JPH08200108A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置Info
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Abstract
各気筒の電磁駆動型吸気弁及び/又は排気弁の作動時期
を正確に制御する。 【構成】 機関始動開始後、特定気筒の所定クランク角
度位置を示す気筒判別信号が発生したことを「1」で示
すフラグFCYLが「1」となったとき、INJステー
ジ及びCRKステージの初期設定を行う(S11,S1
2)。INJステージ及びCRKステージは、クランク
角30度回転毎にインクリメントされ、各気筒のピスト
ンの位置に対応した値を有する。INJステージ及びC
RKステージに基づいて吸気弁及び/又は排気弁の作動
時期を制御する。
Description
関し、特に電磁駆動型の吸気弁及び/又は排気弁を備え
た内燃機関の制御装置に関する。
ソレノイドで駆動するようにした内燃機関の基本的構成
は、米国特許公報第3,882,833号に示されてい
る。さらに、このような基本構成を採用した内燃機関の
制御装置として、機関回転数に応じて、弁駆動ソレノイ
ドへ供給する駆動信号の出力タイミングを変更するよう
にしたものが従来より知られている(特開平2−112
606号公報)。
るソレノイドの電磁力をできるだけ小さくすべく、電磁
駆動機構の構造を改良した電磁弁も提案されている(米
国特許公報第5,222,714号)。
は、機関のクランク軸と機械的に接続されていないた
め、複数の気筒を有する機関の始動時においては、どの
気筒の吸排気弁から作動を開始するかを決定する必要が
ある。ところが、上記従来の技術はいずれもこの点を考
慮していないため、各気筒のピストンの位置と吸排気弁
の作動とが正確に対応しない(例えば排気行程で吸気弁
を開弁作動させる)おそれがあった。
に記載された制御装置では、開弁用弁駆動ソレノイドの
通電開始時期と閉弁用弁駆動ソレノイドの通電終了時期
が一致し、また、閉弁用弁駆動ソレノイドの通電開始時
期と開弁用弁駆動ソレノイドの通電終了時期が一致して
いるため、開弁又は閉弁作動開始時における弁作動の迅
速性及び確実性の面で改善の余地があった。
吸入される混合気の空燃比の変動を考慮していないた
め、この点でも改善の余地が残されていた。
あり、複数気筒を有する機関の始動時における各気筒の
電磁駆動型吸気弁及び/又は排気弁の作動時期を正確に
制御することができる内燃機関の制御装置を提供するこ
とを第1の目的とする。
は排気弁の開弁又は閉弁作動開始時において、運転者の
要求に対して適正な開閉時期に確実に弁を作動させるこ
とができる内燃機関の制御装置を提供することを第2の
目的とする。
は排気弁の開弁又は閉弁作動始動時において、迅速に弁
を作動させることとができる内燃機関の制御装置を提供
することを第3の目的とする。
又は排気弁を備えた機関に供給する混合気の空燃比変動
に対して迅速に対応し、より正確な空燃比制御を行うこ
とができる内燃機関の制御装置を提供することを第4の
目的とする。
るため本発明は、複数の気筒を有し、該複数の気筒の吸
気弁及び排気弁の少なくとも一方を電磁力により開閉す
る電磁駆動手段を備えた内燃機関の制御装置において、
前記機関のクランク軸の所定角度回転毎にクランク角信
号を出力するクランク角度検出手段と、前記複数気筒の
うちの特定の気筒の所定クランク角度位置を示す気筒判
別信号を出力する気筒動作位置検出手段と、前記クラン
ク角信号及び気筒判別信号に基づいて前記複数気筒のピ
ストンの動作状態を検出するピストン動作状態検出手段
と、前記ピストンの動作状態に応じて前記吸気弁及び排
気弁の少なくとも一方の開弁動作を開始させる弁作動制
御手段とを設けるようにしたものである。
内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁用
電磁部材及び閉弁用電磁部材を有し、該吸気弁及び排気
弁の少なくとも一方を電磁力により開閉する電磁駆動手
段を備えた内燃機関の制御装置において、前記機関が搭
載された車両のアクセルペダルの踏み込み量を検出する
アクセルペダル踏み込み量検出手段と、少なくとも前記
機関の回転数を含む機関運転状態を検出する機関運転状
態検出手段と、前記検出したアクセルペダル踏み込み量
及び機関運転状態に応じて、前記開弁用電磁部材の通電
終了時期及び閉弁用電磁部材の通電終了時期を決定する
通電終了時期決定手段を備え、前記電磁駆動手段は、前
記決定した通電終了時期に基づいて前記吸気弁及び排気
弁の少なくとも一方を開閉するようにしたものである。
前記検出したアクセルペダル踏み込み量及び機関運転状
態に応じて、前記開弁用電磁部材の通電終了時期及び閉
弁用電磁部材の通電開始時期を決定する通電開始時期決
定手段をさらに備え、該通電開始時期決定手段は、前記
開弁用電磁部材の通電開始時期を、前記閉弁用電磁部材
の通電終了時期より第1の所定期間だけ早い時期に設定
し、且つ前記閉弁用電磁部材の通電開始時期を、前記開
弁用電磁部材の通電終了時期より第2の所定期間だけ早
い時期に設定することが望ましい。
明は、前記機関に供給する混合気の空燃比を検出する空
燃比検出手段と、前記検出したアクセルペダル踏み込み
量及び機関運転状態に応じて目標空燃比を算出する目標
空燃比算出手段と、前記検出した空燃比と目標空燃比と
の偏差に応じて前記開弁用電磁部材の通電終了時期及び
前記閉弁用電磁部材の通電開始時期を同一方向に補正す
る補正手段とをさらに設けるようにしたものである。
クランク角信号及び気筒判別信号に基づいて複数気筒の
ピストンの動作状態が検出され、該検出したピストンの
動作状態に応じて、電磁駆動手段により開閉される吸気
弁及び排気弁の少なくとも一方の開弁動作が開始され
る。
ば、検出したアクセルペダル踏み込み量及び機関運転状
態に応じて、開弁用電磁部材の通電終了時期及び閉弁用
電磁部材の通電終了時期が決定され、該決定した通電終
了時期に基づいて吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が
開閉制御される。
ば、検出したアクセルペダル踏み込み量及び機関運転状
態に応じて、開弁用電磁部材の通電終了時期及び閉弁用
電磁部材の通電開始時期が決定され、開弁用電磁部材の
通電開始時期は、閉弁用電磁部材の通電終了時期より第
1の所定期間だけ早い時期に設定され、且つ閉弁用電磁
部材の通電開始時期は、開弁用電磁部材の通電終了時期
より第2の所定期間だけ早い時期に設定される。
ば、検出した空燃比と目標空燃比との偏差に応じて開弁
用電磁部材の通電終了時期及び閉弁用電磁部材の通電開
始時期が同一方向に補正される。
る。
型吸気弁10の構造を示す断面図である。この吸気弁1
0は、アーマチャ4が固定された弁体2とこれを駆動す
るバルブ駆動部1とからなり、内燃エンジンの燃焼室の
吸気口8を開閉すべく、バルブガイド3を介して燃焼室
上部に装着される。また図示しない排気弁も同一の構造
を有し、燃焼室の排気口を開閉すべく燃焼室上部に装着
される。
イド(電磁石)、即ち弁体2を閉弁方向に付勢する閉弁
ソレノイド5及び弁体2を開弁方向に付勢する開弁ソレ
ノイド6と、スプリング7とを主たる構成要素とする。
閉弁ソレノイド5は、コイル5a及び磁性体5bからな
り、開弁ソレノイド6は、コイル6a及び磁性体6bか
らなる。スプリング7は、アーマチャ4が中立位置BP
にあるとき、弁体2に対する付勢力がゼロとなり、中立
位置BPより上に位置するときは弁体2を開弁方向に付
勢し、中立位置BPより下に位置するときは弁体2を閉
弁方向に付勢するように構成されている。
開弁ソレノイド6に通電することにより、弁体2が、吸
気口8を閉塞する全閉位置と弁体のリフト量が最大とな
る全開位置との間を移動する。またソレノイド5,6に
通電していないときは、弁体2は、全閉位置と全開位置
の間の中立位置に位置する。
構成を示す図であり、バルブ駆動部1にはアーマチャ4
の位置を検出する位置センサ11及び開弁ソレノイド6
のコイルの温度TCOILを検出する温度センサ12が
設けられ、それらの検出信号は入出力インターフェース
13を介してCPU(中央処理装置)16及び通電時間
/タイミング制御回路部14に供給される。入出力イン
ターフェース13には、さらに図示しないセンサ群が接
続されており、エンジン回転数NE、当該エンジンが搭
載された車両のアクセルペダルの踏込量(以下「アクセ
ル開度」という)θACC、エンジン水温TW、吸気温
TA、空燃比A/F等を示す信号、クランク軸の回転角
度を示す信号、イグニッションスイッチのオンオフを示
す信号等が入力され、これらの信号はCPU16及び通
電時間/タイミング制御回路部14に供給される。な
お、本実施例では、クランク軸の回転角度を示す信号と
して、エンジンの特定の気筒の所定クランク角度位置を
示す信号パルス(以下「CYL信号パルス」といい、ク
ランク角720°毎に1パルス発生する)と、クランク
角30°周期で発生する信号パルス(以下「CRK信号
パルス」という)とが入力される。
プログラム等を記憶するROM17と、演算途中のデー
タやセンサの検出データ等を記憶するRAM18とが接
続されている。また、通電時間/タイミング制御回路部
14には、タイマとしての機能を有するタイマカウンタ
19が接続されており、このタイマカウンタ19は、C
PU16に接続されており、そのカウント値の設定がC
PU16により行われる。
ライバ回路15に接続され、ドライバ回路15の閉弁ソ
レノイド駆動回路15aは閉弁ソレノイド5のコイル5
aに、また開弁ソレノイド駆動回路15bは開弁ソレノ
イド6のコイル6aにそれぞれ接続されている。ドライ
バ回路15にはバッテリ20が接続されており、バッテ
リ20から電力が供給される。制御回路部14は、コイ
ル5a,6aへの電流供給(通電)制御を行う。
6、ROM17、入出力インターフェース13等の他の
回路には、バッテリ20から図示しない電源回路を介し
て電源電圧が供給される。
気弁及び2個の排気弁が設けられた4気筒エンジンであ
り、全部で16個の弁をすべて電磁駆動型のものを用い
ている。したがって図2の通電時間/タイミング制御回
路部4、ドライバ回路15及びタイマカウンタ19は、
16個の弁のそれぞれに対応して設けられている。
に応じて吸気弁及び排気弁の開弁時期、閉弁時期等を決
定し、各吸排気弁に対応したタイマカウンタ19の設定
を行うとともに、以下に述べるエンジンの始動開始時期
の制御を行う。
気筒毎に燃料噴射弁(図示せず)が設けられており、こ
の燃料噴射弁の開弁制御及び各気筒の点火プラグへの点
火指令信号の出力制御がCPU16によって行われるよ
うに構成されている。
た直後は、ソレノイド5,6に電流が供給されないた
め、吸排気弁の弁体は中立位置にある。
順を示すフローチャートであり、図2に示す制御装置
(ECU)の電源がオンされると(ステップS1)、す
べての吸排気弁を閉弁作動させる指令信号を出力し(ス
テップS2)、該指令信号出力後所定時間経過するまで
待機する(ステップS3)。そして、所定時間経過後、
エンジンのスタータの駆動信号を出力するとともに(ス
テップS4)、後述する気筒判別ルーチン(ステップS
5)及びエンジン制御メインルーチンを実行する(ステ
ップS6)。
気筒判別ルーチンのフローチャートである。
(図5(b)参照)が発生した直後であることを「1」
で示す気筒判別フラグFCYLが「1」か否かを判別
し、FCYL=0であるときは、フュエルカットすべき
であることを「1」で示すフュエルカットフラグFFC
及び点火指令信号をカットすべきであることを「1」で
示す点火カットフラグFIGCをともに「1」に設定す
るとともに、CYL信号パルスの検出を「1」で示す検
出フラグFDETを「0」に設定して(ステップS1
4)、本ルーチンを終了する。
1で、FCYL=1となると、各気筒のINJステージ
及びCRKステージの生成、すなわち初期設定を行う。
INJステージは、本実施例では図5(c)に示すよう
に、最初のCYL信号パルス発生後の最初のCRK信号
パルス発生時に、#1気筒は15、#3気筒は9、#4
気筒は3、#2気筒は21にそれぞれ初期設定され、以
後CRK信号パルスの発生毎に「1」ずつインクリメン
トされる(ただし23の次は0にもどる)。このように
設定することにより、ステージ0〜5は圧縮行程、ステ
ージ6〜11は膨張行程、ステージ12〜17は排気行
程、ステージ18〜23は吸気行程に対応することにな
る。なお、ステージの初期設定は、CYL信号パルスが
発生するクランク角度位置が異なれば、上記と異なるも
のとなる。
すように、本実施例では3に初期設定され、以後CRK
信号パルスの発生毎に「1」ずつインクリメントされる
(ただし5の次は0にもどる)。
ュエルカットフラグFFC及び点火カットフラグFIG
Cをともに「0」に設定するとともに、検出フラグFD
ETを「1」に設定して(ステップS13)、本処理を
終了する。
に対応したINJステージ及びCRKステージが得ら
れ、これらのステージに基づいて吸排気弁の開閉作動時
期を正確に制御することができる。
ジン制御メインルーチンのフローチャートであり、本ル
ーチンはCRK信号パルスの発生毎に実行される。
C、エンジン回転数NE等のエンジン運転パラメータの
検出を行い、次いで、CRKステージCRKSTGが
「0」か否かを判別し(ステップS22)、CRKST
G≠0であれば直ちに本ルーチンを終了する。
弁開閉制御ルーチン(ステップS23)と、燃料噴射及
び点火制御ルーチン(ステップS24)を実行して、本
ルーチンを終了する。
フローチャートであり、図8は吸排気弁の弁リフト量
と、開弁ソレノイド6及び閉弁ソレノイド5に印加する
電圧との関係を説明するための図である。先ず図8を参
照して各ソレノイドの通電制御の概要を説明する。
いては、閉弁ソレノイド5の通電終了(θCLOSEO
FF)より第1オーバラップ期間Aだけ前の時点(θO
PENON)で開弁ソレノイド6の通電を開始する。こ
れにより、弁体2は、開弁作動を開始し、閉弁ソレノイ
ド5の通電終了により、迅速且つ確実に全開位置まで移
動する。また、閉弁作動時においては、開弁ソレノイド
6の通電終了(θOPENOFF)より第2オーバラッ
プ期間Bだけ前の時点(θCLOSEON)で閉弁ソレ
ノイド5の通電を開始する。これにより、弁体2は、閉
弁作動を開始し、開弁ソレノイド5の通電終了により、
迅速且つ確実に全閉位置まで移動する。
体的な算出手法を、図7を参照して説明する。
ド5の通電終了時期θCLOSEOFFを、アクセル開
度θACC及びエンジン回転数NEに応じて設定された
マップを検索することにより算出する。次いで、開弁ソ
レノイド6の通電開始時期θOPENONを次式により
算出する。
に、エンジン回転数NE及びコイル温度TCOIL、バ
ッテリ電圧VBに応じて設定される(具体的には、NE
値及びTCOIL値に応じて設定されたマップを検索
し、さらにバッテリ電圧VBに応じて補正することによ
り算出される)。
と同様に、開弁ソレノイド6の通電終了時期θOPEN
OFFを、アクセル開度θACC及びエンジン回転数N
Eに応じて設定されたマップを検索することにより算出
する。次いで、閉弁ソレノイド5の通電開始時期θCL
OSEONを次式により算出する。
第1オーバラップ期間Aと同様に、マップ検索によりエ
ンジン回転数NE及びコイル温度TCOILに応じて設
定される。また、ここでソレノイド駆動回路15に供給
する電圧としてバッテリ電圧を安定化したものを用いて
もよく、その場合にはバッテリ電圧VBによる補正は不
要である。
(ステップS35)及び開閉弁ソレノイド通電処理ルー
チン(ステップS36)を実行して、本処理を終了す
る。
ンジン回転数NE、コイル温度TCOIL及びバッテリ
電圧VBに応じて通電終了時期を決定することにより、
運転者の要求に対して適正な開閉時期に確実に弁を作動
させることができる。
チンのフローチャートであり、先ずステップS41で
は、エンジンの排気系に設けられた広域空燃比センサに
より検出した実空燃比AFACTを読み込み、次いで、
エンジン運転状態、基本的にはアクセル開度θACC及
びエンジン回転数NEに応じて、目標空燃比AFCMD
を算出する(ステップS42)。そして、実空燃比AF
ACTと目標空燃比AFCMDとの偏差DAFを算出し
(ステップS43)、実空燃比AFACTが目標空燃比
AFCMDよりリーン側か否かを判別する(ステップS
44)。
イド5の通電開始時期θCLOSEON及び開弁ソレノ
イド6の通電終了時期θOPENOFFを進角方向に補
正する(ステップS45、S46)一方、リッチ側のと
きは、閉弁ソレノイド5の通電開始時期θCLOSEO
N及び開弁ソレノイド6の通電終了時期θOPENOF
Fを遅角方向に補正して(ステップS47、S48)、
本ルーチンを終了する。
SEON及び開弁ソレノイド6の通電終了時期θOPE
NOFFを進角方向に補正することにより、開弁期間が
減少して吸入空気量が減少し、空燃比をリッチ方向に補
正することができ、逆に遅角補正することにより、空燃
比をリーン方向に補正することができる。これにより、
燃料噴射量算出後のエンジン運転状態の変化に対応した
空燃比の補正が可能となり、最適な空燃比によるエンジ
ン運転が可能となる。
CLOSEOFF及び開弁ソレノイド6の通電開始時期
θOPENONを補正しても開弁期間を補正することは
可能であるが、演算が複雑化するという問題があり、本
実施例のように吸排気弁の閉弁時期を補正することが望
ましい。
開閉弁ソレノイド通電処理ルーチンのフローチャートで
あり、本ルーチンは算出した各ソレノイドの通電開始/
終了時期に応じて、実際の通電処理を行う。このとき、
開弁作動させる吸気弁及び排気弁は、それぞれ吸気行程
にある気筒の吸気弁及び排気行程にある気筒の排気弁で
ある。
PENONであるか否かを判別し(ステップS51)、
その答が肯定(YES)のとき、開弁ソレノイド6の通
電を開始し(ステップS52)、次いで閉弁ソレノイド
5の通電終了時期θCLOSEOFFであるか否かを判
別し(ステップS53)、その答が肯定(YES)のと
き、閉弁ソレノイド5の通電を終了し(ステップS5
4)、次いで閉弁ソレノイド5の通電開始時期θCLO
SEONであるか否かを判別し(ステップS55)、そ
の答が肯定(YES)のとき、閉弁ソレノイド5の通電
を開始し(ステップS56)、次いで開弁ソレノイド6
の通電終了時期θOPENOFFか否かを判別し(ステ
ップS57)、その答が肯定(YES)のとき、開弁ソ
レノイド6の通電を終了する(ステップS58)。
は、直ちに本処理を終了する。
機関の制御装置によれば、クランク角信号及び気筒判別
信号に基づいて複数気筒のピストンの動作状態が検出さ
れ、該検出したピストンの動作状態に応じて、電磁駆動
手段により開閉される吸気弁及び排気弁の少なくとも一
方の開弁動作が開始されるので、複数気筒を有する機関
の始動時における各気筒の電磁駆動型吸気弁及び/又は
排気弁の作動時期を正確に制御することができる。
ば、検出したアクセル開度及び機関運転状態に応じて、
開弁用電磁部材の通電終了時期及び閉弁用電磁部材の通
電終了時期が決定され、該決定した通電終了時期に基づ
いて吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開閉制御され
るので、運転者の要求に対して適正な開閉時期に確実に
弁を作動させることができる。
ば、検出したアクセル開度及び機関運転状態に応じて、
開弁用電磁部材の通電終了時期及び閉弁用電磁部材の通
電開始時期が決定され、開弁用電磁部材の通電開始時期
は、閉弁用電磁部材の通電終了時期より第1の所定期間
だけ早い時期に設定され、且つ閉弁用電磁部材の通電開
始時期は、開弁用電磁部材の通電終了時期より第2の所
定期間だけ早い時期に設定されるので、電磁駆動型吸気
弁及び/又は排気弁の開弁又は閉弁作動開始時におい
て、迅速に弁を作動させることができる。
ば、検出した空燃比と目標空燃比との偏差に応じて開弁
用電磁部材の通電終了時期及び閉弁用電磁部材の通電開
始時期が同一方向に補正されるので、電磁駆動型吸気弁
及び/又は排気弁を備えた機関に供給する混合気の空燃
比変動に対して迅速に対応し、より正確な空燃比制御を
行うことができる。
構造を示す図である。
である。
トである。
ローチャートである。
ためのタイムチャートである。
である。
ある。
するための図である。
定傾向を説明するための図である。
ートである。
チャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 複数の気筒を有し、該複数の気筒の吸気
弁及び排気弁の少なくとも一方を電磁力により開閉する
電磁駆動手段を備えた内燃機関の制御装置において、 前記機関のクランク軸の所定角度回転毎にクランク角信
号を出力するクランク角度検出手段と、 前記複数気筒のうちの特定の気筒の所定クランク角度位
置を示す気筒判別信号を出力する気筒動作位置検出手段
と、 前記クランク角信号及び気筒判別信号に基づいて前記複
数気筒のピストンの動作状態を検出するピストン動作状
態検出手段と、 前記ピストンの動作状態に応じて前記吸気弁及び排気弁
の少なくとも一方の開弁動作を開始させる弁作動制御手
段とを設けたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項2】 内燃機関の吸気弁及び排気弁の少なくと
も一方の開弁用電磁部材及び閉弁用電磁部材を有し、該
吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を電磁力により開閉
する電磁駆動手段を備えた内燃機関の制御装置におい
て、 前記機関が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込み
量を検出するアクセルペダル踏み込み量検出手段と、 少なくとも前記機関の回転数を含む機関運転状態を検出
する機関運転状態検出手段と、 前記検出したアクセルペダル踏み込み量及び機関運転状
態に応じて、前記開弁用電磁部材の通電終了時期及び閉
弁用電磁部材の通電終了時期を決定する通電終了時期決
定手段を備え、 前記電磁駆動手段は、前記決定した通電終了時期に基づ
いて前記吸気弁及び排気弁の少なくとも一方を開閉する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項3】 前記検出したアクセルペダル踏み込み量
及び機関運転状態に応じて、前記開弁用電磁部材の通電
終了時期及び閉弁用電磁部材の通電開始時期を決定する
通電開始時期決定手段をさらに備え、該通電開始時期決
定手段は、前記開弁用電磁部材の通電開始時期を、前記
閉弁用電磁部材の通電終了時期より第1の所定期間だけ
早い時期に設定し、且つ前記閉弁用電磁部材の通電開始
時期を、前記開弁用電磁部材の通電終了時期より第2の
所定期間だけ早い時期に設定することを特徴とする請求
項2記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項4】 前記機関に供給する混合気の空燃比を検
出する空燃比検出手段と、 前記検出したアクセルペダル踏み込み量及び機関運転状
態に応じて目標空燃比を算出する目標空燃比算出手段
と、 前記検出した空燃比と目標空燃比との偏差に応じて前記
開弁用電磁部材の通電終了時期及び前記閉弁用電磁部材
の通電開始時期を同一方向に補正する補正手段とをさら
に備えたことを特徴とする請求項3記載の内燃機関の制
御装置。
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