JP4605512B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置を備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。   The present invention relates to an internal combustion engine control device including a variable valve timing device that changes the valve timing of an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine.

近年、車両に搭載される内燃機関においては、出力向上、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる可変バルブタイミング装置を採用したものが増加しつつある。一般に、可変バルブタイミング装置の制御は、例えば、特許文献１（特開２００２−２０６４５６号公報）に記載されているように、予め設計段階で運転状態に応じた適正な目標バルブタイミングのマップを適合により作成してエンジン制御回路のメモリに記憶しておく。そして、内燃機関の運転中に、メモリに記憶された目標バルブタイミングのマップを用いて運転状態に応じた目標バルブタイミングを求め、実バルブタイミングが目標バルブタイミングに一致するように可変バルブタイミング装置を制御するようにしている。   In recent years, internal combustion engines mounted on vehicles have adopted variable valve timing devices that change the valve timing (open / close timing) of intake valves and exhaust valves for the purpose of improving output, reducing fuel consumption, and reducing exhaust emissions. It is increasing. In general, the control of the variable valve timing apparatus is adapted in advance to a map of an appropriate target valve timing according to the operating state in the design stage as described in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-206456). And is stored in the memory of the engine control circuit. Then, during operation of the internal combustion engine, a target valve timing corresponding to the operating state is obtained using a map of the target valve timing stored in the memory, and the variable valve timing device is set so that the actual valve timing matches the target valve timing. I try to control it.

このような可変バルブタイミング装置と、内燃機関のスロットル開度をモータで調整する電子スロットル装置とを備えたシステムでは、例えば、図４のタイムチャートに示すように、アクセル開度が変化してトルク変化要求が発生した過渡運転時には、まず、アクセル開度に応じてスロットル開度を変化させ、このスロットル開度に応じて変化する実吸入空気量を検出又は推定する。そして、目標バルブタイミングのマップを用いて、スロットル開度に応じて変化する実吸入空気量等に応じた目標バルブタイミングを設定し、実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように可変バルブタイミング装置を制御するようにしたものがある。
特開２００２−２０６４５６号公報 In a system including such a variable valve timing device and an electronic throttle device that adjusts the throttle opening of the internal combustion engine with a motor, for example, as shown in the time chart of FIG. During a transient operation where a change request is generated, first, the throttle opening is changed according to the accelerator opening, and the actual intake air amount that changes according to the throttle opening is detected or estimated. Then, using the target valve timing map, a variable valve timing device is set so as to set a target valve timing according to the actual intake air amount that changes according to the throttle opening, and to match the actual valve timing with the target valve timing. There is something to control.
JP 2002-206456 A

しかし、特に油圧駆動式の可変バルブタイミング装置では、図４のタイムチャートに示すように、目標バルブタイミングが変化してから実バルブタイミングが変化するまでに油圧制御系の応答遅れがあるため、スロットル開度に応じて変化する実吸入空気量に応じて目標バルブタイミングを設定するシステムでは、スロットル開度に応じて変化する実吸入空気量に対して目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングに遅れが発生する。その結果、アクセル開度が変化してトルク変化要求が発生した過渡運転時に、一時的に燃焼状態が悪化して不快なトルク変動が発生する可能性がある。   However, in the hydraulically driven variable valve timing device, as shown in the time chart of FIG. 4, there is a response delay of the hydraulic control system from the change of the target valve timing to the change of the actual valve timing. In a system that sets the target valve timing according to the actual intake air amount that changes according to the opening, the actual valve timing that changes according to the target valve timing with respect to the actual intake air amount that changes according to the throttle opening Delay occurs. As a result, during transient operation in which the accelerator opening changes and a torque change request is generated, the combustion state may be temporarily deteriorated and uncomfortable torque fluctuations may occur.

また、目標バルブタイミングに対する実バルブタイミングの応答遅れを抑制することを目的として、運転状態の急変時に目標バルブタイミングの変化量を制限するようにしたものがあるが、この技術では、目標バルブタイミングの変化量を制限してしまうため、運転状態に応じた適正な目標バルブタイミングを設定することができず、内燃機関の燃費が悪化するという問題がある。   In addition, in order to suppress the response delay of the actual valve timing with respect to the target valve timing, there is one that limits the amount of change in the target valve timing when the operating state suddenly changes. Since the amount of change is limited, there is a problem that it is not possible to set an appropriate target valve timing according to the operating state, and the fuel consumption of the internal combustion engine is deteriorated.

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、過渡運転時に可変バルブタイミング装置の応答遅れによる燃焼状態の悪化を防止しながら、運転状態に応じた適正な目標バルブタイミングを設定することができて燃費を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of these circumstances. Accordingly, the object of the present invention is to prevent the deterioration of the combustion state due to the response delay of the variable valve timing device during the transient operation, and to ensure proper operation according to the operation state. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can set a desired target valve timing and improve fuel efficiency.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置と、内燃機関のスロットル開度を電気アクチュエータで調整して吸入空気量を調整する電子スロットル装置と、内燃機関のトルク変化要求が発生したときに前記電子スロットル装置の作動と同時又はそれよりも先に可変バルブタイミング装置が燃焼に有利な方向に作動するように制御する過渡時制御手段と、アクセル開度の変化に対して所定のスロットル遅れ時間を持ってスロットル開度を変化させるように前記電子スロットル装置を制御するスロットル制御手段と、実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように前記可変バルブタイミング装置を制御するバルブタイミング制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、前記過渡時制御手段は、アクセル開度が変化して前記トルク変化要求が発生したときに該アクセル開度に基づいて負荷を推定する過渡時負荷推定手段と、該過渡時負荷推定手段で推定した負荷に基づいて目標バルブタイミングを設定する過渡時目標バルブタイミング設定手段と、該過渡時目標バルブタイミング設定手段で設定した目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングと前記スロットル開度に応じて変化する実負荷とを同期させる同期手段とを備え、前記同期手段は、目標バルブタイミングが変化してから実バルブタイミングが変化するまでのバルブタイミング遅れ時間と前記スロットル遅れ時間とを一致させるように該スロットル遅れ時間を調整することで、目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングとスロットル開度に応じて変化する実負荷とを同期させるようにしたものである。 To achieve the above object, the invention according to claim 1 is a variable valve timing device that changes the valve timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine, and an electric actuator that adjusts the throttle opening of the internal combustion engine. And an electronic throttle device that adjusts the intake air amount, and a variable valve timing device that operates in a direction advantageous for combustion simultaneously with or before the operation of the electronic throttle device when a torque change request of the internal combustion engine occurs a transient state control means for controlling to a throttle control means for controlling the electronic throttle device to change the throttle opening degree with a predetermined throttle delay time with respect to the change in the accelerator opening degree, the actual valve timing The variable valve timing device is controlled so as to match the target valve timing In the control apparatus for an internal combustion engine comprising a lube timing control means, the transient control means is a transient that estimates a load based on the accelerator opening when the accelerator opening changes and the torque change request is generated. According to the target valve timing set by the transient target valve timing setting means, the transient target valve timing setting means for setting the target valve timing based on the load estimated by the transient load estimation means, and the transient target valve timing setting means Synchronization means for synchronizing the actual valve timing that changes in response to the actual load that changes in accordance with the throttle opening, and the synchronization means is a valve from the change in the target valve timing to the change in the actual valve timing. Adjust the throttle delay time so that the timing delay time matches the throttle delay time. It is, at the actual load and which varies according to the actual valve timing and the throttle opening varies in accordance with the target valve timing that was set to be synchronized.

このようにすれば、可変バルブタイミング装置に応答遅れ（目標バルブタイミングに対する実バルブタイミングの応答遅れ）が発生するという事情があっても、電子スロットル装置の作動によって変化する実負荷（実吸入空気量や実吸気圧）と同時又はそれよりも先に、可変バルブタイミング装置を作動させて実バルブタイミングを燃焼に有利な方向に変化させることができるため、過渡運転時に可変バルブタイミング装置の応答遅れによる燃焼状態の悪化を防止することができて、不快なトルク変動の発生を防止することができる。しかも、目標バルブタイミングに対する実バルブタイミングの応答遅れを抑制する必要がないため、目標バルブタイミングの変化量を制限する必要がなく、運転状態に応じた適正な目標バルブタイミングを設定することができて、燃費を向上させることができる。 In this way, even if there is a response delay (response delay of the actual valve timing with respect to the target valve timing) in the variable valve timing device, the actual load (actual intake air amount) that changes due to the operation of the electronic throttle device The actual valve timing can be changed in a direction that is advantageous for combustion by operating the variable valve timing device at the same time or earlier than the actual intake pressure). The deterioration of the combustion state can be prevented, and the occurrence of unpleasant torque fluctuations can be prevented. In addition, since it is not necessary to suppress the response delay of the actual valve timing with respect to the target valve timing, there is no need to limit the amount of change in the target valve timing, and an appropriate target valve timing can be set according to the operating state. , Fuel economy can be improved.

具体的には、請求項１に係る発明では、アクセル開度の変化に対して所定のスロットル遅れ時間を持ってスロットル開度を変化させるように電子スロットル装置を制御すると共に、実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように可変バルブタイミング装置を制御するシステムにおいて、アクセル開度が変化してトルク変化要求が発生したときに該アクセル開度に基づいて負荷（吸入空気量や吸気圧）を過渡時負荷推定手段により推定し、該過渡時負荷推定手段で推定した負荷に基づいて目標バルブタイミングを過渡時目標バルブタイミング設定手段により設定し、該過渡時目標バルブタイミング設定手段で設定した目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングとスロットル開度に応じて変化する実負荷とを同期手段により同期させる（ほぼ同時に変化させる）ようにしている。 Specifically, in the invention according to claim 1 , the electronic throttle device is controlled to change the throttle opening with a predetermined throttle delay time with respect to the change in the accelerator opening, and the actual valve timing is set as the target. In a system that controls the variable valve timing device so that it matches the valve timing, when the accelerator opening changes and a torque change request is generated, the load (intake air amount or intake pressure) is transient based on the accelerator opening The target valve timing is set by the transient target valve timing setting unit based on the load estimated by the transient load estimation unit, and the target valve timing set by the transient target valve timing setting unit is set. The actual valve timing that changes according to the actual load and the actual load that changes according to the throttle opening are the same. So that synchronized (approximately simultaneously change) by means.

つまり、アクセル開度に基づく推定負荷に基づいて目標バルブタイミングを設定することで、アクセル開度の変化とほぼ同時に目標バルブタイミングを変化させることができるため、アクセル開度に対して遅れて変化するスロットル開度よりも先に目標バルブタイミングを変化させることができる。このため、目標バルブタイミングに対して遅れて変化する実バルブタイミングと、スロットル開度に応じて変化する実負荷とを同期させることが可能となり、過渡運転時に可変バルブタイミング装置の応答遅れによる燃焼状態の悪化を防止することができる。   In other words, by setting the target valve timing based on the estimated load based on the accelerator opening, the target valve timing can be changed almost simultaneously with the change in the accelerator opening, so that it changes with a delay with respect to the accelerator opening. The target valve timing can be changed before the throttle opening. For this reason, it becomes possible to synchronize the actual valve timing that changes late with respect to the target valve timing and the actual load that changes according to the throttle opening, and the combustion state due to the response delay of the variable valve timing device during transient operation Can be prevented.

この場合、請求項１に係る発明では、目標バルブタイミングが変化してから実バルブタイミングが変化するまでのバルブタイミング遅れ時間とスロットル遅れ時間とを一致させるように調整して、目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングとスロットル開度に応じて変化する実負荷とを同期させるようにしている。 In this case, in the invention according to claim 1, a valve timing delay time from the target valve timing is changed until the actual valve timing is changed and the throttle delay time is adjusted so as to one Itasa, the target valve timing and so as to synchronize the actual load which varies according to the actual valve timing and the throttle opening degree changes according.

つまり、アクセル開度の変化とほぼ同時に目標バルブタイミングが変化するため、目標バルブタイミング（アクセル開度）が変化してから実バルブタイミングが変化するまでのバルブタイミング遅れ時間と、アクセル開度が変化してからスロットル開度が変化するまでのスロットル遅れ時間とを一致させるように調整すれば、目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングとスロットル開度に応じて変化する実負荷とを同期させることができる。 In other words, because the target valve timing changes almost simultaneously with the change in accelerator opening, the valve timing delay time from when the target valve timing (accelerator opening) changes until the actual valve timing changes, and the accelerator opening changes. lever to adjust the throttle delay time until the throttle opening degree is changed from the so as to one Itasa, the actual load and which varies according to the actual valve timing and the throttle opening varies in accordance with the target valve timing Can be synchronized.

ここで、目標バルブタイミングが変化してから実バルブタイミングが変化するまでのバルブタイミング遅れ時間は、可変バルブタイミング装置の駆動条件（作動油の温度・粘性や油圧等）によってほぼ決まるため、任意に調整することが困難であるが、アクセル開度が変化してからスロットル開度が変化するまでのスロットル遅れ時間は任意に調整することができる。   Here, the valve timing delay time from the change of the target valve timing to the change of the actual valve timing is almost determined by the driving conditions (temperature, viscosity, hydraulic pressure, etc. of the hydraulic oil) of the variable valve timing device. Although it is difficult to adjust, the throttle delay time from when the accelerator opening changes until the throttle opening changes can be arbitrarily adjusted.

そこで、バルブタイミング遅れ時間とスロットル遅れ時間とを一致させるように調整する際には、請求項１のように、スロットル遅れ時間を調整して該スロットル遅れ時間をバルブタイミング遅れ時間に一致させるように調整すると良い。このようにすれば、スロットル遅れ時間を調整するという簡単な方法でスロットル遅れ時間とバルブタイミング遅れ時間とを一致させるように調整することができる。 Therefore, when adjusting the valve timing delay time and the throttle delay time so that one Itasa, as claimed in claim 1, to one Itasa valve timing delay time the throttle delay time by adjusting the throttle delay It is better to adjust as follows. In this way, it is possible to adjust so that one Itasa the throttle delay time and the valve timing delay time in a simple way of adjusting the throttle delay time.

この場合、請求項２のように、内燃機関の温度、油温、冷却水温、回転速度、スロットル開度変化量のうちの少なくとも１つに応じてスロットル遅れ時間を調整するようにすると良い。油温（作動油の温度）に応じて作動油の流動性（粘性）が変化してバルブタイミング遅れ時間が変化する。また、内燃機関の回転速度に応じて作動油の油圧が変化してバルブタイミング遅れ時間が変化する。更に、スロットル開度変化量に応じてバルブタイミング変化量が変化してバルブタイミング遅れ時間が変化する。従って、油温（又はその代用情報となる内燃機関の温度や冷却水温）、回転速度、スロットル開度変化量に応じてスロットル遅れ時間を調整すれば、油温、回転速度、スロットル開度変化量に応じてバルブタイミング遅れ時間が変化するのに対応してスロットル遅れ時間を変化させて、スロットル遅れ時間をバルブタイミング遅れ時間に一致させるように調整することができる。 In this case, as in claim 2 , the throttle delay time may be adjusted according to at least one of the temperature of the internal combustion engine, the oil temperature, the coolant temperature, the rotational speed, and the amount of change in the throttle opening. The fluidity (viscosity) of the hydraulic oil changes according to the oil temperature (the temperature of the hydraulic oil), and the valve timing delay time changes. Further, the hydraulic pressure of the hydraulic oil changes according to the rotational speed of the internal combustion engine, and the valve timing delay time changes. Further, the valve timing change amount changes according to the throttle opening change amount, and the valve timing delay time changes. Therefore, if the throttle delay time is adjusted in accordance with the oil temperature (or the internal combustion engine temperature or cooling water temperature as substitute information), the rotation speed, and the throttle opening change amount, the oil temperature, the rotation speed, and the throttle opening change amount are adjusted. can alter the throttle delay time in response to changes in the valve timing delay time, adjusts the throttle delay time so that one Itasa valve timing delay time in accordance with.

また、請求項３のように、アクセル開度が変化してトルク変化要求が発生したときに該アクセル開度と目標バルブタイミングとに基づいて負荷を推定するようにしても良い。このようにすれば、スロットル開度や実バルブタイミングが変化する前に、アクセル開度と目標バルブタイミングとに基づいて負荷を精度良く予測することができる。 Further, as in claim 3 , when the accelerator opening changes and a torque change request is generated, the load may be estimated based on the accelerator opening and the target valve timing. In this way, the load can be accurately predicted based on the accelerator opening and the target valve timing before the throttle opening and the actual valve timing change.

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５等の電気アクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とを備えた電子スロットル装置３３（吸入空気量調整手段）が設けられている。 Hereinafter, an embodiment embodying the best mode for carrying out the present invention will be described.
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG.
An air cleaner 13 is provided at the most upstream portion of the intake pipe 12 of the engine 11 that is an internal combustion engine, and an air flow meter 14 that detects the intake air amount is provided downstream of the air cleaner 13. On the downstream side of the air flow meter 14, a throttle valve 16 whose opening is adjusted by an electric actuator such as a motor 15 and a throttle opening sensor 17 for detecting the opening (throttle opening) of the throttle valve 16 are provided. Further, an electronic throttle device 33 (intake air amount adjusting means) is provided.

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。   Further, a surge tank 18 is provided on the downstream side of the throttle valve 16, and an intake pipe pressure sensor 19 for detecting the intake pipe pressure is provided in the surge tank 18. The surge tank 18 is provided with an intake manifold 20 for introducing air into each cylinder of the engine 11, and a fuel injection valve 21 for injecting fuel is attached in the vicinity of the intake port of the intake manifold 20 of each cylinder. Yes. An ignition plug 22 is attached to the cylinder head of the engine 11 for each cylinder, and the air-fuel mixture in the cylinder is ignited by spark discharge of each ignition plug 22.

また、エンジン１１には、吸気バルブ２９のバルブタイミング（開閉タイミング）を変化させる油圧駆動式の吸気側の可変バルブタイミング装置３１と、排気バルブ３０のバルブタイミングを変化させる油圧駆動式の排気側の可変バルブタイミング装置３２とが設けられている。   The engine 11 includes a hydraulically driven intake side variable valve timing device 31 that changes the valve timing (opening / closing timing) of the intake valve 29 and a hydraulically driven exhaust side that changes the valve timing of the exhaust valve 30. A variable valve timing device 32 is provided.

一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。   On the other hand, the exhaust pipe 23 of the engine 11 is provided with an exhaust gas sensor 24 (air-fuel ratio sensor, oxygen sensor, etc.) for detecting the air-fuel ratio or rich / lean of the exhaust gas. A catalyst 25 such as a three-way catalyst for purifying gas is provided.

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２７が取り付けられている。このクランク角センサ２７の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、アクセルセンサ３４によってアクセル開度（アクセルペダルの踏込量）が検出される。   A cooling water temperature sensor 26 that detects the cooling water temperature and a crank angle sensor 27 that outputs a pulse signal each time the crankshaft of the engine 11 rotates a predetermined crank angle are attached to the cylinder block of the engine 11. Based on the output signal of the crank angle sensor 27, the crank angle and the engine speed are detected. Further, the accelerator opening (the amount of depression of the accelerator pedal) is detected by the accelerator sensor 34.

これら各種センサの出力は、制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２８に入力される。このＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。   Outputs of these various sensors are input to a control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 28. The ECU 28 is mainly composed of a microcomputer, and executes various engine control programs stored in a built-in ROM (storage medium), so that the fuel injection amount of the fuel injection valve 21 can be changed according to the engine operating state. The ignition timing of the spark plug 22 is controlled.

また、ＥＣＵ２８は、後述する図３の過渡時制御プログラムを実行することで、エンジン１１のトルク変化要求が発生した過渡運転時に、吸気側の可変バルブタイミング装置３１と電子スロットル装置３３を次のようにして制御する。   Further, the ECU 28 executes a transient control program shown in FIG. 3 to be described later, so that the variable valve timing device 31 and the electronic throttle device 33 on the intake side are set as follows during the transient operation when the torque change request of the engine 11 is generated. To control.

図２のタイムチャートに示すように、まず、アクセル開度が変化して急激なトルク変化要求が発生した時点ｔ1 で、現在のアクセル開度と現在の目標バルブタイミング（バルブタイミングの目標進角量）とに基づいて負荷（吸入空気量又は吸気圧）をマップ又は数式等により推定する。更に、負荷とエンジン回転速度等をパラメータとして目標バルブタイミングを算出するマップを参照して、推定した負荷とエンジン回転速度等に応じた新たな目標バルブタイミングを算出する。この目標バルブタイミングを算出するマップは、予め実験データや設計データ等に基づいて負荷とエンジン回転速度等に応じた適正な目標バルブタイミングが設定され、ＥＣＵ２８のＲＯＭに記憶されている。これにより、アクセル開度の変化とほぼ同時に目標バルブタイミングを変化させることができる。 As shown in the time chart of FIG. 2, first, at the time t1 when the accelerator opening changes and a sudden torque change request is generated, the current accelerator opening and the current target valve timing (target advance amount of valve timing). ) And the load (intake air amount or intake pressure) is estimated by a map or a mathematical expression. Further, a new target valve timing corresponding to the estimated load and engine rotational speed is calculated with reference to a map for calculating the target valve timing using the load and the engine rotational speed as parameters . In the map for calculating the target valve timing , an appropriate target valve timing corresponding to the load, the engine rotation speed, and the like is set in advance based on experimental data, design data, and the like, and is stored in the ROM of the ECU 28. Thereby, the target valve timing can be changed almost simultaneously with the change of the accelerator opening.

そして、クランク角センサ２７の出力とカム角センサ（図示せず）の出力に基づいて検出した実バルブタイミング（バルブタイミングの実進角量）を目標バルブタイミングに一致させるように可変バルブタイミング装置３１を制御するバルブタイミング制御を実行する。その際、油圧駆動式の可変バルブタイミング装置３１は、目標バルブタイミングが変化してから実バルブタイミングが変化するまでに油圧制御系の応答遅れがある。   Then, the variable valve timing device 31 is set so that the actual valve timing (actual advance amount of valve timing) detected based on the output of the crank angle sensor 27 and the output of the cam angle sensor (not shown) matches the target valve timing. The valve timing control for controlling is executed. At that time, the hydraulically driven variable valve timing device 31 has a response delay of the hydraulic control system from when the target valve timing is changed to when the actual valve timing is changed.

一方、アクセル開度が変化して急激なトルク変化要求が発生した時点ｔ1 から所定のスロットル遅れ時間ＴＡが経過した時点ｔ2 で、アクセル開度に応じた目標スロットル開度を算出し、実スロットル開度を目標スロットル開度に一致させるように電子スロットル装置３３のモータ１５を制御するスロットル制御を実行する。   On the other hand, the target throttle opening corresponding to the accelerator opening is calculated at the time t2 when the predetermined throttle delay time TA has elapsed from the time t1 when the accelerator opening changes and a sudden torque change request is generated. Throttle control for controlling the motor 15 of the electronic throttle device 33 is executed so that the degree matches the target throttle opening.

上述したように、アクセル開度に基づく推定負荷（推定吸入空気量又は推定吸気圧）に基づいて目標バルブタイミングを設定することで、アクセル開度の変化とほぼ同時に目標バルブタイミングを変化させることができるため、アクセル開度に対して遅れて変化する実スロットル開度よりも先に目標バルブタイミングを変化させることができる。このため、目標バルブタイミングに対して遅れて変化する実バルブタイミングと、実スロットル開度に応じて変化する実負荷（実吸入空気量又は実吸気圧）とを同期させる（ほぼ同時に変化させる）ことが可能となる。   As described above, by setting the target valve timing based on the estimated load (estimated intake air amount or estimated intake pressure) based on the accelerator opening, the target valve timing can be changed almost simultaneously with the change of the accelerator opening. Therefore, the target valve timing can be changed before the actual throttle opening that changes with a delay relative to the accelerator opening. For this reason, the actual valve timing that changes late with respect to the target valve timing and the actual load (actual intake air amount or actual intake pressure) that changes according to the actual throttle opening are synchronized (changed almost simultaneously). Is possible.

本実施例では、アクセル開度が変化してから実スロットル開度が変化するまでのスロットル遅れ時間ＴＡを、目標バルブタイミング（アクセル開度）が変化してから実バルブタイミングが変化するまでのバルブタイミング遅れ時間にほぼ一致させることで、目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングと実スロットル開度に応じて変化する実負荷とを同期させる。   In the present embodiment, the throttle delay time TA from when the accelerator opening changes until the actual throttle opening changes to the throttle delay time TA until the actual valve timing changes after the target valve timing (accelerator opening) changes. By substantially matching the timing delay time, the actual valve timing that changes according to the target valve timing and the actual load that changes according to the actual throttle opening are synchronized.

具体的には、エンジン温度、油温（作動油の温度）、冷却水温、エンジン回転速度、スロットル開度変化量のうちの１つ又は２つ以上に応じてスロットル遅れ時間ＴＡをマップ等により算出することで、スロットル遅れ時間ＴＡを調整してスロットル遅れ時間ＴＡをバルブタイミング遅れ時間にほぼ一致させる。   Specifically, the throttle delay time TA is calculated from a map or the like according to one or more of engine temperature, oil temperature (hydraulic oil temperature), coolant temperature, engine speed, and throttle opening change amount. As a result, the throttle delay time TA is adjusted to make the throttle delay time TA substantially coincide with the valve timing delay time.

油温に応じて作動油の流動性（粘性）が変化してバルブタイミング遅れ時間が変化する。また、油圧を生じさせるオイルポンプ（図示せず）はエンジン１１によって駆動されるため、エンジン回転速度に応じて作動油の油圧が変化してバルブタイミング遅れ時間が変化する。更に、スロットル開度変化量に応じてバルブタイミング変化量が変化してバルブタイミング遅れ時間が変化する。従って、油温（又はその代用情報となるエンジン温度や冷却水温）、エンジン回転速度、スロットル開度変化量に応じてスロットル遅れ時間ＴＡを調整すれば、油温、エンジン回転速度、スロットル開度変化量に応じてバルブタイミング遅れ時間が変化するのに対応してスロットル遅れ時間ＴＡを変化させて、スロットル遅れ時間ＴＡをバルブタイミング遅れ時間にほぼ一致させることができる。   The fluidity (viscosity) of the hydraulic oil changes according to the oil temperature, and the valve timing delay time changes. Further, since an oil pump (not shown) that generates hydraulic pressure is driven by the engine 11, the hydraulic pressure of the hydraulic oil changes according to the engine rotation speed, and the valve timing delay time changes. Further, the valve timing change amount changes according to the throttle opening change amount, and the valve timing delay time changes. Therefore, if the throttle delay time TA is adjusted in accordance with the oil temperature (or engine temperature or cooling water temperature as substitute information), the engine speed, and the amount of change in throttle opening, the oil temperature, engine speed, and throttle opening change It is possible to make the throttle delay time TA substantially coincide with the valve timing delay time by changing the throttle delay time TA in response to the change of the valve timing delay time according to the amount.

このようにして、スロットル遅れ時間ＴＡとバルブタイミング遅れ時間とをほぼ一致させることで、目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングと実スロットル開度に応じて変化する実負荷とを同期させる。これにより、実スロットル開度に応じて変化する実負荷とほぼ同時に、実バルブタイミングを燃焼に有利な方向に変化させて、過渡運転時に可変バルブタイミング装置３１の応答遅れによる燃焼状態の悪化を防止することができる。   In this way, the actual valve timing that changes according to the target valve timing and the actual load that changes according to the actual throttle opening are synchronized by substantially matching the throttle delay time TA and the valve timing delay time. This changes the actual valve timing in a direction advantageous for combustion almost simultaneously with the actual load that changes according to the actual throttle opening, thereby preventing deterioration of the combustion state due to a response delay of the variable valve timing device 31 during transient operation. can do.

以上説明した本実施例の過渡時制御は、ＥＣＵ２８によって図３の過渡時制御プログラムに従って実行される。以下、このプログラムの処理内容を説明する。
図３に示す過渡時制御プログラムは、ＥＣＵ２８の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう過渡時制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、アクセル開度が変化して急激なトルク変化要求が発生したか否かを判定し、トルク変化要求が発生していなければ、ステップ１０２以降の処理を実行することなく、本プログラムを終了する。 The transient control of the present embodiment described above is executed by the ECU 28 according to the transient control program of FIG. The processing contents of this program will be described below.
The transient control program shown in FIG. 3 is executed in a predetermined cycle while the ECU 28 is turned on, and serves as transient control means in the claims. When this program is started, first, at step 101, it is determined whether or not a sudden torque change request has occurred due to a change in the accelerator opening. This program is terminated without executing the process.

その後、上記ステップ１０１で、アクセル開度が変化して急激なトルク変化要求が発生したと判定された時点で、ステップ１０２に進み、現在のアクセル開度と現在の目標バルブタイミングとに基づいて負荷（吸入空気量又は吸気圧）をマップ又は数式等により推定する。このステップ１０２の処理が特許請求の範囲でいう過渡時負荷推定手段としての役割を果たす。 Thereafter, when it is determined in step 101 that the accelerator opening has changed and a sudden torque change request has occurred, the process proceeds to step 102, where the load is determined based on the current accelerator opening and the current target valve timing. (Intake air amount or intake pressure) is estimated by a map or mathematical expression. The processing in step 102 serves as a transient load estimating means in the claims.

この後、ステップ１０３に進み、負荷とエンジン回転速度等をパラメータとして目標バルブタイミングを算出するマップを参照して、推定した負荷とエンジン回転速度等に応じた新たな目標バルブタイミングを算出する。この目標バルブタイミングを算出するマップは、予め実験データや設計データ等に基づいて負荷とエンジン回転速度等に応じた適正な目標バルブタイミングが設定され、ＥＣＵ２８のＲＯＭに記憶されている。このステップ１０３の処理が特許請求の範囲でいう過渡時目標バルブタイミング設定手段としての役割を果たす。 Thereafter, the process proceeds to step 103, and a new target valve timing corresponding to the estimated load and engine rotational speed is calculated with reference to a map for calculating the target valve timing using the load and the engine rotational speed as parameters . In the map for calculating the target valve timing , an appropriate target valve timing corresponding to the load, the engine rotation speed, and the like is set in advance based on experimental data, design data, and the like, and is stored in the ROM of the ECU 28. The processing in step 103 serves as a transient target valve timing setting means in the claims.

この後、ステップ１０４に進み、実バルブタイミングを上記ステップ１０３で算出した新たな目標バルブタイミングに一致させるように可変バルブタイミング装置３１を制御するバルブタイミング制御を実行する。このステップ１０４の処理が特許請求の範囲でいうバルブタイミング制御手段としての役割を果たす。 Thereafter, the process proceeds to step 104, and valve timing control is performed to control the variable valve timing device 31 so that the actual valve timing coincides with the new target valve timing calculated in step 103 . The processing in step 104 serves as valve timing control means in the claims.

この後、ステップ１０５に進み、エンジン温度、油温（作動油の温度）、冷却水温、エンジン回転速度、スロットル開度変化量のうちの１つ又は２つ以上に応じてスロットル遅れ時間をマップ等により算出することで、スロットル遅れ時間ＴＡを調整してスロットル遅れ時間ＴＡをバルブタイミング遅れ時間にほぼ一致させる。このステップ１０５の処理が特許請求の範囲でいう同期手段としての役割を果たす。   Thereafter, the process proceeds to step 105, where the throttle delay time is mapped according to one or more of engine temperature, oil temperature (hydraulic oil temperature), coolant temperature, engine speed, and throttle opening change amount, etc. Thus, the throttle delay time TA is adjusted to substantially match the throttle delay time TA with the valve timing delay time. The processing in step 105 serves as a synchronizing means in the claims.

この後、ステップ１０６に進み、アクセル開度が変化してトルク変化要求が発生した時点からスロットル遅れ時間ＴＡが経過したか否かを判定し、アクセル開度が変化して急激なトルク変化要求が発生した時点からスロットル遅れ時間ＴＡが経過したと判定された時点で、ステップ１０７に進み、アクセル開度に応じた目標スロットル開度を算出し、実スロットル開度を目標スロットル開度に一致させるように電子スロットル装置３３のモータ１５を制御するスロットル制御を実行する。このステップ１０７の処理が特許請求の範囲でいうスロットル制御手段としての役割を果たす。   Thereafter, the routine proceeds to step 106, where it is determined whether or not the throttle delay time TA has elapsed since the time when the accelerator opening is changed and the torque change request is generated. When it is determined that the throttle delay time TA has elapsed from the time of occurrence, the routine proceeds to step 107, where the target throttle opening corresponding to the accelerator opening is calculated, and the actual throttle opening is matched with the target throttle opening. Next, throttle control for controlling the motor 15 of the electronic throttle device 33 is executed. The processing in step 107 serves as throttle control means in the claims.

このようにして、アクセル開度が変化してから実スロットル開度が変化するまでのスロットル遅れ時間ＴＡを、目標バルブタイミング（アクセル開度）が変化してから実バルブタイミングが変化するまでのバルブタイミング遅れ時間にほぼ一致させることで、目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングと実スロットル開度に応じて変化する実負荷とを同期させる。
この後、ステップ１０８に進み、実スロットル開度と実バルブタイミングとに基づいて実負荷（実吸入空気量又は実吸気圧）をマップ又は数式等により算出する。 In this way, the throttle delay time TA from when the accelerator opening changes until the actual throttle opening changes to the throttle delay time TA until the actual valve timing changes after the target valve timing (accelerator opening) changes. By substantially matching the timing delay time, the actual valve timing that changes according to the target valve timing and the actual load that changes according to the actual throttle opening are synchronized.
Thereafter, the process proceeds to step 108, where an actual load (actual intake air amount or actual intake pressure) is calculated by a map or a mathematical formula based on the actual throttle opening and the actual valve timing.

以上説明した本実施例では、図２のタイムチャートに示すように、アクセル開度が変化してトルク変化要求が発生した過渡運転時に、アクセル開度に基づく推定負荷に基づいて目標バルブタイミングを設定することで、アクセル開度の変化とほぼ同時に目標バルブタイミングを変化させて、アクセル開度に対して遅れて変化する実スロットル開度よりも先に目標バルブタイミングを変化させる。そして、アクセル開度が変化してから実スロットル開度が変化するまでのスロットル遅れ時間ＴＡと、目標バルブタイミング（アクセル開度）が変化してから実バルブタイミングが変化するまでのバルブタイミング遅れ時間とをほぼ一致させることで、実スロットル開度に応じて変化する実負荷と目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングとを同期させる。これにより、過渡運転時に可変バルブタイミング装置３１の応答遅れによる燃焼状態の悪化を防止することができ、不快なトルク変動を防止することができる。しかも、目標バルブタイミングに対する実バルブタイミングの応答遅れを抑制する必要がないため、目標バルブタイミングの変化量を制限する必要がなく、運転状態に応じた適正な目標バルブタイミングを設定することができ、燃費を向上させることができる。   In the present embodiment described above, as shown in the time chart of FIG. 2, the target valve timing is set based on the estimated load based on the accelerator opening during the transient operation when the accelerator opening changes and the torque change request is generated. As a result, the target valve timing is changed almost simultaneously with the change of the accelerator opening, and the target valve timing is changed before the actual throttle opening that changes late with respect to the accelerator opening. Then, the throttle delay time TA from when the accelerator opening changes until the actual throttle opening changes, and the valve timing delay time from when the target valve timing (accelerator opening) changes until the actual valve timing changes. Are substantially matched with each other to synchronize the actual load that changes according to the actual throttle opening and the actual valve timing that changes according to the target valve timing. Thereby, the deterioration of the combustion state due to the response delay of the variable valve timing device 31 during transient operation can be prevented, and unpleasant torque fluctuations can be prevented. Moreover, since there is no need to suppress the response delay of the actual valve timing with respect to the target valve timing, it is not necessary to limit the amount of change in the target valve timing, and an appropriate target valve timing can be set according to the operating state. Fuel consumption can be improved.

ここで、目標バルブタイミングが変化してから実バルブタイミングが変化するまでのバルブタイミング遅れ時間は、可変バルブタイミング装置３１の駆動条件（作動油の温度や油圧等）によってほぼ決まるため、任意に調整することが困難であるが、アクセル開度が変化してからスロットル開度が変化するまでのスロットル遅れ時間ＴＡは任意に調整することができる。   Here, the valve timing delay time from the change of the target valve timing to the change of the actual valve timing is substantially determined by the driving conditions (hydraulic oil temperature, hydraulic pressure, etc.) of the variable valve timing device 31, and is thus arbitrarily adjusted. Although it is difficult to do so, the throttle delay time TA from when the accelerator opening changes until the throttle opening changes can be arbitrarily adjusted.

この点に着目して、本実施例では、スロットル遅れ時間ＴＡを調整してスロットル遅れ時間ＴＡをバルブタイミング遅れ時間にほぼ一致させるようにしたので、スロットル遅れ時間ＴＡを調整するという簡単な方法でスロットル遅れ時間ＴＡとバルブタイミング遅れ時間とをほぼ一致させることができる。   Focusing on this point, in the present embodiment, the throttle delay time TA is adjusted so that the throttle delay time TA substantially coincides with the valve timing delay time. Therefore, the throttle delay time TA is adjusted by a simple method. The throttle delay time TA and the valve timing delay time can be substantially matched.

また、本実施例では、アクセル開度が変化してトルク変化要求が発生したときにアクセル開度と目標バルブタイミングとに基づいて負荷を推定するようにしたので、スロットル開度や実バルブタイミングが変化する前に、アクセル開度と目標バルブタイミングとに基づいて負荷を精度良く予測することができ、空燃比の制御性を確保することができる。   In this embodiment, when the accelerator opening changes and a torque change request is generated, the load is estimated based on the accelerator opening and the target valve timing. Before the change, the load can be accurately predicted based on the accelerator opening and the target valve timing, and the controllability of the air-fuel ratio can be ensured.

尚、上記実施例では、実スロットル開度の変化とほぼ同時に実バルブタイミングが変化するように制御することで、実スロットル開度に応じて変化する実負荷と実バルブタイミングとを同期させるようにしたが、実スロットル開度の変化に対する実負荷の変化の遅れが比較的大きい場合には、実スロットル開度の変化よりも先に実バルブタイミングが変化するように制御することで、実スロットル開度に応じて変化する実負荷と実バルブタイミングとを同期させるようにしても良い。   In the above-described embodiment, the actual load that changes according to the actual throttle opening is synchronized with the actual valve timing by controlling the actual valve timing to change almost simultaneously with the change of the actual throttle opening. However, when the delay in the change in the actual load relative to the change in the actual throttle opening is relatively large, the actual throttle opening is controlled by controlling the actual valve timing to change before the change in the actual throttle opening. You may make it synchronize the actual load and actual valve timing which change according to a degree.

また、上記実施例では、吸気側の可変バルブタイミング装置３１の制御に本発明を適用したが、排気側の可変バルブタイミング装置３２の制御に本発明を適用しても良い。   In the above embodiment, the present invention is applied to the control of the intake side variable valve timing device 31. However, the present invention may be applied to the control of the exhaust side variable valve timing device 32.

本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the whole engine control system in one Example of this invention. 過渡時制御の実行例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the example of execution of control at the time of transition. 過渡時制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the control program at the time of a transition. 従来の過渡時制御の実行例を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the example of execution of the conventional transient control.

符号の説明Explanation of symbols

１１…エンジン（内燃機関）、１５…モータ（電気アクチュエータ）、１６…スロットルバルブ、１７…スロットル開度センサ、２６…冷却水温センサ、２７…クランク角センサ、２８…ＥＣＵ（過渡時制御手段，スロットル制御手段，バルブタイミング制御手段，過渡時負荷推定手段，過渡時目標バルブタイミング設定手段，同期手段）、３１，３２…可変バルブタイミング装置、３３…電子スロットル装置（吸入空気量調整手段）、３４…アクセルセンサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine (internal combustion engine), 15 ... Motor (electric actuator), 16 ... Throttle valve, 17 ... Throttle opening sensor, 26 ... Cooling water temperature sensor, 27 ... Crank angle sensor, 28 ... ECU (transient control means, throttle Control means, valve timing control means, transient load estimation means, transient target valve timing setting means, synchronization means) 31, 32 ... variable valve timing device, 33 ... electronic throttle device (intake air amount adjustment means), 34 ... Accelerator sensor

Claims (3)

内燃機関の吸気バルブと排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング装置と、
内燃機関のスロットル開度を電気アクチュエータで調整して吸入空気量を調整する電子スロットル装置と、
内燃機関のトルク変化要求が発生したときに前記電子スロットル装置の作動と同時又はそれよりも先に前記可変バルブタイミング装置が燃焼に有利な方向に作動するように制御する過渡時制御手段と、
アクセル開度の変化に対して所定のスロットル遅れ時間を持ってスロットル開度を変化させるように前記電子スロットル装置を制御するスロットル制御手段と、
実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように前記可変バルブタイミング装置を制御するバルブタイミング制御手段と
を備えた内燃機関の制御装置において、
前記過渡時制御手段は、アクセル開度が変化して前記トルク変化要求が発生したときに該アクセル開度に基づいて負荷を推定する過渡時負荷推定手段と、該過渡時負荷推定手段で推定した負荷に基づいて目標バルブタイミングを設定する過渡時目標バルブタイミング設定手段と、該過渡時目標バルブタイミング設定手段で設定した目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングと前記スロットル開度に応じて変化する実負荷とを同期させる同期手段とを備え、
前記同期手段は、目標バルブタイミングが変化してから実バルブタイミングが変化するまでのバルブタイミング遅れ時間と前記スロットル遅れ時間とを一致させるように該スロットル遅れ時間を調整することで、目標バルブタイミングに応じて変化する実バルブタイミングとスロットル開度に応じて変化する実負荷とを同期させることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A variable valve timing device for changing the valve timing of at least one of an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine;
An electronic throttle device for adjusting the amount of intake air by adjusting the throttle opening of the internal combustion engine with an electric actuator;
A transient control means for controlling the variable valve timing device to operate in a direction advantageous for combustion at the same time as or before the operation of the electronic throttle device when a torque change request of the internal combustion engine occurs ;
Throttle control means for controlling the electronic throttle device so as to change the throttle opening with a predetermined throttle delay time with respect to the change in accelerator opening;
Valve timing control means for controlling the variable valve timing device so that the actual valve timing matches the target valve timing;
An internal combustion engine control apparatus comprising:
The transient control means is estimated by a transient load estimation means for estimating a load based on the accelerator opening when the accelerator opening changes and the torque change request is generated, and the transient load estimation means Transient target valve timing setting means for setting the target valve timing based on the load, actual valve timing changing according to the target valve timing set by the transient target valve timing setting means, and changing according to the throttle opening Synchronization means for synchronizing the actual load to be
The synchronizing means adjusts the throttle delay time so that the valve timing delay time from the change of the target valve timing to the change of the actual valve timing matches the throttle delay time, thereby obtaining the target valve timing. A control apparatus for an internal combustion engine, wherein an actual valve timing that changes in response to an actual load that changes in accordance with a throttle opening is synchronized . 前記同期手段は、内燃機関の温度、油温、冷却水温、回転速度、スロットル開度変化量のうちの少なくとも１つに応じて前記スロットル遅れ時間を調整することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 Said synchronization means, according to claim 1, wherein the temperature of the internal combustion engine, the oil temperature, coolant temperature, rotational speed, to adjust the throttle delay time in response to at least one of the throttle opening change amount Control device for internal combustion engine. 前記過渡時負荷推定手段は、アクセル開度が変化して前記トルク変化要求が発生したときに該アクセル開度と目標バルブタイミングとに基づいて負荷を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。 The transient load estimation means according to claim 1 or 2, characterized in that estimating the load based on the said accelerator opening and the target valve timing when the torque change request accelerator opening is changed occurs The control apparatus of the internal combustion engine described in 1.
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