JP2007132188A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the reduction of a cranking rotating speed due to the concurrent drive of an electric actuator for a variable valve train during cranking with a starter motor. <P>SOLUTION: The amount of intake air is controlled with variable control of the lift operating angle of an intake valve. When the lift operating angle is controlled to be greater during stopping an engine, the lift operating angle needs to be reduced to a target value corresponding to a cooling water temperature at the time of starting. In this case, the variable valve train receives valve spring reaction in the direction of reducing the lift operating angle and so the electric actuator is driven only in a period when the intake valve of any cylinder is lifted. With the intermittent drive of the actuator, the lift operating angle gradually approximates the target value. Furthermore, by reducing the load of the electric actuator, the reduction of a cranking rotating speed due to the starter motor is suppressed to improve startability. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、機関始動時の制御を行う内燃機関の制御装置、特に、吸気弁のバルブリフト特性を可変制御可能な可変動弁装置によって吸入空気量の制御を達成するようにした内燃機関における制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that performs control at the time of starting the engine, and in particular, control in an internal combustion engine that achieves control of the intake air amount by a variable valve device that can variably control the valve lift characteristics of the intake valve. Relates to the device.

ガソリン機関の負荷制御として、吸気通路中に設けたスロットル弁の開度制御によって吸気量を制御する一般的な方式では、特にスロットル弁開度の小さな中低負荷時におけるポンピングロスが大きい、という問題がある。これに対し、吸気弁の開閉時期やリフト量を変化させることで、スロットル弁に依存せずに吸気量を制御しようとする試みが以前からなされており、この技術を利用して、ディーゼル機関と同様に吸気系にスロットル弁を具備しないいわゆるスロットルレスの構成を実現することが提案されている。   As a load control of a gasoline engine, a general method of controlling the intake air amount by controlling the opening of a throttle valve provided in an intake passage has a problem that a pumping loss is large especially at a medium to low load with a small throttle valve opening. There is. On the other hand, attempts have been made to control the intake air amount without depending on the throttle valve by changing the opening and closing timing and lift amount of the intake valve. Similarly, it has been proposed to realize a so-called throttle-less configuration in which the intake system is not provided with a throttle valve.

特許文献１は、本出願人が先に提案した吸気弁の可変動弁装置を示しており、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小可能な第１可変動弁機構（リフト・作動角可変機構）と、作動角の中心角を連続的に遅進させることが可能な第２可変動弁機構（位相可変機構）と、を備え、両者を独立して制御することにより、種々のリフト特性に可変制御し得る技術が開示されている。この種の可変動弁機構によれば、スロットル弁の開度制御に依存せずにシリンダ内に流入する空気量を可変制御することが可能であり、特に負荷の小さな領域において、いわゆるスロットルレス運転ないしはスロットル弁の開度を十分に大きく保った運転を実現でき、ポンピングロスの大幅な低減が図れる。そして、特許文献１の装置では、アイドル運転時には、バルブリフト量を微小量とすることで、吸入空気量を精度良く制御するようにしている。   Patent Document 1 shows a variable valve operating apparatus for an intake valve previously proposed by the present applicant, and a first variable valve mechanism that can simultaneously increase and decrease the lift and operating angle of the intake valve simultaneously ( A lift / operating angle variable mechanism) and a second variable valve mechanism (phase variable mechanism) capable of continuously delaying the central angle of the operating angle, and controlling both independently A technique that can be variably controlled to various lift characteristics is disclosed. According to this type of variable valve mechanism, it is possible to variably control the amount of air flowing into the cylinder without depending on the opening degree control of the throttle valve, and so-called throttleless operation, particularly in a small load region. Or, the operation with the throttle valve opening kept sufficiently large can be realized, and the pumping loss can be greatly reduced. In the device of Patent Document 1, the intake air amount is accurately controlled by setting the valve lift amount to a minute amount during idle operation.

また特許文献２には、同様の可変動弁機構を備えた内燃機関において、機関停止の際にアイドル相当の小リフト・作動角とすることで、次の始動の際のフリクションを小さくして始動を容易にすることが開示されている。
特開２００３−７４３１８号公報 特開２００２−８９３０３号公報 Further, in Patent Document 2, in an internal combustion engine equipped with a similar variable valve mechanism, when the engine is stopped, a small lift and operating angle corresponding to an idle is set to reduce the friction at the next start. Is disclosed.
JP 2003-74318 A JP 2002-89303 A

しかしながら、例えば、内燃機関の機械損失は機関温度条件によって大きく異なるため、実際の始動時（クランキング時）の要求空気量つまり最適なリフト・作動角は、一定ではなく、始動時の温度条件等によって大きく変わってしまう。従って、機関停止中（換言すればクランキング開始時点）のリフト・作動角をどのように設定しても、通常、クランキング時に、同時に、そのときの最適なリフト・作動角へ可変動弁機構を制御する必要が生じる。   However, for example, the mechanical loss of an internal combustion engine varies greatly depending on the engine temperature conditions. Therefore, the required air amount at the time of actual start (cranking), that is, the optimum lift / operating angle is not constant, the temperature condition at the start Will change greatly. Therefore, no matter how the lift / operating angle is set when the engine is stopped (in other words, at the start of cranking), the variable valve mechanism is usually set to the optimal lift / operating angle at the same time during cranking. Need to be controlled.

ここで、リフト・作動角を変化させる可変動弁機構のアクチュエータが電動モータ等の電動アクチュエータである場合に、スタータモータによるクランキング中に同時に電動アクチュエータへ車載のバッテリから電力が供給されると、スタータモータによるクランキング回転数が低下し、始動性の悪化を招来することがある。   Here, when the actuator of the variable valve mechanism that changes the lift and the operating angle is an electric actuator such as an electric motor, when power is supplied from the vehicle-mounted battery to the electric actuator simultaneously during cranking by the starter motor, The cranking rotation speed by the starter motor may decrease, leading to deterioration of startability.

この発明は、吸気弁のリフト・作動角の少なくとも一方を連続的に拡大・縮小可能な可変動弁機構を備え、この可変動弁機構により実現される吸気弁のリフト特性によって吸気量の制御が可能な内燃機関の制御装置において、内燃機関のクランキング中に、クランキング時の目標値へ向かう上記可変動弁機構の制御位置の変化を、吸気弁の開閉に応じて断続的に許可・禁止することを特徴としている。   The present invention includes a variable valve mechanism that can continuously expand and contract at least one of the lift and operating angle of the intake valve, and the intake air amount can be controlled by the lift characteristics of the intake valve realized by the variable valve mechanism. In a control device for an internal combustion engine that is possible, during cranking of the internal combustion engine, the change in the control position of the variable valve mechanism toward the target value at the time of cranking is intermittently permitted / prohibited according to the opening / closing of the intake valve It is characterized by doing.

より具体的には、上記可変動弁機構は、リフト特性を変化させる電動アクチュエータに、バルブスプリング反力に起因した反力がその制御位置に応じて作用する機械的な構成からなり、上記電動アクチュエータが断続的に駆動される。   More specifically, the variable valve mechanism has a mechanical configuration in which a reaction force caused by a valve spring reaction force acts on an electric actuator that changes lift characteristics in accordance with a control position thereof. Is driven intermittently.

より具体的な一つの態様では、複数気筒に共通の１つの電動アクチュエータを有しており、いずれかの気筒の吸気弁が開いている期間と全ての吸気弁が閉じている期間とに応じて、上記電動アクチュエータが断続的に駆動される。   In a more specific aspect, the electric actuator common to a plurality of cylinders is provided, and depending on the period during which the intake valve of any cylinder is open and the period during which all the intake valves are closed The electric actuator is driven intermittently.

例えば、現在の制御位置のリフト・作動角よりも目標値のリフト・作動角が小さい場合には、吸気弁の開期間に制御位置の変化を許可することが望ましい。   For example, when the lift / operation angle of the target value is smaller than the lift / operation angle of the current control position, it is desirable to allow the control position to change during the intake valve open period.

機械的な機構からなる可変動弁機構にあっては、一般にバルブスプリング反力がリフト・作動角を縮小する方向に作用する。従って、吸気弁の開期間に、可変動弁機構の電動アクチュエータをリフト・作動角の縮小方向に動かすようにすれば、バルブスプリング反力に補助されるため、電動アクチュエータの消費電力がより少なくなる。従って、スタータモータによるクランキング回転数の低下が抑制され、始動性が向上する。   In a variable valve mechanism comprising a mechanical mechanism, a valve spring reaction force generally acts in the direction of reducing the lift / operating angle. Therefore, if the electric actuator of the variable valve mechanism is moved in the direction of reduction of the lift / operating angle during the opening period of the intake valve, the power consumption of the electric actuator is reduced because it is assisted by the valve spring reaction force. . Accordingly, a decrease in cranking rotation speed due to the starter motor is suppressed, and startability is improved.

また、例えば、現在の制御位置のリフト・作動角よりも目標値のリフト・作動角が大きい場合には、吸気弁の閉期間に制御位置の変化を許可することが望ましい。   Further, for example, when the lift / operation angle of the target value is larger than the lift / operation angle of the current control position, it is desirable to permit the change of the control position during the intake valve closing period.

すなわち、リフト・作動角を拡大する方向に制御する場合には、吸気弁の開期間は、バルブスプリング反力に抗して電動アクチュエータを動かすことになるため、消費電力が大きい。吸気弁の閉期間であれば、相対的に消費電力が軽減し、クランキング回転数の低下が抑制される。   That is, in the case of controlling the lift / operating angle in the expanding direction, the electric actuator is moved against the valve spring reaction force during the open period of the intake valve, so that power consumption is large. If the intake valve is closed, the power consumption is relatively reduced, and the decrease in the cranking speed is suppressed.

また、リフト・作動角の変化の方向に拘わらず、内燃機関のいずれかの気筒が圧縮上死点近傍にある期間は制御位置の変化を禁止することが望ましい。すなわち、クランキング時には、圧縮上死点近傍においてスタータモータに加わる負荷が最大となるので、このときに電動アクチュエータを動かさないことで、消費電力が軽減し、クランキング回転数の低下が抑制される。   Regardless of the direction of change in lift and operating angle, it is desirable to prohibit the change in control position during the period when any cylinder of the internal combustion engine is in the vicinity of compression top dead center. That is, at the time of cranking, the load applied to the starter motor is maximized near the compression top dead center. Therefore, by not moving the electric actuator at this time, power consumption is reduced and a decrease in the cranking rotational speed is suppressed. .

この発明によれば、クランキング時に可変動弁機構の制御に消費されるエネルギに起因するクランキング回転数の低下を抑制することができ、かつ同時に、クランキング時に最適なリフト・作動角とすることができるので、始動性の向上が図れる。   According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the cranking rotation speed due to the energy consumed for the control of the variable valve mechanism at the time of cranking, and at the same time, the optimum lift / operation angle is set at the time of cranking. Therefore, startability can be improved.

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、この発明に係る内燃機関の制御装置のシステム構成を示す構成説明図であって、内燃機関１は、吸気弁３と排気弁４とを有し、かつ吸気弁３の動弁機構として、吸気弁３のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大・縮小させることが可能な第１可変動弁機構５および作動角の中心角を連続的に遅進させることが可能な第２可変動弁機構６を備えている。また、吸気通路７には、モータ等のアクチュエータにより開度が制御される電子制御スロットル弁２が設けられている。ここで、上記スロットル弁２は、吸気通路７内に、ブローバイガスの処理などのために必要な僅かな負圧（例えば−５０ｍｍＨｇ）を発生させる目的で設けられており、吸入空気量の調整は、高負荷域（第２制御領域）を除き、上記第１，第２可変動弁機構５，６により吸気弁３のリフト特性を変更することで行われる。すなわち、図２に概略を示すように、低〜中負荷領域においては、燃費向上のために、中心角を上死点寄り（設定値：大）とし、内部還流を促進するとともに、作動角はトルク要求に応じて徐々に大作動角（設定値：大）側にする。第１制御領域内では、吸気負圧（Boost）を所定値に保つように、スロットル弁開度ＴＶＯは、通常エンジン（可変動弁機構ではなくスロットル弁開度で吸入空気量を制御するもの：図中にStd-Engとして示す）の特性に比較して、開き気味の特性となる。また中〜高負荷領域においては、トルク確保のために、中心角を下死点寄り（設定値：小）とし、内部還流を減少させるとともに、作動角は大作動角（設定値：大）側で一定とする。第２制御領域つまりバルブリフト特性の操作によって空気量が増加しない高負荷領域に達したら、バルブリフト特性はその状態で固定され、吸気負圧（Boost）を減少させてトルクを発生させるように、スロットル弁開度ＴＶＯが通常エンジンと同様に開いていくことになる。   FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a system configuration of a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention. As described above, the first variable valve mechanism 5 capable of simultaneously expanding and reducing the lift / operating angle of the intake valve 3 simultaneously and the second capable of continuously delaying the central angle of the operating angle. A variable valve mechanism 6 is provided. The intake passage 7 is provided with an electronically controlled throttle valve 2 whose opening degree is controlled by an actuator such as a motor. Here, the throttle valve 2 is provided in the intake passage 7 for the purpose of generating a slight negative pressure (for example, −50 mmHg) required for blow-by gas processing, etc. The lift characteristics of the intake valve 3 are changed by the first and second variable valve mechanisms 5 and 6 except for the high load range (second control range). That is, as schematically shown in FIG. 2, in the low to medium load region, the central angle is set close to top dead center (set value: large) to improve fuel consumption, and the internal recirculation is promoted and the operating angle is Gradually move to the large operating angle (set value: large) side according to the torque demand. In the first control region, the throttle valve opening TVO is a normal engine (which controls the intake air amount by the throttle valve opening rather than the variable valve mechanism so as to keep the intake negative pressure (Boost) at a predetermined value: Compared to the characteristic of (shown as Std-Eng in the figure), the characteristic is open. In the middle to high load range, the center angle is close to bottom dead center (set value: small) in order to secure torque, the internal reflux is reduced, and the operating angle is on the large operating angle (set value: large) side. And constant. When reaching the second control region, that is, the high load region where the air amount does not increase due to the operation of the valve lift characteristic, the valve lift characteristic is fixed in that state, and the negative intake pressure (Boost) is reduced to generate torque. The throttle valve opening TVO opens as in the normal engine.

また、燃料噴射弁８が吸気通路７に配設されており、上記のように吸気弁３等により調整された吸入空気量に応じた量の燃料が、この燃料噴射弁８から噴射される。従って、内燃機関１の出力は、第１，第２可変動弁機構５，６およびスロットル弁２により吸入空気量を調整することによって制御される。   A fuel injection valve 8 is disposed in the intake passage 7, and an amount of fuel corresponding to the intake air amount adjusted by the intake valve 3 or the like as described above is injected from the fuel injection valve 8. Therefore, the output of the internal combustion engine 1 is controlled by adjusting the intake air amount by the first and second variable valve mechanisms 5 and 6 and the throttle valve 2.

上記のコントロールユニット１０は、運転者により操作されるアクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ１１からのアクセル開度信号ＡＰＯと、エンジン回転速度センサ１２からの回転速度信号Ｎｅと、吸入空気量センサ１３からの吸入空気量信号と、を受け取り、これらの信号に基づいて、目標スロットル弁開度、燃料噴射量、点火時期、作動角目標値、中心角目標値をそれぞれ演算する。そして、要求の燃料噴射量および点火時期を実現するように燃料噴射弁８および点火プラグ９を制御するとともに、作動角目標値および中心角目標値を実現するための制御信号を、第１可変動弁機構５のアクチュエータおよび第２可変動弁機構６のアクチュエータへそれぞれ出力し、かつスロットル弁２の開度を制御する。   The control unit 10 includes an accelerator opening signal APO from an accelerator opening sensor 11 provided on an accelerator pedal operated by a driver, a rotation speed signal Ne from an engine rotation speed sensor 12, and an intake air amount sensor. 13 is received, and based on these signals, the target throttle valve opening, fuel injection amount, ignition timing, operating angle target value, and center angle target value are calculated. Then, the fuel injection valve 8 and the spark plug 9 are controlled so as to realize the required fuel injection amount and ignition timing, and control signals for realizing the operation angle target value and the center angle target value are sent to the first variable motion. Outputs to the actuator of the valve mechanism 5 and the actuator of the second variable valve mechanism 6, respectively, and controls the opening of the throttle valve 2.

上記の第１可変動弁機構５および第２可変動弁機構６は、上述した特許文献１，２等によって公知のものであり、従って、図３を参照して、その概要のみを説明する。   The first variable valve mechanism 5 and the second variable valve mechanism 6 are known from Patent Documents 1 and 2 described above, and therefore only the outline thereof will be described with reference to FIG.

リフト・作動角を可変制御する第１可変動弁機構５は、内燃機関のクランクシャフトにより駆動される駆動軸３２と、この駆動軸３２に固定された偏心カム３３と、回転自在に支持された制御軸３１と、この制御軸３１の偏心カム部４１に揺動自在に支持されたロッカアーム３６と、吸気弁３のタペット３０に当接する揺動カム３９と、を備えており、上記偏心カム３３とロッカアーム３６とはリンクアーム３４によって連係され、ロッカアーム３６と揺動カム３９とは、リンク部材３８によって連係されている。   The first variable valve mechanism 5 that variably controls the lift / operating angle is rotatably supported by a drive shaft 32 driven by a crankshaft of an internal combustion engine, an eccentric cam 33 fixed to the drive shaft 32, and the like. The eccentric cam 33 includes a control shaft 31, a rocker arm 36 that is swingably supported by the eccentric cam portion 41 of the control shaft 31, and a swing cam 39 that contacts the tappet 30 of the intake valve 3. The rocker arm 36 is linked by a link arm 34, and the rocker arm 36 and the swing cam 39 are linked by a link member 38.

上記ロッカアーム３６は、略中央部が上記偏心カム部４１によって揺動可能に支持されており、その一端部に、連結ピン３５を介して上記リンクアーム３４のアーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン３７を介して上記リンク部材３８の上端部が連係している。上記偏心カム部４１は、制御軸３１の軸心から偏心しており、従って、制御軸３１の角度位置に応じてロッカアーム３６の揺動中心は変化する。   The rocker arm 36 is supported at its substantially central portion by the eccentric cam portion 41 so as to be swingable, and the arm portion of the link arm 34 is linked to one end portion thereof via a connecting pin 35. The upper end portion of the link member 38 is linked to the end portion via a connecting pin 37. The eccentric cam portion 41 is eccentric from the axis of the control shaft 31, and accordingly, the rocking center of the rocker arm 36 changes according to the angular position of the control shaft 31.

上記揺動カム３９は、駆動軸３２の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、連結ピン４０を介して上記リンク部材３８の下端部が連係している。この揺動カム３９の下面には、駆動軸３２と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成されており、これらの基円面ならびにカム面が、揺動カム３９の揺動位置に応じてタペット３０の上面に当接する。   The swing cam 39 is fitted to the outer periphery of the drive shaft 32 and is rotatably supported, and the lower end portion of the link member 38 is linked to the end portion extending sideways via the connecting pin 40. ing. On the lower surface of the swing cam 39, a base circle surface concentric with the drive shaft 32 and a cam surface extending in a predetermined curve from the base circle surface are continuously formed. These base circle surface and cam surface come into contact with the upper surface of the tappet 30 according to the swing position of the swing cam 39.

上記制御軸３１は、複数気筒に共通のもので、一端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエータ４２によって所定角度範囲内で回転するように構成されている。このリフト・作動角制御用アクチュエータ４２は、例えばウォームギア４４を介して制御軸３１を駆動する電動モータからなり、コントロールユニット１０からの制御信号によって制御される。上記制御軸３１の回転角度は、制御軸センサ４３によって検出される。   The control shaft 31 is common to a plurality of cylinders, and is configured to rotate within a predetermined angle range by a lift / operation angle control actuator 42 provided at one end. The lift / operating angle control actuator 42 is composed of, for example, an electric motor that drives the control shaft 31 via a worm gear 44, and is controlled by a control signal from the control unit 10. The rotation angle of the control shaft 31 is detected by a control shaft sensor 43.

上記第１可変動弁機構５によれば、上記制御軸３１の回転角度位置に応じて吸気弁３のリフトならびに作動角が、両者同時に、連続的に拡大，縮小し、このリフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁３の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。リフト・作動角の大きさは、制御軸３１の回転角度によって一義的に定まるので、上記制御軸センサ４３の検出値により、そのときの実際のリフト・作動角（実作動角ｒＶＥＬ）が示されることになる。   According to the first variable valve mechanism 5, the lift and operating angle of the intake valve 3 are continuously expanded and reduced simultaneously in accordance with the rotational angle position of the control shaft 31. With the change in size, the opening timing and closing timing of the intake valve 3 change substantially symmetrically. Since the magnitude of the lift / operation angle is uniquely determined by the rotation angle of the control shaft 31, the actual lift / operation angle (actual operation angle rVEL) at that time is indicated by the detected value of the control shaft sensor 43. It will be.

一方、中心角を可変制御する第２可変動弁機構６は、上記駆動軸３２の前端部に設けられたスプロケット２２と、このスプロケット２２と上記駆動軸３２とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用アクチュエータ２３と、から構成されている。上記スプロケット２２は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。上記位相制御用アクチュエータ２３は、例えば油圧式の回転型アクチュエータからなり、コントロールユニット１０からの制御信号によって図示せぬ油圧制御弁を介して制御される。この位相制御用アクチュエータ２３の作用によって、スプロケット２２と駆動軸３２とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。この第２可変動弁機構６の制御状態（実中心角ｒＶＴＣ）は、駆動軸３２の回転位置に応答する駆動軸センサ４５によって検出される。   On the other hand, the second variable valve mechanism 6 that variably controls the center angle has a relative relationship between the sprocket 22 provided at the front end of the drive shaft 32 and the sprocket 22 and the drive shaft 32 within a predetermined angle range. And a phase control actuator 23 that is rotated in a rotating manner. The sprocket 22 is interlocked with the crankshaft via a timing chain or a timing belt (not shown). The phase control actuator 23 is composed of, for example, a hydraulic rotary actuator, and is controlled by a control signal from the control unit 10 via a hydraulic control valve (not shown). Due to the action of the phase control actuator 23, the sprocket 22 and the drive shaft 32 rotate relatively, and the lift center angle in the valve lift is retarded. That is, the lift characteristic curve itself does not change, and the whole advances or retards. This change can also be obtained continuously. The control state (actual center angle rVTC) of the second variable valve mechanism 6 is detected by a drive shaft sensor 45 that responds to the rotational position of the drive shaft 32.

従って、第１，第２可変動弁機構５，６の制御を組み合わせることにより、吸気弁３の開時期および閉時期をリフト量とともに可変制御でき、シリンダ内に流入する吸気量を負荷に応じて制御することができる。具体的には、機関の回転速度および負荷（アクセルペダル開度ＡＰＯ）に応じて、制御マップとして、リフト・作動角目標値（図５参照）、中心角目標値（図６参照）、スロットル弁開度目標値（図４参照）を割り付けてあり、これに沿って、第１，第２可変動弁機構５，６および電子制御スロットル弁２が制御される。   Therefore, by combining the control of the first and second variable valve mechanisms 5 and 6, the opening timing and closing timing of the intake valve 3 can be variably controlled along with the lift amount, and the intake air amount flowing into the cylinder according to the load is controlled. Can be controlled. Specifically, a lift / operating angle target value (see FIG. 5), a central angle target value (see FIG. 6), a throttle valve, and a control map according to the engine speed and load (accelerator pedal opening APO). The opening target value (see FIG. 4) is assigned, and the first and second variable valve mechanisms 5 and 6 and the electronically controlled throttle valve 2 are controlled along this.

ここで、吸入空気量が極小となるアイドル時には、主に、第１可変動弁機構５により可変制御されるリフト・作動角に依存して吸入空気量が定まるので、図５の定常運転中の特性とは別に、アイドル時用の第１可変動弁機構目標値、さらには、始動時つまりクランキング時用の第１可変動弁機構目標値が設けられている。これらのアイドル時用目標値および始動時用目標値は、いずれも機関冷却水温をパラメータとして設定されており、例えば、図７に示すような特性を有している。つまり、水温が低いほど、吸入空気量が大となるようにリフト・作動角が大きく与えられ、またクランキング中は、始動完了後のアイドル時に比べて、より大きなリフト・作動角つまり吸入空気量が与えられる。   Here, at the time of idling when the amount of intake air is minimized, the amount of intake air is determined mainly depending on the lift and operating angle variably controlled by the first variable valve mechanism 5, so that during the steady operation of FIG. Apart from the characteristics, there are provided a first variable valve mechanism target value for idling, and further a first variable valve mechanism target value for starting, that is, cranking. These idling target value and starting target value are both set with the engine coolant temperature as a parameter, and have characteristics as shown in FIG. 7, for example. In other words, the lower the water temperature, the larger the lift / operating angle is given so that the intake air amount becomes larger, and during cranking, the larger lift / operating angle, that is, the intake air amount, compared to the idling after the start is completed. Is given.

図８は、このような始動時ないしアイドル時における上記第１可変動弁機構５の制御を機能ブロック図として示したものである。始動時目標値演算部Ｂ１およびアイドル時目標値演算部Ｂ２は、前述したように、そのときの冷却水温に応じて、例えば図７のような特性のテーブルデータから、始動時用目標値およびアイドル時用目標値をそれぞれ決定する。そして、ブロックＢ３で、図示せぬスタートスイッチ（St/Sw）の状態に応じて、いずれかの目標値を選択する。   FIG. 8 is a functional block diagram showing the control of the first variable valve mechanism 5 at the time of starting or idling. As described above, the starting target value calculation unit B1 and the idling target value calculation unit B2 correspond to the cooling target water temperature and the idling target value and idling value, for example, from the table data having the characteristics as shown in FIG. Determine the hourly target values. In block B3, one of the target values is selected according to the state of a start switch (St / Sw) (not shown).

偏差演算部Ｂ４では、現在の実際の可変動弁制御位置（実作動角ｒＶＥＬ）とブロックＢ４の目標値（ｔＶＥＬ）との偏差ｄＶＥＬを求め（ｄＶＥＬ＝ｒＶＥＬ−ｔＶＥＬ）、これを制御量演算部Ｂ６に出力する。制御量演算部Ｂ６は、この偏差ｄＶＥＬと後述する制御可否判断とに基づいて、第１可変動弁機構５のアクチュエータ４２を制御する。   The deviation calculator B4 obtains a deviation dVEL between the current actual variable valve control position (actual operating angle rVEL) and the target value (tVEL) of the block B4 (dVEL = rVEL−tVEL), and this is calculated as a control amount calculator. Output to B6. The control amount calculation unit B6 controls the actuator 42 of the first variable valve mechanism 5 based on the deviation dVEL and a control availability determination described later.

ブロックＢ５は、第１可変動弁機構５が制御可能な状態か否か判断するものであり、ブロックＢ５−１で機関回転数の条件を判断し、ブロックＢ５−２で吸気弁３の開閉状態の条件を判断する。例えば、機関停止時に第１可変動弁機構５を制御（リフト特性の変更）しようとすると、消費エネルギが過度に大となる可能性があるため、ブロックＢ５−１では、機関回転数に応じて、所定回転数（制御許可回転数）未満では、制御不能と判断し、所定回転数（制御許可回転数）以上では、制御可と判断する。また、ブロックＢ５−２では、そのときの第１，第２可変動弁機構５，６の設定（実値あるいは目標値のいずれであってもよい）とクランク角とから、吸気弁３の開閉状態を判別し、いずれかの気筒の吸気弁３が開いている期間であれば、リフト・作動角を縮小する方向のみ制御可とし、残りの期間（つまり全ての気筒の吸気弁３が閉じている期間）では、リフト・作動角を拡大する方向のみ制御可とする。ブロックＢ５は、これらの２つの条件の双方で制御可の場合に、制御量演算部Ｂ６による電動アクチュエータ４２の駆動を許可する。   Block B5 determines whether or not the first variable valve mechanism 5 is controllable. Block B5-1 determines the engine speed condition, and block B5-2 determines whether the intake valve 3 is open or closed. Judging the condition of. For example, if the first variable valve mechanism 5 is to be controlled (lift characteristic is changed) when the engine is stopped, the energy consumption may become excessively large. Therefore, in block B5-1, depending on the engine speed If the rotation speed is less than the predetermined rotation speed (control permission rotation speed), it is determined that the control is impossible. Further, in block B5-2, the opening and closing of the intake valve 3 is determined based on the setting of the first and second variable valve mechanisms 5 and 6 (which may be either an actual value or a target value) and the crank angle at that time. If the state is determined and the intake valve 3 of any cylinder is open, only the direction in which the lift / operating angle is reduced can be controlled, and the remaining period (that is, the intake valves 3 of all cylinders are closed). Only during the direction of increasing the lift / operating angle. The block B5 permits the drive of the electric actuator 42 by the control amount calculation unit B6 when control is possible under both of these two conditions.

図９は、上記のブロックＢ５の部分をフローチャートとして示したものであり、ステップ１で、機関回転数Ｎｅが所定回転数以上か否か判断し、ステップ２で、吸気弁開期間であるか否か判断する。ステップ１，２がＹＥＳであれば、ステップ３へ進み、リフト・作動角が縮小する方向のみアクチュエータ４２の駆動を許可する。ステップ１がＹＥＳでステップ２がＮＯであれば、ステップ４へ進み、リフト・作動角が拡大する方向のみアクチュエータ４２の駆動を許可する。また、ステップ１がＮＯの場合は、ステップ５へ進み、第１可変動弁機構５のアクチュエータ４２は動かさないものとする。   FIG. 9 is a flowchart showing the portion of the block B5. In Step 1, it is determined whether the engine speed Ne is equal to or higher than a predetermined speed. In Step 2, it is determined whether the intake valve is open. Judge. If YES in steps 1 and 2, the process proceeds to step 3 to permit the actuator 42 to be driven only in the direction in which the lift / operating angle is reduced. If step 1 is YES and step 2 is NO, the process proceeds to step 4 where the drive of the actuator 42 is permitted only in the direction in which the lift / operating angle increases. If step 1 is NO, the process proceeds to step 5 and the actuator 42 of the first variable valve mechanism 5 is not moved.

図１０は、上記ステップ２つまり上記ブロックＢ５−２の詳細を示す機能ブロック図であって、ブロックＢ１１では、そのときの実際のクランク角に第２可変動弁機構６による中心角進角量（実中心角ｒＶＴＣもしくは目標中心角ｔＶＴＣ）を加えて、リフト量演算用の修正クランク角を求める。ブロックＢ１２では、この修正クランク角と第１可変動弁機構５の制御位置（実作動角ｒＶＥＬもしくは目標作動角ｔＶＥＬ）とに基づき、所定のマップから現在のリフト量を求める。ブロックＢ１３では、このリフト量が所定のバルブクリアランス（例えば０．３ｍｍ）を越えたときに、吸気弁３が開であると判定する。   FIG. 10 is a functional block diagram showing the details of the above step 2, that is, the block B5-2. In the block B11, the actual crank angle at that time is increased by the center angle advance amount (the second variable valve mechanism 6). The actual center angle rVTC or the target center angle tVTC) is added to obtain a corrected crank angle for calculating the lift amount. In block B12, the current lift amount is obtained from a predetermined map based on the corrected crank angle and the control position (actual operating angle rVEL or target operating angle tVEL) of the first variable valve mechanism 5. In block B13, when the lift amount exceeds a predetermined valve clearance (for example, 0.3 mm), it is determined that the intake valve 3 is open.

図１１および図１２は、上記実施例の作用を説明するタイムチャートである。なお、内燃機関として、直列４気筒内燃機関を例にしている。   11 and 12 are time charts for explaining the operation of the above embodiment. Note that an in-line four-cylinder internal combustion engine is taken as an example of the internal combustion engine.

ここで、図１１は、クランキングの際に、第１可変動弁機構５がリフト・作動角の縮小方向に制御される場合を示している。第１可変動弁機構５は、制御軸３１にバルブスプリング反力が作用するので、内燃機関の停止中（回転していない状態）に制御軸３１を回転変位させてリフト特性を変更することが実質的に困難である。そのため、この例では、機関停止の際に、完全に機関回転が停止する直前に、比較的大きなリフト・作動角が得られる所定の制御位置に第１可変動弁機構５を制御する。この停止中の制御位置は、水温が極低温であるときのクランキング時の目標値に相当する。つまり、その後の始動の際に仮に水温が非常に低くても、クランキングの初期から水温に対応した十分な吸入空気量が確保できるようにしているのである。このような場合には、クランキングの際には、第１可変動弁機構５の実位置（実作動角ｒＶＥＬ）は、その前の機関停止の際の制御により、比較的大きな停止時用の設定（前述した極低温時を考慮した設定）となっているのに対し、目標値ｔＶＥＬは、そのときの冷却水温に対応したクランキング時用目標値（始動時用目標値）として与えられるので、第１可変動弁機構５のアクチュエータ４２は、リフト・作動角を縮小する方向へ制御される。   Here, FIG. 11 shows a case where the first variable valve mechanism 5 is controlled in the direction of reduction of the lift / operating angle during cranking. Since the valve spring reaction force acts on the control shaft 31, the first variable valve mechanism 5 can change the lift characteristics by rotating the control shaft 31 while the internal combustion engine is stopped (not rotating). It is practically difficult. Therefore, in this example, when the engine is stopped, the first variable valve mechanism 5 is controlled to a predetermined control position where a relatively large lift / operation angle is obtained immediately before the engine rotation is completely stopped. The control position during the stop corresponds to a target value at the time of cranking when the water temperature is extremely low. That is, even if the water temperature is very low at the time of subsequent startup, a sufficient intake air amount corresponding to the water temperature can be secured from the initial stage of cranking. In such a case, at the time of cranking, the actual position (actual operating angle rVEL) of the first variable valve mechanism 5 is used for a relatively large stoppage by the control at the previous engine stop. The target value tVEL is given as a cranking target value (starting target value) corresponding to the cooling water temperature at that time, whereas it is set (setting considering the extremely low temperature described above). The actuator 42 of the first variable valve mechanism 5 is controlled to reduce the lift / operating angle.

このような縮小方向の制御は、図示するように、いずれかの気筒の吸気弁３がリフトしている期間において許可され、全ての気筒の吸気弁３が着座している期間では、禁止される。従って、電動のアクチュエータ４２が断続的に駆動され、実作動角ｒＶＥＬが徐々に目標作動角ｔＶＥＬに近づくことになる。吸気弁３がリフトしているときに、前述した構成の第１可変動弁機構５では、バルブスプリング反力によってリフト・作動角が縮小する方向にアクチュエータ４２が力を受ける。従って、より小さな消費電力で第１可変動弁機構５の制御位置を変化させることができ、それだけスタータモータによるクランキング回転数を高く維持することができる。つまり、クランキングの際に、リフト・作動角を水温に応じた要求値に確保することと、クランキング回転数を高く維持することとを両立させることができ、良好な始動性が得られる。   As shown in the drawing, such reduction direction control is permitted during the period in which the intake valve 3 of any cylinder is lifted, and is prohibited during the period in which the intake valves 3 of all cylinders are seated. . Accordingly, the electric actuator 42 is intermittently driven, and the actual operating angle rVEL gradually approaches the target operating angle tVEL. When the intake valve 3 is lifted, in the first variable valve mechanism 5 having the above-described configuration, the actuator 42 receives a force in a direction in which the lift / operating angle is reduced by the valve spring reaction force. Therefore, the control position of the first variable valve mechanism 5 can be changed with smaller power consumption, and the cranking rotation speed by the starter motor can be maintained high accordingly. That is, during cranking, it is possible to achieve both the securing of the lift / operating angle to the required value according to the water temperature and maintaining the cranking rotational speed high, and good startability can be obtained.

一方、図１２は、クランキングの際に、第１可変動弁機構５がリフト・作動角の拡大方向に制御される場合を示している。この例では、機関停止の際に、格別の制御を行わず、従って、例えば暖機後のアイドル状態に対応した比較的小さなリフト・作動角のままに機関が停止している。なお、機関停止の際に上述した制御を行うものとしても、例えば意図せぬエンジンストールによる機関停止などでは、小さなリフト・作動角のまま停止することが生じ得る。このような場合には、クランキングの際には、第１可変動弁機構５の実位置（実作動角ｒＶＥＬ）に比較して、そのときの冷却水温に対応したクランキング時用目標値（始動時用目標値）が相対的に大きく与えられるので、第１可変動弁機構５のアクチュエータ４２は、リフト・作動角を拡大する方向へ制御される。   On the other hand, FIG. 12 shows a case where the first variable valve mechanism 5 is controlled in the direction of expansion of the lift / operating angle during cranking. In this example, when the engine is stopped, no special control is performed. Therefore, for example, the engine is stopped with a relatively small lift and operating angle corresponding to an idle state after warm-up. Even when the above-described control is performed when the engine is stopped, for example, when the engine is stopped due to an unintended engine stall, the engine can be stopped with a small lift / operation angle. In such a case, at the time of cranking, compared to the actual position (actual operating angle rVEL) of the first variable valve mechanism 5, the cranking target value (corresponding to the coolant temperature at that time) Therefore, the actuator 42 of the first variable valve mechanism 5 is controlled to increase the lift / operation angle.

このような拡大方向の制御は、図示するように、全ての気筒の吸気弁３が着座している期間において許可され、いずれかの気筒の吸気弁３がリフトしている期間では、禁止される。従って、電動のアクチュエータ４２がやはり断続的に駆動され、実作動角ｒＶＥＬが徐々に目標作動角ｔＶＥＬに近づくことになる。吸気弁３がリフトしている間は、前述した構成の第１可変動弁機構５では、バルブスプリング反力によってリフト・作動角が縮小する方向にアクチュエータ４２が力を受けるため、リフト・作動角を拡大するには、大きな力が要求される。従って、全ての気筒の吸気弁３が着座している期間に駆動することで、相対的に小さな消費電力で第１可変動弁機構５の制御位置を変化させることができ、それだけスタータモータによるクランキング回転数を高く維持することができる。つまり、クランキングの際に、リフト・作動角を水温に応じた要求値に確保しつつ、クランキング回転数を高く維持することができる。   As shown in the drawing, such control in the expansion direction is permitted during the period in which the intake valves 3 of all the cylinders are seated, and is prohibited during the period in which the intake valves 3 of any of the cylinders are lifted. . Therefore, the electric actuator 42 is also driven intermittently, and the actual operating angle rVEL gradually approaches the target operating angle tVEL. While the intake valve 3 is being lifted, in the first variable valve mechanism 5 having the above-described configuration, the actuator 42 receives a force in a direction in which the lift / working angle is reduced by the valve spring reaction force. A large force is required to expand Therefore, by driving during the period in which the intake valves 3 of all the cylinders are seated, the control position of the first variable valve mechanism 5 can be changed with relatively small power consumption, and the starter motor can be controlled accordingly. The ranking speed can be kept high. That is, at the time of cranking, the cranking rotation speed can be kept high while securing the lift / operating angle to the required value according to the water temperature.

次に、図１３のブロック図および図１４のフローチャートは、さらに一部を変更した本発明の異なる実施例を示している。図１３に示すように、この実施例では、第１可変動弁機構５が制御可能な状態か否か判断するブロックＢ５の一部として、クランク角が、いずれかの気筒が圧縮上死点近傍となる所定のクランク角範囲内であるか否かを判定するブロックＢ５−３を備えており、このクランク角範囲では、制御方向に拘わらず、第１可変動弁機構５のアクチュエータ４２の駆動を禁止する。図１４は、これをフローチャートとして示したものであり、ステップ１１において、各気筒の圧縮上死点前の所定のクランク角範囲以外であるか確認し、ＮＯであれば、ステップ５へ進んで、制御を禁止する。   Next, the block diagram of FIG. 13 and the flowchart of FIG. 14 show different embodiments of the present invention, which are further modified. As shown in FIG. 13, in this embodiment, as a part of block B5 for determining whether or not the first variable valve mechanism 5 is controllable, the crank angle is in the vicinity of the compression top dead center. Block B5-3 for determining whether or not the crank angle is within a predetermined crank angle range. In this crank angle range, the actuator 42 of the first variable valve mechanism 5 is driven regardless of the control direction. Ban. FIG. 14 shows this as a flowchart. In step 11, it is confirmed whether it is outside the predetermined crank angle range before the compression top dead center of each cylinder. If NO, the process proceeds to step 5. Prohibit control.

図１５のタイムチャートは、この制御の禁止期間を図示したものである。いずれかの気筒が圧縮上死点に近づくと、スタータモータの負荷は大きくなり、同時にアクチュエータ４２が駆動されていると、クランキング回転数の低下を生じやすい。従って、このスタータモータの負荷が大きい期間でアクチュエータ４２の駆動を禁止することで、クランキング回転数をより高く得ることができる。   The time chart of FIG. 15 illustrates the prohibition period of this control. When any of the cylinders approaches the compression top dead center, the load on the starter motor increases, and if the actuator 42 is driven at the same time, the cranking rotational speed tends to decrease. Therefore, by prohibiting the drive of the actuator 42 during a period when the load on the starter motor is large, the cranking rotation speed can be increased.

この発明に係る内燃機関の制御装置のシステム構成を示す構成説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Configuration explanatory drawing which shows the system configuration | structure of the control apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention. アクセル開度を増加させていったときの各パラメータの変化を概略的に示した特性図。The characteristic view which showed roughly the change of each parameter when the accelerator opening was increased. 可変動弁装置の構成を示す構成説明図。Structure explanatory drawing which shows the structure of a variable valve apparatus. スロットル弁開度の目標値の設定例を示す特性図。The characteristic view which shows the example of a setting of the target value of throttle valve opening. 作動角の目標値の設定例を示す特性図。The characteristic view which shows the example of a setting of the target value of an operating angle. 中心角の目標値の設定例を示す特性図。The characteristic view which shows the example of a setting of the target value of a center angle. 始動時用目標値およびアイドル時用目標値の設定例を示す特性図。The characteristic view which shows the example of a setting of the target value for starting, and the target value for idling. 一実施例の制御の要部を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the principal part of control of one Example. この制御の一部のフローチャート。The flowchart of a part of this control. ブロックＢ５−２の詳細を示す機能ブロック図Functional block diagram showing details of block B5-2 始動時にリフト・作動角を縮小させる場合の作用を示すタイムチャート。The time chart which shows an effect | action when reducing a lift and an operating angle at the time of a start. 始動時にリフト・作動角を拡大させる場合の作用を示すタイムチャート。The time chart which shows the effect | action when expanding a lift and an operating angle at the time of a start. この発明の第２の実施例を示すブロック図。The block diagram which shows the 2nd Example of this invention. 同じく第２の実施例のフローチャート。The flowchart of a 2nd Example similarly. 圧縮上死点近傍の制御の禁止期間を示すタイムチャート。The time chart which shows the prohibition period of the control of compression top dead center vicinity.

符号の説明Explanation of symbols

２…電子制御スロットル弁
５…第１可変動弁機構
６…第２可変動弁機構
１０…コントロールユニット
１１…アクセル開度センサ 2 ... Electronically controlled throttle valve 5 ... First variable valve mechanism 6 ... Second variable valve mechanism 10 ... Control unit 11 ... Accelerator opening sensor

Claims (6)

吸気弁のリフト・作動角の少なくとも一方を連続的に拡大・縮小可能な可変動弁機構を備え、この可変動弁機構により実現される吸気弁のリフト特性によって吸気量の制御が可能な内燃機関の制御装置において、
内燃機関のクランキング中に、クランキング時の目標値へ向かう上記可変動弁機構の制御位置の変化を、吸気弁の開閉に応じて断続的に許可・禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。 An internal combustion engine having a variable valve mechanism capable of continuously expanding and reducing at least one of the lift and operating angle of the intake valve, and capable of controlling the intake air amount by the lift characteristic of the intake valve realized by the variable valve mechanism In the control device of
During the cranking of the internal combustion engine, the change of the control position of the variable valve mechanism toward the target value at the time of cranking is intermittently permitted / prohibited according to the opening / closing of the intake valve. Control device. 上記可変動弁機構は、リフト特性を変化させる電動アクチュエータに、バルブスプリング反力に起因した反力がその制御位置に応じて作用する機械的な構成からなり、上記電動アクチュエータが断続的に駆動されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。   The variable valve mechanism has a mechanical configuration in which a reaction force caused by a valve spring reaction force acts on an electric actuator that changes lift characteristics according to its control position, and the electric actuator is driven intermittently. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1. 複数気筒に共通の１つの電動アクチュエータを有し、いずれかの気筒の吸気弁が開いている期間と全ての吸気弁が閉じている期間とに応じて、上記電動アクチュエータが断続的に駆動されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。   One electric actuator common to a plurality of cylinders is provided, and the electric actuator is intermittently driven in accordance with a period during which the intake valve of any cylinder is open and a period during which all the intake valves are closed. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2. 現在の制御位置のリフト・作動角よりも目標値のリフト・作動角が小さい場合に、吸気弁の開期間に制御位置の変化を許可することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   The change of the control position is permitted during the opening period of the intake valve when the lift / operation angle of the target value is smaller than the lift / operation angle of the current control position. The internal combustion engine control device described. 現在の制御位置のリフト・作動角よりも目標値のリフト・作動角が大きい場合に、吸気弁の閉期間に制御位置の変化を許可することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   The change of the control position is permitted during the closing period of the intake valve when the lift / operation angle of the target value is larger than the lift / operation angle of the current control position. The internal combustion engine control device described. 内燃機関のいずれかの気筒が圧縮上死点近傍にある期間は制御位置の変化を禁止することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein a change in the control position is prohibited during a period in which any cylinder of the internal combustion engine is in the vicinity of the compression top dead center.
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