JP4672781B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相差を変更する回転位相差変更機構と、
前記カムシャフトに対して回転を拘束されたガイド路と、
前記ガイド路に対して着脱可能な被ガイド部材と、
前記カムシャフトの回転により生じる前記ガイド路と前記被ガイド部材との間の軸方向の相対変位を介して前記カムシャフトの軸方向に変位する操作部材と、
前記操作部材の変位によって前記カムシャフトの回転に対するバルブの作動特性の変更を達成するバルブ作動特性変更機構と、
指令信号の入力を受けて前記被ガイド部材を駆動し、前記被ガイド部材を前記ガイド路に装着するアクチュエータと、
を有する内燃機関を制御対象とする制御装置において、
前記クランクシャフトの回転位置を演算するクランク位置演算手段と、
前記回転位相差変更機構によって変更された前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相差を演算する回転位相差演算手段と、
前記バルブの作動特性を変更する場合に前記アクチュエータに指令信号を出力する指令手段であって、前記クランクシャフトの回転位置によって前記アクチュエータへの指令信号の出力タイミングをはかる指令手段と、
前記指令手段による指令信号の出力タイミングを前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相差に応じて補正するタイミング補正手段と、
を備えることを特徴としている。
前記内燃機関において前記ガイド路は前記カムシャフトに対して軸方向の変位を拘束され、前記操作部材は前記被ガイド部材に対して軸方向の変位を拘束されていることを特徴としている。
前記タイミング補正手段は、さらに、指令信号に対する前記アクチュエータの応答遅れ時間と、前記クランクシャフトの回転速度とに応じて前記指令手段による指令信号の出力タイミングを補正することを特徴としている。
前記回転位相変更機構が正常に動作しうる状態かどうか判定し、正常に動作しうる状態ではない場合には前記指令手段による指令信号の出力を禁止する禁止手段、
をさらに備えることを特徴としている。
前記内燃機関は、前記バルブ作動特性変更機構、操作部材、ガイド路、被ガイド部材及びアクチュエータを吸気側と排気側のそれぞれに有する内燃機関であり、
前記制御装置は、前記指令手段を吸気側と排気側のそれぞれに対して備えるとともに、前記回転位相差変更機構、回転位相差演算手段及びタイミング補正手段を吸気側と排気側の少なくとも一方に対して備え、且つ、
前記タイミング補正手段による補正により、吸気側と排気側との間で指令信号の出力タイミングに重なりが生じるかどうか判定する判定手段と、
出力タイミングに重なりが生じる場合には、その重なりを解消するように吸気側と排気側との間で指令信号の出力タイミングを調整するタイミング調整手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
以下、本発明の実施の形態1について図1乃至図7の各図を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置の全体構成を示す概略図である。この図に示す動弁系は吸気弁12のものである。吸気弁12は各気筒に2つずつ備えられ、共通の動弁装置2によって駆動されるようになっている。動弁装置2は、カムシャフト4の回転を上下方向の往復運動に変換して吸気弁12に伝達する装置である。
以下では、本実施の形態にかかる動弁装置2、特に、吸気弁停止機構8と切換機構10の構成について詳細に説明する。まずは吸気弁停止機構8の構成から図2を用いて説明する。この図では、動弁装置2の構成を分かりやすく示すために、動弁装置2をクランクシャフト4に対する本来の搭載位置からクランクシャフト4の径方向にずらして置いている。また、動弁装置2の内部の構成を分かりやすく示すために、動弁装置2の外形の一部を切断して示している。
次に、上述のように構成される本実施の形態の動弁装置2の動作について説明する。本実施の形態の動弁装置2は、その動作をECU26によって制御される。ECU26によってソレノイド68のON/OFFを切り換えることによって、吸気弁12の作動特性が切り換えられる。具体的には、吸気弁12が作動している状態では、ソレノイド68はOFFであり、スライドピン58はPmax1に位置している。この状態でソレノイド68をOFFからONに切り換えると、ロックピン70の突出によりスライドピン58のアーム部58bが押し下げられ、その先端にある突起部58cが螺旋状溝64に挿入される。カムシャフト4の回転によって突起部58cは螺旋状溝64によってカムシャフト4の軸方向に案内されていき、スライドピン58はPmax1からPmax2に移動する。これにより、第1ロッカーアーム32と第2ロッカーアーム34R,34Lとがすべて分離された状態となり、カムシャフト4の回転が吸気弁12には伝達されなくなって、吸気弁12は閉じた状態で停止する。
以上のような動作を実現する上で重要なのが、ソレノイド68のON/OFF制御のタイミングである。カムシャフト4は回転しているので、ソレノイド68をONにするタイミングによって螺旋状溝64に対する突起部58cの着地点は変化する。このため、適切なタイミングでONできなかった場合には、螺旋状溝64に突起部58cが入らず、吸気弁12の停止が1サイクル遅れてしまうおそれがある。また、螺旋状溝64や突起部58cに磨耗が生じたり、スライドピン58が破損してしまったりするおそれもある。一方、ソレノイド68をOFFにするタイミングが適切でない場合には、各切換ピン54L,48,54Rの位置が一致するタイミングと合わず、弁停止状態から作動状態への切り換えが1サイクル遅れてしまうおそれがある。
以上が本実施の形態で実行されるソレノイド制御の概要であるが、次に、その詳細についてフローチャートを用いて説明する。
INSTPCRK(CA)
=INSTPCRKB(CA)+VT(CA)
+INSTPRPLYDLY(ms)×NE(rpm)×KEISU ・・・式1
INSTPCRK:ソレノイドへの通電開始クランク角度(ソレノイド制御ONのタイミング)
INSTPCRKB:ソレノイドへの通電開始クランク角度のベース値(可変バルブタイミング機構の最遅角位置に合わせて設定されている)
INSTPRPLYDLY:ソレノイドの通電開始からの応答遅れ時間
NE:クランクシャフトの回転速度
KEISU:クランク換算係数
VT:可変バルブタイミング機構の進角量
INMVCRK(CA)
=INMVCRKB(CA)+VT(CA)
+INMVRPLYDLY(ms)×NE(rpm)×KEISU ・・・式2
INMVCRK:ソレノイドへの通電終了クランク角度(ソレノイド制御OFFのタイミング)
INMVCRKB:ソレノイドへの通電終了クランク角度のベース値(可変バルブタイミング機構の最遅角位置に合わせて設定されている)
INMVRPLYDLY:ソレノイドの通電終了からの応答遅れ時間
本実施の形態では本発明を吸気側の動弁系に適用した場合について説明したが、上述の技術内容は排気側の動弁系にも応用することができる。つまり、排気側のカムシャフトに可変バルブタイミング機構が備えられ、排気弁の動弁装置が排気弁停止機構と切替機構とを備える構成であれば、その切替機構のソレノイドを上述のような方法で制御すればよい。ただし、排気側の可変バルブタイミング機構は、吸気側のそれが最遅角位置を基準にして制御されるのとは逆に、最進角位置を基準にして制御される。したがって、上述のソレノイド制御の方法を排気側に応用するにあたっては、ソレノイドへの通電開始クランク角度及び通電終了クランク角度の各ベース値は、可変バルブタイミング機構の最進角位置に合わせて設定し、その補正量は可変バルブタイミング機構の遅角量とする必要がある。
EXSTPCRK(CA)
=EXSTPCRKB(CA)+EXVT(CA)
+EXSTPRPLYDLY(ms)×NE(rpm)×KEISU ・・・式3
EXSTPCRK:ソレノイドへの通電開始クランク角度(排気側ソレノイドの制御ONのタイミング)
EXSTPCRKB:ソレノイドへの通電開始クランク角度のベース値(排気側可変バルブタイミング機構の最進角位置に合わせて設定されている)
EXSTPRPLYDLY:ソレノイドの通電開始からの応答遅れ時間
EXVT:排気側可変バルブタイミング機構の遅角量
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
INSTPCRK(CA)
=INSTPCRKB(CA)+VT(CA)+GVTFR(CA)
+INSTPRPLYDLY(ms)×NE(rpm)×KEISU ・・・式4
GVTFR:VVT最遅角位置の学習値
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
INSTPCRK(CA)
=INSTPCRKB(CA)+VT(CA)+GVTFR(CA)
+INSTPRPLYDLY(ms)×NE(rpm)×KEISU
+DLVT×KP ・・・式5
DLVT:VVT変化率
KP:VVTゲイン
次に、本発明の実施の形態4について図8を参照して説明する。
次に、本発明の実施の形態5について図9乃至図11の各図を参照して説明する。
図9は、本発明の実施の形態5にかかる内燃機関の制御装置の全体構成を示す概略図である。この図に示す動弁系は吸気弁12と排気弁112のものである。吸気弁12は各気筒に2つずつ備えられ、共通の動弁装置2によって駆動されるようになっている。排気弁112も各気筒に2つずつ備えられ、共通の動弁装置102によって駆動されるようになっている。なお、図9において制御装置を構成する各種要素のうち実施の形態1と共通する要素については同一の符号を付している。
本実施の形態の動弁装置は、吸気弁12だけでなく排気弁112も閉状態で停止させることが可能な構成になっている。このような構成における弁制御としては、吸気弁12と排気弁112の何れか一方のみを停止させることもできるし、吸気弁12と排気弁112の双方を停止させることもできる。前者の場合には既述の実施の形態で説明した方法でソレノイド制御を行うことで、吸気弁12或いは排気弁112の作動状態の切り換えを円滑に行うことができる。一方、後者の場合には、次のような理由によって吸気側のソレノイド68と排気側のソレノイド168との間での協調制御が必要となる。
以上が本実施の形態で実行されるソレノイド制御の概要であるが、次に、その詳細についてフローチャートを用いて説明する。
EXDUTY100END(CA)
=EXSTPCRK(CA)+EXDUTY100WIDTH(CA) ・・・式6
OVRP(CA)
=INSTPCRK(CA)−EXDUTY100END(CA) ・・・式7
INSTPCRK(CA)=INSTPCRK(CA)+OVRP(CA) ・・・式8
EXSTPCRK(CA)=EXSTPCRK(CA)−OVRP(CA) ・・・式9
次に、本発明の実施の形態6について図12を参照して説明する。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態では、アクチュエータ66,166の駆動手段としてソレノイド68,168を用いているが、油圧、空気圧或いはバネ等の他の駆動手段を用いてもよい。
4 カムシャフト
6 可変バルブタイミング機構
7 油圧制御弁
8 吸気弁停止機構
10 切換機構
12 吸気弁
26 ECU
28 クランクポジションセンサ
29 カムポジションセンサ
58 スライドピン
58c 突起部
64 螺旋状溝
66 アクチュエータ
68 ソレノイド
70 ロックピン
102 動弁装置
104 排気側カムシャフト
106 排気側可変バルブタイミング機構
107 排気側油圧制御弁
108 排気弁停止機構
110 排気側切換機構
112 排気弁
129 排気側カムポジションセンサ
166 排気側アクチュエータ
168 排気側ソレノイド
Claims (5)
- クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相差を変更する回転位相差変更機構と、
前記カムシャフトに対して回転を拘束されたガイド路と、
前記ガイド路に対して着脱可能な被ガイド部材と、
前記カムシャフトの回転により生じる前記ガイド路と前記被ガイド部材との間の軸方向の相対変位を介して前記カムシャフトの軸方向に変位する操作部材と、
前記操作部材の変位によって前記カムシャフトの回転に対するバルブの作動特性の変更を達成するバルブ作動特性変更機構と、
指令信号の入力を受けて前記被ガイド部材を駆動し、前記被ガイド部材を前記ガイド路に装着するアクチュエータと、
を有する内燃機関を制御対象とする制御装置において、
前記クランクシャフトの回転位置を演算するクランク位置演算手段と、
前記回転位相差変更機構によって変更された前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相差を演算する回転位相差演算手段と、
前記バルブの作動特性を変更する場合に前記アクチュエータに指令信号を出力する指令手段であって、前記クランクシャフトの回転位置によって前記アクチュエータへの指令信号の出力タイミングをはかる指令手段と、
前記指令手段による指令信号の出力タイミングを前記クランクシャフトに対する前記カムシャフトの回転位相差に応じて補正するタイミング補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関において前記ガイド路は前記カムシャフトに対して軸方向の変位を拘束され、前記操作部材は前記被ガイド部材に対して軸方向の変位を拘束されていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
- 前記タイミング補正手段は、さらに、指令信号に対する前記アクチュエータの応答遅れ時間と、前記クランクシャフトの回転速度とに応じて前記指令手段による指令信号の出力タイミングを補正することを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の制御装置。
- 前記回転位相変更機構が正常に動作しうる状態かどうか判定し、正常に動作しうる状態ではない場合には前記指令手段による指令信号の出力を禁止する禁止手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関は、前記バルブ作動特性変更機構、操作部材、ガイド路、被ガイド部材及びアクチュエータを吸気側と排気側のそれぞれに有する内燃機関であり、
前記制御装置は、前記指令手段を吸気側と排気側のそれぞれに対して備えるとともに、前記回転位相差変更機構、回転位相差演算手段及びタイミング補正手段を吸気側と排気側の少なくとも一方に対して備え、且つ、
前記タイミング補正手段による補正により、吸気側と排気側との間で指令信号の出力タイミングに重なりが生じるかどうか判定する判定手段と、
出力タイミングに重なりが生じる場合には、その重なりを解消するように吸気側と排気側との間で指令信号の出力タイミングを調整するタイミング調整手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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