JP2004183526A - Control device for internal combustion engine having variable valve train - Google Patents
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Abstract
【課題】可変動弁機構の計測系に異常が生じた場合における内燃機関の制御性能の劣化を抑制するための技術を提供する。
【解決手段】本発明は、内燃機関を制御するための制御装置である。本制御装置は、内燃機関が有するバルブの少なくとも開弁期間である作用角を所定の幅で任意に調整可能なバルブ調整機構を制御するバルブ制御系と、バルブ制御系が有する計測系の異常を検知するバルブ計測系異常検知部とを備える。このバルブ制御系は、異常の検知に応じて、予め定められた複数の角度のいずれかに作用角を設定する制御モードに切替可能であることを特徴とする。
【選択図】 図12Provided is a technique for suppressing deterioration of control performance of an internal combustion engine when an abnormality occurs in a measurement system of a variable valve mechanism.
The present invention is a control device for controlling an internal combustion engine. The present control device is a valve control system that controls a valve adjustment mechanism capable of arbitrarily adjusting a working angle, which is at least a valve opening period of a valve included in the internal combustion engine, with a predetermined width. And a valve measurement system abnormality detection unit for detecting. This valve control system is characterized in that it can be switched to a control mode in which the operating angle is set to one of a plurality of predetermined angles in response to detection of an abnormality.
[Selection diagram] FIG.
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変動弁機構の制御系に異常が生じた際に行われるフェイルセーフ処理の技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、内燃機関の運転状態に応じて吸・排気バルブの開閉特性(以下、バルブ開閉特性という。)を変化させる技術が知られている。この技術は、バルブの開閉タイミングやバルブの開弁期間(いわゆる作用角)、バルブリフト量といったバルブ開閉特性を変化させることによって内燃機関を様々な状況において効率良く運転させることができる。たとえば、開弁期間を長くすれば高回転・高出力を引き出すことができ、開弁期間を短くすれば低・中速トルクを大きくすることができる。
【0003】
ところが、バルブ開閉特性を変化させる可変動弁機構にも異常が生ずることがある。
【0004】
可変動弁機構の異常に対する処理(以下、フェイルセーフ処理と呼ぶ)に関する技術として以下が開示されている。特許文献1には、可変動弁機構の作用角が最も小さい位置で、その機構を固定するフェイルセーフ処理が開示されている。特許文献2には、2つの可変動弁機構を有するV型エンジンや水平対向エンジンにおいて、一方の機構のみが異常を起こした場合に生ずるアンバランスを防止するためのフェイルセーフ処理が開示されている。特許文献3には、可変動弁機構の作動を停止するとともに機関回転数を制限するフェイルセーフ処理が開示されている。特許文献4には、燃料供給量の増量や学習の禁止といったフェイルセーフ処理が開示されている。このように、従来は、可変動弁機能の異常に対しては、計測系の異常であるか駆動系の異常であるかを問わず、可変動弁機構を停止させることを前提としてフェイルセーフ処理が行われていた。
【特許文献1】特許第2817055号
【特許文献2】特許第2862973号
【特許文献3】特開昭63−1727号公報
【特許文献4】特開平13−254637号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のフェイルセーフ処理では、可変動弁機能の駆動系が正常であっても、可変動弁機能の計測系の異常のみで可変動弁機構の全体が停止せざるを得なかった。この結果、可変動弁機能の計測系の異常のみで内燃機関の制御性能が著しく劣化する場合があった。
【0006】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、可変動弁機構を有する内燃機関において、可変動弁機構の計測系に異常が生じた場合における内燃機関の制御性能の劣化を抑制するための技術を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関を制御するための制御装置であって、
前記内燃機関が有するバルブの少なくとも開弁期間である作用角を所定の幅で任意に調整可能なバルブ調整機構を制御するバルブ制御系と、
前記バルブ制御系が有する計測系の異常を検知するバルブ計測系異常検知部と、
を備え、
前記バルブ制御系は、前記異常の検知に応じて、予め定められた複数の角度のいずれかに前記作用角を設定する制御モードに切替可能であることを特徴とする。
【0008】
本発明の制御装置によれば、バルブ制御系が有する計測系の異常との判定に応じて、予め定められた複数の角度のみに前記作用角を設定する制御モードに切替可能なので、可変動弁機構の計測系に異常が生じた場合において可変動弁機構を停止するようなフェイルセーフ処理方法よりも内燃機関の制御性能の劣化を抑制することができる。
【0009】
上記制御装置において、
前記制御装置は、アイドリング用の制御モードであるアイドリングモードと、走行用の制御モードである走行モードとを有し、
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合には、前記制御モードの切替に応じて、前記アイドリングモード用の作用角と、前記走行モード用の作用角と、を含む複数の角度のいずれかに前記作用角を設定する制御を行い、
前記走行モード用の作用角は、前記所定の幅のうちの最大値であるようにすることが好ましい。
【0010】
こうすれば、大きな出力が望まれる場合がある走行モードで大きな作用角が得られるので、安全に退避運転を行うことができる。
【0011】
上記制御装置において、さらに、
前記内燃機関が有する燃焼室内に流入する吸気流量を調整するスロットルバルブを制御するためのスロットルバルブ制御系を備え、
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御モードの切替に応じて、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値に設定し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値よりも所定の値だけ小さい中間値に設定し、
前記スロットルバルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角が前記最大値に設定されたことを前提として走行のための吸気流量を制御し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角が前記中間値に設定されたことを前提としてアイドリングのための吸気流量を制御することが好ましい。
【0012】
こうすれば、作用角の切替に伴う内燃機関の吸気系の特性の急激な変化を緩和することができる。
【0013】
上記制御装置において、
前記バルブ制御系は、前記作用角を大きくするための制御出力を、前記バルブ調整機構に予め定められた第1の時間だけ出力することにより前記作用角を前記最大値に設定することが可能であり、一方、前記作用角を小さくするための制御出力を、前記バルブ調整機構に予め定められた第2の時間だけ出力することにより前記作用角を前記中間値に設定することが可能であり、
前記第1の時間は、前記作用角を最小の状態から最大の状態に変更可能な時間より一定量長い時間であり、
前記第2の時間は、前記作用角を最大の状態から最小の状態に変更可能な時間より一定量短い時間であることが好ましい。
【0014】
こうすれば、所定の制御出力の出力時間を計測する機能を追加するだけで、簡易に本発明を適用することができる。
【0015】
上記制御装置において、
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御モードの切替に応じて、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値に設定し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角を前記バルブ調整機構で得られる最小値に設定し、
前記スロットルバルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角が前記最大値に設定されたことを前提として走行のための吸気流量を制御し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角が前記最小値に設定されたことを前提としてアイドリングのための吸気流量を制御するようにしても良い。
【0016】
上記制御装置において、
前記バルブ調整機構は、
軸方向への変位に応じて作用角が変更できるように形状が設定された三次元カムを有するカム軸と、
前記バルブ制御系からの制御出力に応じて前記カム軸を軸方向へ変位させる電動機と、
バルブを閉弁方向へ付勢するバルブスプリングと、
を備え、
前記カム軸は、前記カム軸の回転に応じて、前記バルブを押圧することにより前記バルブスプリングに抗して前記バルブを開弁させるように構成しても良い。
【0017】
電動機によるアクチュエータは油圧によるアクチュエータその他のアクチュエータよりも信頼性が高い場合が多いので、電動機によるアクチュエータを利用した可変動弁機構を使用する場合に、特に本発明によるフェイルセーフ処理が機能を発揮できる可能性が高い。
【0018】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、内燃機関の制御装置または制御方法、その制御装置または制御方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の態様で実現することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.装置構成:
B.第1実施例におけるフェイルセーフ処理:
C.第2実施例におけるフェイルセーフ処理:
D.第3実施例におけるフェイルセーフ処理:
E.変形例:
【0020】
A.装置構成:
図1は、本発明の一実施例としての制御装置の構成を示している。この制御装置は、車両に搭載されたガソリンエンジン100を制御する装置として構成されている。エンジン100は、吸気管110からガソリンと空気の混合気を吸気し、点火プラグ102で混合気に点火して燃焼させ、排気を排気管120から外部に排出する。吸気管110には、走行時の混合気の流量を調整するためのスロットルバルブ111と、アイドリング時に混合気の流路となるバイパス管130が設けられている。バイパス管130は、アイドリング時の混合気の量を調整するためのアイドリング制御バルブ130Vを備えている。排気管120には、排気中の有害成分を除去するための触媒124が設けられている。
【0021】
エンジン100への吸気および排気の行程は、吸気バルブ153と排気バルブ122の開閉状態によって切り換えられる。吸気バルブ153には、その開閉タイミングを調整するための可変動弁機構200が設けられている。この可変動弁機構200は、吸気バルブ153のリフト量の大きさ(本明細書では、バルブリフト量と呼ぶ)と、バルブの開弁期間(いわゆる作用角)とを変更できる。このような可変動弁機構としては、例えば本出願人により開示された特開2002−161764号公報に記載されたものを利用することができる。なお、吸気バルブ153のリフト量の大きさや作用角だけでなく、開弁期間の位置(「開弁期間の位相」とも呼ぶ)が同時あるいは独立して変更可能となるように構成されていても良い。
【0022】
エンジン100の運転は、電子制御ユニット10(以下ECUと呼ぶ)によって制御される。ECU10は、内部にCPU、RAM、ROMを備えるマイクロコンピュータとして構成されている。このECU10には、種々のセンサからの信号が供給されている。これらのセンサには、ノッキングの発生を検出するためのノックセンサ104と、エンジン水温を検出する水温センサ106と、エンジン回転数を検出する回転数センサ108と、アクセル開度を検出するアクセルセンサ109と、が含まれている。
【0023】
ECU10の図示しないメモリには、吸気バルブ153の作用角を設定するための作用角マップ12と、燃焼室への混合気の流入量を設定するための吸気流量マップ16とが記憶されている。これらのマップは、エンジン100の回転数やアクセル開度、エンジン水温などに応じて、バルブリフト量や燃焼室への混合気の流入量を設定するために使用される。なお、エンジン100が燃焼室内で燃料を噴射する方式である場合には、吸気流量マップ16は、燃焼室への空気の流入量を設定するために使用される。
【0024】
図2は、可変動弁機構200の構造を示す説明図である。可変動弁機構200は、回転によって吸気バルブ153の開閉駆動を行うカム軸210と、カム軸210を軸方向に駆動するアクチュエータ220と、カム軸210とアクチュエータ220とを接続するアタッチメント215とを備える。
【0025】
アクチュエータ220は、出力軸226と、出力軸226を回転させる電動機221と、出力軸226の回転角度を計測するロータリエンコーダ222と、出力軸226の回転に応じてカム軸の方向に移動するスライド部材223と、スライド部材223に対してアタッチメント215を回転可能に支持する軸受225と、メカニカルストッパ228a、228b、229とを備える。
【0026】
スライド部材223の内周と出力軸226の外周には、それぞれねじが形成されている。これらのねじは、出力軸226の回転をスライド部材223のカム軸の方向の移動に変換するためのものである。この両者の間には、摩擦抵抗を軽減するための鋼球224がはめ込まれている。
【0027】
メカニカルストッパ228a、228b、229は、カム軸210の軸方向の移動範囲を所定の幅に制限するために設けられたものである。この制限は、ボルト228aの端部とボルト228bの端部の間に、部材229の移動範囲が制限されることによって実現される。これにより、部材229がボルト228aの端部に底付きするときに可変動弁機構200で得られる最大作用角となり、部材229がボルト228bの端部に底付きするときに可変動弁機構200で得られる最小作用角となる。最大作用角は、ボルト228aの操作によって調整可能であり、最小作用角は、ボルト228bの操作によって調整可能である。
【0028】
図3は、カム軸210が有するカム211を、吸気バルブ153側から見た斜視図である。図3から分かるように、カム211は、カム軸210の軸方向への変位に応じて作用角が変更できるように形状が設定されている。カム軸210は、アタッチメント215を介してスライド部材223の変位に応じて、軸方向に変位する。
【0029】
カム211の回転は、カム軸210の他端に設けられた図示しないタイミングプーリによって行われる。タイミングプーリに巻き付けられたタイミングベルトは、図示しないクランク軸に連結されている。カム211が回転すると、カム211の接触面の向きに応じて揺動するカムフォロア156を介して、バルブリフタ152に力が加えられる。バルブリフタ152には、吸気バルブ153の端部が接続されている。
【0030】
バルブリフタ152は、バルブスプリング151によって、吸気バルブ153が閉じるように付勢されている。一方、カム211は、カム軸210の回転によって吸気バルブ153を開く方向にバルブリフタ152を押す。このときの吸気バルブ153の移動量がバルブリフト量である。
【0031】
図4は、クランク角とバルブリフト量の関係を示す説明図である。図4から分かるように、排気バルブ122のバルブリフト量が固定のプロファイルを有しているのに対して、吸気バルブ153のバルブリフト量が可変のプロファイルを有している。吸気バルブ153のプロファイルは、カム軸210(図2)の軸方向の位置に応じて連続的に変化する。
【0032】
具体的には、カム軸210がアクチュエータ220側に最も近づいたときに、最小リフト時のプロファイルとなり、カム軸210がアクチュエータ220から最も遠ざかったときに、最大リフト時のプロファイルとなる。また、本実施例では、カム軸210の軸方向の位置に応じて作用角も変化する。具体的には、図4から分かるように、最小リフト時には作用角も最小となり、最大リフト時には作用角も最大となる。
【0033】
カム軸210の軸方向の位置は、電動機221が有する出力軸226(図2)の回転角度によって決定される。この回転角度は、出力軸226の回転角度を計測するロータリエンコーダ222によって計測することができる。ロータリエンコーダ222による角度の計測は、出力軸226が所定の回転角度毎に出力するパルスをカウントすることによってECU10(図1)によって行われる。これにより、ECU10は、吸気バルブ153のバルブリフトのプロファイルを特定することができる。
【0034】
ECU10は、エンジン100の回転数や負荷、エンジン水温などに応じて、作用角マップ12を参照しつつ、吸気バルブ153のバルブリフトのプロファイルを制御することができる。作用角マップ12には、バルブリフト量の目標値として出力軸226の回転角度が格納されている。この制御は、以下のようにして行われる。
(1)ロータリエンコーダ222からのパルスをカウントして出力軸226の回転角度を計測する。
(2)計測された出力軸226の回転角度である計測角度と、作用角マップ12から読み出された目標値としての出力軸226の回転角度である目標角度を比較する。
(3)目標角度と計測角度の差に応じて、ECU10は、電動機221の図示しない電動機駆動部227に制御出力を送る。
(4)電動機駆動部227は、ECU10からの制御出力に応じて、電動機221に印可する電圧を変化させる。
このように、本実施例では、ロータリエンコーダ222によって計測された角度を制御入力とするフィードバック制御系が構成されている。
【0035】
一方、ECU10は、バルブリフトの制御が正常であることを前提として、燃焼室への混合気の流量を調整している。混合気の流量の調整は、スロットルバルブ111やアイドリング制御バルブ130Vを操作することによって行われる。これらのバルブ操作は、エンジン100の回転数やアクセル開度、エンジン水温などに応じて、吸気流量マップ16を参照することによって行われる。
【0036】
なお、特許請求の範囲における「スロットルバルブ制御系」は、スロットルバルブ111やアイドリング制御バルブ130Vを制御する制御系を意味する。また、ECU10が特許請求の範囲における「バルブ制御系」や「スロットルバルブ制御系」として機能している。
【0037】
このように、本実施例の内燃機関は、バルブの作用角や吸気流量を制御することによって、運転状態に適した制御が可能となるように構成されている。なお、本明細書では、バルブリフト量の設定、調整、および切り替えの語は、バルブリフトのプロファイルの設定、調整、および切り替えと、これによる作用角の設定、調整、および切り替えとを意味している。
【0038】
B.第1実施例におけるフェイルセーフ処理:
図5は、第1実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャートである。このフェイルセーフ処理は、ロータリエンコーダ222が正常に機能しなくなった場合を想定した処理である。ロータリエンコーダ222が正常に機能しなくなると、カム軸210(図2)の軸方向の位置が計測できなくなる。この結果、作用角の調整のためのフィードバック制御ができなくなる。このような事態に対して、第1実施例のフェイルセーフ処理は、以下のように対応する。
【0039】
ステップS110では、ECU10(図1)は、ロータリエンコーダ222の異常を検知する。異常との検知は、たとえばロータリエンコーダ222から継続して所定の時間パルスが入力されなかったことをもって行われる。異常と検知されるまでは、ステップS200に処理が進む。ステップS200での処理については後述する。一方、異常と検知されると、ステップS120に処理が進む。
【0040】
ステップS120では、ECU10は、内燃機関の制御モードがアイドリングモードであるか否かを判断する。アイドリングモードとは、エンストや内燃機関の回転数が不安定とならない範囲で可能な限り、内燃機関の回転数を小さくして燃費を良くする制御モードである。この制御モードでは、スロットルバルブ111は閉鎖され、混合気はアイドリング制御バルブ130Vを有するバイパス管130を通過する。ECU10は、内燃機関の回転数を計測しつつ、アイドリング制御バルブ130Vの操作によって内燃機関の回転数を制御する。
【0041】
内燃機関の制御モードがアイドリングモードである場合には、ステップS130に処理が進み、内燃機関の制御モードが走行モードである場合には、後述するステップS140に処理が進む。走行モードとは、アイドリングモード以外の制御モードを意味する。
【0042】
ステップS130では、ECU10は、最小リフト処理を行う。最小リフト処理とは、電動機221を駆動してカム軸210(図2)を電動機221側に底付きするまで変位させる処理である。最小リフト処理を行うのは、吸気系統で生ずる負圧に伴うポンプ損失を小さくして燃費を改善するためである。最小リフト処理は、以下のようにして行われる。
【0043】
図6は、フェイルセーフ処理において行われる最小リフト処理の流れを示すフローチャートである。ステップS131では、ECU10は、最小リフト指示を行う。最小リフト指示とは、バルブリフト量を小さくするための所定の制御出力を電動機駆動部227に対して出力する操作である。所定の制御出力は、たとえば出力軸226の目標角度をバルブリフト量が最小となる値に固定するとともに、出力軸226の計測角度をバルブリフト量が最大となる値に擬制することにより出力することができる。
【0044】
ステップS132では、ECU10が有する図示しない経過時間カウンタは、カウントアップを行う。ステップS133では、この経過時間カウンタのカウント数が所定の値Aよりも大きいか否かを判断する。カウント数が所定の値Aよりも小さい場合には、ステップS131に処理を戻し、カウント数が所定の値Aよりも大きい場合には、処理を終了する。所定の値Aは、経過時間がバルブリフト量を最大の状態から最小の状態に変更可能な時間より所定の時間だけ長い時間となるように設定されている。これによりバルブリフト量が最小となる位置にカム軸210が確実に底付きすることになる。
【0045】
具体的には、たとえばバルブリフト量を制御する制御系が0.001秒周期のクロックで作動している場合において、バルブリフト量を最大の状態から最小の状態に変更可能な所定の時間が0.1秒であり、一定の時間が0.02秒であると仮定する。この場合には、所定の値Aが119に設定され、カウント数が120回に達した時点で制御出力が停止されることになる。
【0046】
一方、内燃機関の制御モードが走行モード(アイドリングモード以外の制御モード)である場合には(図5)、最大リフト処理を行う。最大リフト処理とは、電動機221を駆動してカム軸210(図2)を電動機221と反対側に底付きするまで変位させる処理である。最大リフト処理を行うのは、バルブリフト量をできるだけ大きくして安全に退避運転ができるようにするためである。
【0047】
図7は、フェイルセーフ処理において行われる最大リフト処理の流れを示すフローチャートである。ステップS141〜S143では、上述のステップS131〜S133と同様の処理が行われる。ただし、カム軸210を変位させる方向が最小リフト処理と反対となる。また、経過時間カウンタのカウント数の閾値がAからBに変更されている。これは、最大リフト処理に要する時間が最小リフト処理に要する時間よりも長いからである。最大リフト処理に要する時間が長くなるのは、バルブスプリング151(図2)の反力Fnのカム軸210方向の成分Faxisによって、カム軸210の移動速度が遅くなるからである。
【0048】
ステップS144では、ECU10は、電動機駆動部227(図2)に保持電流出力指令を送る。保持電流出力指令とは、カム軸210の位置を保持するための保持電流を電動機駆動部227に流させるための指令である。保持電流を電動機駆動部227に流させるのは、バルブスプリング151の反力に起因する力Faxisによって、カム軸210が電動機221側に押し戻されないようにするためである。最大リフト処理が完了すると、ステップS150(図5)に処理が進む。
【0049】
ステップS150(図5)では、ECU10は、フェイルセーフ処理実行フラグをセットする。フェイルセーフ処理実行フラグとは、次のステップであるS200でフェイルセーフ処理を実行させるためのフラグである。ステップS200では、吸気流量制御処理が行われる。
【0050】
図8は、本発明の第1実施例における吸気流量制御処理の流れを示すフローチャートである。吸気流量制御処理とは、エンジン100(図1)の燃焼室内に流入する混合気の流量を制御する処理である。吸気流量制御処理は、ECU10が有する吸気流量マップ16を用いて行われる。
【0051】
図9は、第1実施例の吸気流量制御処理において使用される吸気流量マップ16の内容を示す説明図である。吸気流量マップ16は、スロットルバルブ111やアイドリング制御バルブ130Vの制御に使用されるマップである。
【0052】
吸気流量マップ16には、アイドリング時に於いてアイドリング制御バルブ130Vの制御に使用するマップであるIDLマップ16NIと、可変動弁機構200の正常時においてスロットルバルブ111の制御に使用するNDマップ16NDと、可変動弁機構200の異常時においてスロットルバルブ111の制御に使用するFDマップ16FDとを備えている。
【0053】
なお、アイドリング時には、可変動弁機構200が正常であるか異常であるかに拘わらず、同一のIDLマップ16NIが使用される。アイドリング時においては、前述のように可変動弁機構200が正常であるか異常であるかに拘わらず、バルブリフト量を最小値に設定することが可能だからである。
【0054】
ステップS210では、ECU10は、アクセル開度を入力する。アクセル開度とは、踏み込みによって傾けられたアクセルの角度(deg)である。ステップS220では、ECU10は、セットされたフェイルセーフ処理実行フラグが「ON」であるか否かを判断する。フェイルセーフ処理実行フラグが「OFF」の場合、すなわち可変動弁機構200が正常である場合には、以下のような処理が行われる。
【0055】
ステップS230では、ECU10は、アクセル開度非線形変換処理を行う。アクセル開度非線形変換処理とは、入力されたアクセル開度に応じて非線形スロットル開度を算出する処理である。非線形スロットル開度とは、スロットル開度の基準値となる値である。非線形スロットル開度の算出は、アクセル開度と非線形スロットル開度とを格納したマップ(図10)を利用して行われる。このマップは、可変動弁機構200の正常時においてスロットルバルブ111の制御に使用されるNDマップ16ND(図9)に格納されている。スロットル開度は、ステップS240で以下のようにして非線形スロットル開度から算出される。
【0056】
図11は、第1実施例におけるスロットル開度算出処理の流れを示すフローチャートである。ステップS241では、ECU10は、目標空気量を算出する。目標空気量の算出は、非線形スロットル開度と車速とに応じて行われる。ステップS242では、ECU10は、バルブリフト量の目標値である目標バルブリフト量を算出する。目標バルブリフト量は、目標空気量とエンジン回転数とに応じて算出される。目標バルブリフト量は、正常に作動している可変動弁機構200の目標値として使用される。
【0057】
ステップS243では、ECU10は、スロットル開度を算出する。スロットル開度は、目標バルブリフト量と同様に目標空気量とエンジン回転数とに応じて算出される。このように、バルブリフト系が正常である場合には、アクセル開度と車速とに適したバルブリフト量とスロットル開度とで内燃機関は運転されることになる。
【0058】
一方、セットされたフェイルセーフ処理実行フラグが「ON」である場合には、可変動弁機構200のフェイルに対応したフェイルセーフ処理を行うためにステップS250に進む(図8)。
【0059】
ステップS250では、ECU10は、フェイルセーフモード・アクセル開度非線形変換処理を行う。この変換処理は、入力されたアクセル開度に応じてスロットル開度を直接算出する処理である。この算出処理は、可変動弁機構200の異常時においてスロットルバルブ111の制御に使用されるFDマップ16FDを用いて行われる。FDマップ16FDは、バルブリフト量が最大値に設定されていることを前提としたマップである。
【0060】
このように、第1実施例では、可変動弁機構200の計測系に異常が生じた場合に対して、走行時にはバルブリフト量を大きくして安全に退避走行を可能とし、アイドリング時にはバルブリフト量を最小として燃費の劣化を抑制することができる。この結果、可変動弁機構200の計測系に異常が生じた場合における内燃機関の制御性能の劣化を抑制することができる。
【0061】
C.第2実施例におけるフェイルセーフ処理:
図12は、第2実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャートである。このフェイルセーフ処理は、アイドリング時における処理が第1実施例のフェイルセーフ処理(図5)と異なる。具体的には、第1実施例では、アイドリング時にはバルブリフト量を最小とする最小リフト処理が行われていたが、本実施例では、バルブリフト量を中間の位置に設定する中間リフト処理が行われる。
【0062】
アイドリング時にバルブリフト量を中間の位置に設定するのは、走行モードとアイドリングモードとの間の制御モードの切替に伴うエンジン100の吸気系統の特性の急激の変化を緩和するためである。特に、バルブリフト量の調整幅が大きなエンジン100においては、最大リフトから最小リフトへの不連続の切り替えが吸気系の特性の急激な変化を伴うことになる。この急激な特性の変化を小さくするために、本実施例では、アイドリング時のバルブリフト量を所定の中間の位置として最小位置から最大側に近づけている。
【0063】
所定の中間の位置の設定は、たとえば吸気系の急激な特性の変化に伴う出力の急激な変化と、切り替わり後の燃費とのトレードオフとして決定することができる。所定の中間の位置へのバルブリフト量の設定は、ステップS130aで行われる。ステップS130aでは、中間リフト処理が行われる。
【0064】
図13は、フェイルセーフ処理において行われる中間リフト処理の流れを示すフローチャートである。ステップS131a〜S133aでは、上述のステップS141〜S143と同一の処理が行われる。これにより、カム軸210がアクチュエータ220側に一度底付きして、カム軸210の軸方向の位置が明らかになる。これらの処理が完了したらカウンタをクリアする。
【0065】
ステップS134a〜S136aでは、ECU10は、カウンタがCの値を超えるまでリフト量戻し指示を行う。リフト量戻し指示とは、バルブリフト量を小さくするための所定の制御出力を電動機駆動部227に対して出力する操作であり、たとえば最小リフト指示と同一の指示であっても良い。これにより、バルブリフト量が最大と最小の間の所定の中間位置に設定される。この後に、カム軸210の位置を保持するための保持電流が電動機駆動部227に流され(ステップS137a)、吸気流量制御に使用されるマップがバルブリフト量が中間位置に設定されていることを前提としたマップに切り替えられる。
【0066】
図14は、第2実施例において使用される吸気流量マップ16aの内容を示す説明図である。吸気流量マップ16aは、異常時のアイドリングに於いてアイドリング制御バルブ130Vの制御に使用するマップであるFIDマップ16FIを備える点で第1実施例の吸気流量マップ16と異なる。FIDマップ16FIは、前述のようにバルブリフト量が中間位置に設定されていることを前提としたマップである。
【0067】
なお、フェイルセーフ処理が行われてバルブリフト量が中間位置あるいは最大位置に一度セットされると、カム軸210は、中間位置と最大位置との間を往復するように制御されることになる。
【0068】
このように、第2実施例では、所定の中間位置にバルブリフト量を設定することができるので、バルブリフト量の切り替わりに伴う出力の急激な変化とアイドリング時の燃費のバランスが図られた制御系を構成することができるという利点がある。
【0069】
D.第3実施例におけるフェイルセーフ処理:
図15は、第3実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャートである。このフェイルセーフ処理では、3つのバルブリフト量が設定できる点で上述の各実施例のフェイルセーフ処理と異なる。具体的には、たとえばアイドリング時に設定される最小リフト位置と、アクセル開度が比較的に小さい時に設定される中間リフト位置と、アクセル開度が比較的に大きい時に設定される最大リフト位置との3個所にバルブリフト量を設定可能である。
【0070】
バルブリフト量を3個所に設定可能としたのは、制御モードの切替に伴うエンジン100の吸気系統の特性の急激の変化を緩和するとともに、最小リフト位置でアイドリングを可能とするためである。
【0071】
図16は、第3実施例において使用される吸気流量マップ16bの内容を示す説明図である。吸気流量マップ16bは、異常時のアイドリングに於いてアイドリング制御バルブ130Vの制御に使用されるマップであるFIDマップ16FIの代わりに、異常時の低出力時に利用されるFLDマップ16FLDを備える点で吸気流量マップ16aと異なる。
【0072】
IDLマップ16FIが削除されているのは、アイドリングが最小リフト位置で行われるので、正常時のIDLマップ16NIがそのまま利用可能だからである。FLDマップ16FLDは、アクセル開度が所定の角度よりも小さいときに使用されるマップである。
【0073】
本実施例では、吸気流量マップ16bを用いて以下のようなフェイルセーフ処理を行うことができる。
(1)アクセルオフでは、最小バルブリフト位置でIDLマップ16NIを用いた内燃機関の制御が行われる。
(2)アクセルオン時において、アクセル開度が所定の角度よりも小さいときには、中間バルブリフト位置でFLDマップ16FLDを用いた内燃機関の制御が行われる。
(3)アクセルオン時において、アクセル開度が所定の角度以上のときには、最大バルブリフト位置でFDマップ16FDを用いた内燃機関の制御が行われる。
【0074】
このように、本実施例では、バルブリフト量が3個所に設定可能なので、バルブリフト量の設定変更に伴う制御系の急激な変化を抑制しつつ、バルブリフト・プロファイルの設定幅を大きくすることができる。この結果、可変動弁機構200の計測系に異常が生じた場合における内燃機関の制御性能の劣化をさらに抑制することができる。
【0075】
E.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0076】
E−1.上記各実施例では、バルブリフト量が設定可能な位置は、2個所ないし3個所であるが、たとえば4個所以上であっても良い。一般に、本発明において異常の検知に応じて行われる制御方法の変更は、予め定められた複数の角度のいずれかに作用角を設定する制御モードに切替可能であれば良い。
【0077】
E−2.上記各実施例では、ロータリエンコーダ222から継続して所定の時間パルスが入力されなかったことをもって異常が検知されるが、たとえばバルブ制御系が有する計測系が自己診断機能を有し、この自己診断機能で検出された異常の発生をECU10に知らせることによって異常を検知するようにしても良い。
【0078】
一般に、本発明で使用されるバルブ計測系異常検知部は、バルブ制御系が有する計測系の異常を検知できるものであれば良い。なお、前者の場合にはECU10がバルブ計測系異常検知部として機能し、後者の場合にはECU10とバルブ制御系が有する計測系とがバルブ計測系異常検知部として機能することになる。
【0079】
また、上記各実施例では、計測系にロータリエンコーダが用いられているが、たとえばリニアエンコーダを用いてカム軸の位置を計測するようにしても良い。
【0080】
E−3.上記各実施例では、アイドリング時にはバイパス管130が混合気の流路となっているが、バイパス管130を使用しない構成としても良い。この場合には、アイドリング時においてもスロットルバルブ111を使用して混合気の流量が制御されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例としての制御装置の構成を示す概念図。
【図2】可変動弁機構200の構造を示す説明図。
【図3】カム軸210が有するカム211を吸気バルブ153側から見た斜視図。
【図4】クランク角とバルブリフト量の関係を示す説明図。
【図5】第1実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャート。
【図6】フェイルセーフ処理において行われる最小リフト処理の流れを示すフローチャート。
【図7】フェイルセーフ処理において行われる最大リフト処理の流れを示すフローチャート。
【図8】第1実施例における吸気流量制御処理の流れを示すフローチャート。
【図9】第1実施例において使用される吸気流量マップ16の内容を示す説明図。
【図10】アクセル開度と非線形スロットル開度の関係を示すマップ。
【図11】第1実施例におけるスロットル開度算出処理の流れを示すフローチャート。
【図12】第2実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャート。
【図13】フェイルセーフ処理において行われる中間リフト処理の流れを示すフローチャート。
【図14】第2実施例において使用される吸気流量マップ16aの内容を示す説明図。
【図15】第3実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャート。
【図16】第3実施例において使用される吸気流量マップ16bの内容を示す説明図。
【符号の説明】
10…電子制御ユニット
12…バルブリフト量マップ
16、16a、16b…吸気流用マップ
225…軸受
100…ガソリンエンジン
102…点火プラグ
104…ノックセンサ
106…水温センサ
108…回転数センサ
109…アクセルセンサ
110…吸気管
111…スロットルバルブ
120…排気管
122…排気バルブ
124…触媒
130…バイパス管
151…バルブスプリング
152…バルブリフタ
153…吸気バルブ
156…カムフォロア
200…可変動弁機構
210…カム軸
211…カム
215…アタッチメント
220…アクチュエータ
221…電動機
222…ロータリエンコーダ
223…スライド部材
224…鋼球
226…出力軸
227…電動機駆動部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fail-safe process performed when an abnormality occurs in a control system of a variable valve mechanism.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for changing the opening / closing characteristics of an intake / exhaust valve (hereinafter, referred to as valve opening / closing characteristics) according to the operating state of an internal combustion engine has been known. This technique can efficiently operate an internal combustion engine in various situations by changing valve opening / closing characteristics such as valve opening / closing timing, valve opening period (so-called operating angle), and valve lift. For example, if the valve opening period is lengthened, high rotation and high output can be obtained, and if the valve opening period is shortened, low / medium speed torque can be increased.
[0003]
However, the variable valve mechanism for changing the valve opening / closing characteristics may also be abnormal.
[0004]
The following is disclosed as a technique relating to processing for an abnormality of the variable valve mechanism (hereinafter, referred to as fail-safe processing). Patent Literature 1 discloses a fail-safe process for fixing a variable valve mechanism at a position where the operating angle of the variable valve mechanism is the smallest. Patent Literature 2 discloses a fail-safe process for preventing an imbalance that occurs when only one of the mechanisms causes an abnormality in a V-type engine or a horizontally opposed engine having two variable valve mechanisms. . Patent Literature 3 discloses a fail-safe process that stops the operation of the variable valve mechanism and limits the engine speed.
[Patent Document 1] Japanese Patent No. 2817055
[Patent Document 2] Japanese Patent No. 2862973
[Patent Document 3] JP-A-63-1727
[Patent Document 4] JP-A-13-254637
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional fail-safe processing, even if the drive system of the variable valve operating function is normal, the entire variable valve operating mechanism has to be stopped only by the abnormality of the measurement system of the variable valve operating function. . As a result, the control performance of the internal combustion engine may be significantly deteriorated only by the abnormality of the measurement system of the variable valve operating function.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and in an internal combustion engine having a variable valve mechanism, suppresses deterioration of control performance of the internal combustion engine when an abnormality occurs in a measurement system of the variable valve mechanism. The purpose is to provide the technology for doing.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
In order to solve the above problems, the present invention is a control device for controlling an internal combustion engine,
A valve control system for controlling a valve adjustment mechanism capable of arbitrarily adjusting a working angle, which is at least a valve opening period of a valve of the internal combustion engine, with a predetermined width;
A valve measurement system abnormality detection unit that detects an abnormality of the measurement system that the valve control system has,
With
The valve control system can switch to a control mode in which the operating angle is set to one of a plurality of predetermined angles in response to the detection of the abnormality.
[0008]
According to the control device of the present invention, it is possible to switch to the control mode in which the operating angle is set to only a plurality of predetermined angles according to the determination that the measurement system included in the valve control system is abnormal. The control performance of the internal combustion engine can be suppressed from deteriorating as compared with the fail-safe processing method in which the variable valve mechanism is stopped when an abnormality occurs in the measurement system of the mechanism.
[0009]
In the above control device,
The control device has an idling mode that is a control mode for idling, and a traveling mode that is a control mode for traveling,
The valve control system, when the abnormality is detected, according to the switching of the control mode, any one of a plurality of angles including the working angle for the idling mode and the working angle for the traveling mode Crab control to set the working angle,
It is preferable that the operating angle for the traveling mode is a maximum value of the predetermined width.
[0010]
With this configuration, a large operating angle can be obtained in the traveling mode in which a large output may be desired, so that the evacuation operation can be performed safely.
[0011]
In the above control device,
A throttle valve control system for controlling a throttle valve that adjusts an intake flow rate flowing into a combustion chamber of the internal combustion engine,
The valve control system, when the abnormality is detected, according to the switching of the control mode, when the control device is performing the control in the traveling mode, the valve operating angle is set to the maximum value, the When the control device is performing control in the idling mode, the working angle is set to an intermediate value smaller by a predetermined value than the maximum value,
The throttle valve control system, when the abnormality is detected, when the control device is performing control in the traveling mode, the intake air for traveling on the assumption that the operating angle is set to the maximum value. Preferably, the flow rate is controlled, and when the control device is performing control in the idling mode, the intake flow rate for idling is controlled on the assumption that the operating angle is set to the intermediate value.
[0012]
This makes it possible to reduce a sudden change in the characteristics of the intake system of the internal combustion engine due to the switching of the operating angle.
[0013]
In the above control device,
The valve control system can set the operating angle to the maximum value by outputting a control output for increasing the operating angle to the valve adjusting mechanism for a first time that is predetermined. On the other hand, it is possible to set the operating angle to the intermediate value by outputting a control output for reducing the operating angle to the valve adjusting mechanism for a second time that is predetermined.
The first time is a time longer than the time during which the operating angle can be changed from the minimum state to the maximum state by a certain amount,
It is preferable that the second time is a time shorter than the time during which the operating angle can be changed from the maximum state to the minimum state by a certain amount.
[0014]
In this case, the present invention can be easily applied simply by adding a function of measuring the output time of the predetermined control output.
[0015]
In the above control device,
The valve control system, when the abnormality is detected, according to the switching of the control mode, when the control device is performing the control in the traveling mode, the valve operating angle is set to the maximum value, the When the control device is performing control in the idling mode, the working angle is set to a minimum value obtained by the valve adjustment mechanism,
The throttle valve control system, when the abnormality is detected, when the control device is performing control in the traveling mode, the intake air for traveling on the assumption that the operating angle is set to the maximum value. The flow rate may be controlled, and when the control device is performing control in the idling mode, the intake flow rate for idling may be controlled on the assumption that the operating angle is set to the minimum value.
[0016]
In the above control device,
The valve adjustment mechanism,
A camshaft having a three-dimensional cam whose shape is set so that the working angle can be changed according to the displacement in the axial direction,
An electric motor that displaces the camshaft in the axial direction according to a control output from the valve control system;
A valve spring for biasing the valve in the valve closing direction;
With
The camshaft may be configured to open the valve against the valve spring by pressing the valve according to the rotation of the camshaft.
[0017]
In many cases, a motor-driven actuator is more reliable than a hydraulic actuator or other actuators, so when using a variable valve mechanism that uses a motor-driven actuator, the fail-safe processing according to the present invention can be particularly effective. High in nature.
[0018]
Note that the present invention can be realized in various aspects. For example, a control device or a control method of an internal combustion engine, a computer program for realizing the functions of the control device or the control method, and a recording of the computer program Recording medium, a data signal including the computer program and embodied in a carrier wave, and the like.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Device configuration:
B. Fail-safe processing in the first embodiment:
C. Fail-safe processing in the second embodiment:
D. Fail-safe processing in the third embodiment:
E. FIG. Modification:
[0020]
A. Device configuration:
FIG. 1 shows a configuration of a control device as one embodiment of the present invention. This control device is configured as a device that controls a
[0021]
The intake and exhaust strokes of the
[0022]
The operation of the
[0023]
An unillustrated memory of the
[0024]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the structure of the
[0025]
The
[0026]
Screws are formed on the inner periphery of the
[0027]
The
[0028]
FIG. 3 is a perspective view of the
[0029]
The rotation of the
[0030]
The
[0031]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the crank angle and the valve lift. As can be seen from FIG. 4, while the valve lift of the
[0032]
Specifically, the profile at the time of the minimum lift is obtained when the
[0033]
The axial position of the
[0034]
The
(1) The pulse from the
(2) The measured angle which is the rotation angle of the
(3) In accordance with the difference between the target angle and the measurement angle, the
(4) The
As described above, in the present embodiment, a feedback control system using the angle measured by the
[0035]
On the other hand, the
[0036]
The term “throttle valve control system” in the claims means a control system that controls the
[0037]
As described above, the internal combustion engine of the present embodiment is configured so that control suitable for the operating state can be performed by controlling the valve operating angle and the intake air flow rate. In this specification, the terms of setting, adjusting, and switching of the valve lift amount mean setting, adjusting, and switching of the profile of the valve lift, and setting, adjusting, and switching of the operating angle. I have.
[0038]
B. Fail-safe processing in the first embodiment:
FIG. 5 is a flowchart illustrating the flow of the fail-safe process in the first embodiment. This fail-safe process is a process on the assumption that the
[0039]
In step S110, ECU 10 (FIG. 1) detects an abnormality of
[0040]
In step S120, the
[0041]
If the control mode of the internal combustion engine is the idling mode, the process proceeds to step S130. If the control mode of the internal combustion engine is the running mode, the process proceeds to step S140 described below. The running mode means a control mode other than the idling mode.
[0042]
In step S130, the
[0043]
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the minimum lift process performed in the fail-safe process. In step S131, the
[0044]
In step S132, the elapsed time counter (not shown) of the
[0045]
Specifically, for example, when the control system for controlling the valve lift is operating with a clock having a cycle of 0.001 seconds, the predetermined time during which the valve lift can be changed from the maximum state to the minimum state is zero. Suppose that the constant time is 0.02 seconds. In this case, the predetermined value A is set to 119, and the control output is stopped when the count reaches 120 times.
[0046]
On the other hand, when the control mode of the internal combustion engine is the running mode (the control mode other than the idling mode) (FIG. 5), the maximum lift process is performed. The maximum lift process is a process in which the
[0047]
FIG. 7 is a flowchart illustrating the flow of the maximum lift process performed in the fail-safe process. In steps S141 to S143, the same processing as in steps S131 to S133 described above is performed. However, the direction in which the
[0048]
In step S144, the
[0049]
In step S150 (FIG. 5), the
[0050]
FIG. 8 is a flowchart illustrating the flow of the intake air flow control process according to the first embodiment of the present invention. The intake flow rate control process is a process for controlling the flow rate of the air-fuel mixture flowing into the combustion chamber of the engine 100 (FIG. 1). The intake flow control process is performed using an
[0051]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the contents of the intake
[0052]
The
[0053]
During idling, the same IDL map 16NI is used regardless of whether the
[0054]
In step S210, the
[0055]
In step S230, the
[0056]
FIG. 11 is a flowchart illustrating the flow of the throttle opening calculation process in the first embodiment. In step S241, the
[0057]
In step S243, the
[0058]
On the other hand, if the set fail-safe process execution flag is “ON”, the process proceeds to step S250 to perform the fail-safe process corresponding to the failure of the variable valve mechanism 200 (FIG. 8).
[0059]
In step S250, the
[0060]
As described above, in the first embodiment, in the case where an abnormality occurs in the measurement system of the
[0061]
C. Fail-safe processing in the second embodiment:
FIG. 12 is a flowchart illustrating the flow of the fail-safe process according to the second embodiment. This fail-safe processing differs from the fail-safe processing of the first embodiment (FIG. 5) in the processing at the time of idling. Specifically, in the first embodiment, the minimum lift processing for minimizing the valve lift amount is performed at the time of idling, but in the present embodiment, the intermediate lift processing for setting the valve lift amount to an intermediate position is performed. Be done.
[0062]
The reason why the valve lift amount is set to the intermediate position during idling is to alleviate a sudden change in the characteristics of the intake system of the
[0063]
The setting of the predetermined intermediate position can be determined, for example, as a trade-off between a rapid change in output due to a sudden change in characteristics of the intake system and fuel efficiency after switching. The setting of the valve lift amount to a predetermined intermediate position is performed in step S130a. In step S130a, an intermediate lift process is performed.
[0064]
FIG. 13 is a flowchart illustrating the flow of the intermediate lift process performed in the fail-safe process. In steps S131a to S133a, the same processing as in steps S141 to S143 described above is performed. Thereby, the
[0065]
In steps S134a to S136a, the
[0066]
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the contents of the intake
[0067]
It should be noted that once the valve lift amount is set to the intermediate position or the maximum position once the fail-safe process is performed, the
[0068]
As described above, in the second embodiment, since the valve lift can be set at the predetermined intermediate position, the control that balances the rapid change of the output with the switching of the valve lift and the fuel efficiency at the time of idling is achieved. There is an advantage that the system can be configured.
[0069]
D. Fail-safe processing in the third embodiment:
FIG. 15 is a flowchart illustrating the flow of the fail-safe process according to the third embodiment. This fail-safe process differs from the fail-safe processes of the above-described embodiments in that three valve lift amounts can be set. Specifically, for example, a minimum lift position set when idling, an intermediate lift position set when the accelerator opening is relatively small, and a maximum lift position set when the accelerator opening is relatively large. The valve lift can be set in three places.
[0070]
The reason why the valve lift amount can be set at three positions is to alleviate a sudden change in the characteristics of the intake system of the
[0071]
FIG. 16 is an explanatory diagram showing the contents of the intake
[0072]
The IDL map 16FI is deleted because idling is performed at the minimum lift position, and the normal IDL map 16NI can be used as it is. The FLD map 16FLD is a map used when the accelerator opening is smaller than a predetermined angle.
[0073]
In the present embodiment, the following fail-safe processing can be performed using the intake
(1) With the accelerator off, control of the internal combustion engine using the IDL map 16NI is performed at the minimum valve lift position.
(2) When the accelerator is turned on and the accelerator opening is smaller than the predetermined angle, the control of the internal combustion engine using the FLD map 16FLD is performed at the intermediate valve lift position.
(3) When the accelerator is turned on and the accelerator opening is equal to or larger than a predetermined angle, the internal combustion engine is controlled using the FD map 16FD at the maximum valve lift position.
[0074]
As described above, in this embodiment, the valve lift amount can be set at three positions. Therefore, it is possible to increase the setting range of the valve lift profile while suppressing a sudden change in the control system due to the change in the setting of the valve lift amount. Can be. As a result, it is possible to further suppress deterioration of the control performance of the internal combustion engine when an abnormality occurs in the measurement system of the
[0075]
E. FIG. Modification:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, but can be implemented in various modes without departing from the gist of the invention, and for example, the following modifications are possible.
[0076]
E-1. In each of the above embodiments, the number of positions where the valve lift can be set is two or three, but may be four or more, for example. In general, the change in the control method performed in response to the detection of an abnormality in the present invention may be any as long as it can be switched to a control mode in which the operating angle is set to any one of a plurality of predetermined angles.
[0077]
E-2. In each of the above embodiments, an abnormality is detected when a pulse is not continuously input from the
[0078]
Generally, the valve measurement system abnormality detection unit used in the present invention may be any unit that can detect abnormality of the measurement system of the valve control system. In the former case, the
[0079]
Further, in each of the above embodiments, the rotary encoder is used for the measurement system. However, the position of the camshaft may be measured using, for example, a linear encoder.
[0080]
E-3. In each of the above embodiments, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a control device as an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory view showing the structure of a
FIG. 3 is a perspective view of a
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a crank angle and a valve lift amount.
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of a fail-safe process in the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of a minimum lift process performed in the fail-safe process.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a flow of a maximum lift process performed in the fail-safe process.
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of an intake flow rate control process in the first embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the contents of an intake
FIG. 10 is a map showing a relationship between an accelerator opening and a non-linear throttle opening.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a flow of a throttle opening calculation process in the first embodiment.
FIG. 12 is a flowchart illustrating the flow of a fail-safe process according to the second embodiment.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a flow of an intermediate lift process performed in the fail-safe process.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the contents of an intake
FIG. 15 is a flowchart illustrating the flow of a fail-safe process according to the third embodiment.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing the contents of an intake
[Explanation of symbols]
10. Electronic control unit
12: Valve lift map
16, 16a, 16b ... intake flow map
225 ... Bearing
100 ... gasoline engine
102: Spark plug
104… knock sensor
106 ... Water temperature sensor
108 ... rotation speed sensor
109 ... Accelerator sensor
110 ... intake pipe
111 ... Throttle valve
120 ... exhaust pipe
122 ... Exhaust valve
124 ... catalyst
130 ... bypass pipe
151: Valve spring
152: Valve lifter
153 ... intake valve
156 ... Cam follower
200 ... Variable valve mechanism
210 ... Cam shaft
211 ... Cam
215… Attachment
220 ... actuator
221 ... Electric motor
222 ... Rotary encoder
223 ... Slide member
224 ... Steel ball
226 ... Output shaft
227 ... motor drive unit
Claims (6)
前記内燃機関が有するバルブの少なくとも開弁期間である作用角を所定の幅で任意に調整可能なバルブ調整機構を制御するバルブ制御系と、
前記バルブ制御系が有する計測系の異常を検知するバルブ計測系異常検知部と、
を備え、
前記バルブ制御系は、前記異常の検知に応じて、予め定められた複数の角度のいずれかに前記作用角を設定する制御モードに切替可能であることを特徴とする、内燃機関の制御装置。A control device for controlling an internal combustion engine,
A valve control system for controlling a valve adjustment mechanism capable of arbitrarily adjusting a working angle, which is at least a valve opening period of a valve of the internal combustion engine, with a predetermined width;
A valve measurement system abnormality detection unit that detects an abnormality of the measurement system that the valve control system has,
With
The control device for an internal combustion engine, wherein the valve control system is capable of switching to a control mode in which the operating angle is set to one of a plurality of predetermined angles in response to the detection of the abnormality.
前記制御装置は、アイドリング用の制御モードであるアイドリングモードと、走行用の制御モードである走行モードとを有し、
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合には、前記制御モードの切替に応じて、前記アイドリングモード用の作用角と、前記走行モード用の作用角と、を含む複数の角度のいずれかに前記作用角を設定する制御を行い、
前記走行モード用の作用角は、前記所定の幅のうちの最大値である、内燃機関の制御装置。The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The control device has an idling mode that is a control mode for idling, and a traveling mode that is a control mode for traveling,
The valve control system, when the abnormality is detected, according to the switching of the control mode, any one of a plurality of angles including the working angle for the idling mode and the working angle for the traveling mode Crab control to set the working angle,
The control device for an internal combustion engine, wherein the operating angle for the traveling mode is a maximum value of the predetermined width.
前記内燃機関が有する燃焼室内に流入する吸気流量を調整するスロットルバルブを制御するためのスロットルバルブ制御系を備え、
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御モードの切替に応じて、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値に設定し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値よりも所定の値だけ小さい中間値に設定し、
前記スロットルバルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角が前記最大値に設定されたことを前提として走行のための吸気流量を制御し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角が前記中間値に設定されたことを前提としてアイドリングのための吸気流量を制御する、内燃機関の制御装置。The control device for an internal combustion engine according to claim 2, further comprising:
A throttle valve control system for controlling a throttle valve that adjusts an intake flow rate flowing into a combustion chamber of the internal combustion engine,
The valve control system, when the abnormality is detected, according to the switching of the control mode, when the control device is performing the control in the traveling mode, the valve operating angle is set to the maximum value, the When the control device is performing control in the idling mode, the working angle is set to an intermediate value smaller by a predetermined value than the maximum value,
The throttle valve control system, when the abnormality is detected, when the control device is performing control in the traveling mode, the intake air for traveling on the assumption that the operating angle is set to the maximum value. A control device for an internal combustion engine that controls a flow rate and controls an intake flow rate for idling on the assumption that the operating angle is set to the intermediate value when the control device is performing control in the idling mode.
前記バルブ制御系は、前記作用角を大きくするための制御出力を、前記バルブ調整機構に予め定められた第1の時間だけ出力することにより前記作用角を前記最大値に設定することが可能であり、一方、前記作用角を小さくするための制御出力を、前記バルブ調整機構に予め定められた第2の時間だけ出力することにより前記作用角を前記中間値に設定することが可能であり、
前記第1の時間は、前記作用角を最小の状態から最大の状態に変更可能な時間より一定量長い時間であり、
前記第2の時間は、前記作用角を最大の状態から最小の状態に変更可能な時間より一定量短い時間である、内燃機関の制御装置。The control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein
The valve control system can set the operating angle to the maximum value by outputting a control output for increasing the operating angle to the valve adjusting mechanism for a first time that is predetermined. On the other hand, it is possible to set the operating angle to the intermediate value by outputting a control output for reducing the operating angle to the valve adjusting mechanism for a second time that is predetermined.
The first time is a time longer than the time during which the operating angle can be changed from the minimum state to the maximum state by a certain amount,
The control device for an internal combustion engine, wherein the second time is a time shorter than the time during which the operating angle can be changed from the maximum state to the minimum state by a fixed amount.
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御モードの切替に応じて、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値に設定し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角を前記バルブ調整機構で得られる最小値に設定し、
前記スロットルバルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角が前記最大値に設定されたことを前提として走行のための吸気流量を制御し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角が前記最小値に設定されたことを前提としてアイドリングのための吸気流量を制御する、内燃機関の制御装置。The internal combustion engine control device according to claim 2,
The valve control system, when the abnormality is detected, according to the switching of the control mode, when the control device is performing the control in the traveling mode, the valve operating angle is set to the maximum value, the When the control device is performing control in the idling mode, the working angle is set to a minimum value obtained by the valve adjustment mechanism,
The throttle valve control system, when the abnormality is detected, when the control device is performing control in the traveling mode, the intake air for traveling on the assumption that the operating angle is set to the maximum value. A control device for an internal combustion engine that controls a flow rate and controls an intake flow rate for idling on the assumption that the operating angle is set to the minimum value when the control device is performing control in the idling mode.
前記バルブ調整機構は、
軸方向への変位に応じて作用角が変更できるように形状が設定された三次元カムを有するカム軸と、
前記バルブ制御系からの制御出力に応じて前記カム軸を軸方向へ変位させる電動機と、
バルブを閉弁方向へ付勢するバルブスプリングと、
を備え、
前記カム軸は、前記カム軸の回転に応じて、前記バルブを押圧することにより前記バルブスプリングに抗して前記バルブを開弁させるように構成されている、内燃機関の制御装置。The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
The valve adjustment mechanism,
A camshaft having a three-dimensional cam whose shape is set so that the working angle can be changed according to the displacement in the axial direction,
An electric motor that displaces the camshaft in the axial direction according to a control output from the valve control system;
A valve spring for biasing the valve in the valve closing direction;
With
The control device for an internal combustion engine, wherein the camshaft is configured to open the valve against the valve spring by pressing the valve according to the rotation of the camshaft.
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---|---|---|---|---|
JP2008208780A (en) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Hitachi Ltd | Variable valve operating device for internal combustion engine |
JP2009250029A (en) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Honda Motor Co Ltd | Control device of internal combustion engine |
CN107559093B (en) * | 2016-06-30 | 2021-05-11 | 现代凯菲克株式会杜 | Continuously variable valve duration system and method of operation thereof |
-
2002
- 2002-12-02 JP JP2002349741A patent/JP2004183526A/en active Pending
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