JP3584476B2

JP3584476B2 - Valve timing control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3584476B2
Application number: JP10958493A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　誠
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: JPH06323115A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、内燃機関の運転状態に応じてバルブの開閉タイミングを調整可能な可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術として、例えば特開平２−４２１０７号公報に開示されたものが知られている。この技術では、油圧により作動する切換機構により、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングが切換えられる。前記切換機構に油を供給する供給路には油圧スイッチが設けられ、該スイッチにより供給路内の油圧が検出される。そして、バルブの開閉命令が出力されたときに、前記油圧スイッチの検出結果に基づき油圧の変化状況が判別される。ここで、予め定められた設定時間が経過しても前記開閉命令に対応する油圧に変化しないとき、バルブタイミングに異常が生じたものと判断される。かかる場合には、異物の混入や油洩れ等、切換機構に何らかの異常が起こったものとして、例えば切換制御の無効化等のフェイルセーフが行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、可変バルブタイミング制御というものは、本来、バルブの開閉タイミングが、種々の運転条件に応じた最適なものとなるように行われるものである。このため、上記従来技術において、あるときに切換制御の無効化が行われたような場合には、そのときの運転状態によっては、内燃機関にとって不適切なバルブタイミングに固定されてしまうおそれがある。例えば、故障に伴う切換制御の無効化により開閉タイミングがバルブオーバーラップ量の過大な状態に固定してしまった場合には、燃焼が不安定なものとなる等、運転性能が著しく低下してしまうおそれがあった。
【０００４】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関の運転状態に応じてバルブの開閉タイミングを調整可能な可変バルブタイミング機構を備えた可変バルブタイミング制御装置において、可変バルブタイミング機構に異常があった場合でもその異常を速やかに検知し、燃焼が不安定となるのを防止することの可能な可変バルブタイミング制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにこの発明においては、図１に示すように、内燃機関Ｍ１の回転に同期して所定のタイミングで駆動され、燃焼室Ｍ２に通じる吸気通路Ｍ３及び排気通路Ｍ４をそれぞれ開閉する吸気バルブＭ５及び排気バルブＭ６と、吸気バルブＭ５及び排気バルブＭ６の少なくとも一方の開閉タイミングを調整可能な可変バルブタイミング機構Ｍ７と、内燃機関Ｍ１の運転状態を検出する運転状態検出手段Ｍ８と、運転状態検出手段Ｍ８の検出結果に基づき、可変バルブタイミング機構Ｍ７を駆動制御し、少なくとも許容される最大オーバーラップ量の範囲内でバルブオーバーラップ量を調整することの可能な駆動制御手段Ｍ９とを備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、駆動制御手段Ｍ９によりバルブオーバーラップ量が小さくなる方向に開閉タイミングが切換えられた場合に、開閉タイミングの実際の切換速度又は実際の切換時間を検出する応答性検出手段Ｍ１０と、応答性検出手段Ｍ１０の検出結果が予め定められた基準値を満たさないとき、バルブオーバーラップ量が大きくなる方向へ開閉タイミングが切換えられるに際しての最大オーバーラップ量が小さくなるよう補正する最大オーバーラップ量補正手段Ｍ１１とを設けたことをその要旨としている。
【０００６】
ここで、上記基準値を満たさないとは、開閉タイミングの実際の切換速度が基準値を下回ること又は実際の切換時間が基準値を上回ることを意味する。
【０００７】
【作用】
上記の構成によれば、図１に示すように、吸気バルブＭ５及び排気バルブＭ６は、内燃機関Ｍ１の回転に同期して所定のタイミングで駆動され、燃焼室Ｍ２に通じる吸気通路Ｍ３及び排気通路Ｍ４をそれぞれ開閉する。また、可変バルブタイミング機構Ｍ７により、吸気バルブＭ５及び排気バルブＭ６の少なくとも一方の開閉タイミングが調整される。そして、運転状態検出手段Ｍ８にて検出された内燃機関Ｍ１の運転状態の検出結果に基づき、駆動制御手段Ｍ９により可変バルブタイミング機構Ｍ７が駆動制御される。また、駆動制御手段Ｍ９では、少なくとも許容される最大オーバーラップ量の範囲内でバルブオーバーラップ量が調整され得る。
【０００８】
また、駆動制御手段Ｍ９によりバルブオーバーラップ量が小さくなる方向に開閉タイミングが切換えられた場合に、応答性検出手段Ｍ１０によって、開閉タイミングの実際の切換速度又は実際の切換時間が検出される。そして、応答性検出手段Ｍ１０の検出結果が予め定められた基準値を満たさないとき、最大オーバーラップ量補正手段Ｍ１１によって、バルブオーバーラップ量が大きくなる方向へ開閉タイミングが切換えられるに際しての最大オーバーラップ量が小さくなるよう補正される。
【０００９】
従って、本発明によれば、検出された開閉タイミングの実際の切換速度が予め定められた基準値を下回るとき、又は実際の切換時間が予め定められた基準値を上回るときには、可変バルブタイミング機構Ｍ７に何らかの異常が発生し、制御性が悪くなったものと推測されうる。また、かかる場合には、オーバーラップ量が大きくなる方向へ開閉タイミングが切換えられるに際しての最大オーバーラップ量が小さくなる。このため、可変バルブタイミング機構Ｍ７に異常が発生したとしても、開閉タイミングがバルブオーバーラップ量の過大な状態に固定してしまうことがなく、内燃機関にとって不適切なバルブタイミングに固定されてしまうことがなくなる。
【００１０】
【実施例】
以下、この発明における可変バルブタイミング制御装置をガソリンエンジンに具体化した一実施例を図２〜図６に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図２はこの実施例における内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を示す概略構成図である。複数気筒よりなる内燃機関としてのエンジン１はそのシリンダブロック２に各気筒毎のシリンダボア２ａを備え、各シリンダボア２ａ内にはピストン３が上下動可能に設けられている。そして、シリンダボア２ａ内にてピストン３の上側が燃焼室４となっている。各燃焼室４には点火プラグ５がそれぞれ設けられている。又、各燃焼室４には吸気ポート６ａ及び排気ポート７ａを通じて吸気通路６及び排気通路７がそれぞれ連通して設けられている。そして、吸気ポート６ａ及び排気ポート７ａには、開閉用の吸気バルブ８及び排気バルブ９がそれぞれ設けられている。これら吸気バルブ８及び排気バルブ９は吸気側カムシャフト１０及び排気側カムシャフト１１の回転によって駆動される。又、各カムシャフト１０，１１の一端には、吸気側タイミングプーリ１２及び排気側タイミングプーリ１３がそれぞれ設けられている。更に、各タイミングプーリ１２，１３は、タイミングベルト１４を介して図示しないクランクシャフトに駆動連結されている。
【００１２】
従って、エンジン１の運転時には、クランクシャフトからタイミングベルト１４及び各タイミングプーリ１２，１３を介して各カムシャフト１０，１１に回転動力が伝達され、各カムシャフト１０，１１の回転により吸気バルブ８及び排気バルブ９が開閉駆動される。又、これら吸気バルブ８及び排気バルブ９の開閉タイミングは、クランクシャフトの回転に同期して、即ち吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張行程及び排気行程の一連の４行程に同期して、所定のタイミングで開閉駆動されるようになっている。
【００１３】
吸気通路６の入口側にはエアクリーナ１５が設けられ、各気筒毎の吸入ポート６ａの近傍には、燃料噴射用のインジェクタ１６がそれぞれ設けられている。そして、エンジン１は吸気通路６を通じてエアクリーナ１５から外気を取り込む。又、その外気の取り込みと同時に、エンジン１は各インジェクタ１６から噴射される燃料を取り込む。そして、エンジン１は取り込んだ燃料と外気との混合気を、吸入行程での吸気バルブ８の開きに同期して燃焼室４へ導入する。又、エンジン１は燃焼室４に導入した混合気を点火プラグ５の点火により爆発・燃焼させて駆動力を得た後、その排気ガスを排気行程での排気バルブ９の開きに同期して排気ポート７ａへ導出し、更に排気通路７を通じて外部へ排出する。
【００１４】
吸気通路６の途中には、図示しないアクセルペダルの操作に連動して開閉されるスロットルバルブ１７が設けられている。そして、このスロットルバルブ１７が開閉されることにより、吸気通路６への外気の取り込み量である吸入空気量Ｑが調節される。又、そのスロットルバルブ１７の下流側には、吸入空気の脈動を平滑化させるサージタンク１８が設けられている。吸気通路６においてエアクリーナ１５の近傍には、吸気温度ＴＨＡを検出する吸気温センサ６１が設けられている。又、スロットルバルブ１７の近傍には、そのスロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ６２が設けられている。更に、サージタンク１８には、同タンク１８に連通して吸入空気圧力（吸気圧力）ＰＭを検出する吸気圧センサ６３が設けられている。
【００１５】
一方、排気通路７の途中には、排気ガスを浄化するための三元触媒１９を内蔵してなる触媒コンバータ２０が設けらている。そして、排気通路７の途中には、排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ６４が設けられている。又、エンジン１には、その冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出する水温センサ６５が設けられている。
【００１６】
各気筒毎の各点火プラグ５には、ディストリビュータ２１にて分配された点火信号が印加される。ディストリビュータ２１はイグナイタ２２から出力される高電圧をクランクシャフトの回転、即ちクランク角に同期して各点火プラグ５に分配する。そして、各点火プラグ５の点火タイミングはイグナイタ２２からの高電圧出力タイミングにより決定される。
【００１７】
ディストリビュータ２１には、排気側カムシャフト１１に連結されてクランクシャフトの回転に連動して回転される図示しないロータが内蔵されている。そして、ディストリビュータ２１には、そのロータの回転からエンジン１の回転数（エンジン回転数）ＮＥを検出する回転数センサ６６が取り付けられている。又、ディストリビュータ２１には、同じくロータの回転に応じてエンジン１のクランク角基準信号ＧＰを所定の割合で検出する気筒判別センサ６７が取り付けられている。この実施例では、吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張行程及び排気行程の一連の４行程に対してクランクシャフトが２回転するものとして、回転数センサ６６は１パルス当たり３０°ＣＡの割合でクランク角を検出する。又、気筒判別センサ６７は１パルス当たり３６０°ＣＡの割合でクランク角を検出する。
【００１８】
加えて、この実施例において、吸気バルブ８の上流側の吸気通路６には、スロットルバルブ１７を迂回して同バルブ１７の上流側と下流側とを連通させるバイパス通路２３が設けられている。このバイパス通路２３の途中には、スロットルバルブ１７が全閉となるエンジン１のアイドル運転時に、そのアイドル運転を安定させるべく吸入空気量Ｑを調整するために駆動されるリニアソレノイド式のアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣＶ）２４が設けられている。周知のように、ＩＳＣＶ２４はその内部に図示しない電磁コイルを貫通して伸びるバルブシャフトを備えている。そして、ＩＳＣＶ２４はその電磁コイルが所定の制御信号に応じて磁力を変えられることにより、バルブシャフトが前後に移動してバイパス通路２３に通じる隙間の大きさ、即ち開度が変えられるようになっている。
【００１９】
従って、エンジン１のアイドル運転時に、ＩＳＣＶ２４の開度及びその開弁時間を制御することにより、バイパス通路２３を流れる空気量が調節され、燃焼室４への吸入空気量Ｑの供給が制御されるようになっいる。
【００２０】
更に、この実施例において、排気通路７と吸気通路６との間には、排気通路７内の排気ガスの一部を吸気通路６に再循環させるための周知の排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）２５が設けられている。即ち、ＥＧＲ装置２５は、両端が排気通路７と吸気通路６とに連通して接続されたＥＧＲ管路２６を備えている。ＥＧＲ管路２６の途中には、排気ガスの流量を調節するＥＧＲ弁２７が設けられている。このＥＧＲ弁２７はバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）２８の制御によって開閉駆動されるようになっている。
【００２１】
併せて、この実施例において、吸気側タイミングプーリ１２には、吸気バルブ８の開閉タイミングを可変にするために油圧により駆動される可変バルブタイミング機構（以下単に「ＶＶＴ」という）２９が設けられている。
【００２２】
次に、このＶＶＴ２９等の構成について図３に従って詳しく説明する。カムシャフト１０はそのカムジャーナル１０ａがエンジン１のシリンダヘッド１ａとベアリングキャップ１ｂとの間で回転可能に支持されている。そして、カムシャフト１０の一端部に、タイミングプーリ１２と一体に設けられたＶＶＴ２９が設けられている。
【００２３】
タイミングプーリ１２は、外周に複数の外歯３１を有すると共に一側に収容凹部３２を備えている。又、その収容凹部３２を覆うようにカムシャフト１０の先端にはキャップ３３がボルト３４により締付け固定されている。更に、タイミングプーリ１２の開口端とキャップ３３の外周との間には、そのプーリ１２に圧入固定されたアウタープレート３５と、キャップ３３に形成されたインナープレート３６等とからなる緩衝用の周知の粘性継手（ビスカスカップリング）３７が設けられている。
【００２４】
このタイミングプーリ１２とカムシャフト１０との間にはリングギヤ３８が介在されて両者１２，１０が連結されている。即ち、キャップ３３により密閉されたタイミングプーリ１２の収容凹部３２にはリングギヤ３８が収容されている。このリングギヤ３８は、その内外周に設けられた複数の歯３８ａ，３８ｂの両方がヘリカル歯になっており、軸方向への移動によってカムシャフト１０と相対回動可能になっている。リングギヤ３８の内外周の歯３８ａ，３８ｂはタイミングプーリ１２の内歯１２ａ及びキャップ３３の内歯３３ａにそれぞれ噛み合わされている。又、タイミングプーリ１２はその外歯３１に掛装されたタイミングベルト１４を介して、図示しないクランクシャフトに駆動連結されている。
【００２５】
従って、クランクシャフトからタイミングベルト１４を介してタイミングプーリ１２に駆動伝達されることにより、更にリングギヤ３８で連結されたタイミングプーリ１２とキャップ３３とが一体的に回転され、カムシャフト１０が回転駆動される。この時、リングギヤ３８が軸方向（図３の左右方向）へ移動されることにより、カムシャフト１０にタイミングプーリ１２に対する捩じりが付与される。その結果、カムシャフト１０とタイミングプーリ１２との回転方向における相対位置が変えられ、吸気バルブ８の開閉タイミングが変えられる。このカムシャフト１０の捩じりの際にリングギヤ３８のバックラッシに起因するガタツキは、ビスカスカップリング３７の作用ににより緩衝されて異音の発生が抑えられる。
【００２６】
リングギヤ３８を油圧により駆動させるために、タイミングプーリ１２の収容凹部３２において、リングギヤ３８の軸方向一端側は、作動油による油圧を導入する加圧室３９となっている。又、同じく収容凹部３２において、リングギヤ３８の他端側は、その油圧に対抗する釣り合い用のスプリング４０を収容するスプリング室４１となっている。更に、加圧室３９に油圧のための作動油を供給するために、エンジン１のシリンダヘッド１ａ及びカムシャフト１０には、互いに連通するヘッド油路４２及びシャフト油路４３がそれぞれ形成されている。
【００２７】
一方、加圧室３９から作動油を抜くために、タイミングプーリ１２及びカムシャフト１０の一部には、加圧室３９からスプリング室４１へ洩れ出た作動油を導出するための戻し油路４４が形成されている。又、その戻し油路４４に連通して、タイミングプーリ１２の一端側には、カムシャフト１０、シリンダヘッド１ａ、ベアリングキャップ１ｂ及びゴム製のシール４５によって囲まれた油回収室４６が設けられている。更に、カムシャフト１０の下側位置にて、シリンダヘッド１ａの一部には、油回収室４６にて回収された作動油をエンジン１のオイルパン４７へ戻すための油戻し穴４８が形成されている。
【００２８】
尚、シリンダヘッド１ａの上側はヘッドカバー４９によって覆われている。又、シリンダヘッド１ａには、カムジャーナル１０ａに潤滑油を供給するためのヘッド油路５０が形成されている。
【００２９】
この実施例では、作動油としてエンジンの潤滑油が利用されている。即ち、潤滑油のための一系統の油圧回路を構成するオイルポンプ５１はエンジン１に連動して駆動され、それによってオイルパン４７に貯留された潤滑油がオイルフィルタ５２を介して吸い上げられる。オイルポンプ５１とヘッド油路４２との間にはメイン油路５４が接続されており、そのメイン油路５４の途中には、ソレノイド式で三方式の制御弁５３が設けられている。この制御弁５３はデューティ制御されるものである。すなわち、制御弁５３は入力指令値としてのデューティ比ＤＵＴＹのある範囲内で、デューティ比ＤＵＴＹに対する出力としての油圧が比例するようになっている。即ち、デューティ比ＤＵＴＹのある範囲内では、デューティ比が増加するのに伴って油圧が増大するようになっている。そして、制御弁５３にて制御される油圧が増大することにより、カムシャフト１０の回転位相が進角される。
【００３０】
従って、オイルポンプ５１の駆動中に、制御弁５３のオン・オフがデューティ制御されてメイン油路５４が周期的に開閉されることにより、オイルポンプ５１より吐出された潤滑油が作動油としてある油圧をもってヘッド油路４２へ供給される。ヘッド油路４２へ供給された作動油は、更にシャフト油路４３を通じて加圧室３９へと導入される。そして、その作動油の油圧によりリングギヤ３８がスプリング４０の付勢力に抗して軸方向の一方（同図の右方向）へ押圧される。これにより、カムシャフト１０に捩じりが付与され、カムシャフト１０のタイミングプーリ１２に対する回転位相が変更される。その結果、吸気バルブ８の開閉タイミングが変えられ、吸気バルブ８と排気バルブ９とのバルブオーバーラップ量が変更される。
【００３１】
一方、制御弁５３がオフされることにより、ヘッド油路４２への作動油の供給が遮断される。これにより、加圧室３９から油圧が抜け、リングギヤ３８がスプリング４０の付勢力によって軸方向の他方（同図の左方向）へ押圧されて戻される。これにより、カムシャフト１０に逆の捩じりが付与され、カムシャフト１０の回転位相が復帰変更される。その結果、吸気バルブの開閉タイミングが変えられてバルブオーバーラップ量が変更される。この時、加圧室３９からスプリング４０へ洩れ出た作動油は、戻し油路４４を通じて油回収室４６へと導かれ、更に油戻し穴４８を通じてオイルパン４７へと戻される。
【００３２】
図２に示すように、この実施例では、前述した各センサ６１〜６７等によりエンジン１の運転状態を検出する運転状態検出手段が構成されている。それに加えて、この実施例では、吸気バルブ８側のカムシャフト１０の基端部には、そのカムシャフト１０の回転を所定の角度間隔で検知し、カム角基準信号ＣＢＳとして出力するカム角センサ６８が設けられている。このカム角センサ６８は、前記気筒判別センサ６７からのクランク角基準信号ＧＰとの比較によりＶＶＴ２９の進角値Ｒを算出するために設けられている（この点については後述する）。なお、このカム角センサ６８は、カムシャフト２の回転に連動して回転されるタイミングロータと、ピックアップコイル（いずれも図示せず）とから構成されている。このカム角センサ６８によっても運転状態検出手段が構成されている。
【００３３】
そして、各インジェクタ１６、イグナイタ２２、ＩＳＣＶ２４、ＶＳＶ２８及び制御弁５３は電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」という）７０に電気的に接続され、同ＥＣＵ７０の作動によってそれらの駆動タイミングが制御される。このＥＣＵ７０は駆動制御手段、応答性検出手段及び最大オーバーラップ量補正手段を構成しており、同ＥＣＵ７０には前述した吸気温センサ６１、スロットルセンサ６２、吸気圧センサ６３、酸素センサ６４、水温センサ６５、回転数センサ６６、気筒判別センサ６７及びカム角センサ６８がそれぞれ接続されている。そして、ＥＣＵ７０はエンジン１の燃料噴射量制御、点火時期制御、アイドル回転数制御及びＥＧＲ制御等を司るために、各センサ６１〜６８からの出力信号に基づき、各インジェクタ１６、イグナイタ２２、ＩＳＣＶ２４及びＶＳＶ２８を好適に駆動制御するようになっている。それと共に、ＥＣＵ７０はバルブタイミング制御を司るために、スロットルセンサ６２、水温センサ６５、回転数センサ６６、気筒判別センサ６７及びカム角センサ６８等からの出力信号に基づきその時々のエンジン１の運転状態に応じたバルブオーバラップ量を決定して制御弁５３を好適に駆動制御するようになっている。それと共に、ＥＣＵ７０は、前述した各種センサ６１〜６８等の検出結果に基づき、ＶＶＴ２９の異常を判断するようになっている。この実施例において、ＥＣＵ７０にはＶＶＴ２９の異常を判断したときに、そのことを運転者等に報知するために点灯されるダイアグランプ３０が接続されている。
【００３４】
次に、ＥＣＵ７０に係る電気的構成について図４のブロック図に従って説明する。
ＥＣＵ７０は中央処理装置（ＣＰＵ）７１、所定の制御プログラム等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）７２、ＣＰＵ７１の演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３、予め記憶されたデータを保存するバックアップＲＡＭ７４等と、これら各部と外部入力回路７５及び外部出力回路７６等とをバス７７によって接続した理論演算回路として構成されている。
【００３５】
外部入力回路７５には、前述した吸気温センサ６１、スロットルセンサ６２、吸気圧センサ６３、酸素センサ６４、水温センサ６５、回転数センサ６６、気筒判別センサ６７及びカム角センサ６８がそれぞれ接続されている。
【００３６】
一方、外部出力回路７６には、各インジェクタ１６、イグナイタ２２、ＩＳＣＶ２４、ＶＳＶ２８、ダイアグランプ３０及び制御弁５３がそれぞれ接続されている。
【００３７】
そして、ＣＰＵ７１は外部入力回路７５を介して入力される各センサ６１〜６８等からの検出信号を入力値として読み込む。又、ＣＰＵ７１は各センサ６１〜６８から読み込んだ入力値に基づき、各インジェクタ１６、イグナイタ２２、ＩＳＣＶ２４、ＶＳＶ２８、ダイアグランプ３０及び制御弁５３を好適に制御する。
【００３８】
次に、前述したＥＣＵ７０により実行されるバルブタイミング制御及び異常検出のための処理動作について図６に従って説明する。
図６のフローチャートは、ＥＣＵ７０により実行される各処理のうち、吸気バルブ８の開閉タイミングを変えるための制御ルーチンのうち、許容される最大バルブオーバーラップ量に相当するＶＶＴ２９の最大進角ガード値（以下、単にガード値という）ＧＲＤを補正制御するための「ガード値補正ルーチン」を示している。但し、このガード値ＧＲＤは、ＶＶＴ２９が進角側へ駆動制御されるに際しての制御上の限界値であり、設定されたガード値ＧＲＤよりも進角側へ制御されることはない。また、この実施例では、前記ガード値ＧＲＤは、当初ある値に設定されているものとする。さて、このルーチンは、エンジン１の運転中に所定時間毎の定時割り込みで実行される。
【００３９】
処理がこのルーチンへ移行すると、先ずステップ１０１において、水温センサ６５、回転数センサ６６、気筒判別センサ６７及びカム角センサ６８等の各検出値に基づき、冷却水温ＴＨＷ、エンジン回転数ＮＥ、クランク角基準信号ＧＰ及びカム角基準信号ＣＢＳ等を読み込む。
【００４０】
次に、ステップ１０２において、今回読み込んだ冷却水温ＴＨＷが予め定められた第１の所定温度Ｔ１以上で、かつ、予め定められた第２の所定温度Ｔ２以下であるか否かを判断する。そして、冷却水温ＴＨＷが前記範囲外である場合には、ガード値ＧＲＤを補正するのに適した運転状態にないものとして、その後の処理を一旦終了する。
【００４１】
また、冷却水温ＴＨＷが前記範囲内である場合には、ガード値ＧＲＤを補正するに際し、温度に関しては予め定められた状態にあり、油温によるＶＶＴ２９の応答性への影響はないものと判断し、ステップ１０３へ移行する。ステップ１０３においては、今回読み込んだエンジン回転数ＮＥが予め定められた第１の所定回転数Ｎ１以上で、かつ、予め定められた第２の所定回転数Ｎ２以下であるか否かを判断する。そして、エンジン回転数ＮＥが前記範囲外である場合には、ガード値ＧＲＤを補正するのに適した運転状態にないものとして、その後の処理を一旦終了する。
【００４２】
また、エンジン回転数ＮＥが前記範囲内である場合には、ガード値ＧＲＤを補正するに際し、予め定められた運転状態にあり、油圧によるＶＶＴ２９の応答性への影響はないものと判断し、ステップ１０４へ移行する。
【００４３】
ステップ１０４においては、今回読み込んだクランク角基準信号ＧＰ及びカム角基準信号ＣＢＳに基づき、進角値Ｒを算出する。ここで、この進角値Ｒというのは、クランクシャフトに対するカムシャフト１０の偏位角度で表される。
【００４４】
次に、ステップ１０５においては、前回算出された進角値Ｒと、今回算出された進角値Ｒとの比較に基づき、現在ＶＶＴ２９が進角側へ制御されている最中にあるか否かを判断する。すなわち、今回算出された進角値Ｒが前回の進角値Ｒよりも大きい場合には、進角側へ制御中であると判断される。なお、この実施例では、前回算出された進角値Ｒと今回算出された進角値Ｒとの比較に基づいて進角側へ制御中であるか否かを判断するようにしたが、今回算出された進角値Ｒと所定回数前の進角値Ｒとを比較するようにしてもよい。
【００４５】
そして、現在ＶＶＴ２９が進角側へ制御されていない場合には、ガード値ＧＲＤを補正する状態にないものとしてその後の処理を一旦終了する。一方、現在ＶＶＴ２９が進角側へ制御されている最中である場合には、続くステップ１０６において、現在のデューティ比ＤＵＴＹを読み込む。
【００４６】
次に、ステップ１０７においては、今回読み込んだデューティ比ＤＵＴＹが予め定められた所定値ａ以下であるか否かを判断する。ここで、所定値ａというのは、ＶＶＴ２９の遅角速度が最大となるデューティ比ＤＵＴＹのうち、最も大きな値である。
【００４７】
すなわち、図６に示すように、ある値を境として、デューティ比ＤＵＴＹがそれよりも大きい場合にはＶＶＴ２９は進角側へ駆動制御される。ここで、デューティ比ＤＵＴＹが所定値以上の場合には、ＶＶＴ２９の進角側への駆動速度は最大となり、一定となる。また、ある値を境として、デューティ比ＤＵＴＹがそれよりも小さい場合にはＶＶＴ２９は遅角側へ駆動制御される（進角速度は負の値となる）。ここで、デューティ比ＤＵＴＹが所定値ａ以下の場合には、本来ＶＶＴ２９の遅角側への駆動速度は最大となり、一定となる（最大遅角速度ｂ）。換言すれば、ステップ１０７においては、現在のデューティ比ＤＵＴＹが、ＶＶＴ２９が遅角側へ最大速度で駆動される値であるか否かを判断するのである。
【００４８】
そして、デューティ比ＤＵＴＹが所定値ａ以下でない場合には、その後の処理を一旦終了する。また、デューティ比ＤＵＴＹが所定値ａ以下の場合には、ＶＶＴ２９が遅角側へ最大速度で駆動されている最中であるとして次のステップ１０８へ移行する。
【００４９】
ステップ１０８においては、実際のＶＶＴ２９の遅角速度Ｓを算出する。具体的には、遅角速度Ｓは、具体的には予め定められた所定時間に対する進角値Ｒの偏位量の絶対値でもって表される。そして、ステップ１０９においては、今回算出したＶＶＴ２９の実際の遅角速度Ｓが、前記最大遅角速度ｂよりも小さいか否かを判断する。ここで、実際の遅角速度Ｓが、前記最大遅角速度ｂよりも小さくない（等しい）場合には、ＶＶＴ２９は正常に駆動されているものとして、その後の処理を一旦終了する。
【００５０】
一方、実際の遅角速度Ｓが、前記最大遅角速度ｂよりも小さい場合には、ＶＶＴ２９に何らかの異常が発生し、ＶＶＴ２９が本来の最大遅角速度ｂよりも遅い速度で駆動されることになってしまったものとして、ステップ１１０へ移行する。
【００５１】
ステップ１１０においては、許容される最大バルブオーバーラップ量に相当するＶＶＴ２９の進角側へのガード値ＧＲＤをそれまでよりも小さい値に補正し設定する。そして、ステップ１１１において、ＶＶＴ２９の異常を運転者等に報知するために、前記ダイアグランプ３０を点灯させてその後の処理を一旦終了する。
【００５２】
このように、この実施例においては、現在のデューティ比ＤＵＴＹが、本来ＶＶＴ２９が遅角側へ最大速度で駆動されるような値であるか否かが判断される。そして、デューティ比ＤＵＴＹが本来遅角側へ最大速度で駆動される値である場合には、実際のＶＶＴ２９の遅角速度Ｓと、本来の最大遅角速度ｂとが比較される。そして、実際の遅角速度Ｓが、本来の最大遅角速度ｂよりも小さい場合には、ＶＶＴ２９に何らかの異常が発生し、ＶＶＴ２９が本来の最大遅角速度ｂよりも遅い速度で駆動されることになってしまったものと判断されるとともに、ＶＶＴ２９の進角側へのガード値ＧＲＤがそれまでよりも小さい値に補正される。
【００５３】
このため、異物の混入や油洩れ等が起こり、ＶＶＴ２９に何らかの異常が発生した場合には、速やかにそれを検知することができる。また、進角側へのガード値ＧＲＤが小さい値に設定されることから、ＶＶＴ２９が、新たに設定された該ガード値ＧＲＤよりも進角側へ駆動制御されることがなくなる。従って、開閉タイミングがバルブオーバーラップ量の過大な状態に固定してしまうことがなく、エンジン１にとって不適切なバルブタイミングに固定されてしまうことがなくなる。その結果、燃焼が不安定なものとなる等、運転性能が著しく低下してしまうという事態を確実に回避することができる。
【００５４】
また、この実施例では、ＶＶＴ２９に何らかの異常が発生したと判断した場合には、ダイアグランプ３０が点灯される。このため、その異常を運転者等に速やかに報知することができる。
【００５５】
なお、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部を適宜に変更して次のように実施することもできる。
（１）前記実施例では、実際の遅角速度Ｓが、本来の最大遅角速度ｂよりも小さい場合に、ＶＶＴ２９に何らかの異常が発生したものと判断するようにしたが、実際の遅角速度Ｓと、本来の最大遅角速度ｂから微小な値を減算したものとを比較するようにしてもよい。かかる場合には、誤判定をより確実に防止することができる。
【００５６】
（２）前記実施例では、ＶＶＴ２９の遅角速度Ｓと本来の最大遅角速度ｂとを比較する場合に具体化したが、ＶＶＴ２９の遅角時間と本来の遅角時間とを比較する場合に具体化してもよい。
【００５７】
（３）前記実施例では、油圧制御によって駆動切換されるＶＶＴ２９の異常を判断する場合に具体化したが、これに限定されるものではなく、その他のタイプのＶＶＴの異常を判断する場合に具体化することもできる。
【００５８】
（４）前記実施例では、吸気バルブ８の開閉タイミングのみを可変とするＶＶＴ２９を設けたが、排気バルブ９の開閉タイミングを可変とするＶＶＴや、吸気バルブ８及び排気バルブ９の両方の開閉タイミングを可変とするＶＶＴを設けることもできる。
【００５９】
（５）前記実施例では、ＶＶＴ２９の制御装置をガソリンエンジンに具体化したが、ディーゼルエンジンに具体化することもできる。
（６）前記実施例では、ＶＶＴ２９の異常を判断した場合に、ダイアグランプ３０を点灯させるようにしたが、このような点灯処理を省略してもよい。
【００６０】
（７）前記実施例では、バイパス通路２３及びＩＳＣＶ２４並びにＥＧＲ装置２５を備えた場合に具体化したが、これらのうち少なくとも一方を省略する構成としてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、内燃機関の運転状態に応じてバルブの開閉タイミングを調整可能な可変バルブタイミング機構を備えた可変バルブタイミング制御装置において、バルブオーバーラップ量が小さくなる方向に開閉タイミングが切換えられた場合に、開閉タイミングの実際の切換速度又は実際の切換時間を検出し、その検出結果が基準値を下回るとき、バルブオーバーラップ量が大きくなる方向へ開閉タイミングが切換えられるに際しての最大オーバーラップ量が小さくなるよう補正するようにした。従って、可変バルブタイミング機構に異常があった場合でもその異常を速やかに検知することができ、燃焼が不安定となるのを確実に防止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の基本的な概念構成を説明する概念構成図である。
【図２】この発明を具体化した一実施例における可変バルブタイミング制御装置を示す概略構成図である。
【図３】一実施例においてＶＶＴ等の構成を示す断面図である。
【図４】一実施例においてＥＣＵ等の構成を示すブロック図である。
【図５】一実施例においてＥＣＵにより実行される「ガード値補正ルーチン」を説明するフローチャートである。
【図６】一実施例においてデューティ比に対するＶＶＴの進角速度の関係を説明するグラフである。
【符号の説明】
１…内燃機関としてのエンジン、４…燃焼室、６…吸気通路、７…排気通路、８…吸気バルブ、９…排気バルブ、２９…可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）、６１…運転状態検出手段を構成する吸気温センサ、６２…運転状態検出手段を構成するスロットルセンサ、６３…運転状態検出手段を構成する吸気圧センサ、６４…運転状態検出手段を構成する酸素センサ、６５…運転状態検出手段を構成する水温センサ、６６…運転状態検出手段を構成する回転数センサ、６７…運転状態検出手段を構成する気筒判別センサ、６８…運転状態検出手段を構成するカム角センサ、７０…駆動制御手段、応答性検出手段及び最大オーバーラップ量補正手段を構成するＥＣＵ。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a variable valve timing control device for an internal combustion engine including a variable valve timing mechanism capable of adjusting a valve opening / closing timing according to an operating state of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of technology, for example, a technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-42107 is known. In this technique, the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve is switched by a switching mechanism operated by hydraulic pressure. A hydraulic switch is provided in a supply path for supplying oil to the switching mechanism, and the switch detects a hydraulic pressure in the supply path. Then, when the valve opening / closing command is output, the change state of the hydraulic pressure is determined based on the detection result of the hydraulic switch. Here, when the oil pressure does not change in response to the opening / closing command even after the predetermined set time has elapsed, it is determined that an abnormality has occurred in the valve timing. In such a case, it is determined that some abnormality has occurred in the switching mechanism, such as entry of foreign matter or oil leakage, and a fail-safe operation such as disabling the switching control is performed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the variable valve timing control is originally performed such that the valve opening / closing timing is optimal according to various operating conditions. For this reason, in the above-described related art, if the switching control is invalidated at a certain time, the valve timing may be fixed to an inappropriate timing for the internal combustion engine depending on the operating state at that time. . For example, when the switching control is fixed to an excessive valve overlap state due to the invalidation of the switching control due to the failure, the operating performance is significantly reduced, such as unstable combustion. There was a fear.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a variable valve timing control device including a variable valve timing mechanism capable of adjusting a valve opening / closing timing according to an operation state of an internal combustion engine. It is another object of the present invention to provide a variable valve timing control device capable of promptly detecting an abnormality in a variable valve timing mechanism even when the variable valve timing mechanism has an abnormality and preventing combustion from becoming unstable.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, as shown in FIG. 1, the intake passage M3 and the exhaust passage M4 which are driven at a predetermined timing in synchronization with the rotation of the internal combustion engine M1 and communicate with the combustion chamber M2 are opened and closed. An intake valve M5 and an exhaust valve M6, a variable valve timing mechanism M7 capable of adjusting the opening / closing timing of at least one of the intake valve M5 and the exhaust valve M6, an operating state detecting means M8 for detecting an operating state of the internal combustion engine M1, Drive control means M9, which controls the drive of the variable valve timing mechanism M7 based on the detection result of the operation state detection means M8 and can adjust the valve overlap amount at least within the range of the maximum allowable overlap amount. In the variable valve timing control device for an internal combustion engine provided with When the opening / closing timing is switched in the direction in which the lap amount decreases, the response detection means M10 for detecting the actual switching speed or actual switching time of the opening / closing timing, and the detection result of the response detection means M10 are predetermined. And the maximum overlap amount correction means M11 that corrects the maximum overlap amount to be small when the opening / closing timing is switched in the direction in which the valve overlap amount increases when the reference value is not satisfied. I have.
[0006]
Here, that the reference value is not satisfied means that the actual switching speed of the opening / closing timing is lower than the reference value or that the actual switching time exceeds the reference value.
[0007]
[Action]
According to the above configuration, as shown in FIG. 1, the intake valve M5 and the exhaust valve M6 are driven at a predetermined timing in synchronization with the rotation of the internal combustion engine M1, and the intake passage M3 and the exhaust passage leading to the combustion chamber M2. Open and close M4 respectively. Further, the opening / closing timing of at least one of the intake valve M5 and the exhaust valve M6 is adjusted by the variable valve timing mechanism M7. Then, based on the detection result of the operation state of the internal combustion engine M1 detected by the operation state detection means M8, the drive control means M9 controls the drive of the variable valve timing mechanism M7. In the drive control means M9, the valve overlap amount can be adjusted at least within the range of the allowable maximum overlap amount.
[0008]
When the drive control means M9 switches the opening / closing timing in a direction to reduce the valve overlap amount, the responsiveness detecting means M10 detects the actual switching speed or the actual switching time of the opening / closing timing. When the detection result of the responsiveness detecting means M10 does not satisfy the predetermined reference value, the maximum overlap amount correcting means M11 sets the maximum overlap when the opening / closing timing is switched in the direction in which the valve overlap amount increases. The amount is corrected to be smaller.
[0009]
Therefore, according to the present invention, when the actual switching speed of the detected opening / closing timing is lower than the predetermined reference value, or when the actual switching time exceeds the predetermined reference value, the variable valve timing mechanism M7 It can be inferred that some abnormality has occurred and the controllability has deteriorated. In such a case, the maximum amount of overlap when the opening / closing timing is switched in the direction in which the amount of overlap increases is reduced. For this reason, even if an abnormality occurs in the variable valve timing mechanism M7, the opening / closing timing is not fixed to a state in which the valve overlap amount is excessive, and is fixed to an inappropriate valve timing for the internal combustion engine. Disappears.
[0010]
【Example】
Hereinafter, an embodiment in which the variable valve timing control device according to the present invention is embodied in a gasoline engine will be described in detail with reference to FIGS.
[0011]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a variable valve timing control device for an internal combustion engine in this embodiment. The engine 1 as an internal combustion engine having a plurality of cylinders has a cylinder block 2 provided with a cylinder bore 2a for each cylinder, and a piston 3 is provided in each cylinder bore 2a so as to be vertically movable. The upper side of the piston 3 in the cylinder bore 2a is a combustion chamber 4. Each combustion chamber 4 is provided with a spark plug 5. In addition, an intake passage 6 and an exhaust passage 7 are provided in each combustion chamber 4 so as to communicate with each other through an intake port 6a and an exhaust port 7a. An opening / closing intake valve 8 and an exhaust valve 9 are provided at the intake port 6a and the exhaust port 7a, respectively. The intake valve 8 and the exhaust valve 9 are driven by the rotation of the intake camshaft 10 and the exhaust camshaft 11. At one end of each of the camshafts 10, 11, an intake-side timing pulley 12 and an exhaust-side timing pulley 13 are provided. Further, each of the timing pulleys 12 and 13 is drivingly connected to a crankshaft (not shown) via a timing belt 14.
[0012]
Therefore, during operation of the engine 1, rotational power is transmitted from the crankshaft to the respective camshafts 10 and 11 via the timing belt 14 and the respective timing pulleys 12 and 13, and the rotation of the respective camshafts 10 and 11 causes the intake valve 8 and the intake valve 8 to rotate. The exhaust valve 9 is driven to open and close. The opening and closing timings of the intake valve 8 and the exhaust valve 9 are synchronized with the rotation of the crankshaft, that is, in synchronization with a series of four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an explosion / expansion stroke, and an exhaust stroke. It is opened and closed at the timing.
[0013]
An air cleaner 15 is provided on the inlet side of the intake passage 6, and an injector 16 for fuel injection is provided near each intake port 6a of each cylinder. Then, the engine 1 takes in outside air from the air cleaner 15 through the intake passage 6. At the same time as taking in the outside air, the engine 1 takes in the fuel injected from each injector 16. Then, the engine 1 introduces the mixture of the taken fuel and the outside air into the combustion chamber 4 in synchronization with the opening of the intake valve 8 in the intake stroke. The engine 1 explodes and burns the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber 4 by igniting a spark plug 5 to obtain a driving force, and then exhausts the exhaust gas in synchronization with the opening of an exhaust valve 9 in an exhaust stroke. It is led out to the port 7a, and further discharged to the outside through the exhaust passage 7.
[0014]
In the middle of the intake passage 6, a throttle valve 17 which is opened and closed in conjunction with operation of an accelerator pedal (not shown) is provided. By opening and closing the throttle valve 17, the intake air amount Q, which is the amount of outside air taken into the intake passage 6, is adjusted. Further, a surge tank 18 for smoothing the pulsation of the intake air is provided downstream of the throttle valve 17. An intake air temperature sensor 61 for detecting an intake air temperature THA is provided near the air cleaner 15 in the intake passage 6. In the vicinity of the throttle valve 17, a throttle sensor 62 for detecting the throttle opening TA is provided. Further, the surge tank 18 is provided with an intake pressure sensor 63 which communicates with the tank 18 and detects an intake air pressure (intake pressure) PM.
[0015]
On the other hand, a catalytic converter 20 including a three-way catalyst 19 for purifying exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 7. An oxygen sensor 64 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided in the exhaust passage 7. Further, the engine 1 is provided with a water temperature sensor 65 for detecting the temperature (cooling water temperature) THW of the cooling water.
[0016]
The ignition signal distributed by the distributor 21 is applied to each ignition plug 5 for each cylinder. The distributor 21 distributes the high voltage output from the igniter 22 to the ignition plugs 5 in synchronization with the rotation of the crankshaft, that is, the crank angle. The ignition timing of each ignition plug 5 is determined by the high voltage output timing from the igniter 22.
[0017]
The distributor 21 has a built-in rotor (not shown) that is connected to the exhaust-side camshaft 11 and rotates in conjunction with the rotation of the crankshaft. The distributor 21 is provided with a rotation speed sensor 66 for detecting the rotation speed (engine rotation speed) NE of the engine 1 from the rotation of the rotor. Further, a cylinder discrimination sensor 67 that detects a crank angle reference signal GP of the engine 1 at a predetermined rate according to the rotation of the rotor is attached to the distributor 21. In this embodiment, assuming that the crankshaft makes two rotations in a series of four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an explosion / expansion stroke, and an exhaust stroke, the rotation speed sensor 66 detects the crank at a rate of 30 ° CA per pulse. Detect corners. The cylinder discriminating sensor 67 detects the crank angle at a rate of 360 ° CA per pulse.
[0018]
In addition, in this embodiment, the intake passage 6 upstream of the intake valve 8 is provided with a bypass passage 23 that bypasses the throttle valve 17 and connects the upstream side and the downstream side of the valve 17. In the middle of the bypass passage 23, during idle operation of the engine 1 in which the throttle valve 17 is fully closed, a linear solenoid type idle speed control driven to adjust the intake air amount Q to stabilize the idle operation. A valve (ISCV) 24 is provided. As is well known, the ISCV 24 has a valve shaft extending through an electromagnetic coil (not shown) therein. The ISCV 24 changes the magnetic force of the electromagnetic coil in accordance with a predetermined control signal, so that the size of the gap leading to the bypass passage 23 by moving the valve shaft back and forth, that is, the opening degree can be changed. I have.
[0019]
Therefore, during idle operation of the engine 1, by controlling the opening of the ISCV 24 and the valve opening time, the amount of air flowing through the bypass passage 23 is adjusted, and the supply of the intake air amount Q to the combustion chamber 4 is controlled. Like that.
[0020]
Further, in this embodiment, a well-known exhaust gas recirculation device (EGR device) for recirculating a part of the exhaust gas in the exhaust passage 7 to the intake passage 6 is provided between the exhaust passage 7 and the intake passage 6. ) 25 are provided. That is, the EGR device 25 includes an EGR pipe 26 whose both ends are connected to and connected to the exhaust passage 7 and the intake passage 6. An EGR valve 27 for adjusting the flow rate of the exhaust gas is provided in the middle of the EGR pipe 26. The EGR valve 27 is driven to open and close by the control of a vacuum switching valve (VSV) 28.
[0021]
In addition, in this embodiment, the intake-side timing pulley 12 is provided with a variable valve timing mechanism (hereinafter simply referred to as “VVT”) 29 that is driven by hydraulic pressure to make the opening / closing timing of the intake valve 8 variable. I have.
[0022]
Next, the configuration of the VVT 29 and the like will be described in detail with reference to FIG. The cam shaft 10 has a cam journal 10a rotatably supported between a cylinder head 1a of the engine 1 and a bearing cap 1b. A VVT 29 provided integrally with the timing pulley 12 is provided at one end of the camshaft 10.
[0023]
The timing pulley 12 has a plurality of external teeth 31 on the outer periphery and a housing recess 32 on one side. A cap 33 is fastened and fixed to the tip of the camshaft 10 with a bolt 34 so as to cover the accommodation recess 32. Further, between the open end of the timing pulley 12 and the outer periphery of the cap 33, a well-known buffering structure including an outer plate 35 press-fitted and fixed to the pulley 12, an inner plate 36 formed on the cap 33, and the like. A viscous coupling (a viscous coupling) 37 is provided.
[0024]
A ring gear 38 is interposed between the timing pulley 12 and the camshaft 10 to connect the two with each other. That is, the ring gear 38 is accommodated in the accommodating recess 32 of the timing pulley 12 hermetically sealed by the cap 33. The ring gear 38 has a plurality of teeth 38a and 38b provided on the inner and outer circumferences thereof, both of which are helical teeth, and is rotatable relative to the camshaft 10 by moving in the axial direction. The teeth 38 a and 38 b on the inner and outer circumferences of the ring gear 38 are meshed with the inner teeth 12 a of the timing pulley 12 and the inner teeth 33 a of the cap 33, respectively. The timing pulley 12 is drivingly connected to a crankshaft (not shown) via a timing belt 14 wrapped around the external teeth 31.
[0025]
Accordingly, when the drive is transmitted from the crankshaft to the timing pulley 12 via the timing belt 14, the timing pulley 12 and the cap 33 connected by the ring gear 38 are further integrally rotated, and the camshaft 10 is rotationally driven. You. At this time, when the ring gear 38 is moved in the axial direction (the left-right direction in FIG. 3), the camshaft 10 is given a twist with respect to the timing pulley 12. As a result, the relative position of the camshaft 10 and the timing pulley 12 in the rotation direction is changed, and the opening / closing timing of the intake valve 8 is changed. The rattling caused by the backlash of the ring gear 38 when the camshaft 10 is twisted is buffered by the action of the viscous coupling 37, and generation of abnormal noise is suppressed.
[0026]
In order to drive the ring gear 38 by hydraulic pressure, one end in the axial direction of the ring gear 38 in the housing recess 32 of the timing pulley 12 is a pressurizing chamber 39 for introducing hydraulic pressure by hydraulic oil. Similarly, in the housing recess 32, the other end of the ring gear 38 is a spring chamber 41 for housing a balancing spring 40 that opposes the oil pressure. Further, a head oil passage 42 and a shaft oil passage 43 communicating with each other are formed in the cylinder head 1a and the camshaft 10 of the engine 1 in order to supply hydraulic oil for hydraulic pressure to the pressurizing chamber 39. .
[0027]
On the other hand, in order to drain the hydraulic oil from the pressurizing chamber 39, a return oil path 44 for leading the hydraulic oil leaked from the pressurizing chamber 39 to the spring chamber 41 is provided in the timing pulley 12 and a part of the camshaft 10. Is formed. An oil recovery chamber 46 is provided at one end of the timing pulley 12, which communicates with the return oil passage 44, and is surrounded by the camshaft 10, the cylinder head 1a, the bearing cap 1b, and a rubber seal 45. I have. Further, an oil return hole 48 for returning the hydraulic oil collected in the oil recovery chamber 46 to the oil pan 47 of the engine 1 is formed in a part of the cylinder head 1 a at a lower position of the camshaft 10. ing.
[0028]
The upper side of the cylinder head 1a is covered by a head cover 49. A head oil passage 50 for supplying lubricating oil to the cam journal 10a is formed in the cylinder head 1a.
[0029]
In this embodiment, an engine lubricating oil is used as the working oil. That is, the oil pump 51 constituting one hydraulic circuit for lubricating oil is driven in conjunction with the engine 1, whereby the lubricating oil stored in the oil pan 47 is sucked up through the oil filter 52. A main oil passage 54 is connected between the oil pump 51 and the head oil passage 42, and a solenoid type three control valve 53 is provided in the middle of the main oil passage 54. The control valve 53 is duty-controlled. That is, in the control valve 53, within a certain range of the duty ratio DUTY as the input command value, the hydraulic pressure as the output with respect to the duty ratio DUTY is proportional. That is, within a certain range of the duty ratio DUTY, the hydraulic pressure increases as the duty ratio increases. Then, as the hydraulic pressure controlled by the control valve 53 increases, the rotation phase of the camshaft 10 is advanced.
[0030]
Therefore, during the operation of the oil pump 51, the on / off of the control valve 53 is duty-controlled to periodically open and close the main oil passage 54, so that the lubricating oil discharged from the oil pump 51 is used as hydraulic oil. The hydraulic pressure is supplied to the head oil passage 42. The hydraulic oil supplied to the head oil passage 42 is further introduced into the pressurizing chamber 39 through the shaft oil passage 43. Then, the ring gear 38 is pressed in one of the axial directions (rightward in the drawing) against the urging force of the spring 40 by the hydraulic pressure of the hydraulic oil. Thereby, torsion is given to the camshaft 10, and the rotation phase of the camshaft 10 with respect to the timing pulley 12 is changed. As a result, the opening / closing timing of the intake valve 8 is changed, and the valve overlap amount between the intake valve 8 and the exhaust valve 9 is changed.
[0031]
On the other hand, when the control valve 53 is turned off, the supply of the working oil to the head oil passage 42 is shut off. As a result, the oil pressure is released from the pressurizing chamber 39, and the ring gear 38 is pressed and returned to the other axial direction (to the left in the drawing) by the urging force of the spring 40. Thereby, the reverse twist is given to the camshaft 10, and the rotation phase of the camshaft 10 is changed back. As a result, the opening / closing timing of the intake valve is changed, and the valve overlap amount is changed. At this time, the hydraulic oil leaked from the pressurizing chamber 39 to the spring 40 is guided to the oil recovery chamber 46 through the return oil path 44, and further returned to the oil pan 47 through the oil return hole 48.
[0032]
As shown in FIG. 2, in this embodiment, operating state detecting means for detecting the operating state of the engine 1 by the above-described sensors 61 to 67 and the like is configured. In addition, in this embodiment, at the base end of the camshaft 10 on the intake valve 8 side, a cam angle sensor for detecting the rotation of the camshaft 10 at a predetermined angular interval and outputting it as a cam angle reference signal CBS. 68 are provided. The cam angle sensor 68 is provided for calculating the advance angle value R of the VVT 29 by comparing with the crank angle reference signal GP from the cylinder discrimination sensor 67 (this point will be described later). The cam angle sensor 68 includes a timing rotor that is rotated in conjunction with the rotation of the camshaft 2 and a pickup coil (neither is shown). This cam angle sensor 68 also constitutes an operating state detecting means.
[0033]
The injectors 16, the igniter 22, the ISCV 24, the VSV 28, and the control valve 53 are electrically connected to an electronic control unit (hereinafter simply referred to as "ECU") 70, and the drive timing of the ECU 70 is controlled by the operation of the ECU 70. The ECU 70 constitutes drive control means, responsiveness detection means and maximum overlap amount correction means. The ECU 70 includes the above-described intake air temperature sensor 61, throttle sensor 62, intake air pressure sensor 63, oxygen sensor 64, water temperature sensor 65, a rotation speed sensor 66, a cylinder discrimination sensor 67, and a cam angle sensor 68 are connected respectively. The ECU 70 controls the injector 16, the igniter 22, the ISCV 24, and the like based on the output signals from the sensors 61 to 68 to control the fuel injection amount control, the ignition timing control, the idle speed control, the EGR control, and the like of the engine 1. The VSV 28 is appropriately driven and controlled. At the same time, the ECU 70 controls the valve timing control based on output signals from the throttle sensor 62, the water temperature sensor 65, the rotation speed sensor 66, the cylinder discrimination sensor 67, the cam angle sensor 68, and the like. The valve overlap amount is determined according to the control valve 53, and the drive of the control valve 53 is suitably controlled. At the same time, the ECU 70 determines an abnormality of the VVT 29 based on the detection results of the various sensors 61 to 68 described above. In this embodiment, a diagnosis lamp 30 which is lit to notify a driver or the like when an abnormality of the VVT 29 is determined is connected to the ECU 70.
[0034]
Next, the electrical configuration of the ECU 70 will be described with reference to the block diagram of FIG.
The ECU 70 includes a central processing unit (CPU) 71, a read-only memory (ROM) 72 in which a predetermined control program and the like are stored in advance, a random access memory (RAM) 73 in which the calculation result of the CPU 71 and the like are temporarily stored, A backup RAM 74 and the like to be stored, and these units and an external input circuit 75 and an external output circuit 76 are connected as a theoretical operation circuit by a bus 77.
[0035]
The above-described intake temperature sensor 61, throttle sensor 62, intake pressure sensor 63, oxygen sensor 64, water temperature sensor 65, rotation speed sensor 66, cylinder discrimination sensor 67, and cam angle sensor 68 are connected to the external input circuit 75, respectively. I have.
[0036]
On the other hand, the injector 16, the igniter 22, the ISCV 24, the VSV 28, the diagnostic lamp 30, and the control valve 53 are connected to the external output circuit 76, respectively.
[0037]
Then, the CPU 71 reads detection signals from the sensors 61 to 68 and the like input via the external input circuit 75 as input values. The CPU 71 suitably controls the injectors 16, the igniter 22, the ISCV 24, the VSV 28, the diagnostic lamp 30, and the control valve 53 based on the input values read from the sensors 61 to 68.
[0038]
Next, processing operations for valve timing control and abnormality detection performed by the above-described ECU 70 will be described with reference to FIG.
The flowchart of FIG. 6 shows the maximum advance guard value of the VVT 29 corresponding to the allowable maximum valve overlap amount in the control routine for changing the opening / closing timing of the intake valve 8 among the processes executed by the ECU 70. Hereinafter, a “guard value correction routine” for correcting and controlling the GRD (hereinafter simply referred to as a guard value) is shown. However, the guard value GRD is a control limit value when the VVT 29 is drive-controlled to the advance angle side, and is not controlled to the advance angle side than the set guard value GRD. In this embodiment, it is assumed that the guard value GRD is initially set to a certain value. This routine is executed by a periodic interruption every predetermined time while the engine 1 is operating.
[0039]
When the process proceeds to this routine, first, in step 101, the cooling water temperature THW, the engine speed NE, the crank angle, based on the detection values of the water temperature sensor 65, the rotation speed sensor 66, the cylinder discrimination sensor 67, the cam angle sensor 68, and the like. The reference signal GP and the cam angle reference signal CBS are read.
[0040]
Next, in step 102, it is determined whether or not the cooling water temperature THW read this time is equal to or higher than a predetermined first predetermined temperature T1 and equal to or lower than a predetermined second predetermined temperature T2. If the cooling water temperature THW is outside the above range, it is determined that the operation state is not suitable for correcting the guard value GRD, and the subsequent processing is temporarily terminated.
[0041]
When the cooling water temperature THW is within the above range, when correcting the guard value GRD, it is determined that the temperature is in a predetermined state and that the oil temperature does not affect the responsiveness of the VVT 29. , To step 103. In step 103, it is determined whether or not the currently read engine speed NE is equal to or higher than a first predetermined speed N1 and equal to or lower than a second predetermined speed N2. If the engine speed NE is outside the above range, it is determined that the engine is not in an operating state suitable for correcting the guard value GRD, and the subsequent processing is temporarily terminated.
[0042]
Further, when the engine speed NE is within the above range, when correcting the guard value GRD, it is determined that the vehicle is in a predetermined operating state, and that the hydraulic pressure does not affect the responsiveness of the VVT 29. Move to 104.
[0043]
In step 104, the advance value R is calculated based on the crank angle reference signal GP and the cam angle reference signal CBS which are read this time. Here, the advance value R is represented by a deviation angle of the camshaft 10 with respect to the crankshaft.
[0044]
Next, in step 105, based on a comparison between the previously calculated advance value R and the currently calculated advance value R, it is determined whether or not the VVT 29 is currently being controlled to the advance side. Judge. That is, if the currently calculated advance value R is larger than the previous advance value R, it is determined that control is being performed to the advance side. In this embodiment, it is determined whether control is being performed to the advance angle side based on a comparison between the advance value R calculated last time and the advance value R calculated this time. The calculated advance value R may be compared with the advance value R a predetermined number of times earlier.
[0045]
Then, if the VVT 29 is not currently being controlled to the advance side, it is determined that the guard value GRD is not in a state of being corrected, and the subsequent processing is temporarily terminated. On the other hand, when the VVT 29 is currently being controlled to the advance side, in the following step 106, the current duty ratio DUTY is read.
[0046]
Next, in step 107, it is determined whether or not the duty ratio DUTY read this time is equal to or less than a predetermined value a. Here, the predetermined value a is the largest value among the duty ratios DUTY at which the retardation speed of the VVT 29 is maximum.
[0047]
That is, as shown in FIG. 6, when the duty ratio DUTY is larger than a certain value, the drive of the VVT 29 is controlled to be advanced. Here, when the duty ratio DUTY is equal to or greater than a predetermined value, the driving speed of the VVT 29 on the advance side is maximized and constant. On the other hand, if the duty ratio DUTY is smaller than a certain value, the drive of the VVT 29 is controlled to the retard side (the advance speed becomes a negative value). Here, when the duty ratio DUTY is equal to or less than the predetermined value a, the drive speed of the VVT 29 to the retard side is originally maximum and constant (maximum retard speed b). In other words, in step 107, it is determined whether or not the current duty ratio DUTY is a value at which the VVT 29 is driven to the retard side at the maximum speed.
[0048]
If the duty ratio DUTY is not equal to or smaller than the predetermined value a, the subsequent processing is temporarily terminated. If the duty ratio DUTY is equal to or less than the predetermined value a, it is determined that the VVT 29 is being driven to the retard side at the maximum speed, and the routine proceeds to the next step 108.
[0049]
In step 108, the actual retard speed S of the VVT 29 is calculated. Specifically, the retardation speed S is specifically represented by the absolute value of the amount of deviation of the advance value R with respect to a predetermined time. Then, in step 109, it is determined whether or not the actual retardation speed S of the VVT 29 calculated this time is smaller than the maximum retardation speed b. Here, if the actual retardation speed S is not smaller than (equal to) the maximum retardation speed b, the VVT 29 is assumed to be normally driven, and the subsequent processing is temporarily terminated.
[0050]
On the other hand, if the actual retardation speed S is lower than the maximum retardation speed b, some abnormality occurs in the VVT 29, and the VVT 29 is driven at a speed lower than the original maximum retardation speed b. Then, the process proceeds to step 110.
[0051]
In step 110, the advance guard value GRD of the VVT 29 corresponding to the maximum allowable valve overlap amount is corrected and set to a smaller value than before. Then, in step 111, the diagnostic lamp 30 is turned on to notify the driver or the like of the abnormality of the VVT 29, and the subsequent processing is temporarily terminated.
[0052]
As described above, in this embodiment, it is determined whether or not the current duty ratio DUTY is a value that originally drives the VVT 29 to the retard side at the maximum speed. If the duty ratio DUTY is a value that is originally driven to the retard side at the maximum speed, the actual retard speed S of the VVT 29 is compared with the original maximum retard speed b. If the actual retardation speed S is smaller than the original maximum retardation speed b, some abnormality occurs in the VVT 29, and the VVT 29 is driven at a speed lower than the original maximum retardation speed b. It is determined that this has occurred, and the guard value GRD of the VVT 29 on the advance side is corrected to a value smaller than before.
[0053]
For this reason, when foreign matter is mixed in or oil leaks occurs and any abnormality occurs in the VVT 29, it can be detected immediately. Further, since the guard value GRD for the advance side is set to a small value, the drive control of the VVT 29 to the advance side from the newly set guard value GRD does not occur. Therefore, the opening / closing timing is not fixed to a state where the valve overlap amount is excessive, and the valve timing is not fixed to an inappropriate timing for the engine 1. As a result, it is possible to reliably avoid a situation in which the driving performance is significantly reduced, such as unstable combustion.
[0054]
In this embodiment, when it is determined that some abnormality has occurred in the VVT 29, the diagnostic lamp 30 is turned on. For this reason, the abnormality can be promptly notified to the driver or the like.
[0055]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented as follows by appropriately changing a part of the configuration without departing from the spirit of the invention.
(1) In the above embodiment, when the actual retardation speed S is smaller than the original maximum retardation speed b, it is determined that some abnormality has occurred in the VVT 29. A comparison may be made with a value obtained by subtracting a small value from the original maximum retardation speed b. In such a case, erroneous determination can be prevented more reliably.
[0056]
(2) In the above embodiment, the case where the retardation speed S of the VVT 29 is compared with the original maximum retardation speed b is embodied, but the case where the retardation time of the VVT 29 is compared with the original retardation time is embodied. You may.
[0057]
(3) In the above-described embodiment, the case where the abnormality of the VVT 29 whose drive is switched by the hydraulic control is determined has been described. However, the present invention is not limited to this. It can also be converted.
[0058]
(4) In the above-described embodiment, the VVT 29 for changing only the opening / closing timing of the intake valve 8 is provided. However, the VVT for changing the opening / closing timing of the exhaust valve 9 or the opening / closing timing of both the intake valve 8 and the exhaust valve 9 are provided. May be provided.
[0059]
(5) In the above embodiment, the control device of the VVT 29 is embodied in a gasoline engine, but may be embodied in a diesel engine.
(6) In the above embodiment, the diagnosis lamp 30 is turned on when it is determined that the VVT 29 is abnormal, but such a lighting process may be omitted.
[0060]
(7) In the above embodiment, the bypass passage 23, the ISCV 24, and the EGR device 25 are provided. However, at least one of these may be omitted.
[0061]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the variable valve timing control device including the variable valve timing mechanism capable of adjusting the opening / closing timing of the valve according to the operation state of the internal combustion engine, the valve overlap amount is reduced. When the opening / closing timing is switched in the direction, the actual switching speed or the actual switching time of the opening / closing timing is detected. The correction is made so that the maximum amount of overlap when performing is reduced. Therefore, even if there is an abnormality in the variable valve timing mechanism, the abnormality can be promptly detected, and an excellent effect of reliably preventing combustion from becoming unstable can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual configuration diagram illustrating a basic conceptual configuration of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a variable valve timing control device according to one embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a VVT or the like in one embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an ECU and the like in one embodiment.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a “guard value correction routine” executed by an ECU in one embodiment.
FIG. 6 is a graph illustrating a relationship between a duty ratio and a VVT advance angle speed in one embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine as an internal combustion engine, 4 ... Combustion chamber, 6 ... Intake passage, 7 ... Exhaust passage, 8 ... Intake valve, 9 ... Exhaust valve, 29 ... Variable valve timing mechanism (VVT), 61 ... Operation state detecting means An intake air temperature sensor, 62, a throttle sensor as an operating state detecting means, 63, an intake pressure sensor, as an operating state detecting means, 64, an oxygen sensor as an operating state detecting means, 65, an operating state detecting means A water temperature sensor, 66, a rotational speed sensor as operating state detecting means, 67, a cylinder discriminating sensor, as operating state detecting means, 68, a cam angle sensor as operating state detecting means, 70, a driving control means, An ECU constituting the responsiveness detecting means and the maximum overlap amount correcting means.

Claims

内燃機関の回転に同期して所定のタイミングで駆動され、燃焼室に通じる吸気通路及び排気通路をそれぞれ開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、
前記吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを調整可能な可変バルブタイミング機構と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記可変バルブタイミング機構を駆動制御し、少なくとも許容される最大オーバーラップ量の範囲内でバルブオーバーラップ量を調整することの可能な駆動制御手段と、
を備えた内燃機関の可変バルブタイミング制御装置において、
前記駆動制御手段により前記バルブオーバーラップ量が小さくなる方向に前記開閉タイミングが切換えられた場合に、前記開閉タイミングの実際の切換速度又は実際の切換時間を検出する応答性検出手段と、
前記応答性検出手段の検出結果が予め定められた基準値を満たさないとき、前記バルブオーバーラップ量が大きくなる方向へ前記開閉タイミングが切換えられるに際しての前記最大オーバーラップ量が小さくなるよう補正する最大オーバーラップ量補正手段と
を設けたことを特徴とする内燃機関の可変バルブタイミング制御装置。An intake valve and an exhaust valve that are driven at a predetermined timing in synchronization with the rotation of the internal combustion engine, and respectively open and close an intake passage and an exhaust passage leading to the combustion chamber;
A variable valve timing mechanism capable of adjusting the opening and closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve,
Operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine,
Drive control means capable of controlling the drive of the variable valve timing mechanism based on the detection result of the operating state detection means, and adjusting the valve overlap amount at least within a range of an allowable maximum overlap amount,
In the variable valve timing control device of the internal combustion engine provided with
Responsiveness detecting means for detecting an actual switching speed or an actual switching time of the opening / closing timing when the opening / closing timing is switched in a direction in which the valve overlap amount is reduced by the drive control means,
When the detection result of the responsiveness detection means does not satisfy a predetermined reference value, a maximum value for correcting the maximum overlap amount to be reduced when the opening / closing timing is switched in a direction to increase the valve overlap amount. A variable valve timing control device for an internal combustion engine, comprising: an overlap amount correction unit.