JP4766953B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明では、吸気バルブの開弁期間及び最大リフト量の少なくとも一方をバルブ特性とし、そのバルブ特性を可変とすべく動作するバルブ特性可変機構と、前記バルブ特性可変機構の動作位置を検出し、その動作位置に対応するバルブ特性が、機関運転状態に応じた目標バルブ特性となるように前記バルブ特性可変機構を制御するバルブ特性制御手段と、前記目標バルブ特性として特定のバルブ特性を設定し、この設定後の前記バルブ特性可変機構の動作位置を前記バルブ特性の制御における基準位置として学習する学習手段とを備える内燃機関の制御装置において、前記内燃機関には、前記バルブ特性可変機構の可動部品の可動範囲を規定するストッパが設けられ、前記可動部品が前記ストッパに突き当てられているときの前記バルブ特性可変機構の動作位置に対応するバルブ特性が前記特定のバルブ特性として設定され、前記バルブ特性制御手段は、前記特定のバルブ特性とは異なる目標のバルブ特性を通常のバルブ特性として、前記バルブ特性が前記通常のバルブ特性となるように前記バルブ特性可変機構を制御するとき、前記ストッパにより規定される可動範囲よりも狭い範囲で前記バルブ特性可変機構を駆動し、前記学習手段は、前記可動部品が前記ストッパに突き当てられているとき、すなわち前記バルブ特性が前記特定のバルブ特性に設定されているときの前記バルブ特性可変機構の動作位置を前記基準位置として学習し、前記吸気バルブよりも吸気上流側の吸気量調整手段を、前記学習手段による前記目標バルブ特性の変更に伴う吸気量の変化を相殺し得る態様で作動するように制御する吸気量制御手段を設けるとする。
以下、本発明を具体化した第1実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
図1に示すように、車両には、内燃機関として筒内噴射式のガソリンエンジン(以下、単にエンジンという)11が搭載されている。エンジン11の各気筒(シリンダ)12にはピストン13が往復動可能に収容されている。
この学習ルーチンでは、電子制御装置61はまずステップ100において学習前提条件が成立しているかどうかを判定する。ここで、学習前提条件としては、エンジン11が定常状態でないことが挙げられ、例えば、減速状態であることが望ましい。定常状態では、他の運転状態に比べエンジン11の状態変化が少なく、エンジン11の出力トルクが変動した場合に、そのことが運転者に感じとられやすいからである。一方、非定常状態としては加速状態及び減速状態が挙げられるが、加速状態では作用角が制御Low端よりも小さな領域に留まっている時間が短く、この時間内に学習を行うことが難しい。また、学習時には作用角が小さくされて吸気量が少なくなるところ、加速状態で吸気量が減少すると加速性能が低下する。これに対し、減速状態では、作用角が制御Low端よりも小さな領域に留まっている時間が長い。また、作用角が小さくされて吸気量が減少しても、減速状態での吸気量減少であるから、そのことが減速に及ぼす影響は小さい。従って、運転者に違和感をあまり与えずに十分な学習時間を確保する点では、減速状態にあるときに学習を行うことが望ましいといえる。
上記学習ルーチンが行われると、運転者によるアクセルペダル21の踏込み操作に応じて、エンジン回転速度、目標スロットル開度Tta、及び目標作用角Tcaの各々が例えば図6に示す態様で変化する。この例は、タイミングt1よりも前の期間にアクセルペダル21が一定量踏み込まれ、タイミングt1〜t2の期間にアクセルペダル21が戻され、タイミングt2以降アクセルペダル21が踏み込まれていない場合を示している。こうしたアクセルペダル21の踏込み操作に応じ、エンジン回転速度はタイミングt1以降徐々に低下し、タイミングt5でアイドル回転速度に達している。また、上記アクセル踏込み量及びエンジン回転速度の減少に伴い、目標スロットル開度Tta及び目標作用角Tcaがタイミングt1〜t2の期間に減少する。この減少により、目標作用角Tcaは、タイミングt2において制御上採り得る最小値である制御Low端に対応する値となる。
(1)作用角の制御における基準位置の学習に際しては、目標作用角Tcaが、エンジン運転状態に応じた値から、吸気バルブ25を特定の作用角(メカLow端に対応する作用角)にて開閉させるための値に変更される。この変更に応じて吸気バルブ25の作用角が小さな値に変更されると吸気量が減少し、運転者の操作とは無関係にエンジン11の出力トルクが小さくなるおそれがある。
次に、本発明を具体化した第2実施形態について、図7〜図12を参照して説明する。
エンジン11では、スロットルバルブ15−吸気バルブ25間にサージタンク16が存在する。このため、基準位置の学習に際し、目標作用角Tcaの減少に伴う吸気量の減少を相殺するために、スロットルバルブ15を開き側に回動させると、スロットルバルブ15−吸気バルブ25間の吸気の圧力が、スロットルバルブ15の開度に応じた圧力になるまでの期間(過渡時)には圧力の応答遅れが生ずる。この応答遅れにより、目標作用角Tcaの変更(減少)に伴う吸気量の変化を相殺するための吸気量が得られにくい。
作用角を徐々に復帰させる制御に際しては、例えば図10に示すマップを用いる。このマップには、時間と補正値Kcaとの関係が規定されている。補正値Kcaが採り得る範囲の最小値は、学習前提条件成立時におけるエンジン運転状態に応じた目標作用角TcaをメカLow端に対応する作用角にするための補正値、すなわち両作用角の偏差(<0)である。また、補正値Kcaが採り得る範囲の最大値は「0」である。補正値Kcaは時間が「0」のときに前記最小値を採り、時間が経過するに従い、最大値(=「0」)になるまで一定の変化度合いΔcaで増加する。変化度合いΔcaは、前述した図8におけるものと同様であり、単位時間当たり補正値Kcaの変化量(絶対値)である。そして、学習の終了時を基準(経過時間:0)とし、その時点から一定時間が経過する毎に上記図10のマップから補正値Kcaを読出す。この補正値Kcaを、エンジン運転状態に基づき別途算出された目標作用角Tcaに加算し、その加算結果をその時点での最終の目標作用角Tcaとして設定する。補正値Kcaが負の値であり、時間の経過とともに増加することから、最終的な目標作用角Tcaは時間の経過に従い徐々に大きくなって、エンジン運転状態に応じた値に近づく。
以上詳述した第2実施形態によれば、上述した(1)に加え、次の効果が得られる。
次に、本発明を具体化した第3実施形態について、図13〜図15を参照して説明する。
(4)基準位置の学習に際し、目標作用角Tcaの徐変に応じて目標スロットル開度Ttaを徐々に変更(増加・減少)する際、目標スロットル開度Ttaを、目標作用角Tcaの変更度合いよりも大きな変更度合いで変更するようにしている。この変更後の目標スロットル開度Ttaとなるようにアクチュエータ19を制御することで、スロットルバルブ15は、目標作用角Tcaと同じ変更度合いにて目標スロットル開度Ttaを徐々に変更する場合よりも速く作動する。この作動により、スロットルバルブ15−吸気バルブ25間に早くから吸気を流入させ、過渡時におけるスロットルバルブ15−吸気バルブ25間の吸気の圧力を、スロットルバルブ15の開度に応じた圧力に早期に近づける(両圧力の差を小さくする)ことができる。その結果、上記圧力の応答遅れによる吸気量に対する影響がより小さくなり、目標作用角Tcaの変更に伴う吸気量の変化を相殺するための吸気量が一層得られやすくなる。
次に、本発明を具体化した第4実施形態について、図16を参照して説明する。
ここで、仮にエンジン11の加速要求がなされた場合にも第2及び第3実施形態と同様に基準位置を学習し、目標作用角Tca及び目標スロットル開度Ttaを徐々に変更するものとすると、その加速要求に応じた量の吸気が吸入されて加速に必要な出力トルクが発生するまでに時間がかかり、良好な加速応答性が得られないおそれがある。
(5)基準位置の学習に際し目標作用角Tcaを変更しているときにエンジン11の加速要求があった場合、学習の実施状況に拘わらず、目標作用角Tcaを、吸気バルブ25がエンジン運転状態に応じた作用角にて開閉されるように変更している。また、目標スロットル開度Ttaを、スロットルバルブ15がエンジン運転状態に応じたスロットル開度にて作動するように変更している。そのため、吸気バルブ25を変更後の目標作用角Tcaにて開閉させ、スロットル開度を変更後の目標スロットル開度Ttaとすることにより、加速要求に応じた量の吸気を早期に気筒12に吸入させることができる。エンジン11では、加速に必要な出力トルクを短い時間で発生させ、良好な加速応答性を得ることができる。
・第3実施形態では、目標作用角Tcaの変更度合いよりも大きな変更度合いにて目標スロットル開度Ttaを変更したが、これに代え、図17に示すように目標作用角Tcaの変更開始に先立ち、目標スロットル開度Ttaの変更を開始させてもよい。表現を変えると、目標作用角Tcaの変更開始を、目標スロットル開度Ttaの変更開始よりも若干遅らせてもよい。
・本発明は、吸気バルブのバルブ特性(作用角)を検出するために、相対位置センサに代え絶対位置センサを用いた場合にも適用可能である。
・本発明は、電動モータ43とは異なるアクチュエータを用いて作用角可変機構38を駆動する場合にも適用できる。
・本発明は、吸気バルブ25に加えて、排気バルブ26のバルブ特性(作用角及び最大リフト量の少なくとも一方)を変更するようにした内燃機関にも適用可能である。
Claims (7)
- 吸気バルブの開弁期間及び最大リフト量の少なくとも一方をバルブ特性とし、そのバルブ特性を可変とすべく動作するバルブ特性可変機構と、
前記バルブ特性可変機構の動作位置を検出し、その動作位置に対応するバルブ特性が、機関運転状態に応じた目標バルブ特性となるように前記バルブ特性可変機構を制御するバルブ特性制御手段と、
前記目標バルブ特性として特定のバルブ特性を設定し、この設定後の前記バルブ特性可変機構の動作位置を前記バルブ特性の制御における基準位置として学習する学習手段と
を備える内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関には、前記バルブ特性可変機構の可動部品の可動範囲を規定するストッパが設けられ、
前記可動部品が前記ストッパに突き当てられているときの前記バルブ特性可変機構の動作位置に対応するバルブ特性が前記特定のバルブ特性として設定され、
前記バルブ特性制御手段は、前記特定のバルブ特性とは異なる目標のバルブ特性を通常のバルブ特性として、前記バルブ特性が前記通常のバルブ特性となるように前記バルブ特性可変機構を制御するとき、前記ストッパにより規定される可動範囲よりも狭い範囲で前記バルブ特性可変機構を駆動し、
前記学習手段は、前記可動部品が前記ストッパに突き当てられているとき、すなわち前記バルブ特性が前記特定のバルブ特性に設定されているときの前記バルブ特性可変機構の動作位置を前記基準位置として学習し、
前記吸気バルブよりも吸気上流側の吸気量調整手段を、前記学習手段による前記目標バルブ特性の変更に伴う吸気量の変化を相殺し得る態様で作動するように制御する吸気量制御手段を設けることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記吸気量調整手段は、サージタンクよりも吸気上流側に設けられたスロットルバルブを備え、
前記学習手段は、前記バルブ特性制御手段における前記目標バルブ特性を、前記吸気バルブが前記特定のバルブ特性にて開閉されるように徐々に変更し、
前記吸気量制御手段は、前記スロットルバルブの目標開度を、前記学習手段による前記目標バルブ特性の変更に対応させて徐々に変更する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記吸気量制御手段は、前記学習手段による前記目標バルブ特性の変更度合いよりも大きな変更度合いにて前記スロットルバルブの目標開度を徐々に変更する請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記吸気量調整手段は、サージタンクよりも吸気上流側に設けられたスロットルバルブを備え、
前記吸気量制御手段は、前記学習手段による前記目標バルブ特性の変更開始に先立ち、前記スロットルバルブの目標開度の変更を開始する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記吸気量調整手段は、サージタンクよりも吸気上流側に設けられたスロットルバルブを備え、
前記学習手段は、前記基準位置の学習後、前記バルブ特性制御手段における前記目標バルブ特性を、前記吸気バルブが機関運転状態に応じたバルブ特性にて開閉するように徐々に変更し、
前記吸気量制御手段は、前記スロットルバルブの目標開度を、前記学習手段による目標バルブ特性の変更に対応させて徐々に変更する請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。 - 前記学習手段は、前記目標バルブ特性を変更しているときに前記内燃機関の加速要求があると、前記目標バルブ特性を、前記吸気バルブが機関運転状態に応じたバルブ特性にて開閉されるように変更するとともに、前記目標開度を、前記スロットルバルブが機関運転状態に応じた開度にて作動するように変更する請求項5に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記バルブ特性制御手段は、前記バルブ特性可変機構が一定量動作する毎に位置センサから出力されるパルス信号を計数し、その計数値に基づき前記バルブ特性可変機構の動作位置を検出するものである請求項1〜6のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置。
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