JP2013167199A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変動弁機構はその遷移過程において目標位相に素早く遷移出来なく、遅れを持って目標位相まで到達するものである。遅れて遷移していく実位相に対して目標位相に対応して決められた補正係数を用いて流入空気量に補正していると、シリンダ流入空気量と実シリンダ流入空気量の間に誤差が発生するようになる。
【解決手段】エンジンの吸気弁及び排気弁の一方の位相の検出値と目標値とに基づいて、エンジンのシリンダに流入するシリンダ流入空気量の演算値を補正する機能を備えることで、可変動弁機構の作動遅れを考慮してシリンダ流入空気量を補正して正確なシリンダ流入空気量を求めることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は吸気弁或いは排気弁の開閉位相を可変にできる可変動弁機構を備えたエンジンの制御装置に係り、特にエンジンの過渡運転時にシリンダに流入する空気量を正確に検出して所望の空燃比を維持することができるエンジンの制御装置に関するものである。

従来の自動車等に使用されるエンジンにおいては燃費向上、排気ガス有害成分の抑制等の目的から種々の制御機構や制御方法が提案されている。その中で、例えば特開２０１１−９９３９１号公報(特許文献１)にあるように、エンジンの吸気弁や排気弁の開閉位相を調整して上述したようなエンジン性能を向上する可変動弁機構が知られている。

このような可変動弁機構はエンジンの運転状態に応じて吸気弁の開閉位相や排気弁の開閉位相、及び両弁のバルブオーバーラップ等を調整してエンジンの燃焼室に吸入される空気量や、排気系から再び燃焼室に排気ガスが戻る内部ＥＧＲ量を制御できるので燃費向上や排気ガス有害成分抑制等の効果が期待されている。

特開２０１１−９９３９１号公報

ところで、この種エンジンはエンジンのシリンダ（燃焼室）に流入する空気量を正確に測定、或いは推定して、このシリンダに吸入された空気量に見合った燃料量をエンジンのシリンダに供給することが要請されている。

したがって、この要請に応えるため可変動弁機構を用いたエンジンにおいても種々の制御方法が提案されている。

例えば、可変動弁機構がある所定の状態から別の異なった所定の状態に遷移するとき、開閉位相に対応してピストンのシリンダに対する位置が変わるため流入空気量も変動する。このため、遷移しようとする状態の可変動弁の位相に応じた流入空気量の補正係数を予め決めておき、この補正係数を利用してシリンダに流入する空気量を補正演算してより正確なシリンダ流入空気量を求めるようにしている。

しかしながら、更にエンジン性能(燃費向上や排気有害成分の抑制等)を向上するためには、より精度の高い空気量の補正演算が必要となる。例えば、上記の技術において可変動弁の目標位相に対応して演算される空気量の補正係数を決めているが、実際の可変動弁機構は油圧機構や電動機を用いた機構系を使用しているため、その遷移過程において目標位相に素早く遷移出来なく、程度の差こそあれ必ず遅れを持って目標位相まで到達するものである。

したがって、実際に遅れて遷移していく実位相に対して目標位相に対応して決められた補正係数を用いることは流入空気量を正確に補正しているとはいえないものであった。このため、演算されたシリンダに流入するシリンダ流入空気量と実際にシリンダに吸入された実シリンダ流入空気量の間に誤差が発生するようになる。

本発明の目的は、可変動弁機構によって吸気弁或いは排気弁、もしくは両方の弁がある状態から別の異なる状態に遷移するときに、可変動弁機構の作動遅れを考慮してシリンダ流入空気量を補正してより正確なシリンダ流入空気量を求めることができるエンジンの制御装置を提供することにある。

本発明の特徴は、エンジンの運転状態に基づいて吸気弁の位相及び排気弁の位相の少なくとも一方を可変にする可変動弁手段と、吸気弁の位相及び排気弁の位相の少なくとも一方を検出する位相検出手段と、エンジン回転数を検出する手段と、エンジンの吸入空気量を検出する空気量検出手段とを備えたエンジンに使用され、少なくともエンジンのシリンダに流入する空気流量を演算する機能を備えたエンジンの制御装置において、エンジンの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の位相の検出値と、エンジンの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の目標値とに基づいて、エンジンのシリンダに流入するシリンダ流入空気量の演算値を補正する機能を備えた、ところにある。

本発明によれば、可変動弁機構によって吸気弁或いは排気弁、もしくは両方の弁がある状態から別の異なる状態に遷移するときに、可変動弁機構の作動遅れを考慮してシリンダ流入空気量を補正してより正確なシリンダ流入空気量を求めることができるようになる。

更にこの結果として、このシリンダ流入空気量を基本パラメータとする他の制御機能の制御精度も向上できることが期待できるようになる。

本発明が適用されるエンジンの概略を示す概略構成図である。 エンジン制御装置の内部構成の概略を示す概略構成図である。 本発明の一実施例になるエンジンの制御装置の制御ブロックを示すブロック図である。 図３にあるシリンダ流入空気量演算手段であるブロック１０２の詳細なブロック構成を示すブロック図である。 図４にあるＶＶＴ充填効率変化率演算手段であるブロック４０２の詳細なブロック構成を示すブロック図である。 図５にあるＶＶＴ検出値充填効率演算手段であるブロック５０１の詳細なブロック構成を示すブロック図である。 図５にあるＶＶＴ目標値充填効率演算手段であるブロック５０２の詳細なブロック構成を示すブロック図である。 図５にあるＶＶＴ充填効率基本変化率補正手段であるブロック５０４の詳細なブロック構成を示すブロック図である。 図８にあるＶＶＴ充填効率基本変化率平滑化手段であるブロック８０６の詳細なブロック構成を示すブロック図である。 図８にあるＶＶＴ充填効率基本変化率平滑化手段であるブロック８０６の他の詳細なブロック構成を示すブロック図である。 ＶＶＴ充填効率基本変化率の補正に伴うシリンダ流入空気量の変化状態を示すグラフである。 図３に示す制御ブロックをＣＰＵで実行する場合のフローチャートを示すフローチャート図である。 図４に示す制御ブロックをＣＰＵで実行する場合のフローチャートを示すフローチャート図である。 図５に示す制御ブロックをＣＰＵで実行する場合のフローチャートを示すフローチャート図である。 図６に示す制御ブロックをＣＰＵで実行する場合のフローチャートを示すフローチャート図である。 図７に示す制御ブロックをＣＰＵで実行する場合のフローチャートを示すフローチャート図である。 図８に示す制御ブロックをＣＰＵで実行する場合のフローチャートを示すフローチャート図である。 図９に示す制御ブロックをＣＰＵで実行する場合のフローチャートを示すフローチャート図である。 図１０に示す制御ブロックをＣＰＵで実行する場合のフローチャートを示すフローチャート図である。

以下、本発明の一実施例になるエンジンの制御装置を図面に基づき詳細に説明するが、まず図１はエンジンの制御装置の概略構成を示す図である。

図１において、エンジン２０１は運転者の開度調整により吸入する空気量を制限するスロットルバルブ２０２、スロットルバルブをバイパスして、吸気管２０６へ接続された流路の流路面積を制御し、エンジンのアイドル時の回転数を制御するアイドルスピードコントロールバルブ２０３、スロットル上流側を通過する空気量を計測する吸入空気量センサ２０４、吸入空気流量センサ２０４の下流側に設置され排気側のタービンに連動して吸入空気量を加圧する過給器２０５、吸気管２０６内の圧力を検出する吸気管圧力センサ２０７、排気ガスの一部を吸気管２０６内へ戻すＥＧＲバルブ２０８、吸気管２０６の流入空気に対して渦流発生により流速を制御するスワールコントロールバルブ２０９よりなる吸気系統を備えている。

また、エンジンの要求する燃料を供給する燃料噴射弁２１０、吸気弁の開閉の位相信号を出力するカム角度センサ２１１、エンジンのシリンダ内に供給された燃料の混合気に点火する点火栓に、エンジン制御装置２１９の点火信号に基づいて点火エネルギを供給する点火モジュール２１２、排気弁の開閉の位相信号を出力するカム角度センサ２１３、エンジンのシリンダブロックに設置されエンジンの冷却水温を検出する水温センサ２１４、エンジンの排気管に設置され排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２１５、エンジンのクランク角度を検出するクランク角度センサ２１６、アクセル開度（踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ２１７、エンジンの運転、停止のメインスイッチであるイグニッションキイスイッチ２１８、エンジンの各補機類を制御するエンジン制御装置２１９を備えている。

ただし、吸気管圧力センサ２０７は、吸気の温度を計測する吸気温センサが一体化されることもある。尚、酸素濃度センサ２１５は、排気空燃比に対して比例的な信号を出力するもの、もしくは、排気ガスが理論空燃比に対して、リッチ側／リーン側の２つの信号を出力するものでも良い。また、本実施例では過給器２０５を備えているが、備えていなくても、空気量、燃料、点火の各制御が成立することは言うまでもない。

次にエンジン制御装置２１９の概略の内部構成を図２に基づき説明すると、ＣＰＵ３０１の内部にはエンジンに設置された各センサの電気的信号をデジタル演算処理用の信号に変換、及びデジタル演算用の制御信号を実際のアクチュエータの駆動信号に変換するＩ／Ｏ部３０２が設定されている。

Ｉ／Ｏ部３０２には、水温センサ３０３、クランク角度センサ３０４、カム角度センサ３０５、酸素濃度センサ３０６、吸入空気量センサ３０７、吸気管圧力センサ３０８、スロットル開度センサ３０９、アクセル開度３１０、イグニッションSW３１１が入力されており、これらの信号はＣＰＵ３０１に送られ制御機能の実行に必要な演算に使用される。

また、ＣＰＵ３０１で演算された出力信号はドライバ３１２を介して、燃料噴射弁３１３〜３１６、点火コイル３１７〜３２０、スロットル駆動モータ３２１へ出力信号が送られ、夫々の制御量が調整されるようになっている。

次にエンジン制御装置２１９によって実行されるエンジンの制御機能を示した図３に示す制御ブロックによって各制御機能の概略を説明する。

図２において、ブロック１０１はエンジン回転数計算手段のブロックであり、エンジンの所定のクランク角度位置に設置されたクランク角度センサ２１６の電気的な信号、主にパルス信号変化の単位時間当たりの入力数をカウントし、演算処理することで、エンジンの単位時間当りの回転数を演算する。

ブロック１０２は本発明の特徴となる制御機能であり、この制御機能はシリンダ流入空気量演算手段のブロックである。

前述のブロック１０１で演算されたエンジン回転数、Ｈ／Ｗセンサ(熱式空気流量計)出力、カム角度センサ出力、スロットル開度センサ出力、吸気温センサ出力、及び後述のブロック１０６で演算される吸排ＶＶＴ目標値により、吸気管圧力を推定し、さらに、ＶＶＴ充填効率変化率を演算し、それらを用いてシリンダ流入空気量を演算する。

このシリンダ流入空気量は他の制御機能に使用される基本的な制御パラメータであり、このシリンダ流入空気量を正確に演算できれば他の制御機能の制御精度も向上できるようになる。これらの詳細については図４以降において説明する。

ブロック１０３は基本燃料演算手段であり、前述のブロック１０１で演算されたエンジン回転数、及び前述のブロック１０２で演算されたシリンダ流入空気量により、各領域におけるエンジンの要求する基本燃料、及びエンジン負荷指標を演算する。

ブロック１０４は基本燃料補正係数演算手段であり、前述のエンジン回転数、及び前述のブロック１０３で演算されたエンジン負荷により、前述のブロック１０３で演算された基本燃料のエンジンの各運転領域における補正係数の演算を、マップ検索で行う。

ブロック１０５は基本点火時期演算手段であり、前述のエンジン回転数、及び前述のエンジン負荷により、エンジンの各運転領域における基本点火時期の演算を、マップ検索で行う。

ブロック１０６はＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）制御手段であり、前述のエンジン回転数、及びエンジン水温により、エンジンのアイドリング回転数を一定に保つためにアイドリング時の目標回転数、及び目標空気量を演算する。

ブロック１０７は吸気弁及び排気弁の開閉位相の目標位相を演算する吸排ＶＶＴ目標値演算手段であり、前述のエンジン回転数、及び前述のエンジン負荷により、吸気弁、排気弁に設定された可変動弁機構（ＶＶＴ）の位相目標値を演算する。

ブロック１０８はトルクベース演算手段であり、前述のエンジン回転数、アクセル開度、前述のブロック１０６で演算されたＩＳＣ目標空気量等により、目標トルクを演算し、その値に基づき、燃料カット気筒数、要求点火時期、目標スロットル開度を演算する。

ブロック１０９は空燃比帰還制御係数演算手段であり、前述のエンジン回転数、及び前述のエンジン負荷、排気管に設置された酸素濃度センサの出力等により燃料のフィードバック制御を行い、空燃比フィードバック係数を演算する。

ブロック１１０は基本燃料補正手段であり、前述のブロック１０３で演算された基本燃料に対して、前述のブロック１０４で演算された基本燃料の補正係数、前述のエンジン水温、前述のブロック１０９で演算された空燃比フィードバック係数等で補正を行う。

ブロック１１１は点火時期補正手段であり、前述のブロック１０５で検索された基本点火時期に対して、前述のエンジン水温、前述のブロック１０５で演算された要求点火時期等で補正を行うものである。

ブロック１１２〜１１５は、前述のブロック１１０で補正された燃料量をエンジンに供給する燃料噴射手段である。

ブロック１１６〜１１９は、前述のブロック１１１で補正されたエンジンの点火時期に応じてシリンダに流入した混合気を点火する点火手段である。

ブロック１２０は、前述のブロック１０８で演算された目標スロットル開度を実現するスロットル駆動手段である。

それでは、以下に本発明の特徴であるブロック１０２で示したシリンダ流入空気量演算手段の詳細について説明する。

図４は本発明の特徴であるブロック１０２で示したシリンダ流入空気量演算手段の詳細なブロックの一例である。

ブロック４０１では、エンジン回転数、エンジン負荷、Ｈ/Ｗセンサ出力値、スロットル開度より、吸気管圧力を推定する。

ブロック４０２では、エンジン回転数、エンジン負荷、吸気側ＶＶＴ（位相）検出値、吸気側ＶＶＴ（位相）目標値、排気側ＶＶＴ（位相）検出値、排気側ＶＶＴ（位相）目標値よりＶＶＴ充填効率変化率を演算する。このＶＶＴ充填効率変化率が本発明で取り扱うシリンダ流入空気量の補正係数に該当するものである。

ここで、ＶＶＴとは可変動弁機構を表すもので、吸気弁及び排気弁の開閉位相を制御するものである。尚、図面ではＶＶＴ（位相）をＶＶＴで省略して表示している。

ブロック４０３ではエンジン回転数、及び、ブロック４０１で求めた吸気管圧力推定値、ブロック４０２で求めたＶＶＴ充填効率変化率により、理論式に基づいてシリンダ流入空気量を演算する。

以下の式（１）はブロック４０３のシリンダ流入空気量を演算する理論式を示している。式（１）の吸気効率ηairは、エンジンの諸元、全性能データ、理論式等によるマップ検索等で設定される。そして、式(１)の最後の項にあるηvvtがＶＶＴ充填効率変化率であり、これが遷移する実位相に対応して決められる補正係数となるものである。
QAR＝［(PMMAIR＊KSV＊Ne／２）／{KAIRGAS＊（THA＋273）}]＊ηair＊ηvvt…（１）
ここで、QAR：シリンダ流入空気量
PMMAIR：スロットルバルブと吸気弁の間の吸気圧力
KSV：エンジン排気量
Ne：エンジン回転数
KAIRGAS：空気ガス定数
THA：吸気温度
ηair：吸気効率
ηvvt：ＶＶＴ充填効率変化率
次に、図５に基づいて図４にあるブロック４０２で示したＶＶＴ充填効率変化率演算手段の詳細なブロックを説明する。

ブロック５０１では、エンジン回転数、エンジン負荷、吸気側ＶＶＴ（位相）検出値、排気側ＶＶＴ（位相）検出値より、ＶＶＴ検出値側の充填効率を演算する。

ブロック５０２では、エンジン回転数、エンジン負荷、吸気側ＶＶＴ（位相）目標値、排気側ＶＶＴ（位相）目標値より、ＶＶＴ目標値側の充填効率を演算する。

ブロック５０３では、ＶＶＴ検出値充填効率をＶＶＴ目標値充填効率で除算し、ＶＶＴ充填効率基本変化率として出力する。

ブロック５０4では、ＶＶＴ充填効率基本変化率、吸気側ＶＶＴ（位相）検出値、吸気側ＶＶＴ（位相）目標値、排気側ＶＶＴ（位相）検出値、排気側ＶＶＴ（位相）目標値より、ＶＶＴ充填効率基本変化率を補正する。

図６は図５にあるブロック５０１のＶＶＴ検出値充填効率演算手段の詳細なブロックの一例である。

前述のブロック４０３のシリンダ流入空気量演算手段では、過渡状態で変化する充填効率を考慮してシリンダ流入空気量を演算するが、本充填効率はエンジン回転数、エンジン負荷といった運転状態と相関をもつため、ブロック６０１では、エンジン回転数、エンジン負荷よりＶＶＴ検出値充填効率をマップ検索する。

更に、本充填効率は吸気側ＶＶＴ位相、排気側ＶＶＴ位相に対しても相関をもつため、ブロック６０２に示すように、ブロック６０１のマップ設定の各地点において、吸気側ＶＶＴ検出値、排気側ＶＶＴ検出値よりＶＶＴ検出値充填効率をマップ検索する。また、本演算では、本マップ検索方式におけるＲＯＭ容量の増大を防ぐため、マップに代えて多項式近似によりＶＶＴ検出値充填効率を求めてもよい。

図７は図５にあるブロック５０２のＶＶＴ目標値充填効率演算手段の詳細なブロックの一例である。

本ブロックでも前述のブロック６０１及び６０２同様に、ブロック７０１ではエンジン回転数、エンジン負荷よりＶＶＴ目標値充填効率をマップ検索し、さらに、ブロック７０２に示すように、ブロック７０１のマップ設定の各地点において、吸気側ＶＶＴ目標値、排気側ＶＶＴ目標値よりＶＶＴ目標値充填効率をマップ検索する。

また、本演算においても、本マップ検索方式におけるＲＯＭ容量の増大を防ぐため、マップに代えて多項式近似によりＶＶＴ目標値充填効率を求めてもよい。

図８は図５にあるブロック５０４のＶＶＴ充填効率基本変化率補正手段の詳細なブロックの一例である。

加算器８０１及びブロック８０２では、吸気側ＶＶＴ目標値と吸気側ＶＶＴ検出値の偏差である吸排ＶＶＴ差分値の絶対値を演算する。

加算器８０３及びブロック８０４では、排気側ＶＶＴ目標値と排気側ＶＶＴ検出値の偏差である吸排ＶＶＴ差分値の絶対値を演算する。

ブロック８０５では、前述のブロック８０２の出力値と前述のブロック８０４の出力を比較し、大きい方を吸排ＶＶＴ差分値として出力する。

ブロック８０６では、ブロック５０３からのＶＶＴ充填効率基本変化率、吸排ＶＶＴ差分値、後述のブロック８０９で出力されるＶＶＴ充填効率変化率の前回演算値より、ＶＶＴ充填効率基本変化率を平滑化する。

ブロック８０７及び８０８では、吸排ＶＶＴ差分値が所定値以下か否かを判定し、判定成立の場合、ブロック８０９では、ＶＶＴ充填効率変化率を１.０として出力し、判定値不成立の場合、前述のブロック８０６の出力値である平滑後のＶＶＴ充填効率基本変化率をＶＶＴ充填効率変化率として出力する。

したがって、ＶＶＴ充填効率変化率が１.０である場合は補正なしとして式（１）のηvvtを１.０に設定し、ＶＶＴ充填効率変化率が１.０以外は式（１）のηvvtをブロック８０６の出力値のＶＶＴ充填効率基本変化率に設定してシリンダ流入空気量を補正演算するものである。

図９は図８にあるブロック８０６で示したＶＶＴ充填効率基本変化率平滑化手段の詳細なブロックの一例である。

ブロック９０１では吸排ＶＶＴ差分値よりフィルタ係数をテーブル検索する。ブロック９０２、９０３、９０４、９０５及び９０６では、ＶＶＴ充填効率変化率の前回演算値、フィルタ係数より、ＶＶＴ充填効率基本変化率の加重平均演算を行い、演算値を平滑化後のＶＶＴ充填効率基本変化率として出力する。

図１０は図８にあるブロック８０６で示したＶＶＴ充填効率基本変化率平滑化手段の他の詳細なブロックの一例である。

ブロック１００１では吸排ＶＶＴ差分値より増加除変係数をテーブル検索し、ブロック１００２ではＶＶＴ充填効率変化率の前回演算値と増加除変係数を乗算する。ブロック１００３では前述のブロック１００２の乗算値とＶＶＴ充填効率基本変化率を比較し、小さい方を出力する。

ブロック１００４では、吸排ＶＶＴ差分値より減少除変係数をテーブル検索し、ブロック１００５では、VVT充填効率変化率の前回演算値と減少除変係数を乗算する。ブロック１００６では前述のブロック１００５の乗算値とＶＶＴ充填効率基本変化率を比較し、大きい方を出力する。

ブロック１００７では、ＶＶＴ充填効率基本変化率がＶＶＴ充填効率変化率の前回演算値以上か否かを判定し、判定成立の場合はブロック１００８では、前述のブロック１００３の出力値を平滑化後のＶＶＴ充填効率基本変化率として出力し、判定不成立の場合は前述のブロック１００６の出力値を平滑化後のＶＶＴ充填効率基本変化率として出力する。

図１１はＶＶＴ充填効率基本変化率の補正に伴うシリンダ流入空気量の挙動の一例である。破線１１０１は補正前であるＶＶＴ充填効率基本変化率を反映したシリンダ流入空気量、実線１１０２は補正後であるＶＶＴ充填効率基本変化率を反映したシリンダ流入空気量である。補正前のＶＶＴ充填効率基本変化率に対し、加重平均等の平滑化による補正を反映させることにより、シリンダ流入空気量の変動を抑制し、空燃比の変動を抑えることが可能になる。

以上は各制御ブロックの機能、作用を説明したが、実際はエンジン制御装置２１９のＣＰＵ３０１によって論理演算としてプログラムにより実行されるものであるので、以下そのフローチャートを簡単に説明する。

図１２は図３に示した制御ブロックを実行する場合のフローチャートの一例であり、ステップ１２０１でエンジン回転数を演算する。

ステップ１２０２でＨ／Ｗセンサ出力、カム角度センサ出力、スロットル開度センサ出力、吸気温、ステップ１２１３及び１２１４で演算される吸排ＶＶＴの目標値を読み込む。

ステップ１２０３でＨ／Ｗセンサ出力等により、吸気管圧力を推定する。

ステップ１２０４で吸排ＶＶＴ目標値等により、ＶＶＴ充填効率変化率を演算する。

ステップ１２０５でエンジン回転数、吸気管圧力及びＶＶＴ充填効率変化率により、
シリンダ流入空気量を演算する。

ステップ１２０６でエンジン回転数及びシリンダ流入空気量により、基本燃料量を演算する。

ステップ１２０７でＨ／Ｗセンサ出力等により、エンジン負荷を演算する。

ステップ１２０８でエンジン回転数及びエンジン負荷により、基本燃料補正係数を検索する。

ステップ１２０９でエンジン回転数及びエンジン負荷により、基本点火時期を検索する。

ステップ１２１０でエンジン水温、アクセル開度、酸素濃度センサ出力を読み込む。

ステップ１２１１で前記エンジン水温等により、ＩＳＣ目標回転数を演算する。

ステップ１２１２で前記エンジン水温等により、ＩＳＣ目標空気量を演算する。

ステップ１２１３で前記エンジン回転数及び前記エンジン負荷により、吸気側ＶＶＴ目標値を演算する。

ステップ１２１４で前記エンジン回転数及び前記エンジン負荷により、排気側ＶＶＴ目標値を演算する。

ステップ１２１５で前記エンジン回転数等により、燃料カット気筒数を演算する。

ステップ１２１６で前記エンジン回転数、ステップ１２２０で補正される点火時期等により、要求点火時期を演算する。

ステップ１２１７で前記エンジン回転数等により、目標スロットル開度を演算する。ステップ１２１８で前記エンジン回転数、前記エンジン負荷、前記酸素濃度センサ出力により、空燃比帰還制御係数を演算する。

ステップ１２１９で前記基本燃料補正係数等により、基本燃料を補正する。

ステップ１２２０で前記要求点火時期等により、点火時期を補正する。

以上が全体的な制御の概略であるが、次に本発明の特徴であるＶＶＴ充填効率基本変化率を求める場合のフローチャートを説明する。

図１３は図４の制御ブロックのフローチャートの一例であり、ステップ１３０１でエンジン回転数、エンジン負荷、Ｈ／Ｗセンサ出力値、スロットル開度より、吸気管圧力を推定する。

ステップ１３０２でエンジン回転数、エンジン負荷、吸排ＶＶＴ検出値、吸排ＶＶＴ目標値より、ＶＶＴ充填効率変化率を演算する。

ステップ１３０３でエンジン回転数、前記吸気管圧力推定値及び前記ＶＶＴ充填効率変化率により、シリンダ流入空気量を演算する。

図１４は図５の制御ブロックのフローチャートの一例であり、ステップ１４０１でエンジン回転数、エンジン負荷、吸排ＶＶＴ検出値より、ＶＶＴ検出値充填効率を演算する。

ステップ１４０２でエンジン回転数、エンジン負荷、吸排ＶＶＴ目標値より、ＶＶＴ目標値充填効率を演算する。

テップ１４０３で前記ＶＶＴ検出値充填効率を前記ＶＶＴ目標値充填効率で除算し、ＶＶＴ充填効率基本変化率を演算する。

ステップ１４０４で吸排ＶＶＴ検出値、吸排ＶＶＴ目標値、前記ＶＶＴ充填効率基本変化率により、ＶＶＴ充填効率基本変化率を補正する。

図１５は図６の制御ブロックのフローチャートの一例であり、ステップ１５０１でエンジン回転数、エンジン負荷、吸排ＶＶＴ検出値より、ＶＶＴ検出値充填効率を検索する。

図１６は図７の制御ブロックのフローチャートの一例であり、ステップ１６０１でエンジン回転数、エンジン負荷、吸排ＶＶＴ目標値より、ＶＶＴ目標値充填効率を検索する。

図１７は図８の制御ブロックのフローチャートの一例であり、ステップ１７０１で吸気側ＶＶＴ目標値と吸気側ＶＶＴ検出値の偏差の絶対値を演算する。

ステップ１７０２で排気側ＶＶＴ目標値と排気側ＶＶＴ検出値の偏差の絶対値を演算する。

ステップ１７０３で前述のステップ１７０１の演算値と前述のステップ１７０２の大小比較を行い、大きい方を吸排ＶＶＴ差分値として出力する。

ステップ１７０４で吸排VVT差分値、ＶＶＴ充填効率基本変化率、後述のステップ１７０６またはステップ１７０７で演算されるＶＶＴ充填効率変化率の前回演算値より、VVT充填効率基本変化率を平滑化する。

ステップ１７０５で吸排ＶＶＴ差分値が所定値以下か否かを判断し、所定値以下の場合、後述のステップ１７０６に進み、それ以外の場合、後述のステップ１７０７に進む。ステップ１７０７でＶＶＴ充填効率変化率として１．０を出力する。ステップ１７０８でＶＶＴ充填効率変化率として前述のステップ１７０４の平滑化後のＶＶＴ充填効率基本変化率を出力する。

図１８は図９の制御ブロックのフローチャートの一例であり、ステップ１８０１で吸排ＶＶＴ差分値より、フィルタ係数を検索する。

ステップ１８０２でＶＶＴ充填効率変化率の前回演算値、前述のフィルタ係数より、ＶＶＴ充填効率基本変化率の加重平均値を演算する。

図１９は図９の制御ブロックのフローチャートの一例であり、ステップ１９０１で吸排ＶＶＴ差分値より、増加除変係数を検索する。

ステップ１９０２ＶＶＴ充填効率変化率の前回演算値と増加除変係数を乗算する。

ステップ１９０３でＶＶＴ充填効率基本変化率と前述のステップ１９０２の乗算値の大小比較を行い、小さい方を出力する。

ステップ１９０４で吸排ＶＶＴ差分値より、減少除変係数を検索する。

ステップ１９０５ＶＶＴ充填効率変化率の前回演算値と減少除変係数を乗算する。

ステップ１９０６でＶＶＴ充填効率基本変化率と前述のステップ１９０５のっ乗算値の大小比較を行い、大きい方を出力する。

ステップ１９０７でＶＶＴ充填効率基本変化率がＶＶＴ充填効率変化率の前回演算値以上か否かを判断し、前回演算値以上の場合、後述のステップ１９０８に進み、それ以外の場合、後述のステップ１９０９に進む。

ステップ１９０８で平滑化後のＶＶＴ充填効率基本変化率としてステップ１９０３の演算値を出力する。

ステップ１９０９で平滑化後のＶＶＴ充填効率基本変化率としてステップ１９０６の演算値を出力する。

以上が本発明の典型的な実施例であるが、繰り返しなるが以下に述べるような効果が期待できる。

上述したように、本発明がなされる以前の可変動弁機構を有するエンジンのシリンダ流入空気量の演算では以下のような課題があった。

つまり、可変動弁の目標位相に対応して演算される空気量の補正係数を決めているが、実際の可変動弁機構は油圧機構や電動機を用いた機構系を使用しているため、その遷移過程において目標位相に素早く遷移出来なく、程度の差こそあれ必ず遅れを持って目標位相まで到達するものである。

したがって、実際に遅れて遷移していく実位相に対して目標位相に対応して決められた補正係数を用いることは流入空気量を正確に補正しているとはいえないものであった。このため、演算されたシリンダに流入するシリンダ流入空気量と実際にシリンダに吸入された実シリンダ流入空気量の間に誤差が発生するようになる。

これに対して、本発明によればエンジンの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の位相の検出値と、エンジンの吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の目標値とに基づいて定まる補正値によってシリンダ流入空気量の演算値を補正するようにしたので、実際の可変動弁の動きに対応してシリンダ流入空気量の演算ができ、シリンダ流入空気量の推定精度を高めることが可能になる。

このため、結果としてこのシリンダ流入空気量を基本パラメータとする他の制御機能の制御精度も向上できることが期待できるようになる。

更に、シリンダ流入空気量の変動が大きくなる領域に対しては、吸排ＶＶＴの検出値と目標値に基づいて補正量の平滑化を行うことで、空燃比の変動を抑えることが可能になる。

以上では本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は説明した実施形態に限定されるものではなく、また、本発明の特徴的な機能を損なわない限り各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

１０２…シリンダ流入空気量演算手段、２０２…スロットルバルブ、２０４…吸入空気量センサ、２１１…吸気弁側カム角度センサ、２１３…排気弁側カム角度センサ、２１４…水温センサ、２１５…酸素濃度センサ、２１６…クランク角度センサ、２１７…アクセル開度センサ、２１９…エンジン制御装置、４０２…ＶＶＴ充填効率変化率演算手段、４０３…シリンダ流入空気量演算手段、５０１…ＶＶＴ検出値充填効率演算手段、５０２…ＶＶＴ目標値充填効率演算手段、５０４…ＶＶＴ充填効率基本変化率補正手段、８０６…ＶＶＴ充填効率基本変化率平滑化手段。

Claims (8)

1. エンジンの運転状態に基づいて吸気弁の位相及び排気弁の位相の少なくとも一方を可変にする可変動弁手段と、前記吸気弁の位相及び排気弁の位相の少なくとも一方を検出する位相検出手段と、前記エンジン回転数を検出する手段と、前記エンジンの吸入空気量を検出する空気量検出手段とを備えたエンジンに使用され、少なくとも前記エンジンのシリンダに流入するシリンダ流入空気流量を演算するシリンダ流入空気流量演算機能を備えたエンジンの制御装置において、
   前記シリンダ流入空気流量演算機能は、前記エンジンの前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の位相の検出値と、前記エンジンの前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の目標値とに基づいて、前記エンジンのシリンダに流入するシリンダ流入空気量の演算値を補正する補正演算機能を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. エンジンの運転状態に基づいて吸気弁の位相及び排気弁の位相の少なくとも一方を可変にする可変動弁手段と、前記吸気弁の位相及び排気弁の位相の少なくとも一方を検出する位相検出手段と、前記エンジン回転数を検出する手段と、前記エンジンの吸入空気量を検出する空気量検出手段とを備えたエンジンに使用され、少なくとも前記エンジンのシリンダに流入するシリンダ流入空気流量を演算するシリンダ流入空気流量演算機能を備えたエンジンの制御装置において、
   前記シリンダ流入空気流量演算機能は、前記エンジンの前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の位相の検出値に基づいて実位相での充填効率と、前記エンジンの前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の目標値とに基づいて目標位相での充填効率を求め、前記実位相での充填効率と前記目標位相での充填効率の割合から前記エンジンのシリンダに流入するシリンダ流入空気量の演算値を補正する補正演算機能を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
3. エンジンの運転状態に基づいて吸気弁の位相及び排気弁の位相の少なくとも一方を可変にする可変動弁手段と、前記吸気弁の位相及び排気弁の位相の少なくとも一方を検出する位相検出手段と、前記エンジン回転数を検出する手段と、前記エンジンの吸入空気量を検出する空気量検出手段とを備えたエンジンに使用され、少なくとも前記エンジンのシリンダに流入するシリンダ流入空気流量を演算するシリンダ流入空気流量演算機能を備えたエンジンの制御装置において、
   前記シリンダ流入空気流量演算機能は、
   前記エンジンの吸入空気量検出値と、前記エンジンのスロットル開度検出値とに基づいて前記エンジンの吸気管圧力を推定する吸気圧力推定演算機能と、
   前記吸気弁及び前記排気弁の位相の少なくとも一方の目標値を演算する目標位相演算機能と、
   前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の検出値と、前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の目標値とに基づいて前記エンジンのシリンダに流入するシリンダ流入空気量の演算値を補正する過渡補正値を演算する過渡補正値演算機能と、
   前記エンジンの回転数と、前記吸気管圧力推定値と、前記過渡補正値とに基づいてシリンダ流入空気量を演算する過渡シリンダ流入空気量演算機能と
   を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
4. エンジンの運転状態に基づいて吸気弁の位相及び排気弁の位相の少なくとも一方を可変にする可変動弁手段と、前記吸気弁の位相及び排気弁の位相の少なくとも一方を検出する位相検出手段と、前記エンジン回転数を検出する手段と、前記エンジンの吸入空気量を検出する空気量検出手段とを備えたエンジンに使用され、少なくとも前記エンジンのシリンダに流入するシリンダ流入空気流量を演算するシリンダ流入空気流量演算機能を備えたエンジンの制御装置において、
   前記シリンダ流入空気流量演算機能は、
   前記エンジンの吸入空気量検出値と、前記エンジンのスロットル開度検出値とに基づいて前記エンジンの吸気管圧力を推定する吸気圧力推定演算機能と、
   前記吸気弁及び前記排気弁の位相の少なくとも一方の目標値を演算する目標位相演算機能と、
   前記エンジンの前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の位相の検出値に基づいて実位相での充填効率と、前記エンジンの前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の目標値とに基づいて目標位相での充填効率を求め、前記実位相での充填効率と前記目標位相での充填効率の割合から前記エンジンのシリンダに流入するシリンダ流入空気量の演算値を補正する過渡補正値を演算する過渡補正値演算機能と、
   前記エンジンの回転数と、前記吸気管圧力推定値と、前記過渡補正値とに基づいてシリンダ流入空気量を演算する過渡シリンダ流入空気量演算機能と
   を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
5. 請求項２或いは請求項４のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、
   前記シリンダ流入空気流量演算機能は、
   前記前記実位相での充填効率と前記目標位相での充填効率の割合は両者の充填効率比であり、この充填効率比と前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の位相の検出値及び前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の位相の目標値とからシリンダ流入空気量の演算値を補正することを特徴とするエンジンの制御装置。
6. 請求項２或いは請求項４のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、
   前記シリンダ流入空気流量演算機能は、
   前記前記実位相での充填効率と前記目標位相での充填効率の割合は両者の充填効率比であり、前記吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の検出値と前記吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の目標値とに基づいて前記充填効率比を平滑化する平滑化機能を備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
7. 請求項６に記載のエンジンの制御装置において、
   前記平滑化機能は、
   前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の検出値と、前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の目標値とに基づいて、目標値と検出値の差分を演算する差分演算機能と、前記差分に基づいて所定の係数を演算する係数演算機能と、前記所定の係数を用いて前記充填効率比を平滑化することを特徴とするエンジンの制御装置。
8. 請求項２或いは請求項４に記載のエンジンの制御装置において、
   前記シリンダ流入空気量を演算する手段は、以下に示す演算式（１）
   QAR＝［(PMMAIR＊KSV＊Ne／２）／{KAIRGAS＊（THA＋273）}]＊ηair＊ηvvt…（１）
   ここで、
   QAR：シリンダ流入空気量
   PMMAIR：スロットルバルブと吸気弁の間の吸気圧力
   KSV：エンジン排気量
   Ne：エンジン回転数
   KAIRGAS：空気ガス定数
   THA：吸気温度
   ηair：吸気効率
   ηvvt：実位相での充填効率と目標位相での充填効率の割合から決まるＶＶＴ充填効率変化率
   を実行して前記エンジンのシリンダに流入するシリンダ流入空気量演算することを特徴とするエンジンの制御装置。

Images