JP4228664B2

JP4228664B2 - Valve mechanism drive device and engine control device

Info

Publication number: JP4228664B2
Application number: JP2002336059A
Authority: JP
Inventors: 豊樹井口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: JP2004169611A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は動弁機構の駆動装置、特に駆動装置の劣化診断に関する。また、その診断結果をエンジンの制御パラメータにフィードバックするようにしたエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｖ型エンジンにおいて第１、第２の各バンクの中心側に吸気用カムシャフトを、各バンクの外側に排気用カムシャフトを配置し、これら４本のカムシャフトがクランクシャフトにより同一方向に回転するように、かつ第１バンクより第２バンクへ向かって進行するような回転方向で回転するように一本のタイミングベルトを掛け回している場合に、第１バンクの吸気用カムシャフト回転位相を予め所定角度分だけ進角補正した状態で配設しているものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−３３８２０９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸気バルブの開閉は基本的に吸気行程で、また排気バルブの開閉は基本的に排気行程で行う必要があるため、動弁機構をエンジンにより駆動している。すなわち、クランクシャフトが１回転する間に吸気用、排気用の各カムシャフトが半回転するように、カムシャフトの一端に固定したカムプロケットとクランクシャフトの一端に固定したクランクスプロケットとの間にタイミングチェーンを掛け回し、クランクシャフトの回転力により動弁機構を駆動している。
【０００５】
一方、吸排気ポートや燃焼室の形状、吸排気バルブの開閉タイミングなどにより燃焼室内に不活性ガスが残り、この燃焼室内に残留する不活性ガス（このガスを、以下「内部ＥＧＲガス」という。）が燃焼室に残留する状態でも最良の燃費が得られるように点火時期（最適な点火時期）を定めている。
【０００６】
この場合に、タイミングチェーンは経時劣化などにより伸びることがある。経時劣化などによりタイミングチェーンが伸びると、クランクシャフトの回転位置に対するカムシャフト（カム）の回転位置が、クランクシャフトの回転方向に対してその反対方向へと相対的にずれる。このタイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレ（以下単に「カムの位相ズレ」ということがある。）が生じると、内部ＥＧＲガスの状態がカムの位相ズレが生じていないときより変化し、その分だけ燃焼状態が悪化したり、点火時期が最適値より外れて燃費が悪くなる。ここで、伸びはタイミングチェーンに生じるだけでなく、タイミングベルトにも生じるのであり、本発明はタイミングチェーンだけでなくタイミングベルトをも対象としている。このため、以下ではタイミングチェーンで統一して述べるが、その場合のタイミングチェーンにはタイミングベルトで置き換えられる場合を含んでいるものとする。
【０００７】
しかしながら、タイミングチェーンが伸びたか否かの劣化診断を行ったり、その結果をエンジン制御にフィードバックさせているものはない。
【０００８】
そこで本発明は、クランクシャフトとカムシャフトとがタイミングチェーンで駆け回されているエンジンを前提として、タイミングチェーンが伸びたか否かのの劣化診断を筒内圧に基づいて行うことにより、燃焼状態が悪化したり燃費が悪化している可能性があることを運転者に知らせたり、車両点検の際のデータとすることを目的とする。
【０００９】
また、タイミングチェーンに劣化が生じているときにはその結果をエンジン制御にフィードバックすることにより、タイミングチェーンに劣化が生じている状態においても燃焼状態の悪化を防止したり最適な点火時期が得られるようにすることを目的とする。
【００１０】
一方、上記の従来装置では、第１バンクの各気筒のオーバーラップ時にタイミングチェーンに緩みが生じるという、Ｖ型エンジンに固有の問題を扱うもので、タイミングチェーンが伸びたか否かの劣化診断を行うものではない。また、従来装置はＶ型エンジンしか適用の余地がないのに対して、本発明の対象はＶ型エンジンに限らず直列エンジンも対象であり、この点でも技術的思想が異なる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、クランクシャフトとカムシャフトとをタイミングチェーンで駆け回している動弁機構の駆動装置において、筒内圧を検出し、この筒内圧の検出値に基づいてタイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定するように構成している。
【００１２】
また、本発明は、クランクシャフトとカムシャフトとをタイミングチェーンで駆け回すと共に、最適な点火時期を演算し、この最適な点火時期に合わせて火花点火を飛ばすようにしているエンジンにおいて、筒内圧を検出し、この筒内圧の検出値に基づいてタイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定し、この判定結果よりタイミングチェーンに伸びが生じたとき、点火時期をタイミングチェーンに伸びが生じていないときの内部ＥＧＲガスの状態へと戻す側に補正するように構成している。
【００１３】
また、本発明は、クランクシャフトとカムシャフトとをタイミングチェーンで駆け回すと共に、作動角一定のまま吸気バルブタイミングを指令値に応じて連続的に制御し得る吸気バルブタイミング可変機構を備え、この機構の作動域においてこの機構の作動によって変化する内部ＥＧＲガスの状態に対応して最適な点火時期を演算し、この最適な点火時期に合わせて火花点火を飛ばすようにしたエンジンにおいて、タイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定し、この判定結果よりタイミングチェーンに伸びが生じた場合に、指令値をタイミングチェーンに伸びが生じていないときの内部ＥＧＲガスの状態へと戻す側に補正するように構成している。
【００１４】
【発明の効果】
タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じると、内部ＥＧＲガスの状態がカムの位相ズレが生じていないときより変化し、その分だけ燃焼状態が悪化したり、点火時期が最適値より外れて燃費が悪くなるのであるが、本発明によれば、タイミングチェーンが伸びたか否かの劣化診断を筒内圧に基づいて行うので、その結果を運転者に知らせるようにしておけば、燃焼状態が悪化したり燃費が悪化している可能性があることを運転者は知ることができる。また、その結果をデータとして記憶させておけば、車両点検の際のデータとして用いることができる。
【００１５】
また、筒内圧は燃焼前や燃焼後のガス状態をよく表すので、実際のガス状態に基づいた判定が可能となっている。
【００１６】
また、本発明によれば、タイミングチェーンが伸びたか否かの劣化診断を筒内圧に基づいて行い、タイミングチェーンに伸びが生じたとき、点火時期をタイミングチェーンに伸びが生じていないときの内部ＥＧＲガスの状態へと戻す側に補正するので、タイミングチェーンに劣化が生じている状態においても燃焼状態の悪化を防止したり燃費が最良になるようにすることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、タイミングチェーンに伸びが生じた場合に、吸気バルブタイミング可変機構に与える指令値を、タイミングチェーンに伸びが生じていないときの内部ＥＧＲガスの状態へと戻す側に補正するので、タイミングチェーンに伸びが生じている状態においても、最適な点火時期を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１実施形態で、直列エンジンの断面構成図を示す。また、図２はクランクスプロケットとカムスプロケットの配置図である。
【００２０】
図１、図２において、シリンダヘッド２にはペントルーフ型の燃焼室３が形成され、この燃焼室に吸気ポート４と排気ポート５が上方より開口し、燃焼室３の天井には点火プラグ６が設けられている。
【００２１】
シリンダヘッド２にはまた、吸気バルブ９、排気バルブ１０、吸気用カムシャフト１１、排気用カムシャフト１２、バルブスプリング（図示しない）などからなる動弁機構を備えている。
【００２２】
カムシャフト１１、１２は、クランクシャフト７が２回転する間に１回転する必要があるためクランクシャフト７及びカムシャフト１１、１２の手前にそれぞれクランクスプロケット１３及びカムスプロケット１４、１５が取り付けられ、これらスプロケット１３〜１５に図２のように１本のタイミングチェーン１６が掛け回されている。図２ではクランクスプロケット１３が時計方向に回転するため、タイミングチェーン１６の緩み側にチェーンスラックガイド１７が設けられている。
【００２３】
吸気用カムシャフト１１には気筒数と同数の吸気用カム２１が形成されている。各吸気用カム２１は所定の角度範囲でベースサークルからはみ出すリフト部２１ａが設けられ、ピストン８が下降する吸気行程においてこのカムリフト部２１ａが吸気バルブ９をバルブスプリングに抗して押し下げると吸気バルブ９がバルブシートより離れて燃焼室３へと飛び出し、これによって吸気バルブ９が開く。この吸気バルブ９の開作動によってスロットルバルブ１８により調量された空気が吸気ポート４より燃焼室３へと流入する。
【００２４】
同様にして、排気用カムシャフト６にも気筒数と同数の排気用カム２２が形成されている。各排気用カム２２にもベースサークルからはみ出すリフト部２２ａが設けられ、ピストン８が上昇する排気行程においてこのカムリフト部２２ａが排気バルブ１０をバルブスプリングに抗して押し下げると排気バルブ１０がバルブシートより離れて燃焼室３へと飛び出し、これによって排気バルブ１０が開く。この排気バルブ１０の開作動によって燃焼ガスが燃焼室３より排気ポート５へと流出する。
【００２５】
吸気用カムシャフト１１の前部（図で手前）にはバルブタイミングコントロール機構（以下「ＶＴＣ機構」という。）を備える。このＶＴＣ機構は、その詳細は図示しないが、吸気用カムシャフト１１とカムスプロケット１４の間に介在して、ＶＴＣアクチュエータ２５に与える指令値に応じ、カムスプロケット１４に対して吸気用カムシャフト１１（吸気用カム２１）を相対的に遅らせたり進めたりすることが可能な機構であり、このＶＴＣ機構により作動角一定のまま吸気バルブタイミングを連続的に制御し得る。ここで、「吸気バルブタイミング」とはＩＶＯ（吸気バルブの開時期）とＩＶＣ（吸気バルブの閉時期）の総称である。
【００２６】
ここではＶＴＣアクチュエータ２５に指令値を全く与えないとき、ＩＶＯが吸気上死点（最遅角位置）にくるようにしており（図４上段の実線参照）、ＶＴＣアクチュエータ２５に与える指令値を大きくするほどＩＶＯが進角して吸排気バルブ９、１０のオーバーラップ期間が大きくなるようになっている（図４下段の実線参照）。もちろん、最大進角値を予め定めており、この最大進角値以上に吸気バルブタイミングが進角されることはない。
【００２７】
以下では、ＶＴＣアクチュエータ２５に指令値を与えない運転域を「ＶＴＣ機構の非作動域」、ＶＴＣアクチュエータ２５に指令値を与える運転域を「ＶＴＣ機構の非作動域」という。
【００２８】
このように、クランクシャフト７とカムシャフト１１、１２とがタイミングチェーン１６で駆け回されているエンジンでは、経時劣化などによりタイミングチェーン１６が伸びると、図２にも示したようにカムスプロケット１１、１２（カム２１、２２）がクランクスプロケット１３（クランクシャフト７）に対して反時計方向へと相対的にずれる。タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じると、内部ＥＧＲ率がカムの位相ズレが生じていないときより変化し、その分だけ点火時期が最適値より外れて燃費が悪くなる。ここで、吸排気ポート４、５や燃焼室３の形状、吸排気バルブ９、１０の開閉タイミングなどにより燃焼室３内に不活性ガスが残る。この不活性ガスが燃焼室３内に残留する割合が「内部ＥＧＲ率」である。
【００２９】
この場合、ＶＴＣ機構の作動域でタイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じたときと、ＶＴＣ機構の非作動域でタイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じたときとで内部ＥＧＲ率の変化方向が異なることを実験により確認している。すなわち、ＶＴＣ機構の非作動域でカムの位相ズレが生じたときには内部ＥＧＲ率が大きくなる側に変化し、これに対してＶＴＣ機構の作動域でカムの位相ズレが生じたときには内部ＥＧＲ率が小さくなる側に変化するのである。
【００３０】
そこで本実施形態では、クランクシャフト７とカムシャフト１１、１２とがタイミングチェーン１６で駆け回されているエンジンを前提として、
（１）タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じたか否かを筒内圧に基づいて判定し、
（２）カムの位相ズレが生じたと判定したとき、次の３つのケースに分けた制御を実行する。
【００３１】
（２−１）ＶＴＣ機構の作動域にあれば、内部ＥＧＲ率が大きくなるようにＶＴＣアクチュエータ２５に与える指令値（吸気バルブタイミング進角値）を進角側に補正し、これによって内部ＥＧＲ率をカムの位相ズレが生じる前の値へと戻す。このとき、点火時期は最適値へと戻る。
【００３２】
（２−２）ＶＴＣ機構の作動域にあってもＶＴＣアクチュエータ２５に与える指令値が最大進角値になっている場合にはこれ以上吸気バルブタイミングを進角させることができないので、このときには、カムの位相ズレにより内部ＥＧＲ率が小さくなったままでも点火時期が最適値となるように点火時期を遅角側に補正する。
【００３３】
（２−３）ＶＴＣ機構の非作動域を定めているのはそれなりの理由があるのであるから、ＶＴＣ機構の非作動域にあるときにはＶＴＣ機構を作動させるわけにいかない。そこでこのときには、カムの位相ズレにより内部ＥＧＲ率が大きくなったままでも点火時期が最適値となるように点火時期を進角側に補正する。
【００３４】
ＶＴＣ機構の作動域における上記（２−１）、（２−２）の制御についてさらに図３を参照しながら説明する。ＶＴＣ機構の作動域では吸排気バルブ９、１０のオーバーラップ期間の中心位置（図では「Ｏ／Ｌ中心」で略記）が変化し、この変化に応じて図３上段に示したように内部ＥＧＲ率が変化するので、内部ＥＧＲ率が変化しても燃費が最良となるよう図３下段に示したように、点火時期（最適点火時期）を内部ＥＧＲ率に依存して定めている。すなわち、この関係を満足するとき燃費が最良となる。
【００３５】
ところが、タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じると、吸排気バルブのオーバーラップ期間の中心位置が、カムの位相ズレが生じていないときより遅角側（図で右側）へと移動し、その移動に対応して、図３上段によれば内部ＥＧＲ率が低下する。これを図３下段でみると内部ＥＧＲ率の低下によって最適点火時期は遅角側にずれる。しかしながら、点火時期は変更されることがないので、最適点火時期からのずれにより燃費が最良でなくなるのである。
【００３６】
この場合に、内部ＥＧＲ率が減少したのであるから、吸排気バルブのオーバーラップ期間の中心位置が進角側に戻るように、つまり吸気バルブタイミングを進角側に補正してやれば、カムの位相ズレが生じていないときと同じ内部ＥＧＲ率へと戻り、これによって実際にはタイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じていても、最適点火時期を得ることができる。
【００３７】
また、低下した内部ＥＧＲ率を大きくできないのであれば、その低下した内部ＥＧＲ率での最適点火時期となるように、つまり低下した内部ＥＧＲ率に合わせて点火時期を遅角側に補正してやれば、タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレにより低下した内部ＥＧＲ率のままでも最良の燃費を得ることができる（図３下段参照）。
【００３８】
次に、ＶＴＣ機構の非作動域における上記（２−３）の点火時期補正と、ＶＴＣ機構の作動域における上記（２−２）の点火時期補正についてさらに図４を参照しながら補足説明を行う。
【００３９】
〈ａ〉ＶＴＣ機構の非作動域である場合：
この場合には、タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じたとき、吸排気バルブ９、１０のバルブリフト特性が、図４上段に示したように実線特性より破線特性へと遅角側（図で右側）移動する（平行移動）。具体的にはＥＶＣ、ＩＶＣとも遅角側にずれるのであり、このうち
（ａ−１）ＥＶＣの遅角により内部ＥＧＲ率が大きくなるので、点火時期を進角側に補正する必要がある。
【００４０】
（ａ−２）また、ＩＶＣの遅角により有効圧縮比が低下するので、点火時期を進角側に補正する必要がある。
【００４１】
上記の（ａ−１）と（ａ−２）を合わせると、ＶＴＣ機構の非作動域である場合には点火時期を進角側に補正しなければならない（図４上段参照）。
【００４２】
〈ｂ〉ＶＴＣ機構の作動域である場合：
この場合には、タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じたとき、吸排気バルブ９、１０のバルブリフト特性が、図４下段に示したように実線特性より破線特性へと遅角側（図で右側）移動する（平行移動）。具体的にはＥＶＣ、ＩＶＯ、ＩＶＣとも遅角側にずれるのであり、このうち
（ｂ−１）ＥＶＣの遅角により内部ＥＧＲ率が大きくなるので、点火時期を進角側に補正する必要がある。
【００４３】
（ｂ−２）また、ＩＶＯの遅角により内部ＥＧＲ率が小さくなるので、点火時期を遅角側に補正する必要がある。
【００４４】
（ｂ−３）また、ＩＶＣの遅角により有効圧縮比が低下するので、点火時期を進角側に補正する必要がある。
【００４５】
ここで、（ｂ−２）による遅角要求と（ｂ−１）と（ｂ−３）を合わせた進角要求を比較すると、（ｂ−２）による遅角要求のほうが圧倒的に大きい。従って、ＶＴＣ機構の作動域である場合には点火時期を遅角側に補正しなければならない（図４下段参照）。
【００４６】
次に、上記（１）の判定についてさらに図５、図６を参照しながら説明する。
【００４７】
図５に一般的な筒内圧の変化波形を示すと、ＩＶＣ（吸気バルブ閉時期）より上昇する筒内圧は圧縮上死点後にピークを採って下降し、ＥＶＯ（排気バルブ開時期）より大気圧へと落ち着く。ここで、図５では縦軸に対数目盛を採用している。横軸は圧縮上死点位置をゼロとし、それより早いほうを負のクランク角で、それより遅いほうを正のクランク角で表している。縦軸を通常のスケールとしたものは図６に示したようになり、タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じたとき、カムの位相ズレが生じていないときとは異なる波形が現れていることがわかる。
【００４８】
この場合、カムの位相ズレによる筒内圧の差が現れ易いクランク角範囲として
▲１▼ＩＶＣより点火時期までのクランク角範囲
▲２▼ＥＶＯより圧縮上死点後１８０°までのクランク角範囲
▲３▼ＥＶＣ（排気バルブの閉時期）やＩＶＯの付近のクランク角範囲
の３つが考えられ、各クランク角範囲での波形を図７、図８に拡大して示す。
【００４９】
本実施形態では、このうち▲１▼と▲２▼のクランク角範囲でタイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じたか否かの判定を行う。
【００５０】
上記▲１▼のクランク角範囲で判定を行うのは、燃焼前のガス圧力の上昇程度の違いによってタイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じているか否かを判定しようとする意図である。次の３つの方法が考えられるので、図９上段を参照しながら説明する。
【００５１】
〈１〉上記▲１▼のクランク角範囲内において、図９上段のように所定のクランク角位置を基準クランク角位置ＣＡ１として定め、この基準クランク角位置ＣＡ１での筒内圧を比較すると、カムの位相ズレが生じたとき筒内圧はＰＢ１となり、カムの位相ズレが生じていないときの筒内圧ＰＡ１より小さくなる。従って、その圧力差ΔＰ１（＝ＰＡ１−ＰＢ１）が許容値εＰ１より大きければカムの位相ズレが生じていると判定できる。
【００５２】
この場合、点火時期に近づくほど圧力差が大きく出るので、基準クランク角位置ＣＡ１を点火時期に近づけるほど判定が容易になる。
【００５３】
〈２〉上記▲１▼のクランク角範囲内において、図９上段のように所定の筒内圧を閾値１として定め、実際の筒内圧がこの閾値１に達するときのクランク角を比較すると、カムの位相ズレが生じているときに閾値１と一致するクランク角はＣＢ１となり、カムの位相ズレが生じていないときに閾値１と一致するクランク角ＣＡ１より遅角側になる。従って、そのクランク角差ΔＣ１（＝ＣＢ１−ＣＡ１）が許容値εＣ１より大きければカムの位相ズレが生じていると診断できる。
【００５４】
この場合、点火時期に近づくほどクランク角差が大きく出るので、閾値１を点火時期に近づけるほど診断が容易になる。
【００５５】
〈３〉上記▲１▼のクランク角範囲内において、図９上段のように少し離れた２つのクランク角位置を基準クランク角位置ＣＡ１、ＣＡ２として定め、２つの基準クランク角位置ＣＡ１、ＣＡ２での筒内圧の差ｄＰＡ１、ｄＰＢ１（つまり傾き）を計測し、この差ΔｄＰ１（＝ｄＰＡ１−ｄＰＢ１）が許容値εｄＰ１より大きければカムの位相ズレが生じていると判定できる。
【００５６】
上記▲２▼のクランク角範囲で判定を行うのは、燃焼後のガス圧力の下降程度の違いによってタイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じているか否かを判定しようとする意図である。次の３つの方法が考えられるので、図９下段を参照しながら説明する。
【００５７】
〈４〉上記▲２▼のクランク角範囲内において、図９下段のように所定のクランク角位置を基準クランク角位置ＣＡ３として定め、この基準クランク角位置ＣＡ３での筒内圧を比較すると、カムの位相ズレが生じたとき筒内圧はＰＢ３となり、カムの位相ズレが生じていないときの筒内圧ＰＡ３より大きくなる。従って、その圧力差ΔＰ２（＝ＰＢ３−ＰＡ３）が許容値εＰ２より大きければカムの位相ズレが生じていると判定できる。
【００５８】
〈５〉上記▲２▼のクランク角範囲内において、図９下段のように排気圧より所定値αだけ高い筒内圧を閾値２として定め、実際の筒内圧がこの閾値２に達するときのクランク角を比較すると、カムの位相ズレが生じているときに閾値２と一致するクランク角はＣＢ３となり、カムの位相ズレが生じていないときに閾値２と一致するクランク角ＣＡ３より遅角側になる。従って、そのクランク角差ΔＣ２（＝ＣＢ３−ＣＡ３）が許容値εＣ２より大きければカムの位相ズレが生じていると判定できる。
【００５９】
〈６〉上記▲２▼のクランク角範囲内において、図９下段のように少し離れた２つのクランク角位置を基準クランク角位置ＣＡ３、ＣＡ４として定め、２つの基準クランク角位置ＣＡ３、ＣＡ４での筒内圧の差ｄＰＡ２、ｄＰＢ２（つまり傾き）を計測し、この差ΔｄＰ２（＝ｄＰＢ２−ｄＰＡ２）が許容値εｄＰ２より大きければカムの位相ズレが生じていると判定できる。
【００６０】
このように、本実施形態では上記▲１▼と▲２▼のクランク角範囲で判定を行うのであるが、上記▲１▼のクランク角範囲と上記▲２▼のクランク角範囲とは等価でなく、上記▲１▼のクランク角範囲の場合には、燃焼前のガス圧力であるため定常と過渡で筒内圧の波形が変わらない（過渡の影響を受けない）のに対して、上記▲２▼のクランク角範囲の場合には過渡の影響を受ける。すなわち、上記〈４〉〜〈６〉の方法において算出される差ΔＰ２、ΔＣ２、ΔｄＰ２が過渡の程度によりバラツクため、過渡時に上記▲２▼のクランク角範囲で判定を行うのでは誤判定が生じることから、上記▲２▼のクランク角範囲で判定を行うための運転条件はアイドル時などの定常時に限る必要がある。
【００６１】
その一方で、上記▲１▼のクランク角範囲で判定を行う方法も万能ではない。ピストンリングの経時劣化により筒内圧がクランク室へと洩れてしまう、いわゆる「圧縮抜け」といわれる現象が生じることが知られており、この圧縮抜けにより、上記▲１▼のクランク角範囲で判定を行う方法にも誤判定が生じる。
【００６２】
そこで本実施形態では、上記▲１▼のクランク角範囲で判定を行う場合を予診断、上記▲２▼のクランク角範囲で判定を行う場合を本診断として位置づけ、予診断によりカムの位相ズレが生じていると判定されたときに本診断に進ませ、この本診断によりカムの位相ズレが生じていると判定されたときに、吸気バルブタイミングの進角補正や点火時期の補正を行う。
【００６３】
図１、図２に戻り、筒内圧センサ３２からの筒内圧の信号が、ポジションセンサ３３からのクランク角位置の信号、フェーズセンサ３４からの気筒判別の信号、スロットルセンサ３５からのスロットル開度の信号と共に入力されるエンジンコントローラ３１では、上記（１）の判定及び（２−１）〜（２−３）の制御を行う。なお、筒内圧センサ３２はモデルで示したに過ぎず、実際の形や実際に配置される位置を示すものでない。
【００６４】
エンジンコントローラ３１で実行されるこれらの制御を以下のフローチャートに基づいて詳述する。
【００６５】
図１０は仮診断を行うためのもので、クランク角１°毎に実行する。ただし、ここでの診断は上記〈１〉の方法による場合で示している。
【００６６】
ステップ１では仮診断経験済フラグ（ゼロに初期設定）をみる。ここでは、仮診断は経験していないとして述べると、このとき仮診断経験済フラグ＝０であるのでステップ２に進みポジションセンサ３３、フェーズセンサ３４により検出される現在のクランク角を読み込み、ステップ３で現在のクランク角が診断範囲１（上記▲１▼のクランク角範囲）にあるか否かをみる。現在のクランク角が診断範囲１になければそのまま今回の処理を終了する。
【００６７】
現在のクランク角が診断範囲１にあるときにはステップ４に進み、現在のクランク角と基準クランク角位置ＣＡ１を比較する。現在のクランク角が基準クランク角位置ＣＡ１と一致するときだけステップ５、６に進み、筒内圧センサ３２により検出される筒内圧を読み込み、これをメモリＰＢ１に入れる。
【００６８】
タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じていないときの基準クランク角位置における筒内圧ＰＡ１は予め求めてあるので、ステップ７でこのＰＡ１とＰＢ１との圧力差ΔＰ１（＝ＰＡ１−ＰＢ１）を計算する。
【００６９】
ステップ８ではこの圧力差ΔＰ１と許容値εＰ１を比較する。圧力差ΔＰ１が許容値εＰ１以内であれば、カムの位相ズレが生じていないのでステップ９に進んで仮ＮＧフラグ（ゼロに初期設定）＝０とし、これに対して圧力差ΔＰ１が許容値εＰ１を超えているときにはカムの位相ズレが生じているのでステップ１０に進んで仮ＮＧフラグ＝１とする。
【００７０】
これで仮診断を終了するので、ステップ１１で仮診断経験済フラグ＝１とする。このフラグ＝１により、次回よりはステップ２以降に進むことはない。
【００７１】
図１１は本診断を行うためのもので、クランク角１°毎に実行する。ただし、ここでの診断は上記〈４〉の方法による場合で示している。
【００７２】
ステップ２１で本診断経験済フラグ（ゼロに初期設定）をみる。ここでは、本診断を経験していないとして述べると、このとき本診断経験済フラグ＝０であるのでステップ２２〜２４に進み、仮診断経験済フラグと現在のクランク角をみる。
【００７３】
仮診断経験済フラグ＝１かつ現在のクランク角が診断範囲２（上記▲２▼のクランク角範囲）にあるときだけステップ２５に進み、運転条件がアイドル状態（あるいは定常状態）にあるか否かをみる。ここで、運転条件はエンジンの負荷と回転速度から定まるが、アイドル状態に限ればアイドルスイッチより判断するようにしてもかまわない。
【００７４】
運転条件がアイドル状態にあるときにはステップ２６に進み現在のクランク角と基準クランク角位置ＣＡ３を比較する。現在のクランク角が基準クランク角位置ＣＡ３と一致するときだけステップ２７、２８に進み、筒内圧センサ３２により検出される筒内圧を読み込み、これをメモリＰＢ３に入れる。
【００７５】
タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じていないときの基準クランク角位置における筒内圧ＰＡ３は予め求めてあるので、ステップ２９でこのＰＡ３とＰＢ３との圧力差ΔＰ２（＝ＰＢ３−ＰＡ３）を計算する。
【００７６】
ステップ３０ではこの圧力差ΔＰ２と許容値εＰ２とを比較する。圧力差ΔＰ２が許容値εＰ２以内であれば、カムの位相ズレが生じていないのでステップ３１に進んでＮＧフラグ（ゼロに初期設定）＝０とし、これに対して圧力差ΔＰ２が許容値εＰ２を超えているときにはカムの位相ズレが生じているのでステップ３２に進んでＮＧフラグ＝１とする。
【００７７】
これで本診断を終了するので、ステップ３３で本診断経験済フラグ＝１とする。このフラグ＝１により、次回よりはステップ２２以降に進むことはない。
【００７８】
図１２は点火時期ＡＤＶ及び吸気バルブタイミング進角値θａｄｖ（ＶＴＣ機構への指令値）を演算するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００７９】
ステップ４１ではスロットルセンサ３５からのスロットル開度ＴＶＯ、エンジン回転速度Ｎｅ、基本噴射パルス幅Ｔｐ（エンジン負荷相当）を読み込み、ステップ４２でエンジン回転速度と基本噴射パルス幅Ｔｐから公知のマップを検索することにより基本点火時期ＡＤＶ０を演算する。
【００８０】
ステップ４３ではスロットル開度ＴＶＯとエンジン回転速度Ｎｅから定まる運転条件がＶＴＣ機構の作動域にあるか否かをみる。ＶＴＣ機構の作動域、非作動域は図１３の領域図に示したように予め定められており、運転条件が当該作動域にあるときにはステップ４４に進んで吸気バルブタイミングの基本進角値θａｄｖ０を演算する。
【００８１】
基本進角値θａｄｖ０は図１４のようにスロットル開度ＴＶＯとエンジン回転速度Ｎｅをパラメータとするマップを検索すること等により求めればよい。
【００８２】
ステップ４５、４６では本診断経験済フラグとＮＧフラグをみる。本診断経験済フラグ＝０であるときには本診断の終了を待つ必要があり、また本診断経験済フラグ＝１かつＮＧフラグ＝０である（カムの位相ズレが生じていない）ときには点火時期や吸気バルブタイミング進角値の補正を行う必要がないので、ステップ４７に進んで基本点火時期ＡＤＶ０をそのまま点火時期ＡＤＶとする。
【００８３】
本診断経験済フラグ＝１かつＮＧフラグ＝１である（カムの位相ズレが生じている）ときにはステップ４８に進んで圧力差ΔＰ２（図１１のステップ２９で得ている）を読み込み、ステップ４９で吸気バルブタイミングの実進角値ｒθａｄｖと最大進角値θｍａｘを比較する。実進角値ｒθａｄｖとあるのは、実進角値を検出するセンサを備えて、このセンサにより検出される実進角値が指令値としての吸気バルブタイミング進角値θａｄｖと一致するようにフィードバック制御を行っている場合を想定したもので、この場合のセンサにより検出される値が実進角値である。オープンループ制御である場合には、実進角値ｒθａｄｖに代えて、吸気バルブタイミング進角値θａｄｖの前回値を用いればよい。
【００８４】
吸気バルブタイミングの実進角値ｒθａｄｖが最大進角値θｍａｘ未満であれば、吸気バルブタイミング進角値を変更することによって、カムの位相ズレの生じていない状態と同じにできるので、ステップ５０、５１に進む。ステップ５０では圧力差ΔＰ２から図１５を内容とするテーブルを検索することにより吸気バルブタイミングの進角補正値θｈｏｓを演算し、この進角補正値θｈｏｓを基本進角値θａｄｖ０に加算した値を吸気バルブタイミング進角値θａｄｖとして求めた後、ステップ４７の操作を実行する。
【００８５】
図１５に示したように吸気バルブタイミングの進角補正値θｈｏｓは圧力差ΔＰ２が大きくなるほど大きくなる値である。これは、タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じたとき内部ＥＧＲ率が減る側に移動するので（図３上段参照）、これに対抗して、内部ＥＧＲ率が増える側に戻すためである。すなわち、吸気バルブタイミング進角値θａｄｖを進角側に補正すると、吸排気バルブ９、１０のオーバーラップ期間の中心位置が進角側に移動し、これにより内部ＥＧＲ率を大きくできるからである（図３上段参照）。
【００８６】
これに対して、吸気バルブタイミングの実進角値ｒθａｄｖが最大進角値θｍａｘ以上であるときには、これ以上吸気バルブタイミングを進角できないので、ステップ５２に進んで基本進角値θａｄｖ０をそのまま吸気バルブタイミング進角値θａｄｖとした後、ステップ５３、５４での点火時期の補正に進む。
【００８７】
ステップ５３では圧力差ΔＰ２から図１６を内容とするテーブルを検索することにより点火時期の遅角補正量Ｈｒｅｔを演算し、ステップ５４において基本点火時期ＡＤＶ０よりこの遅角補正量Ｈａｄｖを差し引いた値を点火時期ＡＤＶとして求める。
【００８８】
図１６に示したように点火時期の遅角補正量Ｈｒｅｔは圧力差ΔＰ２が大きくなるほど大きくなる値である。これは、タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じたとき内部ＥＧＲ率が減る側に移動するので（図３上段参照）、この低下してゆく内部ＥＧＲ率の状態に対しても最適な点火時期が得られるようにするには、点火時期を遅角側へと移動させる必要があるからである（図３下段参照）。
【００８９】
一方、ＶＴＣ機構の非作動域にあるときにはステップ４３よりステップ５５に進んで吸気バルブタイミング進角値θａｄｖにゼロを入れる。
【００９０】
ステップ５６、５７では、ステップ４５、４６と同じに本診断経験済フラグとＮＧフラグをみる。本診断経験済フラグ＝０であるときには本診断の終了を待つ必要があり、また本診断経験済フラグ＝１かつＮＧフラグ＝０である（カムの位相ズレが生じていない）ときには点火時期補正を行う必要がないので、ステップ５８に進んで基本点火時期ＡＤＶ０をそのまま点火時期ＡＤＶとする。
【００９１】
本診断経験済フラグ＝１かつＮＧフラグ＝１である（カムの位相ズレが生じている）ときには、吸気バルブタイミングの実進角値ｒθａｄｖが最大進角値θｍａｘ以上であるときと同様に点火時期を補正して最適値へと戻すため、ステップ５９〜６１に進む。
【００９２】
ステップ５９では圧力差ΔＰ２を読み込み、この圧力差ΔＰ２からステップ６０において図１７を内容とするテーブルを検索することにより進角補正量Ｈａｄｖを演算し、この進角補正量Ｈａｄｖをステップ６１で基本点火時期ＡＤＶ０に加算した値を点火時期ＡＤＶとして算出する。
【００９３】
図１７に示したように点火時期の進角補正量Ｈａｄｖは圧力差ΔＰ２が大きくなるほど大きくなる値である。これは、ＶＴＣ機構の非作動域にタイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じたとき、図４上段で前述したようにＶＴＣ機構の作動域と相違して、内部ＥＧＲ率が増える側に移動するので、この増大してゆく内部ＥＧＲ率の状態に対しても最適な点火時期が得られるようにするには、点火時期を進角側へと移動させる必要があるからである（図３下段参照）。
【００９４】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
【００９５】
本実施形態ではタイミングチェーン１６に伸びが生じたか否かを判定するタイミングを吸気バルブ閉時期（ＩＶＣ）から点火時期までのクランク角範囲においている。これは、燃焼前のガス圧力の上昇に基づいてタイミングチェーン１６に伸びが生じたか否かを判定するものであり、本実施形態（請求項２、１２に記載の発明）によれば、過渡状態においても判定可能となる。
【００９６】
燃焼前のガス圧力の上昇に基づいてタイミングチェーン１６に伸びが生じたか否かを判定する方法では、ピストンリングの経時劣化により筒内圧がクランク室へと抜ける、いわゆる圧縮抜けが発生した場合に、タイミングチェーン１６に伸びが生じたと誤って判定されてしまう可能性があるが、本実施形態（請求項１、４、６に記載の発明）によれば、燃焼後のガス圧力の下降に基づいてタイミングチェーン１６に伸びが生じたか否かを判定するので、圧縮抜けが発生している場合の誤判定を生じることがなく、判定精度が向上する。
【００９７】
また、本実施形態（請求項２、５、７に記載の発明）では、吸気バルブ閉時期から点火時期までのクランク角範囲で判定するのを仮診断、排気バルブ開時期から排気下死点までのクランク角範囲で判定するのを本診断とするので、この方法によっても、いわゆる圧縮抜けが発生している場合の誤判定を避けることができている。
【００９８】
本実施形態（請求項６、７に記載の発明）によれば、タイミングチェーン１６に伸びが生じた場合に、吸気バルブタイミング可変機構に与える指令値を、タイミングチェーン１６に伸びが生じていないときの内部ＥＧＲガスの状態へと戻す側に補正するので、タイミングチェーン１６に伸びが生じている状態においても、最適な点火時期を得ることができる。
【００９９】
本実施形態（請求項８に記載の発明）では、吸気バルブタイミング可変機構の作動により吸排気バルブ９、１０のオーバーラップの中心位置が進角するほど内部ＥＧＲ率が大きくなる特性であり（図３上段参照）、内部ＥＧＲ率が大きくなるほど最適な点火時期を進角側に設定しており（図３下段参照）、タイミングチェーン１６に伸びが生じた場合に、吸排気バルブのオーバーラップの中心位置が遅角側にずれるとき、内部ＥＧＲ率が低下するので、この低下した内部ＥＧＲ率を大きくしようと指令値を吸排気バルブのオーバーラップの中心位置が進角する側に補正している（図１２のステップ４５、４６、４８、４９、５０、５１参照）。
【０１００】
ただし、このとき、指令値の進角側補正値が最大であれば、吸気バルブタイミング可変機構を用いては低下した内部ＥＧＲ率を大きくできないのであるが、本実施形態（請求項９に記載の発明）によればその低下した内部ＥＧＲ率での最適な点火時期が得られるように、つまり低下した内部ＥＧＲ率に合わせて点火時期を遅角側に補正するので（図１２のステップ４９、５３、５４参照）、カムの位相ズレにより低下した内部ＥＧＲ率のままでも最適な点火時期が得られる。
【０１０１】
一方、本実施形態では、吸気バルブタイミング可変機構の非作動域でタイミングチェーン１６に伸びが生じた場合に、吸排気バルブのオーバーラップの中心位置が遅角側にずれるとき、内部ＥＧＲ率が増大する。このとき、吸気バルブタイミング可変機構の非作動域であるため、吸気バルブタイミング可変機構を用いることはできない。これに対して本実施形態（請求項１０に記載の発明）によれば増大した内部ＥＧＲ率での最適な点火時期が得られるように、つまり増大した内部ＥＧＲ率に合わせて点火時期を進角側に補正するので（図１２のステップ４３、５６、５７、５９、６０、６１参照））、カムの位相ズレにより低下した内部ＥＧＲ率のままでも最適な点火時期が得られる。
【０１０２】
また、本実施形態（請求項１１に記載の発明）では、タイミングチェーン１６に伸びが生じたか否かを筒内圧の検出値に基づいて判定する。すなわち、筒内圧は燃焼前や燃焼後のガス状態をよく表すので、実際のガス状態に基づいた判定が可能となっている。
【０１０３】
実施形態では、作動角一定のまま吸気バルブタイミングを指令値に応じて連続的に制御し得る吸気バルブタイミング可変機構を備える場合で説明したが、これに限られるものでなく、当該機構を備えないエンジンに対しても本発明の適用がある。例えば、タイミングチェーン伸びに伴うカムの位相ズレが生じると、内部ＥＧＲガスの状態がカムの位相ズレが生じていないときより変化し、その分だけ燃焼状態が悪化したり、点火時期が最適値より外れて燃費が悪くなるので、タイミングチェーンが伸びたか否かの劣化診断を筒内圧に基づいて行い、タイミングチェーンに伸びが生じたとき、点火時期をタイミングチェーンに伸びが生じたときの内部ＥＧＲガスの状態でも点火時期が最適値となる側に補正する（請求項４に記載の発明）。これによって、タイミングチェーンに劣化が生じている状態においても燃焼状態の悪化を防止したり燃費が最良になるようにすることができる。
【０１０４】
また、タイミングチェーンに伸びが生じたとき、その結果を点火時期にフィードバックする場合で説明したが、これに限られるものでもなく、タイミングチェーンに伸びが生じた結果を運転者に知らせるようにすることもできる。このとき、燃焼状態が悪化したり燃費が悪化している可能性があることを運転者は知ることができる。また、その結果をデータとして記憶させておくこともできる。このときには車両点検の際のデータとして用いることができる。
【０１０５】
実施形態では、最適な点火時期は燃費が最良となる点火時期である場合で説明したが、排気やエンジン出力が最良となる点火時期である場合でもかまわない。
【０１０６】
実施形態では直列エンジンで説明したが、これに限られるものでない。例えばＶ型エンジンにも適用がある（図１８参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のエンジンの断面構成図。
【図２】クランクスプロケットとカムスプロケットの配置図。
【図３】内部ＥＧＲ率に対する吸排気バルブのオーバーラップ期間の中心位置及び点火時期の関係を示す特性図。
【図４】点火時期の補正方法を説明するための特性図。
【図５】▲１▼〜▲３▼の３つのクランク角範囲を示す筒内圧の波形図。
【図６】▲１▼〜▲３▼の３つのクランク角範囲を示す筒内圧の波形図。
【図７】図６の要部拡大波形図。
【図８】図６の要部拡大波形図。
【図９】▲１▼、▲２▼のクランク角範囲における判定方法を説明するための波形図。
【図１０】仮診断を説明するためのフローチャート。
【図１１】本診断を説明するためのフローチャート。
【図１２】点火時期及び吸気バルブタイミング進角値の演算を説明するためのフローチャート。
【図１３】ＶＴＣ機構の作動域、非作動域を示す領域図。
【図１４】吸気バルブタイミングの基本進角値の特性図。
【図１５】吸気バルブタイミングの進角補正値の特性図。
【図１６】点火時期遅角補正量の特性図。
【図１７】点火時期進角補正量の特性図。
【図１８】他の実施形態のクランクスプロケットとカムスプロケットの配置図。
【符号の説明】
２シリンダヘッド
３燃焼室
６点火プラグ（火花点火手段）
７クランクシャフト
１１吸気用カムシャフト
１２排気用カムシャフト
１６タイミングチェーン
２５ＶＴＣアクチュエータ（ＶＴＣ機構）
３１エンジンコントローラ
３２筒内圧センサ（筒内圧検出手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device for a valve operating mechanism, and more particularly to a deterioration diagnosis of the drive device. The present invention also relates to an engine control apparatus that feeds back a diagnosis result to an engine control parameter.
[0002]
[Prior art]
In the V-type engine, an intake camshaft is disposed at the center of each of the first and second banks, and an exhaust camshaft is disposed outside each bank. These four camshafts rotate in the same direction by the crankshaft. In the case where one timing belt is wound around so as to rotate in a rotational direction that proceeds from the first bank toward the second bank, the intake camshaft rotational phase of the first bank is set in advance. Some are arranged in a state where the advance angle is corrected by a predetermined angle.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-338209
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since it is necessary to basically open and close the intake valve during the intake stroke and basically open and close the exhaust valve during the exhaust stroke, the valve operating mechanism is driven by the engine. That is, the timing chain is between a cam procket fixed to one end of the camshaft and a crank sprocket fixed to one end of the crankshaft so that each intake and exhaust camshaft is rotated halfway during one rotation of the crankshaft. The valve mechanism is driven by the rotational force of the crankshaft.
[0005]
On the other hand, the inert gas remains in the combustion chamber depending on the shape of the intake / exhaust port, the combustion chamber, the opening / closing timing of the intake / exhaust valve, etc., and the inert gas remaining in the combustion chamber (hereinafter referred to as “internal EGR gas”). The ignition timing (optimum ignition timing) is determined so that the best fuel consumption can be obtained even when the combustion chamber remains in the combustion chamber.
[0006]
In this case, the timing chain may be extended due to deterioration over time. When the timing chain extends due to deterioration over time or the like, the rotational position of the camshaft (cam) with respect to the rotational position of the crankshaft is relatively shifted in the opposite direction with respect to the rotational direction of the crankshaft. When the cam phase shift (hereinafter, simply referred to as “cam phase shift”) occurs due to this timing chain elongation, the state of the internal EGR gas changes more than when no cam phase shift occurs. Only the combustion state deteriorates or the ignition timing deviates from the optimum value, resulting in poor fuel consumption. Here, the elongation occurs not only in the timing chain but also in the timing belt, and the present invention is intended for not only the timing chain but also the timing belt. For this reason, in the following description, the timing chain is described in a unified manner, but the timing chain in that case includes a case where the timing chain is replaced.
[0007]
However, there is no one that makes a deterioration diagnosis as to whether or not the timing chain has been extended or feeds back the result to engine control.
[0008]
In view of this, the present invention presupposes an engine in which a crankshaft and a camshaft are driven by a timing chain, and the combustion state is deteriorated by performing a deterioration diagnosis based on the in-cylinder pressure to determine whether or not the timing chain is extended. The purpose is to inform the driver that there is a possibility that the fuel economy has deteriorated or to make it data for vehicle inspection.
[0009]
In addition, when the timing chain is deteriorated, the result is fed back to the engine control so that the deterioration of the combustion state can be prevented and the optimum ignition timing can be obtained even when the timing chain is deteriorated. The purpose is to do.
[0010]
On the other hand, the above-described conventional apparatus deals with a problem inherent to the V-type engine in which the timing chain is loosened when the cylinders of the first bank overlap, and performs a deterioration diagnosis of whether or not the timing chain has been extended. It is not a thing. The conventional apparatus has only room for application to the V-type engine, whereas the subject of the present invention is not limited to the V-type engine, but is also an in-line engine.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is directed to a valve mechanism drive device that drives a crankshaft and a camshaft with a timing chain, detects in-cylinder pressure, and whether or not the timing chain is extended based on the detected value of the in-cylinder pressure. It is comprised so that it may determine.
[0012]
Further, the present invention provides an engine in which the crankshaft and the camshaft are driven by a timing chain, and the optimal ignition timing is calculated, and the spark pressure is blown in accordance with the optimal ignition timing. Detects and determines whether or not the timing chain has been extended based on the detected value of the in-cylinder pressure. When the timing chain has been extended from the determination result, the ignition timing has not been extended in the timing chain. It is comprised so that it may correct | amend to the side which returns to the state of internal EGR gas.
[0013]
In addition, the present invention includes an intake valve timing variable mechanism capable of continuously controlling the intake valve timing according to a command value while driving the crankshaft and the camshaft with a timing chain and keeping the operating angle constant. In an engine in which the optimal ignition timing is calculated in accordance with the state of the internal EGR gas that changes due to the operation of this mechanism in the operating range of the engine, and the spark ignition is skipped in accordance with the optimal ignition timing, the timing chain is extended. When the elongation occurs in the timing chain, the command value is corrected to return to the state of the internal EGR gas when there is no elongation in the timing chain. It is composed.
[0014]
【The invention's effect】
When the cam phase shift occurs due to the timing chain extension, the internal EGR gas state changes more than when the cam phase shift does not occur, and the combustion state deteriorates by that amount, or the ignition timing deviates from the optimum value. According to the present invention, the deterioration diagnosis of whether or not the timing chain has been extended is performed based on the in-cylinder pressure, so if the driver is informed of the result, the combustion state deteriorates. The driver can know that there is a possibility that the fuel economy has deteriorated. If the result is stored as data, it can be used as data for vehicle inspection.
[0015]
Further, since the in-cylinder pressure well represents the gas state before combustion and after combustion, determination based on the actual gas state is possible.
[0016]
Further, according to the present invention, the deterioration diagnosis of whether or not the timing chain is extended is performed based on the in-cylinder pressure, and when the timing chain is extended, the ignition timing is set to the internal EGR when the timing chain is not extended. Since the correction is made to return to the gas state, the deterioration of the combustion state can be prevented and the fuel consumption can be optimized even when the timing chain is deteriorated.
[0017]
Further, according to the present invention, when the timing chain is stretched, the command value given to the intake valve timing variable mechanism is corrected to return to the state of the internal EGR gas when the timing chain is not stretched. Therefore, the optimum ignition timing can be obtained even in a state where the timing chain is stretched.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0019]
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration diagram of an in-line engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a layout view of the crank sprocket and the cam sprocket.
[0020]
1 and 2, a pent roof type combustion chamber 3 is formed in the cylinder head 2. An intake port 4 and an exhaust port 5 are opened from above in the combustion chamber, and a spark plug 6 is formed on the ceiling of the combustion chamber 3. Is provided.
[0021]
The cylinder head 2 is also provided with a valve operating mechanism including an intake valve 9, an exhaust valve 10, an intake camshaft 11, an exhaust camshaft 12, a valve spring (not shown), and the like.
[0022]
Since the camshafts 11 and 12 need to rotate once while the crankshaft 7 rotates twice, a crank sprocket 13 and cam sprockets 14 and 15 are attached in front of the crankshaft 7 and the camshafts 11 and 12, respectively. One timing chain 16 is wound around the sprockets 13 to 15 as shown in FIG. In FIG. 2, since the crank sprocket 13 rotates clockwise, a chain slack guide 17 is provided on the loose side of the timing chain 16.
[0023]
The intake camshaft 11 has the same number of intake cams 21 as the number of cylinders. Each intake cam 21 is provided with a lift portion 21a that protrudes from the base circle within a predetermined angle range. When the cam lift portion 21a pushes down the intake valve 9 against the valve spring in the intake stroke in which the piston 8 descends, the intake valve 9 Jumps away from the valve seat and jumps into the combustion chamber 3, thereby opening the intake valve 9. The air adjusted by the throttle valve 18 by the opening operation of the intake valve 9 flows into the combustion chamber 3 from the intake port 4.
[0024]
Similarly, the exhaust camshaft 6 has the same number of exhaust cams 22 as the number of cylinders. Each exhaust cam 22 is also provided with a lift portion 22a that protrudes from the base circle. When the cam lift portion 22a pushes down the exhaust valve 10 against the valve spring during the exhaust stroke in which the piston 8 rises, the exhaust valve 10 is released from the valve seat. It jumps away to the combustion chamber 3, and the exhaust valve 10 is thereby opened. By the opening operation of the exhaust valve 10, the combustion gas flows out from the combustion chamber 3 to the exhaust port 5.
[0025]
A valve timing control mechanism (hereinafter referred to as “VTC mechanism”) is provided at the front portion (front side in the figure) of the intake camshaft 11. Although not shown in detail, the VTC mechanism is interposed between the intake camshaft 11 and the cam sprocket 14, and in response to a command value given to the VTC actuator 25, the intake camshaft 11 ( The intake cam 21 is a mechanism capable of relatively delaying or advancing the intake cam 21), and the intake valve timing can be continuously controlled by this VTC mechanism while the operating angle is constant. Here, “intake valve timing” is a general term for IVO (intake valve opening timing) and IVC (intake valve closing timing).
[0026]
Here, when no command value is given to the VTC actuator 25, the IVO is at the intake top dead center (most retarded angle position) (see the solid line in the upper part of FIG. 4), and the command value given to the VTC actuator 25 is increased. As the IVO is advanced, the overlap period of the intake and exhaust valves 9 and 10 is increased (see the solid line in the lower part of FIG. 4). Of course, the maximum advance value is determined in advance, and the intake valve timing is not advanced beyond this maximum advance value.
[0027]
Hereinafter, the operating range in which the command value is not applied to the VTC actuator 25 is referred to as “VTC mechanism non-operating range”, and the operating range in which the command value is applied to the VTC actuator 25 is referred to as “VTC mechanism non-operating range”.
[0028]
In this way, in an engine in which the crankshaft 7 and the camshafts 11 and 12 are driven by the timing chain 16, when the timing chain 16 extends due to deterioration over time, the cam sprocket 11, 12 (cams 21 and 22) is shifted relative to the crank sprocket 13 (crankshaft 7) in the counterclockwise direction. When the cam phase shift occurs due to the timing chain extension, the internal EGR rate changes compared to when the cam phase shift does not occur, and the ignition timing deviates from the optimum value and the fuel consumption deteriorates. Here, the inert gas remains in the combustion chamber 3 due to the shape of the intake / exhaust ports 4 and 5 and the combustion chamber 3 and the opening / closing timing of the intake and exhaust valves 9 and 10. The ratio of the inert gas remaining in the combustion chamber 3 is the “internal EGR rate”.
[0029]
In this case, the internal EGR rate is different between when the cam phase shift due to the timing chain extension occurs in the operating range of the VTC mechanism and when the cam phase shift occurs due to the timing chain extension in the non-operating range of the VTC mechanism. Experiments have confirmed that the direction of change is different. That is, when the cam phase shift occurs in the non-operating range of the VTC mechanism, the internal EGR rate changes to a larger side. On the other hand, when the cam phase shift occurs in the operating range of the VTC mechanism, the internal EGR rate changes. It changes to the smaller side.
[0030]
Therefore, in this embodiment, on the assumption that the crankshaft 7 and the camshafts 11 and 12 are driven by the timing chain 16,
(1) It is determined based on the in-cylinder pressure whether or not a cam phase shift due to the timing chain extension occurs.
(2) When it is determined that a cam phase shift has occurred, control divided into the following three cases is executed.
[0031]
(2-1) If it is within the operating range of the VTC mechanism, the command value (intake valve timing advance value) given to the VTC actuator 25 is corrected to the advance side so that the internal EGR rate becomes large, thereby the internal EGR rate. To the value before the cam phase shift occurred. At this time, the ignition timing returns to the optimum value.
[0032]
(2-2) If the command value given to the VTC actuator 25 is the maximum advance value even in the operating range of the VTC mechanism, the intake valve timing cannot be advanced any further. The ignition timing is corrected to the retard side so that the ignition timing becomes the optimum value even when the internal EGR rate remains small due to the cam phase shift.
[0033]
(2-3) The non-operating range of the VTC mechanism is determined for some reason, and therefore the VTC mechanism cannot be operated when it is in the non-operating range of the VTC mechanism. Therefore, at this time, the ignition timing is corrected to the advance side so that the ignition timing becomes the optimum value even if the internal EGR rate remains large due to the cam phase shift.
[0034]
The controls (2-1) and (2-2) in the operating range of the VTC mechanism will be described with reference to FIG. In the operating range of the VTC mechanism, the center position (abbreviated as “O / L center” in the figure) of the overlap period of the intake / exhaust valves 9 and 10 changes, and in accordance with this change, as shown in the upper part of FIG. Since the rate changes, the ignition timing (optimum ignition timing) is determined depending on the internal EGR rate as shown in the lower part of FIG. 3 so that the fuel consumption is optimal even if the internal EGR rate changes. That is, the fuel efficiency is the best when this relationship is satisfied.
[0035]
However, when the cam phase shift occurs due to the timing chain extension, the center position of the overlap period of the intake and exhaust valves moves to the retard side (right side in the figure) than when the cam phase shift does not occur, Corresponding to the movement, the internal EGR rate decreases according to the upper part of FIG. Looking at this in the lower part of FIG. 3, the optimum ignition timing shifts to the retarded side due to a decrease in the internal EGR rate. However, since the ignition timing is not changed, the fuel consumption is not optimal due to the deviation from the optimal ignition timing.
[0036]
In this case, because the internal EGR rate has decreased, if the center position of the overlap period of the intake and exhaust valves returns to the advance side, that is, if the intake valve timing is corrected to the advance side, the cam phase shift will occur. Even if there is a cam phase shift accompanying the timing chain extension, the optimal ignition timing can be obtained.
[0037]
Further, if the reduced internal EGR rate cannot be increased, the ignition timing is corrected to the retard side in accordance with the reduced internal EGR rate so that the optimal ignition timing is obtained at the reduced internal EGR rate. The best fuel efficiency can be obtained even with the internal EGR rate lowered by the cam phase shift accompanying the timing chain extension (see the lower part of FIG. 3).
[0038]
Next, the ignition timing correction (2-3) in the non-operating range of the VTC mechanism and the ignition timing correction (2-2) in the operating range of the VTC mechanism will be further described with reference to FIG. .
[0039]
<a> When the VTC mechanism is not operating:
In this case, when the cam phase shift occurs due to the timing chain elongation, the valve lift characteristics of the intake and exhaust valves 9 and 10 are retarded from the solid line characteristics to the broken line characteristics as shown in the upper part of FIG. Move right (in the figure) (translate). Specifically, both EVC and IVC are shifted to the retarded side.
(A-1) Since the internal EGR rate increases due to the retard of EVC, it is necessary to correct the ignition timing to the advance side.
[0040]
(A-2) Further, since the effective compression ratio decreases due to the retard of IVC, it is necessary to correct the ignition timing to the advance side.
[0041]
When the above (a-1) and (a-2) are combined, the ignition timing must be corrected to the advance side when the VTC mechanism is not operating (see the upper part of FIG. 4).
[0042]
<B> In the operating range of the VTC mechanism:
In this case, when a cam phase shift occurs due to the timing chain elongation, the valve lift characteristics of the intake and exhaust valves 9 and 10 are retarded from the solid line characteristics to the broken line characteristics as shown in the lower part of FIG. Move right (in the figure) (translate). Specifically, EVC, IVO, and IVC are all shifted to the retarded side.
(B-1) Since the internal EGR rate increases due to the retard of the EVC, it is necessary to correct the ignition timing to the advance side.
[0043]
(B-2) Further, since the internal EGR rate is reduced by the retard of IVO, it is necessary to correct the ignition timing to the retard side.
[0044]
(B-3) Further, since the effective compression ratio is reduced by the retard of IVC, it is necessary to correct the ignition timing to the advance side.
[0045]
Here, when comparing the retardation request by (b-2) and the advance request by combining (b-1) and (b-3), the retardation request by (b-2) is overwhelmingly larger. Therefore, when it is within the operating range of the VTC mechanism, the ignition timing must be corrected to the retarded side (see the lower part of FIG. 4).
[0046]
Next, the determination (1) will be described with reference to FIGS.
[0047]
FIG. 5 shows a general change waveform of the in-cylinder pressure. The in-cylinder pressure that rises above IVC (intake valve closing timing) takes a peak after compression top dead center, and falls below EVO (exhaust valve opening timing). Calm down. Here, in FIG. 5, a logarithmic scale is adopted on the vertical axis. The horizontal axis represents the compression top dead center position as zero, and the earlier one is represented by a negative crank angle, and the later one is represented by a positive crank angle. When the vertical axis is a normal scale, it is as shown in FIG. 6, and when a cam phase shift occurs due to the timing chain extension, a different waveform appears from when no cam phase shift occurs. I understand that.
[0048]
In this case, the crank angle range in which the difference in in-cylinder pressure due to cam phase shift is likely to appear.
(1) Crank angle range from IVC to ignition timing
(2) Crank angle range from EVO to 180 ° after compression top dead center
(3) Crank angle range near EVC (exhaust valve closing timing) and IVO
The waveforms in each crank angle range are enlarged and shown in FIGS.
[0049]
In the present embodiment, it is determined whether or not a cam phase shift accompanying timing chain expansion has occurred in the crank angle range of (1) and (2).
[0050]
The determination in the crank angle range of the above (1) is intended to determine whether or not the cam phase shift due to the timing chain extension occurs due to the difference in the increase in the gas pressure before combustion. The following three methods are conceivable and will be described with reference to the upper part of FIG.
[0051]
<1> Within the crank angle range of the above (1), a predetermined crank angle position is defined as a reference crank angle position CA1 as shown in the upper part of FIG. 9, and when the in-cylinder pressure at this reference crank angle position CA1 is compared, When the phase shift occurs, the in-cylinder pressure becomes PB1, which is smaller than the in-cylinder pressure PA1 when the cam phase shift does not occur. Therefore, if the pressure difference ΔP1 (= PA1-PB1) is larger than the allowable value εP1, it can be determined that a cam phase shift has occurred.
[0052]
In this case, since the pressure difference increases as the ignition timing is approached, the determination becomes easier as the reference crank angle position CA1 approaches the ignition timing.
[0053]
<2> Within the crank angle range of (1) above, a predetermined in-cylinder pressure is set as the threshold value 1 as shown in the upper part of FIG. 9, and the crank angle when the actual in-cylinder pressure reaches the threshold value 1 is compared. When the phase shift occurs, the crank angle that matches the threshold value 1 is CB1, and when the cam phase shift does not occur, the crank angle becomes the retard side of the crank angle CA1 that matches the threshold value 1. Therefore, if the crank angle difference ΔC1 (= CB1−CA1) is larger than the allowable value εC1, it can be diagnosed that a cam phase shift has occurred.
[0054]
In this case, since the crank angle difference increases as the ignition timing is approached, the diagnosis becomes easier as the threshold value 1 is closer to the ignition timing.
[0055]
<3> Within the crank angle range of the above (1), two crank angle positions slightly apart as shown in the upper part of FIG. 9 are defined as reference crank angle positions CA1 and CA2, and at the two reference crank angle positions CA1 and CA2, respectively. The in-cylinder pressure difference dPA1, dPB1 (that is, the inclination) is measured, and if this difference ΔdP1 (= dPA1-dPB1) is larger than the allowable value εdP1, it can be determined that a cam phase shift has occurred.
[0056]
The determination in the crank angle range of the above (2) is intended to determine whether or not the cam phase shift due to the timing chain extension occurs due to the difference in the decrease in the gas pressure after combustion. The following three methods are conceivable and will be described with reference to the lower part of FIG.
[0057]
<4> Within the crank angle range of (2) above, a predetermined crank angle position is defined as a reference crank angle position CA3 as shown in the lower part of FIG. 9, and when the in-cylinder pressure at this reference crank angle position CA3 is compared, When the phase shift occurs, the in-cylinder pressure becomes PB3, which is larger than the in-cylinder pressure PA3 when the cam phase shift does not occur. Therefore, if the pressure difference ΔP2 (= PB3−PA3) is larger than the allowable value εP2, it can be determined that a cam phase shift has occurred.
[0058]
<5> Within the crank angle range of (2) above, as shown in the lower part of FIG. 9, the cylinder pressure that is higher than the exhaust pressure by a predetermined value α is set as the threshold value 2, and the crank angle when the actual cylinder pressure reaches this threshold value 2 is determined. When the cam phase shift occurs, the crank angle that matches the threshold value 2 is CB3, and when the cam phase shift does not occur, the crank angle CA3 that matches the threshold value 2 is on the retard side. Therefore, if the crank angle difference ΔC2 (= CB3−CA3) is larger than the allowable value εC2, it can be determined that a cam phase shift has occurred.
[0059]
<6> Within the crank angle range of {circle around (2)} above, two crank angle positions that are slightly apart as shown in the lower part of FIG. 9 are defined as reference crank angle positions CA3 and CA4, and at the two reference crank angle positions CA3 and CA4. The in-cylinder pressure difference dPA2, dPB2 (that is, the inclination) is measured, and if this difference ΔdP2 (= dPB2−dPA2) is larger than the allowable value εdP2, it can be determined that a cam phase shift has occurred.
[0060]
Thus, in this embodiment, the determination is made in the crank angle range of (1) and (2), but the crank angle range of (1) and the crank angle range of (2) are not equivalent. In the case of the crank angle range of the above (1), since it is the gas pressure before combustion, the in-cylinder pressure waveform does not change between the steady state and the transient (not affected by the transient), whereas the above (2) In the case of the crank angle range, it is affected by the transient. That is, the differences ΔP2, ΔC2, and ΔdP2 calculated in the above methods <4> to <6> vary depending on the degree of transient. Therefore, if the determination is made in the crank angle range (2) during the transient, an erroneous determination occurs. Therefore, it is necessary to limit the operating condition for performing the determination in the crank angle range of the above (2) to a steady state such as an idling time.
[0061]
On the other hand, the method of performing the determination in the crank angle range of (1) is not universal. It is known that in-cylinder pressure leaks into the crank chamber due to deterioration of the piston ring over time, so-called “compression loss” occurs, and this compression loss makes a determination in the crank angle range of (1) above. An erroneous determination also occurs in the method to be performed.
[0062]
Therefore, in this embodiment, the case where the determination is made in the crank angle range of the above (1) is positioned as a pre-diagnosis, and the case where the determination is made in the crank angle range of the above-described (2) is positioned as the main diagnosis. The process proceeds to the main diagnosis when it is determined that it has occurred, and when it is determined that a cam phase shift has occurred due to the main diagnosis, the advance correction of the intake valve timing and the correction of the ignition timing are performed.
[0063]
Returning to FIGS. 1 and 2, the cylinder pressure signal from the cylinder pressure sensor 32 includes the crank angle position signal from the position sensor 33, the cylinder discrimination signal from the phase sensor 34, and the throttle opening degree from the throttle sensor 35. The engine controller 31 that is input together with the signal performs the determination of (1) and the control of (2-1) to (2-3). Note that the in-cylinder pressure sensor 32 is merely shown as a model, and does not indicate an actual shape or a position where it is actually arranged.
[0064]
These controls executed by the engine controller 31 will be described in detail based on the following flowchart.
[0065]
FIG. 10 is for provisional diagnosis, and is executed every crank angle of 1 °. However, the diagnosis here shows the case of the method <1>.
[0066]
In step 1, the provisional diagnosis experienced flag (initially set to zero) is checked. Here, if it is described that the provisional diagnosis has not been experienced, the provisional diagnosis experienced flag = 0 at this time, so the process proceeds to step 2 and the current crank angle detected by the position sensor 33 and the phase sensor 34 is read. Then, it is checked whether or not the current crank angle is in the diagnosis range 1 (crank angle range of (1) above). If the current crank angle is not within the diagnosis range 1, the current process is terminated.
[0067]
When the current crank angle is within the diagnosis range 1, the process proceeds to step 4 to compare the current crank angle with the reference crank angle position CA1. Only when the current crank angle coincides with the reference crank angle position CA1, the process proceeds to Steps 5 and 6, and the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 32 is read and stored in the memory PB1.
[0068]
Since the in-cylinder pressure PA1 at the reference crank angle position when there is no cam phase shift accompanying the timing chain elongation, the pressure difference ΔP1 (= PA1-PB1) between PA1 and PB1 is calculated in step 7. To do.
[0069]
In step 8, the pressure difference ΔP1 is compared with the allowable value εP1. If the pressure difference ΔP1 is within the permissible value εP1, the cam phase has not shifted, so the routine proceeds to step 9 where the temporary NG flag (initially set to zero) = 0, whereas the pressure difference ΔP1 is equal to the permissible value εP1. Since the cam phase shift occurs, the process proceeds to step 10 to set the temporary NG flag = 1.
[0070]
This completes the provisional diagnosis. In step 11, the provisional diagnosis experienced flag = 1 is set. With this flag = 1, the process does not proceed to step 2 and subsequent times from the next time.
[0071]
FIG. 11 is for performing this diagnosis, and is executed every crank angle of 1 °. However, the diagnosis here shows the case of the method <4>.
[0072]
In step 21, the actual diagnosis experienced flag (initially set to zero) is checked. Here, if it is described that the main diagnosis is not experienced, since the main diagnosis experienced flag = 0 at this time, the process proceeds to steps 22 to 24, and the provisional diagnosis experienced flag and the current crank angle are observed.
[0073]
Only when the provisional diagnosis experienced flag = 1 and the current crank angle is within the diagnosis range 2 (crank angle range of (2) above), the routine proceeds to step 25, and whether or not the operating condition is in the idle state (or steady state). See. Here, the operating condition is determined from the engine load and the rotational speed, but if it is limited to the idle state, it may be determined from the idle switch.
[0074]
When the operating condition is in the idle state, the process proceeds to step 26, where the current crank angle is compared with the reference crank angle position CA3. Only when the current crank angle coincides with the reference crank angle position CA3, the routine proceeds to steps 27 and 28, where the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 32 is read and stored in the memory PB3.
[0075]
Since the in-cylinder pressure PA3 at the reference crank angle position when there is no cam phase shift accompanying the timing chain extension, the pressure difference ΔP2 (= PB3-PA3) between PA3 and PB3 is calculated in step 29. To do.
[0076]
In step 30, the pressure difference ΔP2 is compared with the allowable value εP2. If the pressure difference ΔP2 is within the allowable value εP2, the cam phase has not shifted, so the routine proceeds to step 31 where the NG flag (initially set to zero) = 0, while the pressure difference ΔP2 sets the allowable value εP2 to zero. When it exceeds, cam phase shift has occurred, so the routine proceeds to step 32 where the NG flag = 1 is set.
[0077]
Since this diagnosis is completed, the diagnosis completed flag = 1 is set at step 33. With this flag = 1, the process does not proceed to step 22 and thereafter from the next time.
[0078]
FIG. 12 is for calculating the ignition timing ADV and the intake valve timing advance value θadv (command value to the VTC mechanism), and is executed at regular intervals (for example, every 10 msec).
[0079]
In step 41, the throttle opening TVO, the engine speed Ne, and the basic injection pulse width Tp (corresponding to the engine load) from the throttle sensor 35 are read. In step 42, a known map is searched from the engine speed and the basic injection pulse width Tp. Thus, the basic ignition timing ADV0 is calculated.
[0080]
In step 43, it is checked whether or not the operating condition determined from the throttle opening TVO and the engine speed Ne is within the operating range of the VTC mechanism. The operating range and non-operating range of the VTC mechanism are determined in advance as shown in the range diagram of FIG. 13. When the operating condition is in the operating range, the routine proceeds to step 44 where the basic advance value θadv0 of the intake valve timing is set. Calculate.
[0081]
The basic advance value θadv0 may be obtained by searching a map using the throttle opening TVO and the engine speed Ne as parameters as shown in FIG.
[0082]
In steps 45 and 46, the diagnosis experienced flag and the NG flag are checked. When this diagnosis experienced flag = 0, it is necessary to wait for the completion of this diagnosis, and when this diagnosis experienced flag = 1 and NG flag = 0 (the cam phase has not shifted), the ignition timing and intake air Since it is not necessary to correct the valve timing advance value, the routine proceeds to step 47, where the basic ignition timing ADV0 is used as it is as the ignition timing ADV.
[0083]
When this diagnosis experienced flag = 1 and the NG flag = 1 (cam phase shift has occurred), the routine proceeds to step 48, where the pressure difference ΔP2 (obtained at step 29 in FIG. 11) is read. The actual advance value rθadv of the intake valve timing is compared with the maximum advance value θmax. The actual advance value rθadv is provided with a sensor that detects the actual advance value, and is fed back so that the actual advance value detected by this sensor matches the intake valve timing advance value θadv as a command value. It is assumed that control is performed, and the value detected by the sensor in this case is the actual advance value. In the case of open loop control, the previous value of the intake valve timing advance value θadv may be used instead of the actual advance value rθadv.
[0084]
If the actual advance value rθadv of the intake valve timing is less than the maximum advance value θmax, the intake valve timing advance value can be changed to be the same as a state in which no cam phase shift occurs, so that the step 50, Proceed to 51. In step 50, an advance correction value θhos of the intake valve timing is calculated by searching a table having the contents shown in FIG. 15 from the pressure difference ΔP2, and a value obtained by adding the advance correction value θhos to the basic advance value θadv0 is taken into the intake air. After obtaining the valve timing advance value θadv, the operation of step 47 is executed.
[0085]
As shown in FIG. 15, the advance correction value θhos of the intake valve timing is a value that increases as the pressure difference ΔP2 increases. This is because, when the cam phase shift accompanying the timing chain elongation occurs, the internal EGR rate moves to the side where it decreases (see the upper part of FIG. 3), so that it returns to the side where the internal EGR rate increases. . That is, if the intake valve timing advance value θadv is corrected to the advance side, the center position of the overlap period of the intake and exhaust valves 9 and 10 moves to the advance side, thereby increasing the internal EGR rate ( (See the upper part of FIG. 3).
[0086]
On the other hand, when the actual advance value rθadv of the intake valve timing is equal to or greater than the maximum advance value θmax, the intake valve timing cannot be advanced any further, so the routine proceeds to step 52 and the basic advance value θadv0 is used as it is. After setting the timing advance value θadv, the process proceeds to correction of the ignition timing in steps 53 and 54.
[0087]
In step 53, the ignition timing retardation correction amount Hret is calculated by searching a table having the contents shown in FIG. 16 from the pressure difference ΔP2. In step 54, a value obtained by subtracting the retardation correction amount Hadv from the basic ignition timing ADV0 is calculated. Obtained as the ignition timing ADV.
[0088]
As shown in FIG. 16, the ignition timing retardation correction amount Hret is a value that increases as the pressure difference ΔP2 increases. This is because when the cam phase shift due to the timing chain elongation occurs, the internal EGR rate moves to the side where the internal EGR rate decreases (see the upper part of FIG. 3). This is because it is necessary to move the ignition timing to the retard side in order to obtain the timing (see the lower part of FIG. 3).
[0089]
On the other hand, when the VTC mechanism is in the non-operating range, the routine proceeds from step 43 to step 55, where zero is set to the intake valve timing advance value θadv.
[0090]
In Steps 56 and 57, the diagnosis experienced flag and the NG flag are seen as in Steps 45 and 46. When this diagnosis experienced flag = 0, it is necessary to wait for the completion of this diagnosis, and when this diagnosis experienced flag = 1 and NG flag = 0 (no cam phase deviation occurs), ignition timing correction is performed. Since it is not necessary to proceed, the routine proceeds to step 58, where the basic ignition timing ADV0 is used as it is as the ignition timing ADV.
[0091]
When the diagnosis experienced flag = 1 and the NG flag = 1 (the cam phase is shifted), the ignition timing is the same as when the actual advance value rθadv of the intake valve timing is equal to or greater than the maximum advance value θmax. Is corrected to return to the optimum value, the process proceeds to steps 59-61.
[0092]
In step 59, the pressure difference ΔP2 is read, and in step 60, the advance angle correction amount Hadv is calculated by searching a table having the contents shown in FIG. 17 in step 60, and this advance angle correction amount Hadv is calculated in step 61 as the basic ignition. A value added to the timing ADV0 is calculated as the ignition timing ADV.
[0093]
As shown in FIG. 17, the advance correction amount Hadv of the ignition timing is a value that increases as the pressure difference ΔP2 increases. This is because when the cam phase shift accompanying the timing chain extension occurs in the non-operating area of the VTC mechanism, it moves to the side where the internal EGR rate increases, unlike the operating area of the VTC mechanism as described above in FIG. Therefore, it is necessary to move the ignition timing to the advance side in order to obtain the optimal ignition timing even for the increasing internal EGR rate state (lower stage in FIG. 3). reference).
[0094]
Here, the operation of the present embodiment will be described.
[0095]
This embodiment In state The timing for determining whether or not the timing chain 16 is extended is in the crank angle range from the intake valve closing timing (IVC) to the ignition timing. This is to determine whether or not the timing chain 16 is stretched based on the increase in the gas pressure before combustion. According to the present embodiment (the invention according to claims 2 and 12), a transient state is determined. It is also possible to make a determination.
[0096]
In the method of determining whether or not the timing chain 16 has been stretched based on the increase in gas pressure before combustion, when the so-called compression loss occurs in which the in-cylinder pressure is released to the crank chamber due to the deterioration of the piston ring over time, Although there is a possibility that the timing chain 16 is erroneously determined to be elongated, this embodiment (claims) 1, 4, 6 Therefore, it is determined whether or not the timing chain 16 has been stretched based on the decrease in the gas pressure after combustion, so that no erroneous determination occurs when compression loss occurs. , The determination accuracy is improved.
[0097]
Further, this embodiment (claims) 2, 5, 7 In the invention described in (1), the provisional diagnosis is based on the crank angle range from the intake valve closing timing to the ignition timing, and the main diagnosis is based on the crank angle range from the exhaust valve opening timing to the exhaust bottom dead center. Therefore, this method can also avoid erroneous determination when a so-called compression loss has occurred.
[0098]
This embodiment (claims) 6, 7), when the timing chain 16 is elongated, the command value given to the intake valve timing variable mechanism is changed to the state of the internal EGR gas when the timing chain 16 is not elongated. Since the correction is made to the return side, the optimum ignition timing can be obtained even when the timing chain 16 is stretched.
[0099]
In the present embodiment (the invention described in claim 8), the internal EGR rate increases as the overlap central position of the intake / exhaust valves 9 and 10 advances by the operation of the intake valve timing variable mechanism (see FIG. 3), the optimal ignition timing is set to the advance side as the internal EGR rate increases (see the lower part of FIG. 3). When the timing chain 16 expands, the center of the overlap of the intake and exhaust valves When the position shifts to the retarded angle side, the internal EGR rate decreases. Therefore, the command value is corrected to the side where the central position of the overlap of the intake / exhaust valve is advanced to increase the decreased internal EGR rate ( (See steps 45, 46, 48, 49, 50, 51 in FIG. 12).
[0100]
However, at this time, if the advance side correction value of the command value is maximum, the reduced internal EGR rate cannot be increased using the intake valve timing variable mechanism, but this embodiment (claim 9). According to the present invention, the ignition timing is corrected to the retard side in accordance with the reduced internal EGR rate so as to obtain the optimal ignition timing at the reduced internal EGR rate (steps 49 and 53 in FIG. 12). , 54), the optimal ignition timing can be obtained even with the internal EGR rate lowered by the cam phase shift.
[0101]
On the other hand, in this embodiment, when the timing chain 16 is extended in the non-operating range of the intake valve timing variable mechanism, the internal EGR rate increases when the center position of the overlap of the intake and exhaust valves shifts to the retard side. To do. At this time, the intake valve timing variable mechanism cannot be used because it is in the non-operating range of the intake valve timing variable mechanism. On the other hand, according to the present embodiment (the invention described in claim 10), the ignition timing is advanced so as to obtain an optimal ignition timing at the increased internal EGR rate, that is, in accordance with the increased internal EGR rate. (See Steps 43, 56, 57, 59, 60, and 61 in FIG. 12), the optimal ignition timing can be obtained even with the internal EGR rate decreased due to the cam phase shift.
[0102]
In the present embodiment (the invention according to claim 11), whether or not the timing chain 16 is elongated is determined based on the detected value of the in-cylinder pressure. That is, the in-cylinder pressure well represents the gas state before combustion and after combustion, so that determination based on the actual gas state is possible.
[0103]
In the embodiment, the case where the intake valve timing variable mechanism that can continuously control the intake valve timing according to the command value with the operating angle being constant is described, but the present invention is not limited to this, and the mechanism is not provided. The present invention is also applied to an engine. For example, if cam phase shift occurs due to timing chain elongation, the state of internal EGR gas changes compared to when cam phase shift does not occur, and the combustion state deteriorates by that amount, or the ignition timing is less than the optimal value. Degradation of the timing chain is performed based on the in-cylinder pressure, and when the timing chain is stretched, the ignition timing is stretched. The Even in the state of the internal EGR gas at that time, the ignition timing is corrected to the optimum value (the invention according to claim 4). As a result, even when the timing chain is deteriorated, deterioration of the combustion state can be prevented and fuel consumption can be optimized.
[0104]
In addition, the case where the timing chain is extended has been described as a case where the result is fed back to the ignition timing. However, the present invention is not limited to this, and the driver should be informed of the result of the expansion in the timing chain. You can also. At this time, the driver can know that there is a possibility that the combustion state is deteriorated or the fuel efficiency is deteriorated. Further, the result can be stored as data. At this time, it can be used as data for vehicle inspection.
[0105]
In the embodiment, the optimal ignition timing is described as the ignition timing at which the fuel consumption is the best, but it may be the ignition timing at which the exhaust gas and the engine output are the best.
[0106]
Although the embodiment has been described with an in-line engine, the present invention is not limited to this. For example, it can be applied to a V-type engine (see FIG. 18).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of an engine according to a first embodiment.
FIG. 2 is a layout view of a crank sprocket and a cam sprocket.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the center position of the overlap period of the intake and exhaust valves and the ignition timing with respect to the internal EGR rate.
FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining a method for correcting an ignition timing.
FIG. 5 is a waveform diagram of in-cylinder pressure showing three crank angle ranges from (1) to (3).
FIG. 6 is a waveform diagram of in-cylinder pressure showing three crank angle ranges from (1) to (3).
7 is an enlarged waveform diagram of the main part of FIG. 6;
8 is an enlarged waveform diagram of the main part of FIG.
FIG. 9 is a waveform diagram for explaining a determination method in a crank angle range of (1) and (2).
FIG. 10 is a flowchart for explaining provisional diagnosis.
FIG. 11 is a flowchart for explaining the diagnosis.
FIG. 12 is a flowchart for explaining calculation of ignition timing and intake valve timing advance value.
FIG. 13 is a region diagram showing an operating region and a non-operating region of the VTC mechanism.
FIG. 14 is a characteristic diagram of a basic advance value of intake valve timing.
FIG. 15 is a characteristic diagram of an advance correction value for intake valve timing.
FIG. 16 is a characteristic diagram of an ignition timing retardation correction amount.
FIG. 17 is a characteristic diagram of an ignition timing advance correction amount.
FIG. 18 is a layout view of a crank sprocket and a cam sprocket according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
2 Cylinder head
3 Combustion chamber
6 Spark plug (spark ignition means)
7 Crankshaft
11 Intake camshaft
12 Exhaust camshaft
16 Timing chain
25 VTC actuator (VTC mechanism)
31 Engine controller
32 In-cylinder pressure sensor (in-cylinder pressure detection means)

Claims

クランクシャフトとカムシャフトとをタイミングチェーンで駆け回している動弁機構の駆動装置において、
筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
この筒内圧の検出値に基づいてタイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定する判定手段と
を備え、
タイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定するのは、排気バルブ開時期から排気下死点までのクランク角範囲においてであることを特徴とする動弁機構の駆動装置。In the drive mechanism of the valve mechanism that drives the crankshaft and camshaft with a timing chain,
In-cylinder pressure detecting means for detecting in-cylinder pressure;
Determination means for determining whether or not the timing chain is elongated based on the detected value of the in-cylinder pressure, and
It is in the crank angle range from the exhaust valve opening timing to the exhaust bottom dead center that it is determined whether or not the timing chain has been extended.

クランクシャフトとカムシャフトとをタイミングチェーンで駆け回している動弁機構の駆動装置において、
筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
この筒内圧の検出値に基づいてタイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定する判定手段と
を備え、
吸気バルブ閉時期から点火時期までのクランク角範囲でタイミングチェーンに伸びが生じたと判定されたとき、さらに排気バルブ開時期から排気下死点までのクランク角範囲でタイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定することを特徴とする動弁機構の駆動装置。In the drive mechanism of the valve mechanism that drives the crankshaft and camshaft with a timing chain,
In-cylinder pressure detecting means for detecting in-cylinder pressure;
Determination means for determining whether or not the timing chain is elongated based on the detected value of the in-cylinder pressure, and
When it is determined that the timing chain has extended in the crank angle range from the intake valve closing timing to the ignition timing, whether or not the timing chain has extended further in the crank angle range from the exhaust valve opening timing to the exhaust bottom dead center The valve drive mechanism drive device characterized by the above.

タイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定するときの運転条件はアイドル時または定常時であることを特徴とする請求項１に記載の動弁機構の駆動装置。 2. The driving mechanism for a valve operating mechanism according to claim 1, wherein the operating condition for determining whether or not the timing chain is extended is an idle time or a steady time.

クランクシャフトとカムシャフトとをタイミングチェーンで駆け回すと共に、
最適な点火時期を演算する点火時期演算手段と、
この最適な点火時期に合わせて火花点火を飛ばす火花点火手段と
を備えるエンジンにおいて、
筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
この筒内圧の検出値に基づいてタイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定する判定手段と、
この判定結果よりタイミングチェーンに伸びが生じたとき、点火時期をタイミングチェーンに伸びが生じたときの内部ＥＧＲガスの状態でも点火時期が最適値となる側に補正する点火時期補正手段と
を備え、
タイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定するのは、排気バルブ開時期から排気下死点までのクランク角範囲においてであることを特徴とするエンジンの制御装置。While running around the crankshaft and camshaft with a timing chain,
Ignition timing calculation means for calculating the optimal ignition timing;
In an engine equipped with spark ignition means for skipping spark ignition in accordance with this optimal ignition timing,
In-cylinder pressure detecting means for detecting in-cylinder pressure;
A determination means for determining whether or not the timing chain is elongated based on the detected value of the in-cylinder pressure;
When extending from the determination result to the timing chain occurs, also includes an ignition timing correction means for correcting the side where the ignition timing becomes the optimum value in the state of the internal EGR gas when extending the ignition timing to the timing chain occurs,
An engine control apparatus characterized in that it is in a crank angle range from an exhaust valve opening timing to an exhaust bottom dead center that determines whether or not an extension has occurred in the timing chain.

クランクシャフトとカムシャフトとをタイミングチェーンで駆け回すと共に、
最適な点火時期を演算する点火時期演算手段と、
この最適な点火時期に合わせて火花点火を飛ばす火花点火手段と
を備えるエンジンにおいて、
筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
この筒内圧の検出値に基づいてタイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定する判定手段と、
この判定結果よりタイミングチェーンに伸びが生じたとき、点火時期をタイミングチェーンに伸びが生じたときの内部ＥＧＲガスの状態でも点火時期が最適値となる側に補正する点火時期補正手段と
を備え、
吸気バルブ閉時期から点火時期までのクランク角範囲でタイミングチェーンに伸びが生じたと判定されたとき、さらに排気バルブ開時期から排気下死点までのクランク角範囲でタイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定することを特徴とするエンジンの制御装置。While running around the crankshaft and camshaft with a timing chain,
Ignition timing calculation means for calculating the optimal ignition timing;
In an engine equipped with spark ignition means for skipping spark ignition in accordance with this optimal ignition timing,
In-cylinder pressure detecting means for detecting in-cylinder pressure;
A determination means for determining whether or not the timing chain is elongated based on the detected value of the in-cylinder pressure;
An ignition timing correcting means for correcting the ignition timing so that the ignition timing becomes an optimum value even in the state of the internal EGR gas when the timing chain is extended when the timing chain is extended from the determination result;
When it is determined that the timing chain has extended in the crank angle range from the intake valve closing timing to the ignition timing, whether or not the timing chain has extended further in the crank angle range from the exhaust valve opening timing to the exhaust bottom dead center The engine control apparatus characterized by determining.

クランクシャフトとカムシャフトとをタイミングチェーンで駆け回すと共に、
作動角一定のまま吸気バルブタイミングを指令値に応じて連続的に制御し得る吸気バルブタイミング可変機構と、
この機構の作動域においてこの機構の作動によって変化する内部ＥＧＲガスの状態に対応して最適な点火時期を演算する点火時期演算手段と、
この最適な点火時期に合わせて火花点火を飛ばす火花点火手段と、
を備えるエンジンにおいて、
タイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定する判定手段と、
この判定結果よりタイミングチェーンに伸びが生じた場合に、指令値をタイミングチェーンに伸びが生じていないときの内部ＥＧＲガスの状態を得るための最適な吸気バルブタイミングとなる側に補正する指令値補正手段と
を備え、
タイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定するのは、排気バルブ開時期から排気下死点までのクランク角範囲においてであることを特徴とするエンジンの制御装置。While running around the crankshaft and camshaft with a timing chain,
An intake valve timing variable mechanism capable of continuously controlling the intake valve timing according to the command value while maintaining a constant operating angle;
Ignition timing calculation means for calculating an optimal ignition timing corresponding to the state of the internal EGR gas that changes due to the operation of the mechanism in the operating range of the mechanism;
Spark ignition means for skipping spark ignition in accordance with this optimal ignition timing;
In an engine comprising
A determination means for determining whether or not the timing chain is elongated;
Based on the determination result, when the timing chain is extended, the command value is corrected to the optimum intake valve timing for obtaining the state of the internal EGR gas when the timing chain is not extended. Means and
An engine control apparatus characterized in that it is in a crank angle range from an exhaust valve opening timing to an exhaust bottom dead center that determines whether or not an extension has occurred in the timing chain.

クランクシャフトとカムシャフトとをタイミングチェーンで駆け回すと共に、
作動角一定のまま吸気バルブタイミングを指令値に応じて連続的に制御し得る吸気バルブタイミング可変機構と、
この機構の作動域においてこの機構の作動によって変化する内部ＥＧＲガスの状態に対応して最適な点火時期を演算する点火時期演算手段と、
この最適な点火時期に合わせて火花点火を飛ばす火花点火手段と、
を備えるエンジンにおいて、
タイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定する判定手段と、
この判定結果よりタイミングチェーンに伸びが生じた場合に、指令値をタイミングチェーンに伸びが生じていないときの内部ＥＧＲガスの状態を得るための最適な吸気バルブタイミングとなる側に補正する指令値補正手段と
を備え、
吸気バルブ閉時期から点火時期までのクランク角範囲でタイミングチェーンに伸びが生じたと判定されたとき、さらに排気バルブ開時期から排気下死点までのクランク角範囲でタイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定することを特徴とするエンジンの制御装置。While running around the crankshaft and camshaft with a timing chain,
An intake valve timing variable mechanism capable of continuously controlling the intake valve timing according to the command value while maintaining a constant operating angle;
Ignition timing calculation means for calculating an optimal ignition timing corresponding to the state of the internal EGR gas that changes due to the operation of the mechanism in the operating range of the mechanism;
Spark ignition means for skipping spark ignition in accordance with this optimal ignition timing;
In an engine comprising
A determination means for determining whether or not the timing chain is elongated;
Based on the determination result, when the timing chain is extended, the command value is corrected to the optimum intake valve timing for obtaining the state of the internal EGR gas when the timing chain is not extended. Means and
When it is determined that the timing chain has extended in the crank angle range from the intake valve closing timing to the ignition timing, whether or not the timing chain has extended further in the crank angle range from the exhaust valve opening timing to the exhaust bottom dead center The engine control apparatus characterized by determining.

吸気バルブタイミング可変機構の作動により吸排気バルブのオーバーラップの中心位置が進角するほど内部ＥＧＲ率が大きくなる特性であり、内部ＥＧＲ率が大きくなるほど最適な点火時期を進角側に設定しており、タイミングチェーンに伸びが生じた場合に、吸排気バルブのオーバーラップの中心位置が遅角側にずれるとき、指令値を吸排気バルブのオーバーラップの中心位置が進角する側に補正することを特徴とする請求項６または７に記載のエンジンの制御装置。 The internal EGR rate increases as the center position of the intake / exhaust valve overlap advances by the operation of the intake valve timing variable mechanism. The optimal ignition timing is set to the advance side as the internal EGR rate increases. If the center position of the overlap of the intake / exhaust valve is shifted to the retarded side when the timing chain is extended, the command value should be corrected to the side where the center position of the overlap of the intake / exhaust valve is advanced. The engine control device according to claim 6 or 7, wherein

指令値の進角側補正値が最大となったとき、点火時期を遅角側に補正することを特徴とする請求項８に記載のエンジンの制御装置。 9. The engine control apparatus according to claim 8, wherein when the advance side correction value of the command value becomes maximum, the ignition timing is corrected to the retard side.

吸気バルブタイミング可変機構の非作動域でタイミングチェーンに伸びが生じた場合に内部ＥＧＲ率が増大したとき、点火時期を進角側に補正することを特徴とする請求項６または７に記載のエンジンの制御装置。 8. The engine according to claim 6, wherein when the internal EGR rate increases when the timing chain is extended in a non-operating range of the intake valve timing variable mechanism, the ignition timing is corrected to the advance side. Control device.

タイミングチェーンに伸びが生じたか否かを筒内圧の検出値に基づいて判定することを特徴とする請求項６または７に記載のエンジンの制御装置。 8. The engine control device according to claim 6, wherein whether or not the timing chain has been extended is determined based on a detected value of the in-cylinder pressure.

タイミングチェーンに伸びが生じたか否かを判定するときの運転条件はアイドル時または定常時であることを特徴とする請求項６に記載のエンジンの制御装置。 7. The engine control apparatus according to claim 6, wherein the operation condition for determining whether or not the timing chain is extended is an idle time or a steady time.

最適な点火時期は燃費が最良となる点火時期であることを特徴とする請求項６または７に記載のエンジンの制御装置。 The engine control device according to claim 6 or 7, wherein the optimal ignition timing is an ignition timing at which fuel consumption is optimal.

最適な点火時期は排気が最良となる点火時期であることを特徴とする請求項６または７に記載のエンジンの制御装置。 The engine control device according to claim 6 or 7, wherein the optimal ignition timing is an ignition timing at which exhaust gas is best.

最適な点火時期はエンジン出力が最良となる点火時期であることを特徴とする請求項６または７に記載のエンジンの制御装置。 The engine control device according to claim 6 or 7, wherein the optimum ignition timing is an ignition timing at which the engine output becomes the best.