WO2015041251A1 - 可変バルブタイミング機構の制御装置 - Google Patents

可変バルブタイミング機構の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015041251A1
WO2015041251A1 PCT/JP2014/074561 JP2014074561W WO2015041251A1 WO 2015041251 A1 WO2015041251 A1 WO 2015041251A1 JP 2014074561 W JP2014074561 W JP 2014074561W WO 2015041251 A1 WO2015041251 A1 WO 2015041251A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
engine
electric actuator
control device
valve timing
variable valve
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/074561
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宣彦 松尾
謙太郎 三河
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立オートモティブシステムズ株式会社 filed Critical 日立オートモティブシステムズ株式会社
Publication of WO2015041251A1 publication Critical patent/WO2015041251A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414—Air temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a variable valve timing mechanism (VTC) control device that changes the valve timing (opening / closing timing) of at least one of an intake valve and an exhaust valve by changing a rotational phase of a camshaft with respect to a crankshaft.
  • VTC variable valve timing mechanism
  • an object of the present invention is to provide a VTC control device that improves the compatibility between overheating protection of an electric actuator and ensuring engine performance by VTC. .
  • control device of the variable valve timing mechanism according to the present invention is based on the assumption that the cam phase is changed by the electric actuator, and the threshold value set according to the temperature state of the electric actuator when the engine is started.
  • the driving of the electric actuator is limited based on the history of the operation amount of the electric actuator after the engine is started.
  • control device of the variable valve timing mechanism of the present invention it is possible to improve the compatibility between overheating protection of the electric actuator and ensuring engine performance by VTC.
  • FIG. 1 shows an example of a system configuration of a vehicle engine to which a VTC control device according to this embodiment is applied.
  • the engine 10 is, for example, an in-line four-cylinder gasoline engine, and an intake flow rate sensor that detects an intake flow rate Q as an example of a load of the engine 10 is provided in an intake pipe 12 for introducing intake air (intake air) to each cylinder. 14 is attached.
  • an intake flow sensor 14 for example, a hot-wire flow meter such as an air flow meter can be used.
  • the load of the engine 10 is not limited to the intake flow rate Q, and for example, a state quantity closely related to the torque, such as an intake negative pressure, a supercharging pressure, a throttle opening, and an accelerator opening, can be used.
  • the intake port 18 for introducing intake air into the combustion chamber 16 of each cylinder is provided with an intake valve 20 for opening and closing the opening.
  • a fuel injection valve 22 that injects fuel toward the intake port 18 is attached to the intake pipe 12 located upstream of the intake valve 20.
  • the fuel injection valve 22 is an electromagnetic injection valve that, when a magnetic attraction force is generated by energization of an electromagnetic coil, a valve body biased in a valve closing direction by a spring lifts and opens to inject fuel. It is. Fuel that has been regulated to a predetermined pressure is supplied to the fuel injection valve 22 so that fuel proportional to the valve opening time is injected.
  • the fuel injected from the fuel injection valve 22 is introduced into the combustion chamber 16 through the gap between the intake port 18 and the intake valve 20, and is ignited and combusted by the spark ignition of the spark plug 24.
  • the crankshaft is rotationally driven by pushing down 26 toward the crankshaft (not shown).
  • an exhaust valve 30 for opening and closing the opening is disposed in the exhaust port 28 for leading the exhaust from the combustion chamber 16, and the exhaust valve 30 is opened, so that a gap between the exhaust port 28 and the exhaust valve 30 is formed. Then, the exhaust is discharged to the exhaust pipe 32.
  • a catalytic converter 34 is disposed in the exhaust pipe 32, and harmful substances in the exhaust gas are purified into harmless components by the catalytic converter 34 and then released into the atmosphere from the terminal opening of the exhaust pipe 32.
  • the catalytic converter 34 for example, a three-way catalyst that simultaneously purifies CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon) and NOx (nitrogen oxide) in the exhaust gas can be used.
  • a VTC 38 that changes the valve timing of the intake valve 20 by changing the rotational phase of the intake camshaft 36 with respect to the crankshaft is attached to the end of the intake camshaft 36 that drives the intake valve 20 to open and close.
  • the VTC 38 is integrated with a cam sprocket 38A around which a cam chain for transmitting the rotational driving force of the crankshaft is wound, and an electric motor 38B (electric actuator) incorporating a speed reducer
  • the valve timing is advanced or retarded by rotating the intake camshaft 36 relative to the sprocket 38A.
  • what is indicated by reference numeral 38C in FIG. 2 is a connector for connecting a harness for supplying electric power to the electric motor 38B.
  • the VTC 38 is not limited to the intake valve 20 but may be provided in at least one of the intake valve 20 and the exhaust valve 30.
  • the fuel injection valve 22, the spark plug 24, and the VTC 38 are controlled by an electronic control unit 40 incorporating a microcomputer.
  • the electronic control unit 40 receives signals from various sensors, and determines and outputs each operation amount of the fuel injection valve 22, the spark plug 24, and the VTC 38 according to a previously stored control program.
  • so-called “sequential injection control” is performed in which individual fuel injection is performed in accordance with the intake stroke of each cylinder.
  • the control of the VTC 38 may be performed by a separate electronic control device different from the electronic control device 40.
  • the electronic control unit 40 includes a water temperature sensor 42 for detecting the coolant temperature (water temperature) Tw of the engine 10, a rotation speed sensor 44 for detecting the rotation speed Ne of the engine 10, The rotation angle (angle from the reference position) ⁇ CRK and the cam angle sensor 48 for detecting the rotation angle ⁇ CAM of the intake camshaft 36 are input.
  • an engine control device 50 that electronically controls the engine 10 via, for example, an in-vehicle network such as a CAN (Controller Area Network) so that an ON / OFF signal of a starter switch can be input to the electronic control device 40 It is connected.
  • the intake flow rate Q, the water temperature Tw, the rotation speed Ne, the crankshaft rotation angle ⁇ CRK and the intake camshaft rotation angle ⁇ CAM may be read from the engine control device 50 instead of being read from each sensor. .
  • the electronic control unit 40 controls the fuel injection valve 22 and the spark plug 24 as follows in addition to the control of the VTC 38 described later. That is, the electronic control unit 40 reads the intake flow rate Q and the rotational speed Ne from the intake flow rate sensor 14 and the rotational speed sensor 44, respectively, and calculates the basic fuel injection amount according to the engine operating state based on these. Further, the electronic control unit 40 reads the water temperature Tw from the water temperature sensor 42 and calculates the fuel injection amount obtained by correcting the basic fuel injection amount with the water temperature Tw or the like. Then, the electronic control unit 40 injects fuel corresponding to the fuel injection amount from the fuel injection valve 22 at a timing corresponding to the engine operating state, and appropriately operates the spark plug 24 to ignite the mixture of fuel and intake air. Burn.
  • FIG. 3 shows an example of a main routine of a control program that the electronic control device 40 repeatedly executes every ⁇ t during the operation of the electronic control device 40.
  • step 101 abbreviated as “S101” in the figure. The same applies hereinafter
  • the electronic control device 40 reads a starter switch signal from the engine control device 50 and determines whether or not it has changed from OFF to ON. Then, it is determined whether or not there is a start command for the engine 10.
  • the electronic control unit 40 advances the process to step 102 if it is determined that there is a start command for the engine 10 (Yes), and advances the process to step 104 if it is determined that there is no start command for the engine 10 ( No).
  • step 103 the electronic control unit 40 executes a subroutine (details will be described later) for performing control at the time of engine start.
  • step 104 the electronic control unit 40 reads a starter switch signal from, for example, the engine control unit 50, and determines whether or not a stop command for the engine 10 has been issued through whether or not the signal has changed from ON to OFF. . If the electronic control unit 40 determines that there is a stop command for the engine 10, the process proceeds to step 105 (Yes), while if it determines that there is no stop command for the engine 10, the process proceeds to step 107 ( No).
  • step 106 the electronic control unit 40 executes a subroutine (details will be described later) for performing control when the engine is stopped.
  • step 108 the electronic control unit 40 executes a subroutine (details will be described later) for performing control during normal operation, that is, control during engine operation that is not control during engine stop or engine start.
  • the electronic control unit 40 estimates the atmospheric temperature inside the electric motor 38B by various methods, and this step is performed based on the estimated atmospheric temperature. Judgment is made.
  • the ambient temperature for example, it is determined that there is an engine start command signal in step 101 immediately before this subroutine from when it is determined in step 104 that the engine stop command signal was last before performing this step. Based on the amount of change in the temperature state of the engine 10 such as the water temperature Tw and the oil temperature during the stop time (hereinafter referred to as the “previous stop time”) until the time when the engine 10 was stopped until the time of execution of this subroutine. Thus, the ambient temperature inside the electric motor 38B at the time of starting the engine may be estimated.
  • the ambient temperature inside the electric motor 38B at the start of the engine decreases, and as the amount of change in environmental temperature decreases, the ambient temperature within the electric motor 38B at the start of the engine. Is estimated to be high.
  • the ambient temperature inside the electric motor 38B at the time of starting the engine may be estimated based on the previous stop time by measuring the previous stop time with a built-in timer.
  • the timer built in the electronic control unit 40 is configured to operate even when the engine 10 is stopped by constant power supply from the in-vehicle battery.
  • the ambient temperature inside the electric motor 38B at the time of starting the engine is estimated. May be.
  • the larger the resistance change amount the lower the ambient temperature inside the electric motor 38B when starting the engine, and the smaller the resistance change amount, the higher the ambient temperature inside the electric motor 38B when starting the engine.
  • various known methods can be adopted as the atmospheric temperature estimation method, and these estimation methods may be used alone or in combination.
  • the ambient temperature estimated around the VTC 38 may be corrected, for example, according to the amount of change in the intake air temperature during the stop time.
  • the estimated ambient temperature may be corrected in consideration of the operation amount history during the drive time of the VTC 38 when the VTC 38 was last driven. Good.
  • step 201 if the ambient temperature inside the electric motor 38B at the engine start is determined to be equal to or higher than the predetermined temperature T alpha, the process proceeds to step 202 (Yes). On the other hand, if the ambient temperature inside the electric motor 38B at the engine start is determined to be lower than the predetermined temperature T alpha, the process proceeds to step 203 (No).
  • step 202 when the ambient temperature inside the electric motor 38B at the engine start is determined to a predetermined temperature or higher T alpha, threshold alpha threshold alpha serving as a reference for determining whether or not to restrict the driving of VTC38 Set to hi .
  • the drive restriction determination for the VTC 38 for determining whether or not to restrict the drive of the VTC 38 is performed in a subroutine for performing normal control, as will be described later.
  • FIG. 5 shows an engine start in a coordinate system defined by a drive time S of the VTC 38 and a statistic (hereinafter referred to as “statistic value of operation amount”) P based on a history of the operation amount of the electric motor 38B during this drive time.
  • drive limits the ambient temperature inside the electric motor 38B is a need to restrict the driving of a heat limit of the electric motor 38B of VTC38 if it is higher than a predetermined temperature T alpha at, in other words, necessary to restrict the driving of VTC38
  • the non-driving limit range (the shaded area in the figure) without the mark is shown.
  • the manipulated variable statistical value P is obtained by, for example, calculating the duty ratio of the pulse width modulation (PWM) signal applied to the electric motor 38B, the driving voltage, the driving current, etc. It is a representative value obtained by performing statistical processing such as averaging and effective value on a set of manipulated variables.
  • PWM pulse width modulation
  • the manipulated variable statistical value P that is the heat resistance limit of the electric motor 38B becomes smaller as the driving time becomes longer.
  • the threshold value ⁇ that defines the drive limit range and the non-drive limit range for example, the maximum time during which the engine can be operated continuously based on the capacity of the fuel tank mounted on the vehicle is the drive time of the VTC 38.
  • the manipulated variable statistical value P that becomes the heat resistance limit of the electric motor 38B can be obtained.
  • the threshold value ⁇ may be an upper limit value of the manipulated variable statistical value P that does not exceed the heat resistance limit of the electric motor 38B during the drive time of the VTC 38.
  • the threshold value ⁇ is stored in advance in a flash ROM or the like as a threshold map associated with the atmospheric temperature inside the electric motor 38B at the time of starting the engine based on an analysis result such as an experiment or a simulation.
  • the threshold ⁇ is stored as the threshold ⁇ hi when the atmospheric temperature inside the electric motor 38B at the time of engine start is equal to or higher than the predetermined temperature T ⁇ . Therefore, when the ambient temperature inside the electric motor 38B is determined to be equal to or higher than the predetermined temperature T alpha in step 201, it sets a threshold alpha hi with reference to the threshold map.
  • the threshold value ⁇ for drive restriction determination for the VTC 38 when the atmospheric temperature inside the electric motor 38B is determined to be lower than the predetermined temperature T ⁇ is set to the threshold value ⁇ lo .
  • the threshold value ⁇ lo is used in a subroutine that performs normal control, as will be described later.
  • the dotted curve in the figure shows the manipulated variable statistical value P that is the heat resistance limit of the electric motor 38B in FIG. 5, but FIG. 6 shows the atmosphere inside the electric motor 38B when the engine is started compared to FIG.
  • the operating amount statistical value P that can be tolerated with respect to the heat resistance limit is increased in each driving time by the margin that is created by the temperature drop. Therefore, the threshold value ⁇ also increases from ⁇ hi (dotted line straight line in the figure) to ⁇ lo and the non-drive limit range becomes wider, that is, the drive limit range becomes narrower.
  • the threshold value ⁇ is stored as the threshold value ⁇ lo when the atmospheric temperature inside the electric motor 38B at the time of starting the engine is lower than the predetermined temperature T ⁇ . Therefore, when the ambient temperature inside the electric motor 38B is determined to be lower than the predetermined temperature T alpha in step 201, it sets a threshold alpha lo with reference to the threshold map.
  • a threshold value ⁇ serving as a reference for determining whether to drive the VTC 38 is determined. It can be set according to the ambient temperature inside the electric motor 38B when the engine is started.
  • FIG. 7 shows an example of a subroutine for performing normal control executed by the electronic control unit 40.
  • step 105 after the flag F is changed from 0 to 1, that is, when there is a start command again after a stop command for the engine 10, when this subroutine is executed for the first time, an electric motor 38B described later is executed. It is assumed that the operation amount history is initialized.
  • the electronic control unit 40 calculates the target angle of the VTC 38 according to the engine operating state. That is, the electronic control unit 40 reads the intake flow rate Q, the water temperature Tw, and the rotation speed Ne from the intake flow sensor 14, the water temperature sensor 42, and the rotation speed sensor 44, respectively.
  • the electronic control unit 40 refers to a table in which target angles corresponding to the rotation speed and the intake flow rate are set for each water temperature, and obtains the target angle corresponding to the water temperature Tw, the rotation speed Ne, and the intake flow rate Q.
  • step 302 the electronic control unit 40 calculates the actual angle (actual angle from the reference position) of the VTC 38. That is, the electronic control unit 40, from the crank angle sensor 46 and cam angle sensor 48, reads each rotation angle theta CRK and rotational angle theta CAM of the intake camshaft 36 of the crankshaft. Then, the electronic control unit 40 obtains the actual angle of the VTC 38 with the advance side set to a positive value, for example, by subtracting the rotation angle ⁇ CRK of the crankshaft from the rotation angle ⁇ CAM of the intake camshaft 36.
  • the electronic control unit 40 calculates the operation amount of the electric motor 38B based on the deviation between the target angle of the VTC 38 and the actual angle.
  • the calculated operation amount of the electric motor 38B is sequentially stored as an operation amount history in a built-in RAM (Random Access Memory) or the like.
  • the operation amount history is sequentially updated by storing the operation amount in this step after the engine 10 is started. However, when the engine 10 is instructed to stop or when the engine 10 is instructed again. Erased.
  • the stored operation amount history may be deleted when either the flag F is set to 0 in step 105 or when the flag F is set to 1 in step 102. .
  • step 304 the operation amount statistical value P of the electric motor 38B is calculated based on the operation amount history calculated and stored in step 303 each time.
  • the operation amount statistical value P is a value obtained by averaging a set of operation amounts in the operation amount history
  • the manipulated variable statistic value P is an effective value of a set of manipulated variables in the manipulated variable history
  • the manipulated variable of the electric motor 38B is the drive current I
  • the flag F changes from 0 to 1.
  • step 305 it is determined whether or not the manipulated variable statistical value P is less than the threshold value ⁇ .
  • the threshold value ⁇ one of the threshold value ⁇ hi and the threshold value ⁇ lo set in a subroutine for performing control at the time of engine start is used.
  • step 306 If it is determined that the manipulated variable statistical value P is less than the threshold value ⁇ , the process proceeds to step 306 (Yes), whereas if it is determined that the manipulated variable statistical value P is greater than or equal to the threshold value ⁇ , the process proceeds to step 308. (No).
  • step 306 since it is determined in the previous step that the manipulated variable statistic value P is less than the threshold value ⁇ which is the lower limit of the drive restriction range, it is not necessary to restrict the drive of the VTC 38, so the electric motor calculated in step 303 is obtained.
  • the operation amount of 38B is output to the electric motor 38B as it is.
  • step 307 the electronic control unit 40 determines whether or not the actual angle of the VTC 38 has reached the target angle. If the electronic control device 40 determines that the actual angle has reached the target angle, the electronic control device 40 terminates the processing (Yes), while if it determines that the actual angle has not reached the target angle, the processing returns to step 302. (No).
  • step 308 since it is determined in step 305 that the manipulated variable statistic value P is equal to or greater than the threshold value ⁇ which is the lower limit of the drive limit range, the operation of the electric motor 38B calculated in step 303 is performed in order to limit the drive of the VTC 38. The amount is corrected, and the corrected operation amount is output to the electric motor 38B.
  • the operation amount of the electric motor 38B may be corrected to zero. Further, when emphasizing the performance of the VTC 38, the operation amount of the electric motor 38B may be made smaller than the operation amount calculated in step 303 and output.
  • the corrected operation amount corrected in this way may be output immediately after correcting the operation amount in this step.
  • the corrected operation amount may be determined as the predetermined time elapses after the operation amount is corrected, the predetermined time elapses, the engine rotation speed reaches the predetermined rotation speed, the predetermined time elapses, and the engine rotation speed is predetermined. After reaching the rotational speed, after the actual angle of the VTC 38 reaches a predetermined angle, after the oil temperature or water temperature of the engine 10 reaches a predetermined temperature, until the oil temperature or water temperature of the engine 10 reaches the predetermined temperature, It may be output after the routine execution count reaches a predetermined count or until the main routine execution count reaches a predetermined count.
  • step 309 the operation amount history of the electric motor 38B is corrected. Specifically, the operation amount of the electric motor 38B calculated in step 303 and stored in the operation amount history is replaced with the operation amount corrected in step 308 and stored again. This is because the manipulated variable statistic value P does not decrease even if the drive of the VTC 38 is limited, and the drive limitation may not be released.
  • the VTC 38 is controlled to a target angle corresponding to the engine operating state. For this reason, for example, responsiveness, torque, fuel consumption, and the like can be improved by appropriately setting the target angle according to the engine operating state.
  • the threshold value ⁇ serving as a reference for determining whether or not to limit the drive of the VTC 38 is set according to the temperature state of the electric motor 38B at the time of starting the engine, the electric motor 38B exceeds the heat resistance limit.
  • the frequency of limiting the drive of the VTC is reduced when overheating protection is not required. Therefore, it is possible to improve the compatibility between overheating protection of the electric motor 38B and securing of engine performance by the VTC 38.
  • FIG. 8 shows an example of a subroutine for performing control when the engine is stopped, which is executed by the electronic control unit 40.
  • the electronic control unit 40 calculates a target angle of the VTC 38, which is a valve timing necessary for starting the engine 10, by reading a control value from, for example, a flash ROM (Read Only Memory).
  • step 402 the electronic control unit 40 calculates the actual angle of the VTC 38 in the same manner as in step 302.
  • step 403 the electronic control unit 40 determines the operation amount of the VTC 38 based on the deviation between the target angle and the actual angle of the VTC 38 (for example, the duty ratio of the pulse width modulation signal that drives the electric motor 38B, the drive voltage, or the effective Current).
  • step 404 the electronic control unit 40 outputs the operation amount of the VTC 38 to the electric motor 38B as an actuator.
  • the electronic control unit 40 determines whether or not the actual angle of the VTC 38 has reached the target angle. If the electronic control unit 40 determines that the actual angle has reached the target angle, the electronic control unit 40 terminates this subroutine (Yes), while if it determines that the actual angle has not reached the target angle, the process proceeds to step 402. Return to No (No).
  • this subroutine is performed as control when the engine is stopped, it may be performed as control when the engine is started instead of when the engine is stopped. Even in this case, the startability of the engine 10 is ensured by not performing the process of limiting the drive of the VTC 38. Further, in such control at the time of engine start, every time the operation amount of the electric motor 38B is calculated, it is stored in the RAM and the operation amount history is updated. Thereby, it is possible to improve the accuracy of the determination as to whether or not it is necessary to limit the drive of the VTC 38 in the normal control executed after the engine start control.
  • the threshold value ⁇ is ⁇ hi when the atmospheric temperature inside the electric motor 38B at the time of engine start is determined to be equal to or higher than the predetermined temperature T ⁇ , and at the time of engine start.
  • it can be set to two values of ⁇ lo when the ambient temperature in the electric motor 38B is determined to be lower than the predetermined temperature T ⁇
  • the present invention is not limited to this.
  • different threshold values may be set for each classification by classifying the ambient temperature inside the electric motor 38B at the time of engine start into three or more temperature regions.
  • the ambient temperature inside the electric motor 38B at the time of engine start is classified in stages, and threshold values are not set for the respective temperature ranges, but the threshold values may also change continuously as the ambient temperature changes. Good.
  • the threshold value ⁇ has been described as a constant value set according to the atmospheric temperature inside the electric motor 38B at the time of engine start in the subroutine for performing control at the time of engine start. You may make it make it.
  • the ambient temperature inside the electric motor 38B at the time of engine start is estimated, and as shown in FIG. 9, according to the heat resistance limit of the electric motor 38B according to this ambient temperature, for example,
  • the threshold ⁇ is associated with ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 , ⁇ 5 ...
  • a corresponding threshold value ⁇ can be set.
  • the amount of change in the temperature state of the engine is estimated based on the amount of change in oil temperature during the stop time when the engine is stopped. Control device. According to such a configuration, even when it is difficult to actually measure the temperature state of the electric actuator, the temperature state of the electric actuator can be determined.
  • the temperature state of the electric actuator at the time of starting the engine is further estimated based on a history of the operation amount of the electric actuator during the time when the engine was operating last time.
  • the engine is started based on the history of the operation amount of the electric actuator during the time when the engine is operating last time in addition to the amount of change in the temperature state of the engine while the engine is stopped.
  • the temperature state of the electric actuator at the time can be estimated, and the accuracy of determination is improved.
  • the temperature state of the electric actuator when the engine is started is further estimated based on the amount of change in the intake air temperature of the engine when the engine is stopped and when the engine is started.
  • the control apparatus for a variable valve timing mechanism according to any one of claims 3 and (a) to (e). According to such a configuration, in addition to the change in the temperature state of the engine while the engine is stopped, the engine is started based on the amount of change in the intake air temperature of the engine when the engine is stopped and when the engine is started. Thus, the temperature state of the electric actuator can be estimated, and the determination accuracy is improved.
  • the threshold value set according to the temperature state of the electric actuator when the engine is started is set to be lower as the temperature state increases, or The control apparatus for a variable valve timing mechanism according to any one of (a) to (g).
  • the threshold value serving as a reference for determining whether or not to limit the drive of the variable valve timing mechanism can be set according to the temperature state of the electric actuator at the time of engine start, the electric actuator has a heat resistance limit. The frequency of limiting the driving of the variable valve timing mechanism is reduced when the overheat protection is not required so as not to exceed.
  • the drive of the electric actuator is limited to stop the operation of the electric actuator, according to any one of claims 1 to 3 or (A) to (H).
  • Limiting the driving of the electric actuator is a reduction of an operation amount to such an extent that the electric actuator does not stop its operation, or (a) to (h) The control apparatus of the variable valve timing mechanism as described in any one of 1).
  • Such a configuration is effective when it is desired to perform the function of the variable valve timing mechanism while implementing overheat protection of the electric actuator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

　可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）のカム位相を変更するアクチュエータのエンジン始動時からの操作量履歴に基づいて遂次演算される統計値と、所定の閾値と、の大小関係を判定した判定結果に基づいて、アクチュエータの過熱保護のためのＶＴＣ駆動制限を実施するか否かを判定する。閾値は、エンジン始動時におけるアクチュエータの温度状態により異なる。エンジン始動時におけるアクチュエータ内部の雰囲気温度が所定温度以上である場合、アクチュエータの耐熱限界から許容される統計値は低くなるので、閾値を相対的に低い値に設定する。雰囲気温度が所定温度未満である場合、アクチュエータの耐熱限界から許容される統計値は高くなるので、閾値を相対的に高い値に設定する。これにより、アクチュエータの過熱保護が不要な場合に、ＶＴＣの駆動を制限する頻度を低減する。

Description

可変バルブタイミング機構の制御装置
　本発明は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブタイミング（開閉タイミング）を変更する、可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）の制御装置に関する。
　エンジン運転状態に応じてバルブタイミングを変更するため、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を電動アクチュエータの駆動により変化させるＶＴＣの制御装置として、例えば、特許文献１に記載されるように、電動アクチュエータの操作量履歴に基づいてＶＴＣの駆動を制限し、電動アクチュエータの過熱を抑制する技術が提案されている。
特許第４６４１９８６号
　しかしながら、電動アクチュエータが過熱状態にあるか否かは、エンジンを始動してからの電動アクチュエータの操作量による自己発熱のみならず、エンジン始動時における電動アクチュエータの温度状態からも影響を受けるため、かかる温度状態を考慮せずに、電動アクチュエータが過熱状態であるか否かを判断すると、電動アクチュエータの過熱保護に不要な場合においてもＶＴＣの駆動を制限してしまい、ＶＴＣの応答性低下を招いてエンジン性能を低下させるおそれがある。
　そこで、本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、電動アクチュエータの過熱保護とＶＴＣによるエンジン性能確保との両立性を向上させた、ＶＴＣの制御装置を提供することを目的とする。
　このため、本発明に係る可変バルブタイミング機構の制御装置は、電動アクチュエータによりカム位相を変更するものであることを前提として、エンジンを始動したときの電動アクチュエータの温度状態に応じて設定される閾値と、エンジンを始動してからの電動アクチュエータの操作量の履歴と、に基づいて、電動アクチュエータの駆動を制限している。
　本発明の可変バルブタイミング機構の制御装置によれば、電動アクチュエータの過熱保護とＶＴＣによるエンジン性能確保との両立性を向上させることができる。
車両用エンジンシステムの一例を示す構成図である。 ＶＴＣの一例についての詳細を示す斜視図である。 制御プログラムのメインルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン始動時制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。 あるエンジン始動時温度におけるＶＴＣ駆動制限範囲を示す概念図である。 別のエンジン始動時温度におけるＶＴＣ駆動制限範囲を示す概念図である。 エンジン通常時制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン停止時制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。 駆動時間に応じて変化するＶＴＣ駆動制限の閾値を示す概念図である。
　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、本実施形態に係るＶＴＣの制御装置が適用される、車両用エンジンのシステム構成の一例を示す。
［車両用エンジンのシステム］
　エンジン１０は、例えば、直列４気筒ガソリンエンジンであり、各気筒に吸気（吸入空気）を導入するための吸気管１２には、エンジン１０の負荷の一例としての吸気流量Ｑを検出する吸気流量センサ１４が取り付けられている。吸気流量センサ１４としては、例えば、エアフローメータなどの熱線式流量計を使用することができる。なお、エンジン１０の負荷としては、吸気流量Ｑに限らず、例えば、吸気負圧、過給圧力、スロットル開度、アクセル開度など、トルクと密接に関連する状態量を使用することができる。
　各気筒の燃焼室１６に吸気を導入する吸気ポート１８には、その開口を開閉する吸気弁２０が配設されている。吸気弁２０の吸気上流に位置する吸気管１２には、吸気ポート１８に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２２が取り付けられている。燃料噴射弁２２は、電磁コイルへの通電によって磁気吸引力が発生すると、スプリングによって閉弁方向に付勢されている弁体がリフトして開弁し、燃料を噴射する、電磁式の噴射弁である。燃料噴射弁２２には、その開弁時間に比例した燃料が噴射されるように、所定圧力に調圧された燃料が供給されている。
　燃料噴射弁２２から噴射された燃料は、吸気ポート１８と吸気弁２０との隙間を介して燃焼室１６に吸気と共に導入され、点火プラグ２４の火花点火によって着火燃焼し、その燃焼による圧力がピストン２６をクランクシャフト（図示省略）に向けて押し下げることで、クランクシャフトを回転駆動させる。
　また、燃焼室１６から排気を導出する排気ポート２８には、その開口を開閉する排気弁３０が配設され、排気弁３０が開弁することで、排気ポート２８と排気弁３０との隙間を介して、排気が排気管３２へと排出される。排気管３２には、触媒コンバータ３４が配設されており、排気中の有害物質は、触媒コンバータ３４によって無害成分に浄化された後、排気管３２の終端開口から大気中に放出される。ここで、触媒コンバータ３４としては、例えば、排気中のＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化水素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を同時に浄化する三元触媒を使用することができる。
　吸気弁２０を開閉駆動する吸気カムシャフト３６の端部には、クランクシャフトに対する吸気カムシャフト３６の回転位相を変化させることで、吸気弁２０のバルブタイミングを変更するＶＴＣ３８が取り付けられている。ＶＴＣ３８は、図２に示すように、クランクシャフトの回転駆動力を伝達するカムチェーンが巻き回されるカムスプロケット３８Ａと一体化され、減速機が内蔵された電動モータ３８Ｂ（電動アクチュエータ）により、カムスプロケット３８Ａに対して吸気カムシャフト３６を相対回転させることで、バルブタイミングを進角又は遅角させる。ここで、図２において符号３８Ｃで示すものは、電動モータ３８Ｂへ電力を供給するハーネスを接続するためのコネクタである。
　なお、ＶＴＣ３８は、吸気弁２０に限らず、吸気弁２０及び排気弁３０の少なくとも一方に備え付けられていればよい。
　燃料噴射弁２２，点火プラグ２４及びＶＴＣ３８は、マイクロコンピュータを内蔵した電子制御装置４０によって制御される。電子制御装置４０は、各種センサからの信号を入力し、予め記憶された制御プログラムに従って、燃料噴射弁２２，点火プラグ２４及びＶＴＣ３８の各操作量を決定し出力する。燃料噴射弁２２による燃料噴射制御においては、例えば、各気筒の吸気行程に合わせて個別の燃料噴射を行う、いわゆる「シーケンシャル噴射制御」が行われる。なお、ＶＴＣ３８の制御は、電子制御装置４０とは異なる別体の電子制御装置で行うようにしてもよい。
　電子制御装置４０には、吸気流量センサ１４の信号に加え、エンジン１０の冷却水温度（水温）Ｔｗを検出する水温センサ４２、エンジン１０の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ４４、クランクシャフトの回転角度（基準位置からの角度）θCRKを検出するクランク角度センサ４６、吸気カムシャフト３６の回転角度θCAMを検出するカム角度センサ４８の各信号が入力される。また、電子制御装置４０には、スタータスイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号を入力可能なように、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークを介して、エンジン１０を電子制御するエンジン制御装置５０と接続されている。なお、吸気流量Ｑ，水温Ｔｗ，回転速度Ｎｅ，クランクシャフトの回転角度θCRK及び吸気カムシャフト３６の回転角度θCAMは、各センサから読み込む代わりに、エンジン制御装置５０から読み込むようにしてもよい。
　電子制御装置４０は、後述するＶＴＣ３８の制御に加え、次のように、燃料噴射弁２２及び点火プラグ２４を制御する。即ち、電子制御装置４０は、吸気流量センサ１４及び回転速度センサ４４から吸気流量Ｑ及び回転速度Ｎｅを夫々読み込み、これら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算出する。また、電子制御装置４０は、水温センサ４２から水温Ｔｗを読み込み、基本燃料噴射量を水温Ｔｗなどで補正した燃料噴射量を算出する。そして、電子制御装置４０は、エンジン運転状態に応じたタイミングで、燃料噴射量に応じた燃料を燃料噴射弁２２から噴射し、点火プラグ２４を適宜作動させて燃料と吸気との混合気を着火燃焼させる。このとき、電子制御装置４０は、図示省略の空燃比センサから空燃比を読み込み、排気中の空燃比が理論空燃比に近づくように、燃料噴射弁２２をフィードバック制御する。
　次に、電子制御装置４０が制御プログラムに従って実行するＶＴＣ３８の制御処理内容について説明する。
［制御プログラムによる制御処理］
（メインルーチン）
　図３は、電子制御装置４０の作動中に、電子制御装置４０がΔｔごとに繰り返し実行する制御プログラムのメインルーチンの一例を示す。
　ステップ１０１（図では「Ｓ１０１」と略記する。以下同様。）では、電子制御装置４０が、例えば、エンジン制御装置５０からスタータスイッチの信号を読み込み、これがＯＦＦからＯＮに変化したか否かを介して、エンジン１０の始動指令があったか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、エンジン１０の始動指令があったと判定すれば処理をステップ１０２へと進める一方（Ｙｅｓ）、エンジン１０の始動指令がないと判定すれば処理をステップ１０４へと進める（Ｎｏ）。
　ステップ１０２では、エンジンの運転状態を示す運転状態フラグＦを、エンジン１０の始動を意味する１に設定する（Ｆ＝１）。
　ステップ１０３では、電子制御装置４０が、エンジン始動時の制御を行うサブルーチン（詳細については後述する）を実行する。
　ステップ１０４では、電子制御装置４０が、例えば、エンジン制御装置５０からスタータスイッチの信号を読み込み、これがＯＮからＯＦＦに変化したか否かを介して、エンジン１０の停止指令があったか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、エンジン１０の停止指令があったと判定すれば処理をステップ１０５へと進める一方（Ｙｅｓ）、エンジン１０の停止指令がないと判定すれば処理をステップ１０７へと進める（Ｎｏ）。
　ステップ１０５では、運転状態フラグＦを、エンジン１０の停止を意味する０に設定する（Ｆ＝０）。
　ステップ１０６では、電子制御装置４０が、エンジン停止時の制御を行うサブルーチン（詳細については後述する）を実行する。
　ステップ１０７では運転状態フラグＦの値が０あるいは１であるかを判定する。
　Ｆ＝１であると判定すれば、エンジン１０の始動が開始されたので、処理をステップ１０８へ進める一方（Ｆ＝１）、Ｆ＝０であると判定すれば、エンジン１０の停止が開始されたので、ステップ１０８を実行することなく本メインルーチンを終了する。
　ステップ１０８では、電子制御装置４０が、通常時の制御、即ち、エンジン停止時又はエンジン始動時の制御ではない、エンジン稼働中の制御を行うサブルーチン（詳細については後述する）を実行する。
　かかるメインルーチンによれば、エンジン停止指令があった場合には、エンジン停止時の制御が実行され、エンジン始動指令があった場合には、エンジン始動時の制御が実行される。また、エンジン停止指令又はエンジン始動指令がない場合には、運転状態フラグＦの値に応じて、エンジン稼働中の通常時の処理が実行される。
（エンジン始動時の制御を行うサブルーチン）
　図４は、電子制御装置４０が実行する、エンジン始動時の制御を行うサブルーチンの一例を示す。
　ステップ２０１では、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα以上であるか否かを判定し、電動モータ３８Ｂ内部の温度状態を判断する。
　電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度を実測するのが困難である場合には、電子制御装置４０は、電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度を様々な方法により推定し、推定した雰囲気温度に基づいて、本ステップの判定を行う。
　雰囲気温度の推定方法としては、例えば、本ステップを行う前に最後にステップ１０４でエンジン停止指令信号があったと判定されたときから本サブルーチンの直前にステップ１０１でエンジン始動指令信号があったと判定されたときまで、すなわち、本サブルーチンを実行する直前までエンジン１０が停止していた停止時間（以下、「前回停止時間」という）の水温Ｔｗや油温などのエンジン１０の温度状態の変化量に基づいて、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度を推定してもよい。この推定方法では、エンジン１０の温度状態の変化量が大きくなるほどエンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が低くなり、環境温度の変化量が小さくなるほどエンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が高くなると推定する。
　別の推定方法としては、例えば、内蔵するタイマにより前回停止時間を計測することにより、この前回停止時間に基づいてエンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度を推定してもよい。なお、電子制御装置４０に内蔵されるタイマは、車載バッテリからの常時給電によりエンジン１０が停止している状態でも作動するように構成される。この推定方法では、前回停止時間が長くなるほどエンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が低くなり、前回停止時間が短くなるほどエンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が高くなると推定する。
　さらに別の推定方法としては、例えば、前回停止時間中に電動モータ３８Ｂのコイル抵抗がどの程度変化したかを示す抵抗変化量に基づいて、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度を推定してもよい。この推定方法では、抵抗変化量が大きくなるほどエンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が低くなり、抵抗変化量が小さくなるほどエンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が高くなると推定する。
　雰囲気温度の推定方法には、前述のもの以外に、公知の様々な方法を採用することができ、また、これらの推定方法は、単独で、あるいは組み合わせて用いてもよい。
　雰囲気温度の推定精度を向上させるために、ＶＴＣ３８周囲の環境温度を考慮して、例えば、前記停止時間中における吸気温度の変化量に応じて、推定された雰囲気温度を補正してもよい。これに加えて、又はこれとは別に、本サブルーチンを実行する前に、最後にＶＴＣ３８を駆動したときのＶＴＣ３８の駆動時間における操作量履歴を考慮して、推定された雰囲気温度を補正してもよい。
　ステップ２０１において、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα以上であると判定された場合、ステップ２０２へ処理を進める（Ｙｅｓ）。一方、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα未満であると判定された場合、ステップ２０３へ処理を進める（Ｎｏ）。
　ステップ２０２では、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα以上と判定された場合において、ＶＴＣ３８の駆動を制限するか否かを判定するための基準となる閾値αを閾値αhiに設定する。なお、ＶＴＣ３８の駆動を制限するか否かを判定するＶＴＣ３８に対する駆動制限判定は、後述するように、通常時の制御を行うサブルーチンにおいて行われる。
　ここで、閾値αをαhiに設定する具体的方法について説明する。
　図５は、ＶＴＣ３８の駆動時間Ｓとこの駆動時間中における電動モータ３８Ｂの操作量の履歴に基づく統計量（以下、「操作量統計値」という）Ｐとで規定される座標系において、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα以上である場合に電動モータ３８Ｂの耐熱限界からＶＴＣ３８の駆動を制限する必要のある駆動制限範囲、換言すれば、ＶＴＣ３８の駆動を制限する必要のない非駆動制限範囲（図中の斜線部）を示している。
　操作量統計値Ｐは、例えば、電動モータ３８Ｂに印加するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティ比や、駆動電圧、駆動電流など、駆動時間中において遂次演算して得られた電動モータ３８Ｂの操作量の集合に、例えば、平均化、実効値化などの統計処理を施して得られる代表値である。
　電動モータ３８Ｂの耐熱限界となる操作量統計値Ｐは、駆動時間が長くなるにつれて小さくなる。駆動制限範囲と非駆動制限範囲とを画する閾値αとしては、例えば、車両に搭載された燃料タンクの容量などに基づいて、エンジンを連続して稼働させることができる最大時間をＶＴＣ３８の駆動時間としたときに、電動モータ３８Ｂの耐熱限界となる操作量統計値Ｐとすることができる。要するに、閾値αは、ＶＴＣ３８の駆動時間中に、電動モータ３８Ｂの耐熱限界を超えない操作量統計値Ｐの上限値であればよい。
　閾値αは、実験あるいはシミュレーションなどの解析結果に基づいて、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度と関連付けられた閾値マップとして、予めフラッシュＲＯＭなどに記憶されている。
　本実施形態の閾値マップにおいて、閾値αは、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα以上である場合、閾値αhiとして記憶されている。したがって、ステップ２０１で電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα以上であると判定された場合には、閾値マップを参照して閾値αhiを設定する。
　ステップ２０３では、電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα未満と判定された場合のＶＴＣ３８に対する駆動制限判定の閾値αを閾値αloに設定する。なお、閾値αloは、後述するように、通常時の制御を行うサブルーチンにおいて用いられる。
　閾値αをαloに設定する具体的方法は、前述の閾値αhiの設定の場合と同様であるが、閾値αが異なる理由について説明する。
　図６は、ＶＴＣ３８の駆動時間Ｓと操作量統計値Ｐとの座標系において、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα未満である場合のＶＴＣ３８の非駆動制限範囲（図中の斜線部分）を示している。
　図中の点線曲線は、図５における電動モータ３８Ｂの耐熱限界となる操作量統計値Ｐを示しているが、図５に比べると図６の方が、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度低下によって余裕が生まれた分、耐熱限界に対して許容できる操作量統計値Ｐが各駆動時間において上昇する。したがって、閾値αもαhi（図中の点線直線）からαloへ上昇して、非駆動制限範囲が広くなる、すなわち、駆動制限範囲が狭くなる。
　本実施形態の閾値マップにおいて、閾値αは、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα未満である場合、閾値αloとして記憶されている。したがって、ステップ２０１で電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα未満であると判定された場合には、閾値マップを参照して閾値αloを設定する。
　かかるエンジン始動時のサブルーチンによれば、まず、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の温度状態を判断しているので、ＶＴＣ３８の駆動を制限するか否かを判定するための基準となる閾値αを、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度に応じて、設定することができる。
（通常時の制御を行うサブルーチン）
　図７は、電子制御装置４０が実行する、通常時の制御を行うサブルーチンの一例を示す。なお、ステップ１０５において、フラグＦが０から１に変化した後、すなわち、エンジン１０の停止指令があってから再び始動指令があった場合、最初に本サブルーチンを実行するときには、後述する電動モータ３８Ｂの操作量履歴は初期化されているものとする。
　ステップ３０１では、電子制御装置４０が、エンジン運転状態に応じたＶＴＣ３８の目標角度を演算する。即ち、電子制御装置４０は、吸気流量センサ１４，水温センサ４２及び回転速度センサ４４から、吸気流量Ｑ，水温Ｔｗ及び回転速度Ｎｅを夫々読み込む。そして、電子制御装置４０は、例えば、水温ごとに回転速度及び吸気流量に応じた目標角度が設定されたテーブルを参照し、水温Ｔｗ，回転速度Ｎｅ及び吸気流量Ｑに応じた目標角度を求める。
　ステップ３０２では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の実角度（基準位置からの実際の角度）を演算する。即ち、電子制御装置４０は、クランク角度センサ４６及びカム角度センサ４８から、クランクシャフトの回転角度θCRK及び吸気カムシャフト３６の回転角度θCAMを夫々読み込む。そして、電子制御装置４０は、例えば、吸気カムシャフト３６の回転角度θCAMからクランクシャフトの回転角度θCRKを減算することで、進角側を正値とした、ＶＴＣ３８の実角度を求める。
　ステップ３０３では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の目標角度と実角度との偏差に基づいて、電動モータ３８Ｂの操作量を演算する。演算された電動モータ３８Ｂの操作量は、遂次内蔵するＲＡＭ（Random Access Memory）などに操作量履歴として記憶されていく。操作量履歴は、エンジン１０の始動後、本ステップにおける操作量の記憶により遂次更新されていくが、エンジン１０の停止指令があったとき、又は、再度、エンジン１０の始動指令があったときには消去される。例えば、記憶された操作量履歴は、ステップ１０５においてフラグＦが０に設定されたとき、あるいは、ステップ１０２においてフラグＦが１に設定されたとき、のいずれか一方又は両方において消去されてもよい。
　ステップ３０４では、ステップ３０３で毎回演算され記憶された操作量履歴に基づいて、電動モータ３８Ｂの操作量統計値Ｐを演算する。
　例えば、操作量統計値Ｐが、操作量履歴における操作量の集合を平均化した値であるとすると、電動モータ３８Ｂの操作量を電動モータ３８Ｂに印加するＰＷＭ信号のデューティ比Ｄとして、フラグＦが０から１に変化した後、本サブルーチンの実行を開始してｎ回目の操作量履歴が｛Ｄ1，Ｄ２，…，Ｄk，…，Ｄn｝である場合、操作量統計値Ｐは、Ｐ＝（Ｄ1＋Ｄ２＋…＋Ｄk＋…＋Ｄn）／ｎなる式により演算される。
　また、操作量統計値Ｐが、操作量履歴における操作量の集合を実効値化した値であるとすると、電動モータ３８Ｂの操作量を駆動電流Ｉとして、フラグＦが０から１に変化した後、本サブルーチンの実行を開始してｎ回目の操作量履歴が｛Ｉ1，Ｉ２，…，Ｉk，…，Ｉn｝である場合、操作量統計値Ｐは、Ｐ＝｛（Ｉ1 2＋Ｉ2 2＋…＋Ｉk 2＋…＋Ｉn 2）／ｎ｝1/2なる式により演算される。
　ステップ３０５では、操作量統計値Ｐが閾値α未満であるか否かを判定する。ここで閾値αは、前述のように、エンジン始動時の制御を行うサブルーチンで設定された閾値αhi又は閾値αloのうちいずれか一方を用いる。
　操作量統計値Ｐが閾値α未満であると判定された場合にはステップ３０６へ進み（Ｙｅｓ）、一方、操作量統計値Ｐが閾値α以上であると判定された場合にはステップ３０８へ進む（Ｎｏ）。
　ステップ３０６では、前ステップにおいて、操作量統計値Ｐが駆動制限範囲の下限である閾値α未満であると判定されたため、ＶＴＣ３８の駆動を制限する必要がないので、ステップ３０３で演算された電動モータ３８Ｂの操作量をそのまま電動モータ３８Ｂへ出力する。
　ステップ３０７では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の実角度が目標角度に到達したか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、実角度が目標角度に到達したと判定すれば処理を終了させる一方（Ｙｅｓ）、実角度が目標角度に到達していないと判定すれば処理をステップ３０２へと戻す（Ｎｏ）。
　ステップ３０８では、ステップ３０５において、操作量統計値Ｐが駆動制限範囲の下限である閾値α以上であると判定されたため、ＶＴＣ３８の駆動を制限すべく、ステップ３０３で演算された電動モータ３８Ｂの操作量を補正して、補正した操作量を電動モータ３８Ｂへ出力する。
　具体的には、例えば、電動モータ３８Ｂの耐熱保護を最優先する場合、電動モータ３８Ｂの操作量を０に補正してもよい。また、ＶＴＣ３８の機能発揮を重視する場合には、電動モータ３８Ｂの操作量をステップ３０３で演算された操作量よりも小さくして出力してもよい。
　また、このように補正された補正操作量は、本ステップにおいて操作量を補正した後、直ちに出力されてもよい。
　あるいは、補正操作量は、操作量を補正してから所定時間が経過した後、所定時間が経過するとともにエンジン回転速度が所定回転速度に達した後、所定時間が経過するとともにエンジン回転速度が所定回転速度に達した後、ＶＴＣ３８の実角度が所定角度に到達した後、エンジン１０の油温若しくは水温が所定温度に到達した後、エンジン１０の油温若しくは水温が所定温度に到達するまで、メインルーチンの実行回数が所定回数に到達した後、又は、メインルーチンの実行回数が所定回数に到達するまで出力されてもよい。
　ステップ３０９では、電動モータ３８Ｂの操作量履歴を修正する。
　具体的には、ステップ３０３において演算され操作量履歴に記憶された電動モータ３８Ｂの操作量を、ステップ３０８において補正した操作量に置き換えて記憶し直す。このようにするのは、ＶＴＣ３８の駆動を制限しても操作量統計値Ｐが低下せず、駆動の制限が解除されなくなるおそれがあるためである。
　かかる通常時の制御によれば、ＶＴＣ３８が、エンジン運転状態に応じた目標角度に制御される。このため、エンジン運転状態に応じた目標角度を適切に設定することで、例えば、応答性，トルク，燃費などを向上させることができる。
　また、ＶＴＣ３８の駆動を制限するか否かを判定するための基準となる閾値αを、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂの温度状態に応じて設定しているので、電動モータ３８Ｂが耐熱限界を超えないようにする過熱保護が不要な場合にＶＴＣの駆動を制限する頻度が低減する。したがって、電動モータ３８Ｂの過熱保護とＶＴＣ３８によるエンジン性能確保との両立性を向上させることができる。
（エンジン停止時の制御を行うサブルーチン）
　図８は、電子制御装置４０が実行する、エンジン停止時の制御を行うサブルーチンの一例を示す。
　ステップ４０１では、電子制御装置４０が、例えば、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）から制御値を読み出すことで、エンジン１０を始動するのに必要なバルブタイミングとなるＶＴＣ３８の目標角度を演算する。
　ステップ４０２では、電子制御装置４０が、ステップ３０２と同様な方法で、ＶＴＣ３８の実角度を演算する。
　ステップ４０３では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の目標角度と実角度との偏差に基づいて、ＶＴＣ３８の操作量（例えば、電動モータ３８Ｂを駆動するパルス幅変調信号のデューティ比、駆動電圧、又は実効電流など）を演算する。
　ステップ４０４では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の操作量をアクチュエータとしての電動モータ３８Ｂに出力する。
　ステップ４０５では、電子制御装置４０が、ＶＴＣ３８の実角度が目標角度に到達したか否かを判定する。そして、電子制御装置４０は、実角度が目標角度に到達したと判定すれば、本サブルーチンンを終了する一方（Ｙｅｓ）、実角度が目標角度に到達していないと判定すれば処理をステップ４０２へと戻す（Ｎｏ）。
　かかるエンジン停止時の制御によれば、ＶＴＣ３８が、エンジン１０の始動に適した目標角度まで変更される。また、本サブルーチンでは、前述した通常時の制御を行うサブルーチンと異なり、ＶＴＣ３８の駆動を制限する処理を行っていない。このため、エンジン１０を再始動する場合に、エンジン１０の始動性を確保することができる。
　なお、本サブルーチンは、エンジン停止時の制御として行ったが、エンジン停止時ではなくエンジン始動時の制御として行ってもよい。この場合でも、ＶＴＣ３８の駆動を制限する処理は行わないことにより、エンジン１０の始動性を確保する。また、このようなエンジン始動時の制御において、電動モータ３８Ｂの操作量を演算するたびにＲＡＭなどに記憶していき、操作量履歴を更新する。これにより、エンジン始動時の制御に引き続き実行される通常時の制御において、ＶＴＣ３８の駆動を制限する必要があるか否かの判断の正確性を向上させることができる。
　前述の実施形態のうちエンジン始動時の制御を行うサブルーチンにおいて、閾値αは、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα以上と判定された場合のαhiと、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度が所定温度Ｔα未満と判定された場合のαloと、の２つの値に設定可能であったが、これに限定されない。すなわち、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度を、３つ以上の温度領域に分類することにより、各分類について、異なる閾値を設定してもよい。
　また、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度を段階的に分類して、それぞれの温度領域について閾値を設定するのではなく、雰囲気温度の変化とともに閾値も連続的に変化するようにしてもよい。
　前述の実施形態において、閾値αは、エンジン始動時の制御を行うサブルーチンにおいて、エンジン始動時における電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度に応じて設定される一定値として説明したが、駆動時間に応じて変化させるようにしてもよい。
　例えば、エンジン始動時の制御を行うサブルーチンにおいて、エンジン始動時の電動モータ３８Ｂ内部の雰囲気温度を推定し、図９に示すように、この雰囲気温度に応じた電動モータ３８Ｂの耐熱限界に従って、例えば、メインルーチンの実行間隔Δｔごとなど、駆動時間Ｓに対して、閾値αがα1，α2，α3，α4，α5…と関連付けられた閾値マップを参照することにより、駆動時間Ｓに応じた閾値αを設定することができる。
　このようにすれば、電動モータ３８Ｂの過熱保護が不要な場合にＶＴＣの駆動を制限する頻度がさらに低減する。したがって、電動モータ３８Ｂの過熱保護とＶＴＣ３８によるエンジン性能確保との両立性をさらに向上させることができる。
　ここで、前記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
　（イ）前記エンジンを始動したときの前記電動アクチュエータの温度状態に応じて設定される閾値と、前記エンジンを始動してからの前記電動アクチュエータの操作量の履歴に応じた統計値と、の大小関係を判定し、前記統計値が前記閾値を超えたと判定された場合に前記電動アクチュエータの駆動を制限することを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御装置。
　かかる構成によれば、エンジン始動時における電動アクチュエータの温度状態に応じて、可変バルブタイミング機構の駆動を制限するか否かを判定するための基準となる閾値を設定して、電動アクチュエータの操作量履歴に基づく統計値が閾値を超えないか否かを判定しているので、電動アクチュエータが耐熱限界を超えないようにする過熱保護が不要な場合に可変バルブタイミング機構の駆動を制限する頻度が低減する。
　（ロ）前記電動アクチュエータの駆動を制限することは、前記閾値と前記統計値との大小関係の判定後、所定期間経過後に行われることを特徴とする（イ）に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
　かかる構成によれば、エンジン始動を優先したい場合などに有効となる。
　（ハ）前記エンジンの温度状態の変化量は、前記エンジンが停止していた停止時間の水温の変化量に基づいて推定されることを特徴とする請求項３に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
　かかる構成によれば、電動アクチュエータの温度状態を実測することが困難である場合でも、電動アクチュエータの温度状態を判断することができる。
　（ニ）前記エンジンの温度状態の変化量は、前記エンジンが停止していた停止時間の油温の変化量に基づいて推定されることを特徴とする請求項３に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
　かかる構成によれば、電動アクチュエータの温度状態を実測することが困難である場合でも、電動アクチュエータの温度状態を判断することができる。
　（ホ）前記エンジンの温度状態の変化量は、前記エンジンが停止していた停止時間に基づいて推定されることを特徴とする請求項３に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
　かかる構成によれば、電動アクチュエータの温度状態を実測することが困難である場合でも、電動アクチュエータの温度状態を判断することができる。
　（ヘ）前記エンジンを始動するときの前記電動アクチュエータの温度状態は、さらに、前記エンジンが前回稼働していた時間中における前記電動アクチュエータの操作量の履歴に基づいて推定されることを特徴とする請求項３、又は（イ）～（ホ）のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
　かかる構成によれば、エンジンが停止している間におけるエンジンの温度状態の変化量に加えて、エンジンが前回可動している時間中における電動アクチュエータの操作量の履歴に基づいて、エンジンが始動するときの電動アクチュエータの温度状態を推定することができ、判断の精度が向上する。
　（ト）前記エンジンが始動するときの前記電動アクチュエータの温度状態は、さらに、前記エンジンが停止したときと前記エンジンが始動したときの前記エンジンの吸気温度の変化量に基づいて推定されることを特徴とする請求項３、又は（イ）～（ホ）のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
　かかる構成によれば、エンジンが停止している間におけるエンジンの温度状態の変化に加えて、エンジンが停止したときとエンジンが始動したときのエンジンの吸気温度の変化量に基づいて、エンジンが始動するときの電動アクチュエータの温度状態を推定することができ、判断の精度が向上する。
　（チ）前記エンジンを始動したときの前記電動アクチュエータの温度状態に応じて設定される閾値は、前記温度状態の上昇に従って低く設定されることを特徴とする請求項１～請求項３、又は、（イ）～（ト）のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
　かかる構成によれば、エンジン始動時における電動アクチュエータの温度状態に応じて、可変バルブタイミング機構の駆動を制限するか否かを判定するための基準となる閾値を設定できるので、電動アクチュエータが耐熱限界を超えないようにする過熱保護が不要な場合に可変バルブタイミング機構の駆動を制限する頻度が低減する。
　（リ）前記電動アクチュエータの駆動を制限することは、前記電動アクチュエータの動作の停止であることを特徴とする請求項１～請求項３、又は（イ）～（チ）のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
　かかる構成によれば、電動アクチュエータの過熱保護を最優先にする場合に有効である。
　（ヌ）前記電動アクチュエータの駆動を制限することは、前記電動アクチュエータが動作を停止しない程度の操作量の低減であることを特徴とする請求項１～請求項３、又は（イ）～（チ）のいずれか１つに記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
　かかる構成によれば、電動アクチュエータの過熱保護を実施しつつ、可変バルブタイミング機構の機能も発揮させたい場合に有効である。
　　１０　エンジン
　　３６　吸気カムシャフト
　　３８　ＶＴＣ（可変バルブタイミング機構）
　　３８Ｂ　電動モータ
　　４０　電子制御装置

Claims (13)

  1. 　電動アクチュエータによりカム位相を変更する可変バルブタイミング機構の制御装置であって、
    　エンジンを始動したときの前記電動アクチュエータの温度状態に応じて設定される閾値と、前記エンジンを始動してからの前記電動アクチュエータの操作量の履歴と、に基づいて、前記電動アクチュエータの駆動を制限することを特徴とする可変バルブタイミング機構の制御装置。
  2. 　前記制御装置は、前記エンジンを始動させるときに、前記エンジンを始動させるのに必要なバルブタイミングとなるように前記カム位相を変更する場合、前記電動アクチュエータの駆動を制限せず、前記エンジンが始動したときにはじめて、前記閾値と前記操作量の履歴とに基づいて前記電動アクチュエータの駆動を制限することを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
  3. 　前記エンジンを始動したときの前記電動アクチュエータの温度状態は、前記エンジンが停止している間における前記エンジンの温度状態の変化に基づいて推定されることを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
  4. 　前記エンジンの温度状態の変化は、前記エンジンが停止していた停止期間における水温の変化量に基づいて推定されることを特徴とする請求項３に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
  5. 　前記エンジンの温度状態の変化は、前記エンジンが停止していた停止時間における油温の変化量に基づいて推定されることを特徴とする請求項３に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
  6. 　前記エンジンの温度状態の変化は、前記エンジンが停止していた停止時間に基づいて推定されることを特徴とする請求項３に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
  7. 　前記制御装置は、前記閾値と、前記操作量の履歴から演算された統計値と、の大小関係を判定した判定結果に基づいて、前記電動アクチュエータの駆動を制限することを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
  8. 　前記制御装置は、前記大小関係を判定してから所定時間経過後に、前記電動アクチュエータの駆動を制限することを特徴とする請求項７に記載の可変バルブタイミングの制御装置。
  9. 　前記エンジンを始動したときの前記電動アクチュエータの温度状態は、前記エンジンが停止していた間における前記エンジンの温度状態の変化と、前記エンジンが停止するまで稼働していた時間における前記電動アクチュエータの操作量の履歴と、に基づいて推定されることを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
  10. 　前記エンジンを始動したときの前記電動アクチュエータの温度状態は、前記エンジンが停止している間における前記エンジンの温度状態の変化と、前記エンジンが停止してから次に前記エンジンが始動するまでの前記エンジンの吸気温度の変化量と、に基づいて推定されることを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
  11. 　前記閾値は、前記電動アクチュエータの内部の雰囲気温度が上昇するに従って低く設定されることを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
  12. 　前記制御装置は、前記電動アクチュエータの動作を停止させることで、前記電動アクチュエータの駆動を制限することを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
  13. 　前記制御装置は、前記電動アクチュエータの動作が停止しない程度に操作量を低減させることで、前記電動アクチュエータの駆動を制限することを特徴とする請求項１に記載の可変バルブタイミング機構の制御装置。
PCT/JP2014/074561 2013-09-20 2014-09-17 可変バルブタイミング機構の制御装置 WO2015041251A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-195265 2013-09-20
JP2013195265A JP2015059550A (ja) 2013-09-20 2013-09-20 可変バルブタイミング機構の制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015041251A1 true WO2015041251A1 (ja) 2015-03-26

Family

ID=52688898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/074561 WO2015041251A1 (ja) 2013-09-20 2014-09-17 可変バルブタイミング機構の制御装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2015059550A (ja)
WO (1) WO2015041251A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3502446A1 (en) * 2017-12-19 2019-06-26 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Temperature estimation device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006226155A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Denso Corp 過給アシスト制御システム
JP2009085146A (ja) * 2007-10-01 2009-04-23 Hitachi Ltd 可変動弁機構の制御装置
JP2009167885A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Mazda Motor Corp 内燃機関の制御方法及び装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4106201B2 (ja) * 2001-06-21 2008-06-25 株式会社日立製作所 エンジンの可変バルブ装置
JP4600379B2 (ja) * 2006-10-06 2010-12-15 株式会社デンソー バルブタイミング調整装置
JP5020766B2 (ja) * 2007-10-01 2012-09-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の可変動弁装置
JP2009115036A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Toyota Motor Corp 可変動弁機構の制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006226155A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Denso Corp 過給アシスト制御システム
JP2009085146A (ja) * 2007-10-01 2009-04-23 Hitachi Ltd 可変動弁機構の制御装置
JP2009167885A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Mazda Motor Corp 内燃機関の制御方法及び装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3502446A1 (en) * 2017-12-19 2019-06-26 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Temperature estimation device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015059550A (ja) 2015-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6082215B2 (ja) 可変バルブタイミング機構の制御装置
KR100269842B1 (ko) 내연기관의 배기 정화장치(Exhaust purifier for internal combustion engine)
US9133811B2 (en) Method and apparatus for controlling start-up of internal combustion engine
US20060102127A1 (en) Start controller for internal combustion engine
US9708986B2 (en) Method and apparatus for controlling start-up of internal combustion engine
US5881552A (en) Control system for internal combustion engines and control system for vehicles
US10704519B2 (en) Control device of hybrid vehicle
KR102023150B1 (ko) 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 장치 및 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 방법
JP2003148206A (ja) 内燃機関の制御装置
EP2218891A1 (en) Temperature Control Device for Catalyst
KR102039564B1 (ko) 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 장치 및 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 방법
JP2008232961A (ja) センサ加熱制御装置及びセンサ情報取得装置及びエンジン制御システム
US20140216020A1 (en) Warm-up system for exhaust system of internal combustion engine
JP4458256B2 (ja) 内燃機関の始動制御装置
WO2015041251A1 (ja) 可変バルブタイミング機構の制御装置
JP2009216051A (ja) 内燃機関のブローバイガス還元装置
JP2009121298A (ja) 内燃機関用スロットルバルブの凍結防止制御方法
JP2016223392A (ja) エンジンの制御装置
JP2009024496A (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
JP3994755B2 (ja) 内燃機関停止時の点火装置制御方法
JP6658251B2 (ja) 内燃機関装置
JP2016070125A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2024021126A (ja) 可変バルブタイミング機構の制御装置
JP5515791B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2007327356A (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14845269

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14845269

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1