출에 있어서, 내연 기관(1)의 연소에 기여하지 않는 연료 컷트 중에 가변 밸브 타이밍 기구(13)를 구동 제어하기 때문에, 연소 불량이 발생하는 일은 없고, 배기 가스 중의 유해 성분의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 연소 불량이 발생하지 않기 때문에, 러프 아이들 상태에 의한 흡기 부압(Pb)의 변동이나 엔진 스톨을 방지할 수 있기 때문에, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)을 고정밀도로 보정할 수 있다.
또한, 기계적인 계지 위치로 기본 타이밍(θb)을 보정하고 있지 않기 때문에, 구성 부품의 기계적 오차에 의존하는 일이 없고, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)을 고정밀도로 보정할 수 있다.
실시형태 2
또한, 상기 실시형태 1에서는, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 안정되어 있는 상태만을, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)의 보정 가능 조건으로 하였지만, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 변화하는 상태에서도 보정 가능하게 구성하여도 좋다.
일반적으로, 연료 컷트 상태는, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)의 저하를 수반하는 감속 상태인 일이 많기 때문에, 전술한 실시형태 1의 보정 조건에서는 보정의 기회가 적어진다.
따라서 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 변화하는 상태도, 기본 타이밍(θb)의 보정 가능 조건으로 하는 것이 바람직하다.
이하, 회전 속도(Ne)의 변화 상태에서도 기본 타이밍(θb)을 보정 가능하게 한 본 발명의 실시형태 2에 관한 내연 기관 제어 장치에 관해, 도 1 및 도 2와 함께, 도 7 내지 도 11을 참조하면서 설명한다.
이 경우, ECU(17) 내의 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40)는, 흡기 부압 변화 지표의 산출에 이용되는 흡기 부압(Pb)을 보정하기 위한 흡기 부압 보정량 산출 수단(도시 생략)을 갖는다.
ECU(17) 내의 흡기 부압 보정량 산출 수단은, 회전 속도 검출 수단(32)에 의 해 검출된 회전 속도(Ne)와 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 변위량을 이용하여, 흡기 부압(Pb)을 보정하기 위한 흡기 부압 보정량(이하, 단지 「보정량」이라고 한다)(KPb)(Ne, θ)을 산출한다.
우선, 연료 컷트 중에 있어서의 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 진각량(θ)과 흡기 부압(Pb)과의 관계에 관해 설명한다.
도 7은 ISC 밸브(24)의 개방도를 일정하게 한 경우의 기본 진각량(θ)과 흡기 부압(Pb)과의 관계를 도시한 설명도로서, 실선은 저회전 속도(1000[r/min])에서의 특성, 파선은 고회전 속도(3000[r/min])에서의 특성을 나타내고 있다.
도 7에서, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 상승한 경우(파선 참조)에는, 내연 기관(1)이 흡입하고 능력이 높아지기 때문에, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)보다도 진각측에서의, 기본 진각량(θ)의 증가량에 대한 흡기 부압(Pb)의 감소량의 비율(특성의 경사)은, 회전 속도(Ne)가 낮은 경우(실선 참조)의 특성보다도 작아진다.
또한, 전술한 바와 같이, 감속 연료 컷트 중의 흡기 부압(Pb)은 크게(진공에 가깝게) 되기 때문에, 운전자에게 이상한 감속감을 주는 것을 방지함과 함께, 연소실(1a) 내에의 오일의 침입을 방지하기 위해, ISC 밸브(24)를 개방 제어할 필요가 있다. 따라서 기본 타이밍(θb)의 보정 처리에서, 초기 상태가 되는 실진각량(θa)(=O)에 대한 흡기 부압(Pb)은, 회전 속도(Ne)에 응하여 다른 값으로 된다.
즉, 감속 연료 컷트 중에서, ISC 밸브(24)를 고정한 상태에서 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 변화하면, 기본 진각량(θ)을 일정하게 설정하여도 흡기 부압 (Pb)이 변화하기 때문에, 이 상태에서 가변 밸브 타이밍 기구(13)를 작동시키면, 기본 진각량(θ)에 대한 흡기 부압(Pb)의 관계는 일의적으로 정해지지 않는다.
그래서, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne) 및 기본 진각량(θ)을 이용하여, 실측된 흡기 부압(Pb)을 보정하여 보정 흡기 부압(Pbc)을 산출하고, 기준이 되는 회전 속도(Ne)에서 계측한 기본 진각량(θ)과 흡기 부압(Pb)과의 관계에 일치시킬 필요가 있다.
구체적으로는, 보정 흡기 부압(Pbc)은, 흡기 부압(Pb) 및 보정량(KPb(Ne, θ))을 이용하여, 이하의 식(4)에 의해 산출된다.
Pbc=Pb-KPb(Ne, θ)… (4)
식(4) 내의 보정량(KPb(Ne, θ))은, 예를 들면 도 8과 같이, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne) 및 기본 진각량(θ)에 응하여 설정된다.
도 8은 본 발명의 실시형태 2에 적용되는 보정량(KPb(Ne, θ))의 설정예를 도시한 설명도이다.
도 8에서, 보정량(KPb(Ne, θ))은, 회전 속도(Ne) 및 기본 진각량(θ)에 응한 2차원 맵 데이터로 되고, 내연 기관(1)의 특성으로부터 실험적으로 미리 설정된 값이다.
도 8의 예에서는, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 1000[r/min]의 상태를 기준으로 하여, 다른 회전 속도(1500[r/min], …, 3000[r/min], … 7000[r/min])에서 얻어지는 흡기 부압(Pb)과의 차분을, 회전 속도(Ne)의 값마다 또한 기본 진각량(θ)의 값(0[deg], 5[deg], 10[deg], … )마다 설정되어 있다.
따라서 도 8에 도시한 보정량(KPb(Ne, θ))을 이용하여 보정된 보정 흡기 부압(Pbc)은, 연료 컷트 중의 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 어떠한 값(변동중)이라도, 회전 속도(Ne)=1000[r/min]에서 얻어지는 값과 같아진다.
다음에, 도 9 및 도 10를 참조하면서, 본 발명의 실시형태 2에 의한 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)의 검출 원리에 관해 설명한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시형태 2에 관한 ECU(17)(가변 밸브 타이밍 제어 장치(40))의 동작을 도시한 타이밍 차트로서, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 감속하고 있는 상태에서 가변 밸브 타이밍 기구(13)를 작동시킨 경우의 흡기 부압(Pb)의 거동을 나타내고 있다.
도 9에서는, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)이 설계 중앙치(θbd)와 일치한 경우를 나타내고 있다.
또한, 도 10은 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)이 설계 중앙치로부터 오차분(θerr)만큼 지각측으로 벗어나고 있는 경우를 나타내고 있다.
도 9 및 도 10에서, 보정의 기준이 되는 회전 속도(Ne)는, 전술한 바와 마찬가지로 1000[r/min]이다.
또한, 기본 진각량(θ)이 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)보다도 진각한 경우의, 기본 진각량(θ)에 대한 흡기 부압(Pb)의 변화량(흡기 부압 변화량)(θod)은, 흡기 부압(Pb)의 변화(△Pb)와 기본 진각량(θ)의 변화(△θ)(후술한다)를 이용하여, 이하의 식(5)에서 주어지는 것으로 한다.
θod=△Pb/△θ … (5)
이때, 도 9, 도 10으로부터 분명한 바와 같이, 흡기 부압 변화량(θod)으로 되기 시작하는 기본 진각량(θ)은, 실제의 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)이다.
따라서 실제의 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)에 의거하여, 상기 실시형태 1에서 나타낸 처리 순서와 마찬가지로, 전술한 식(3)을 이용함에 의해, 소망하는 기본 타이밍(θb)(=θo-θi)을 구할 수 있다.
다음에, 도 11의 플로우 차트를 참조하면서, 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)의 보정 동작에 관해 설명한다.
도 11은 전술(도 6 참조)한 스텝 S108 이후의 처리만을 나타내고 있고, 도시하지 않는 스텝 S101 내지 S107, S117은, 전술한 것과 마찬가지이다. 또한, 전술한 것과 같은 처리에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고 상세 기술을 생략한다.
도 11에서, 시각 파라미터(t)의 증가 처리(스텝 S112)에 계속해서, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne) 및 기본 진각량(θ)을 이용하여, 시각(t)에서 실측한 흡기 부압(PbT))을 보정하고, 보정 흡기 부압(Pbc(t))을 산출한다(스텝 S201).
구체적으로는, 시각 파라미터(t)에 있어서의 보정 흡기 부압(Pbc)t)은, 전술한 식(4)와 마찬가지로, 이하의 식(6)에 의해 산출된다.
Pbc(t)=Pb(t)-KPb{Ne(t), θ(t)} … (6)
다음에, 금회의 보정 흡기 부압(Pbc(t))과, 1회 전(전회)의 처리 시각(t-1)에서의 보정 흡기 부압(Pbc(t-1))과의 차(=Pbc(t-1)-Pbc(t))를 보정 부압 변화(△Pbc)로서 산출한다.
또한, 금회의 기본 진각량(θ(t))과, 1회 전의 처리 시각(t-1)에서의 기본 진각량(θ(t-1))과의 차(=θ(t-1)-θ(t))를 진각량 변화(△θ)로서 산출한다.
그리고, 흡기 부압 변화 지표가 되는 값 즉, 보정 부압 변화(△Pbc)를 진각량 변화(△θ)로 제산한 값(=△Pbc/△θ)이, 흡기 부압(Pb)의 변화를 판정하기 위한 임계치(Pbth2)(소정치)를 초과하는지의 여부를 판정한다(스텝 S202).
여기서, 임계치(Pbth2)는, 흡기 부압 변화량(θod)에 상당하는 변화를 판정하기 위해, 흡기 부압 변화량(θod)보다도 약간의 작은 값으로 설정된다.
스텝 S202에서, △Pbc/△θ>Pbth2(즉, YES)라고 판정되면, 전술한 스텝 S116로 진행하여, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)의 설정 처리 및 기본 타이밍(θb)의 보정 처리를 실행한다.
한편, 스텝 S202에서, △Pbc/△θ≤Pbth2(즉, N0)라고 판정되면, 전술한 스텝 S114로 진행하여, 목표 진각량(θT(t))을 증가시켜, 기본 진각량(θ(t))을 더욱 진각시킨다.
이상과 같이, 본 발명의 실시형태 2에 관한 ECU(17)(가변 밸브 타이밍 제어 장치(40))의 처리에 의하면, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne) 및 기본 진각량(θ)을 이용하여 실측한 흡기 부압(Pb)을 보정하여 보정 흡기 부압(Pbc)을 산출함에 의해, 기준이 되는 회전 속도(Ne)에서 계측한 기본 진각량(θ)과 흡기 부압(Pb)과의 관계에 일치시키기 때문에, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 변화하는 과정에서도, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)을 정확하게 검출할 수 있다.
따라서 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 변화하는 경우에도, 가변 밸브 타이 밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)을 보정할 수 있고, 보정의 기회를 많이 확보할 수 있다.
실시형태 3
또한, 상기 실시형태 1, 2에서는, 흡기관(4)의 용적이 큰 경우의 흡기 부압(Pb)의 변화의 지연 시간에 관해 특히 고려하지 않았지만, 흡기 부압(Pb)의 지연 시간을 보상하여도 좋다.
이하, 흡기 부압(Pb)의 지연 시간을 보상한 본 발명의 실시형태 3에 관한 내연 기관 제어 장치에 관해, 도 2 및 도 12 내지 도 18을 참조하면서 설명한다.
도 12는 본 발명의 실시형태 3에 관련된 흡기 부압(Pb)의 지연 시간(Td)에 의한 영향을 도시한 타이밍 차트로서, 흡기관(4)의 용적이 큰 경우이며 또한 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 일정 상태에서의 기본 진각량(θ)과 흡기 부압(Pb)과의 관계를 나타내고 있다.
또한, 흡기관(4)의 용적이 큰 경우의 흡기 부압(Pb)의 변화(실선 참조)를 대비적으로 이해하기 십도록, 흡기관(4)의 용적이 작은 경우의 흡기 부압(Pb)의 변화(2점 쇄선 참조)도 나타내고 있다.
일반적으로, 흡기관(4)의 용적이 큰 경우에는, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 진각량(θ)이 변화하고 나서 흡기 부압(Pb)이 변화하기까지의 지연 시간(Td)이 현저해진다.
왜냐하면, 흡기관(4)의 용적이 큰 경우에는, 흡기관(4) 내에서 축적되는 공기량이 많고, 밸브 타이밍이 변화하여 배기 가스가 흡기관(4)으로 역류하여도, 순 간적으로는 흡기관(4) 내에서 충전된 가스량의 총합에 주는 영향이 작기 때문이다.
따라서 흡기관 용적이 큰 경우에, 상기 실시형태 1, 2의 처리에서 기본 진각량(θ)과 흡기 부압(Pb)과의 관계를 시계열적으로 조사하면, 도 12에 도시한 바와 같이, 흡기 부압(Pb)의 지연 시간(Td)에 기인하여, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)의 검출에 대해 오차(θε)가 생기게 된다.
또한, 상기 실시형태 2에서 나타낸 바와 같이, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)가 변화하는 상태에서 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)을 보정하는 경우에는, 회전 속도(Ne)에 의해 내연 기관(1)의 흡입 능력이 변화하기 때문에, 회전 속도(Ne)에 따라 지연 시간(Td)이 변화한다. 이때, 회전 속도(Ne)가 고회전으로 되면 될수록, 흡입 능력이 높아지고, 지연 시간(Td)은 감소하는 것이 알려져 있다.
이하, 흡기관 용적이 큰 경우에도 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)을 정확하게 검출하여 기본 타이밍을 보정 가능하게 한, 본 발명의 실시형태 3에 의한 처리를 상기 실시형태 2에 적용한 경우를 예로 들어 설명한다.
도 12에 도시한 바와 같이, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)의 검출 오차(θε)는, 가변 밸브 타이밍 기구(13)가 작동하고 나서, 실제로 흡기 부압(Pb)이 변화하기까지의 지연 시간(Td)에 기인하여 생긴다.
따라서 본 발명의 실시형태 3과 같이, 기본 진각량(θ) 및 회전 속도(Ne)(검출치)로부터 산출된 보정량(KPb(Ne, θ))을 연속적으로 기억함과 함께, 기본 진각량(θ)을 연속적으로 기억하여 두고, 기억되고 나서 소정 시간(TDLY)(지연 시간 (Td)에 상당)의 경과 후에, 보정량(KPb(Ne, θ)) 및 기본 진각량(θ)의 값을 판독하여, 흡기 부압(Pb)(검출치)을 보정함에 의해, 지연 시간(Td)을 보상하는 것이 바람직하다.
우선, 도 13 및 도 14를 참조하면서, 본 발명의 실시형태 3에 의한 지연 시간(Td)의 보상 원리에 관해 설명한다.
도 13은 본 발명의 실시형태 3에 의한 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)의 보정 동작을 도시한 타이밍 차트로서, 흡기관 용적이 크며 또한 회전 속도(Ne)가 감속중의 상태에서의 보정 처리를 나타내고 있다.
도 14는 본 발명의 실시형태 3에 관한 ECU(17A)의 기능 구성을 도시한 블록도이고, 전술(도 1 참조)한 바와 같은 것에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 뒤에 「A」를 붙이고 상세 기술을 생략한다.
이 경우, ECU(17A) 내에, 전술(실시형태 2 참조)에서 설명한 흡기 부압 보정량 산출 수단(41)이 나타나 있다.
또한, ECU(17A) 내의 가변 밸브 타이밍 제어 장치(40A)는, 전술한 구성에 더하여, 기본 진각량 기억 수단(42)과, 흡기 부압 보정량 기억 수단(43)과, 기억 내용 판독 수단(44)과, 판독 시간 조정 수단(45)을 구비하고 있다.
흡기 부압 보정량 산출 수단(41)은, 전술한 바와 같이, 운전 상태 정보(회전 속도(Ne)) 및 기본 진각량(θ)에 의거하여 흡기 부압(Pb)의 보정량(KPb(Ne, θ))을 산출한다.
기본 진각량 기억 수단(42)은, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 위상차의 절대 량을 나타내는 기본 진각량(θ)을 기억한다. 또한, 흡기 부압 보정량 기억 수단(43)은, 흡기 부압 보정량 산출 수단(41)에 의해 산출된 보정량(KPb(Ne, θ))을 기억한다.
기억 내용 판독 수단(44)은, 흡기 부압 보정량 기억 수단(43) 및 기본 진각량 기억 수단(42)의 기억 내용을 판독한다.
또한, 기억 내용 판독 수단(44)은, 기본 진각량 기억 수단(42)에 기억된 기본 진각량(θ)과, 흡기 부압 보정량 기억 수단(43)에 기억된 보정량 KPb(Ne, 0)을, 기본 진각량(θ) 및 보정량(KPb(Ne, θ))이 기억된 시점부터 소정 시간(TDLY)이 경과한 후에 판독한다.
판독 시간 조정 수단(45)은, 회전 속도 검출 수단(32)에 의해 검출된 회전 속도(Ne)에 의거하여, 기억 내용 판독 수단(44)의 판독 타이밍을 지연시키기 위한 소정 시간(TDLY)을 결정한다.
즉, 기본 진각량(θ)은, 기본 진각량 기억 수단(42)에 기억되고, 기본 진각량(θ) 및 회전 속도(Ne)로부터 산출된 보정 흡기 부압(Pbc)은, 흡기 부압 보정량 기억 수단(43)에 기억되고, 각각, 소정 시간(TDLY) 후에 기억 내용 판독 수단(44)에 의해 판독되어, 기본 타이밍 보정 수단(36A)에 입력된다.
또한, 검출하여야 할 밸브 오버랩의 시작 타이밍의 진정한 값은 「θo」인 것으로 한다.
또한, 소정 시간(TDLY)은, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne)에 응하여 설정된 함수치(미리 실험적으로 주어진 값)이다.
도 13에서, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)의 보정 처리는, 시각(t0)부터 실행 시작되고, 기본 진각량(θ)의 값은, 시각(t0)부터 증가하기 시작한다.
기본 진각량(θ)은, 검출되는 동시에 기본 진각량 기억 수단(42)에 기억된다.
마찬가지로, 흡기 부압(Pb)의 보정량(KPb(Ne, θ))은, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne) 및 기본 진각량(θ)에 의거하여 산출된 후, 흡기 부압 보정량 기억 수단(43)에 기억된다.
예를 들면, 시각(t1)에서는, 기본 진각량으로서 얻어진 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)이, 시각(t1)에서의 기본 진각량으로서 기본 진각량 기억 수단(42)에 기억된다.
또한, 시각(t1)에서는, 내연 기관(1)의 회전 속도(Ne1)와, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)(기본 진각량)에 의거하여, 시각(t1)에서의 흡기 부압(Pb)의 보정량(KPb(Ne1, θo))이 산출되고, 흡기 부압 보정량 기억 수단(43)에 기억된다.
각 기억 수단(42, 43)에 기억된 값은, 시각(t1)에서 검출된 회전 속도(Ne1)에 응하여 설정되는 소정 시간(TDLY(Ne1))의 경과 후에, 각 기억 수단(42, 43)으로부터 판독되고, 검출된 흡기 부압(Pb)에 대해 적용된다.
즉, 시각(t1)부터 소정 시간(TDLY(Ne1))만큼 경과한 시각(t2)에서, 시각(t1)에서 기억한 보정량(KPb(Ne1, θo))을, 보정량(KPbDLY(t2))으로서 흡기 부압 보정량 기억(43)으로부터 판독한다.
그리고, 시각(t2)에서 검출한 흡기 부압(Pb)에 대해, 이하의 식(7)과 같이, 보정량(KPbDLY(t2))을 이용한 보정을 시행하여, 보정 흡기 부압(Pbc(t2))을 산출한다.
Pbc(t2)=Pb(t2)-KPbDLY(t2) … (7)
또한, 시각(t2)에 있어서, 시각(t1)에서 기억한 기본 진각량(밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo))을, 기본 진각량(θDLY(t2))으로서 기본 진각량 기억 수단(42)으로부터 판독한다.
이하, 식(7)로부터 얻어진 보정 흡기 부압(Pbc)과, 기본 진각량 기억 수단(42)으로부터 판독된 기본 진각량(θDLY)을 이용하여, 전술한 식(5)와 마찬가지로, 기본 진각량(θ)에 대한 흡기 부압(Pb)의 변화량(=△Pbc/△θDLY)을 산출한다.
이때, 도 13으로부터 분명한 바와 같이, 흡기 부압 변화량(=△Pbc/△θDLY)의 값이 전술(실시형태 2 참조)한 값(θod)과 일치하기 시작하는 시각(t2)에서의 기본 진각량(θDLY)이, 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)으로 된다.
따라서 밸브 오버랩의 시작 타이밍을 진정한 값(θo)으로서 정확하게 검출할 수 있고, 정확한 검출치(θo)와 소정의 타이밍(θi)에 의거하여, 전술한 식(3)으로부터, 소망하는 기본 타이밍(θb)(=θo-θi)을 구할 수 있다.
가령, 지연 시간(Td)을 고려하지 않고(각 기억 수단(42, 43)을 이용하지 않고), 전술한 식(5)로부터 흡기 부압(Pb) 및 기본 진각량(θ)을 이용하여, 기본 진각량(θ)에 대한 흡기 부압 변화량(△Pb/△θ)을 산출한 경우에는, 도 13 내의 2점 쇄선 영역에서 도시한 바와 같이, 시각(t3)에서, 흡기 부압 변화량(△Pb/△θ)이 값「θod」과 일치하게 된다.
이 경우, 시각(t3)에서의 기본 진각량(θ)은, 진정한 값(θo)에 대해 검출 오차(θε)가 생겨 버리고, 기본 타이밍(θb)의 산출 결과에도 오차가 생긴다.
따라서 정확한 기본 타이밍(θb)을 검출하기 위해서는, 본 발명의 실시형태 3과 같이, 각 기억 수단(42, 43)을 이용하여, 지연 시간(Td)을 보상하는 것이 유효하다.
다음에, 도 15 내지 도 17의 플로우 차트 및 도 18의 설명도를 참조하면서, 본 발명의 실시형태 3에 의한 기본 타이밍(θb)의 보정 동작에 관해 설명한다.
도 15는 전술(도 6 참조)한 스텝 S108 이후의 처리만을 나타내고 있고, 도시하지 않은 스텝 S101 내지 S107은, 전술한 것과 마찬가지이다. 또한, 전술한 것과 같은 처리에 관해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고 상세 기술을 생략한다.
또한, 도 15(메인루틴) 내의 스텝 S304 및 S306은, 각각, 도 16 및 도 17의 서브루틴으로서 호출되어 실행되도록 되어 있다.
도 18은 각 기억 수단(42, 43) 및 기억 내용 판독 수단(44)에 적용되는 ECU(17A) 내의 기억 영역을 테이블 형식으로 나타내고 있다.
도 18에서, 배열 번호 N(=0, 1, 2, …, Nmax)마다의 기억 영역(tRVmem(N), KPbmem(N), θmem(N))에는, 각각, 판독 시각(tRV(t)), 흡기 부압의 보정량(KPb(t)), 기본 진각량(θ(t))의 각 값이 배열 형식으로 기억되어 있다.
도 15에서, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 위상 피드백 제어(스텝 S111)에 계속해서, ECU(17A) 내의 판독 시간 조정 수단(45)은, 시각(t)에서 판독 회전 속도 (Ne(t))를 이용하여 소정 시간(TDLY(Net))을 산출하고, 지연 시간에 대응한 변수(Td(t))로서 설정한다(스텝 S301).
계속해서, 판독 시간 조정 수단(45)은, 현재의 시각(t)에 대해, 스텝 S301에서 설정한 지연 시간(Td(t))을 가산한 값(=t+Td(t))을, 판독 시각(tRV(t))으로서 설정한다(스텝 S302).
다음에, 흡기 부압 보정량 산출 수단(41)은, 시각(t)에서 판독한 회전 속도(Ne(t)) 및 기본 진각량(θ(t))을 이용하여, 흡기 부압(Pb)의 보정량(KPb(t))을, 이하의 식(8)에 의해 산출한다(스텝 S303).
KPb(t)=MKPb(Ne(t), θ(t)) … (8)
단, 식(8)에서, MKPb(Ne(t), θ(t))은 맵 데이터 값을 나타내고 있고, 예를 들면, 전술한 도 8에 도시한 맵 데이터에 의해 주어진다.
다음에, ECU(17A) 내의 기억 내용 판독 수단(44), 흡기 부압 보정량 기억 수단(43), 기본 진각량 기억 수단(42)은 보존 서브루틴을 실행한다(스텝 S304).
즉, 판독 시각(tRV(t)), 흡기 부압(Pb)의 보정량(KPb(t)), 기본 진각량(θ(t))을 ECU(17A)의 기억 영역(메모리)에 보존한다.
여기서, 도 16 및 도 18을 참조하면서, ECU(17A)에 의한 보존 서브루틴(스텝 S304)의 구체적인 처리 내용에 관해 설명한다.
도 16은 판독 시각(tRV(t)), 흡기 부압의 보정량(KPb(t)), 기본 진각량(θ(t))을 ECU(17A)의 기억 영역에 보존하는 처리 내용을 나타내고 있다.
도 16에서, 우선, 보존 서브루틴 내에서 사용하는 카운터 값(N)을 「0」으로 리셋하고(스텝 S3041), 도 18의 배열 형식으로 기억되어 있는 각 값을, 각각 하나 전의 배열 번호로 나타나는 기억 영역에 기억시킨다(스텝 S3042).
즉, 초기에서는, 배열 번호 N=1의 값이 배열 번호 N=0의 영역에 기억된다.
ECU(17A)의 기억 영역으로서는, 도 18과 같이, 각 배열 번호 0 내지 Nmax에 대해, 판독 시각(tRV(t))의 기억 영역(tRVmem(N))과, 흡기 부압(Pb)의 보정량(KPb(t))의 기억 영역(KPbmem(N))과, 기본 진각량(θ(t))의 기억 영역(θmem(N))이 설정된다.
다음에, 카운터 값(N)을 증가시키고(스텝 S3043), 카운터 값(N)이 배열 번호의 최대치(Nmax)와 일치하는지의 여부를 판정한다(스텝 S3044).
스텝 S3044에서, N<Nmax(즉, NO)라고 판정되면, 스텝 S3042로 되돌아온다.
한편, 스텝 S3044에서, N=Nmax(즉, YES)라고 판정되면, 배열 번호 1 내지 Nmax의 각 값이, 각각 하나 전의 배열 번호 0 내지 Nmax-1의 값으로서 카피된 것이라고 간주하고, 스텝 S3045로 진행한다.
스텝 S3045에서는, 메인루틴에서 산출 또는 검출한 판독 시각(tRV(t)), 보정량(KPb(t)), 기본 진각량(θ(t))을, 배열 번호의 최대치(Nmax)의 기억 영역에 기억시키고, 메인루틴(도 15)으로 되돌아온다.
보존 서브루틴(도 16)의 일련의 처리(스텝 S3041 내지 S3045)를 실행함에 의해, 메인루틴(도 15)에서 시각 파라미터(t)가 하나 증가할 때마다, 도 18 내의 배열 번호 Nmax(최대치)의 기억 영역에 최신의 각 값(tRV(t), KPb(t), θ(t))이 기억되고, 전회까지의 기억치는, 각각 원래의 배열 번호보다도 하나 전의 기억 영역에 기억된다.
이때, 도 16 및 도 18으로부터 분명한 바와 같이, 배열 번호 0의 각 값, 즉, 시각(t)의 「Nmax+1」단위 전에 메인루틴(도 15)에서 산출(또는, 검출)된 각 값은, ECU(17A) 내의 기억 영역(도 18 참조)으로부터 소거된다.
도 15(메인루틴)로 되돌아와, ECU(17A)는, 보존 서브루틴(스텝 S304)에 계속해서, 흡기 부압(Pb(t))을 판독하고(스텝 S305), 또한, 기억 내용 판독 수단(44)은, 판독 시각(tRV(t))을 적용하여 판독 서브루틴을 실행한다(스텝 S306).
즉, 소정 시간(TDLY)Net))(=지연 시간(Td(t)))의 경과 후에, 흡기 부압 보정량 기억 수단(43) 및 기본 진각량 기억 수단(42)으로부터, 각각 흡기 부압(Pb)의 보정량(KPbDLY(t)), 기본 진각량(θDLY(t))으로서 판독한다.
여기서, 도 17을 참조하면서, ECU(17A)에 의한 판독 서브루틴(스텝 S306)의 구체적인 처리 내용에 관해 설명한다.
도 17은 흡기 부압 보정량 기억 수단(43) 및 기본 진각량 기억 수단(42)으로부터, 흡기 부압의 보정량(KPbDLY(t)) 및 기본 진각량(θDLY(t))을 판독하기 위한 처리 내용을 나타내고 있다.
도 17에서, 우선, 판독 서브루틴 내에서 사용하는 카운터 값(N)을 「0」으로 리셋하고(스텝 S3061), 보존 서브루틴(스텝 S304)에서 기억한 읽기시각의 배열(tRVmem(N))이 현재 시각(t)과 일치하는지의 여부를 판정한다(스텝 S3062).
스텝 S3062에서, tRVmem(N)=t(즉, YES)라고 판정되면, 기억 영역(도 18) 내에 판독하여야 할 값이 기억되어 있는 것이라고 간주하고, 기억 영역으로부터 판독 한 값(KPbmem(N))을, 흡기 부압(Pb)의 보정량(KPbDLY)으로서 설정한다(스텝 S3063).
또한, 기억 영역으로부터 판독한 값(θmem(N))을, 기본 진각량(θDLY)으로서 설정하고(스텝 S3064), 도 17의 판독 서브루틴을 빠져나와, 도 15의 메인루틴으로 리턴 한다.
한편, 스텝 S3062에서, tRVmem(N)≠t(즉, NO)라고 판정되면, 카운터 값(N)을 증가시키고(스텝 S3065), 카운터 값(N)이 배열 번호의 최대치(Nmax)보다도 큰지의 여부를 판정한다(스텝 S3066).
스텝 S3066에서, N>Nmax(즉, YES)라고 판정되면, 현 시각(t)에서 기억 영역으로부터 판독하여야 할 값이 존재하지 않는 것이라고 간주하고, 도 17의 판독 서브루틴을 종료한다.
한편, 스텝 S3066에서, N≤Nmax(즉, NO)라고 판정되면, 스텝 S3062로 되돌아와, 증가 후의 카운터 값(N)에 대해, 보존 서브루틴(스텝 S304)에서 기억한 판독 시각의 배열(tRVmem(N))이 현재 시각(t)과 일치하는지의 여부를 판정하고, 현 시각(t)에서 기억 영역(도 18) 내에 판독하여야 할 값이 있는지의 여부를 다시 조사한다.
판독 서브루틴(도 17)의 일련의 처리에 의해, 기억 영역 내의 판독 시각(tRVmem)에 의거하여, 현재의 시각(t)에서 호출하여야 할 흡기 부압(Pb)의 보정량(KPbDLY) 및 기본 진각량(θDLY)을 검색하여 판독할 수 있다.
또한, 현재의 시각(t)에 일치하는 판독 시각(tRVmem)이 기억 영역 내에 존재 하지 않는 경우, 즉, 판독하여야 할 값이 발견되지 않은 경우는, 판독 서브루틴(도 17) 내에서 각 값(KPbDLY 및 θDLY)이 갱신되지 않기 때문에, 전회에 판독한 값이 메인루틴(도 15)에서 사용되게 된다.
도 15의 메인루틴으로 되돌아와, 판독 서브루틴(스텝 S306, 도 17 참조)에 계속해서, 전술(도 6, 도 11 참조)한 스텝 S112와 마찬가지로, 시각 파라미터(t)를 증가한다(스텝 S307).
다음에, 스텝 S306에서 판독한 보정량(KPbDLY(t))을 이용하여 흡기 부압(Pb(t))을 보정하고, 전술한 식(4), (6), (7)과 마찬가지로, 이하의 식(9)와 같이, 보정 흡기 부압(Pbc(t))을 산출한다(스텝 S308).
Pbc(t)=Pb(t)-KPbDLY(t) … (9)
다음에, 현 시각「t」에서의 보정 흡기 부압(Pbc(t))과 1회 전(전회)의 처리 시각「t-1」에서의 보정 흡기 부압(Pbc(t-1))과의 차를 보정 부압 변화(△Pbc)로서 산출함과 함께, 현 시각「t」에서의 기본 진각량(θDLY(t))과 전 시각「t-1」에서의 θDLY(t-1)과의 차를 진각량 변화(△θDLY)로서 산출한다. 그리고, 보정 부압 변화(△Pbc)를 진각량 변화(△θDLY)로 제산한 값(=△Pbc/△θDLY)이, 흡기 부압(Pb)의 변화를 판정하기 위한 임계치(Pbth3)(소정치)를 초과하였는지의 여부를 판정한다(스텝 S309).
여기서, 흡기 부압 변화 지표(=△Pbc/△θDLY)의 판정 기준이 되는 임계치(Pbth3)는, 전술(실시형태 2)한 임계치(Pbth2)와 마찬가지로, 흡기 부압 변화량(θod)에 상당하는 변화를 판정하기 위해, 흡기 부압 변화량(θod)보다도 약간의 작은 값으로 설정된다.
또한, 임계치(Pbth3)는, 임계치(Pbth2)와 동일치라도 좋다.
스텝 S309에서, △Pbc/△θDLY≤Pbth3(즉, NO)이라고 판정되면, 전술한 스텝 S114로 진행하여, 기본 진각량(θ)을 다시 진각시키고 , 스텝 S110로 되돌아온다.
한편, 스텝 S309에서, △Pbc/△θDLY>θod(즉, YES)라고 판정되면, 전술한 바와 같이, 기본 타이밍(θb)을 보정하고(스텝 S116), 보정 완료 플래그(FL)를 「1」로 세트하고(스텝 S117), 도 15의 메인루틴을 종료한다.
이상과 같이, 본 발명의 실시형태 3에 관한 ECU(17A)(가변 밸브 타이밍 제어 장치(40A))에 의하면, 기본 진각량(θ) 및 회전 속도(Ne)로부터 산출된 보정 흡기 부압(Pbc)과, 기본 진각량(θ)을 연속적으로 기억하여 두고, 소정 시간(TDLY)(지연 시간(Td)에 상당)이 경과한 후에, 각 값을 판독하여 흡기 부압(Pb)의 검출치(Pb)를 보정하기 때문에, 기본 진각량(θ)의 변화에 대한 흡기 부압 변화량(θod)의 지연 시간(Td)을 보상하여, 정확하게 밸브 오버랩의 시작 타이밍(θo)을 검출할 수 있다.
따라서 흡기관(4)의 용적이 큰 경우에도, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)을 고정밀도로 보정할 수 있다.
또한, 회전 속도(Ne)에 응하여 소정 기간(TDLY)을 결정하고, 예를 들면 회전 속도(Ne)의 상승에 수반하여 소정 기간(TDLY)이 짧아지도록 소정 기간(TDLY)을 조정하면, 지연 시간(Td)에 응한 적절한 소정 기간(TDLY)을 설정할 수 있고, 가변 밸브 타이밍 기구(13)의 기본 타이밍(θb)을 고정밀도로 보정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 흡기 부압의 검출에 있어서, 내연 기관의 연소에 기여하지 않는 연료 컷트 중에 가변 밸브 타이밍 기구를 구동 제어하기 때문에, 연소 불량이 발생하지 않고, 배기 가스 중의 유해 성분의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 기계적인 계지 위치를 이용하여 기본 타이밍을 보정하고 있지 않기 때문에, 구성 부품의 기계적인 오차 등에 의존하는 것이 없고, 고정밀도로 가변 밸브 타이밍 기구의 기본 타이밍을 보정할 수 있다.
또한, 연소 불량이 발생하지 않기 때문에, 러프 아이들 상태에 의한 흡기 부압의 변동이나 엔진 스톨을 방지하고, 고정밀도로 가변 밸브 타이밍 기구의 기본 타이밍을 보정할 수 있다.

Claims (4)

  1. 내연 기관의 회전에 동기하여 소정의 위상차를 갖는 타이밍에서 구동되고, 상기 내연 기관의 연소실에 통하는 흡기관을 개폐하는 흡기 밸브와,
    상기 흡기 밸브의 개폐 타이밍을, 소정의 기본 타이밍을 기준으로 하여 진각측 및 지각측으로 연속적으로 조정하는 가변 밸브 타이밍 기구와,
    상기 내연 기관의 운전 상태를 검출하는 운전 상태 검출 수단을 포함하고, 상기 운전 상태에 의거하여 상기 가변 밸브 타이밍 기구를 구동 제어하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 구비한 내연 기관 제어 장치에 있어서,
    상기 내연 기관의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 검출 수단과,
    상기 흡기 밸브의 개폐 타이밍의 조정에 수반하여 변동하는 상기 흡기관 내의 흡기 부압을 검출하는 흡기 부압 검출 수단을 또한 구비하고,
    상기 가변 밸브 타이밍 제어 장치는,
    상기 운전 상태가 연료 컷트의 상태에 있는 때, 상기 기본 타이밍의 보정 동작을 허가하는 기본 타이밍 보정 허가 수단과,
    상기 기본 타이밍의 보정 동작이 허가되는 상태에 있는 때, 상기 내연 기관의 회전 속도에 의거하여, 상기 기본 타이밍의 보정 동작의 초기 상태로서 설정하여야 할 목표 흡기 부압을 결정하는 목표 흡기 부압 설정 수단과,
    상기 흡기 부압 검출 수단에 의해 검출된 흡기 부압이 상기 목표 흡기 부압과 일치하도록, 상기 연소실에의 흡입 공기량을 조정하는 흡입 공기량 조정 수단 과,
    상기 흡입 공기량 조정 수단에 의해 상기 흡기 부압이 상기 목표 흡기 부압에 일치된 후에, 상기 가변 밸브 타이밍 기구를 진각측으로 구동 제어하는 보정시 구동 제어 수단과,
    상기 보정시 구동 제어 수단에 의한 구동 제어중에, 상기 흡기 부압을 이용하여 산출한 흡기 부압 변화 지표가 소정치를 초과한 때의 상기 가변 밸브 타이밍 기구의 상태에 의거하여, 상기 기본 타이밍을 보정하는 기본 타이밍 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가변 밸브 타이밍 제어 장치는, 상기 흡기 부압 변화 지표의 산출에 이용되는 흡기 부압을 보정하기 위한 흡기 부압 보정량 산출 수단을 포함하고,
    상기 흡기 부압 보정량 산출 수단은,
    상기 회전 속도 검출 수단에 의해 검출된 회전 속도와 상기 가변 밸브 타이밍 기구의 변위량을 이용하여, 상기 흡기 부압을 보정하기 위한 흡기 부압 보정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가변 밸브 타이밍 제어 장치는,
    상기 가변 밸브 타이밍 기구의 위상차의 절대량을 나타내는 기본 진각량을 기억하는 기본 진각량 기억 수단과,
    상기 흡기 부압 보정량 산출 수단에 의해 산출된 흡기 부압 보정량을 기억하는 흡기 부압 보정량 기억 수단과,
    상기 기본 진각량 기억 수단 및 상기 흡기 부압 보정량 기억 수단의 기억 내용을 판독하는 기억 내용 판독 수단을 포함하고,
    상기 기억 내용 판독 수단은, 상기 기본 진각량 기억 수단에 기억된 기본 진각량과, 상기 흡기 부압 보정량 기억 수단에 기억된 흡기 부압 보정량을, 상기 기본 진각량 및 상기 흡기 부압 보정량이 기억된 시점부터 소정 시간이 경과한 후에 판독하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가변 밸브 타이밍 제어 장치는, 판독 시간 조정 수단을 포함하고,
    상기 판독 시간 조정 수단은, 상기 회전 속도 검출 수단에 의해 검출된 회전 속도에 의거하여, 상기 소정 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관 제어 장치.
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