(57)【要約】【課題】無端伝達部材の伸び量の推定精度を向上することを目的とする。【解決手段】内燃機関の制御装置は、クランク軸と、カム軸と、前記クランク軸の回転を前記カム軸に伝達する無端伝達部材と、前記クランク軸の回転位相を表す第１位相を検出するクランク角センサと、前記カム軸の回転位相を表す第２位相を検出するカム角センサと、を含む内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記第１位相と前記第２位相の位相差で表された前記無端伝達部材の第１伸び量全体に対して第１平準化処理を実行し、前記第１平準化処理の処理結果から前記無端伝達部材の伸びの特性に変化が現れた時期を特定し、前記時期より前の伸び量を表す前伸び量に対し第２平準化処理を実行し、前記時期より後の伸び量を表す後伸び量に対し前記第２平準化処理より前記第１伸び量が有する変動幅の許容を抑えた第３平準化処理を実行して前記無端伝達部材の第２伸び量を推定する。【選択図】図１
2020090950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸と、カム軸と、前記クランク軸の回転を前記カム軸に伝達する無端伝達部材と、前記クランク軸の回転位相を表す第１の位相を検出するクランク角センサと、前記カム軸の回転位相を表す第２の位相を検出するカム角センサと、を含む内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記第１の位相と前記第２の位相の位相差で表された前記無端伝達部材の第１の伸び量全体に対して第１の平準化処理を実行し、前記第１の平準化処理の処理結果から前記無端伝達部材の伸びの特性に変化が現れた時期を特定し、前記時期より前の伸び量を表す前伸び量に対し第２の平準化処理を実行し、前記時期より後の伸び量を表す後伸び量に対し前記第２の平準化処理より前記第１の伸び量が有する変動幅の許容を抑えた第３の平準化処理を実行して前記無端伝達部材の第２の伸び量を推定する、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を制御する制御装置において、カム角センサから出力されるカム角信号とクランク角センサから出力されるクランク角信号を利用して、タイミングチェーンが伸びていると推定する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、クランク角及びカム角の検出結果から、タイミングチェーンの伸びによるクランク軸に対するカム軸の回転位相のずれを１０ｄｅｇ単位で判定できる技術も知られている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０４０７８０号公報
【特許文献２】特開２００２−３０９９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、タイミングチェーンの伸びによりクランク軸に対するカム軸の回転位相のずれ（以下、位相差という。）を判定することができ、また、この位相差を１０ｄｅｇ単位で判定することもできる。このように、タイミングチェーンの伸びとカムシャフトの位相差との間には相関関係があることから、位相差をタイミングチェーンの伸び量として表すこともできる。
【０００５】
ここで、クランク角及びカム角の検出段階における検出結果はいずれも変動幅（具体的にはばらつき）を含むため、各検出結果に基づいて算出した位相差も変動幅を含む可能性がある。したがって、このような位相差で表したタイミングチェーンの伸び量も変動幅を含むため、安定した伸び量を確保するためには、伸び量に対してなまし処理などの平準化処理を適用することが好ましい。
【０００６】
しかしながら、クランク軸の回転をカム軸に伝達するタイミングチェーンなどの無端伝達部材では、車両の走行距離が少ない初期時の伸びの特性（例えば伸びの速度など）とその初期時を経過した後の伸びの特性が傾向的に相違する。このため、変動幅を含む伸び量に対し単純に平準化処理を適用しても、無端伝達部材の伸び量を精度良く推定できないおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明では、無端伝達部材の伸び量の推定精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、クランク軸と、カム軸と、前記クランク軸の回転を前記カム軸に伝達する無端伝達部材と、前記クランク軸の回転位相を表す第１の位相を検出するクランク角センサと、前記カム軸の回転位相を表す第２の位相を検出するカム角センサと、を含む内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記第１の位相と前記第２の位相の位相差で表された前記無端伝達部材の第１の伸び量全体に対して第１の平準化処理を実行し、前記第１の平準化処理の処理結果から前記無端伝達部材の伸びの特性に変化が現れた時期を特定し、前記時期より前の伸び量を表す前伸び量に対し第２の平準化処理を実行し、前記時期より後の伸び量を表す後伸び量に対し前記第２の平準化処理より前記第１の伸び量が有する変動幅の許容を抑えた第３の平準化処理を実行して前記無端伝達部材の第２の伸び量を推定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無端伝達部材の伸び量の推定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は内燃機関システムの一例である。
【図２】図２はＥＣＵの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は走行距離とタイミングチェーンの伸び量の関係を表すグラフの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。尚、以下では、タイミングチェーンを無端伝達部材の一例として説明するが、クランク軸（以下、クランクシャフトという。）の回転をカム軸（以下、カムシャフトという。）に伝達できればタイミングチェーンに限定されず、例えば、タイミングベルトなどであってもよい。
【００１２】
図１は内燃機関システム５０の一例である。図１に示すように、内燃機関システム５０は内燃機関４０を備えている。内燃機関４０の燃焼室１には、吸気通路２と排気通路３とが接続されている。燃焼室１と吸気通路２との間には吸気バルブ４が設けられている。燃焼室１と排気通路３との間には排気バルブ５が設けられている。吸気バルブ４及び排気バルブ５はそれぞれバルブスプリング６，７によって閉弁方向に常時付勢されている。
【００１３】
内燃機関４０には、吸気バルブ４を押し下げて開閉駆動するための吸気カム８を有する吸気カムシャフト９が設けられている。また、内燃機関４０には、排気バルブ５を押し下げて開閉駆動するための排気カム１０を有する排気カムシャフト１１が設けられている。このように、内燃機関４０は吸気カムシャフト９及び排気カムシャフト１１を含んでいる。
【００１４】
吸気カムシャフト９の一端には、吸気バルブ４のバルブタイミングを変更する油圧式のＶＶＴ（Variable Valve Timing：可変バルブタイミング）機構１００が設けられている。ＶＶＴ機構１００は、このＶＶＴ機構１００に対するオイルの給排態様を調節するＯＣＶ（Oil Control Valve：オイルコントロールバルブ）１０１を有している。ＶＶＴ機構１００には、外周にスプロケット１０２が形成されたハウジング１０３が設けられている。
【００１５】
また、排気カムシャフト１１の一端には、排気バルブ５のバルブタイミングを変更する油圧式のＶＶＴ機構２００が設けられている。ＶＶＴ機構２００は、このＶＶＴ機構２００に対するオイルの給排態様を調節するＯＣＶ２０１を有している。ＶＶＴ機構２００には、外周にスプロケット１２が形成されたハウジング２０３が設けられている。
【００１６】
ハウジング１０３のスプロケット１０２、ハウジング２０３のスプロケット１２、クランクシャフト１３に取り付けられたスプロケット１４にはタイミングチェーン１５がそれぞれ巻き架けられている。したがって、内燃機関４０はクランクシャフト１３及びタイミングチェーン１５を含んでいる。クランクシャフト１３が回転すると、クランクシャフト１３の回転に同期して吸気カムシャフト９及び排気カムシャフト１１が回転する。これにより、吸気バルブ４及び排気バルブ５がそれぞれ吸気カム８及び排気カム１０によって押し下げられて開閉駆動される。
【００１７】
また、クランクシャフト１３は、タイミングベルト１６を介してオイルポンプ１８と連結されている。オイルポンプ１８は、クランクシャフト１３の回転に伴い駆動され、オイルパン２０に貯留されたオイルを汲み上げてＯＣＶ１０１，２０１を通じてＶＶＴ機構１００，２００に供給する。
【００１８】
内燃機関システム５０は内燃機関４０を制御する制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）２２を備えている。ＥＣＵ２２には内燃機関４０に設けられたセンサ類が検出した信号が入力される。センサ類としては、例えば、クランクシャフト１３の回転位相を表す第１の位相を検出するためのクランク角センサ２３、吸気カムシャフト９の回転位相を表す第２の位相を検出するための吸気カム角センサ２４、及び排気カムシャフト１１の回転位相を表す第３の位相を検出するための排気カム角センサ２５等がある。すなわち、内燃機関４０はクランク角センサ２３、吸気カム角センサ２４、及び排気カム角センサ２５等を含んでいる。ＥＣＵ２２は、第１の位相、第２の位相、及び第３の位相に基づいてＯＣＶ１０１，２０１を制御し、機関運転時における吸気バルブ４のバルブタイミング制御や排気バルブ５のバルブタイミング制御を実行する。その他、内燃機関４０の停止操作後に位相合わせ処理を実行する等、各種の制御を実行する。
【００１９】
次に、図２及び図３を参照して、ＥＣＵ２２が実行する処理について説明する。
【００２０】
図２はＥＣＵ２２の動作の一例を示すフローチャートである。図３は走行距離とタイミングチェーン１５の伸び量の関係を表すグラフの一例である。ＥＣＵ２２は図２に示すフローチャートに従った処理を定期的に実行してもよいし、非定期的に実行してもよい。例えば、ＥＣＵ２２は内燃機関４０の稼働中にタイミングチェーン１５の伸び量が所定値以上になったと判断した時点で処理を実行してもよいし、所定の走行距離に到達する度に処理を実行してもよい。
【００２１】
まず、上述した第１の位相、第２の位相、及び第３の位相がＥＣＵ２２に入力されると、ＥＣＵ２２はタイミングチェーン１５の第１の伸び量を算出する（ステップＳ１０１）。例えば、ＥＣＵ２２は第１の位相と第２の位相の位相差を算出し、算出した位相差を第１の伸び量として決定する。ＥＣＵ２２は第２の位相に代えて第１の位相と第３の位相の位相差を算出し、算出した位相差を第１の伸び量として決定してもよい。検出段階における第１の位相、第２の位相、及び第３の位相はいずれも変動幅を含んでいる。変動幅は具体的にはばらつきである。このため、ＥＣＵ２２が例えば第１の位相と第２の位相の位相差を算出し、算出した位相差を第１の伸び量として決定した場合、図３に示すように、変動幅を含む第１の伸び量を表すグラフＧ１が出力される。特に、図３に示すように、車両の走行距離が少ない初期時におけるグラフＧ１の伸びの特性（例えば伸びの速度など）とその初期時を経過した後のグラフＧ１の伸びの特性が傾向的に相違する。
【００２２】
尚、ＥＣＵ２２は、第２の位相及び第３の位相がともに第１の位相によって示される気筒（シリンダ）の排気上死点から遅角した方向にずれていると判断した場合に、タイミングチェーン１５が伸びていると推定することもできる。
【００２３】
ＥＣＵ２２は第１の伸び量を推定すると、次いで、第１の伸び量全体に対して平準化処理を実行する（ステップＳ１０２）。これにより、図３に示すように、グラフＧ１から平準化処理の処理結果を表すグラフＧ２が出力される。平準化処理としては、上述したなまし処理の他に、例えば移動平均処理などがある。このように、変動幅を含むグラフＧ１に対し単純に平準化処理を適用しても、グラフＧ２で示されるように、グラフＧ１が有する初期時の特性と初期時を経過した後の特性を精度良く抽出されず、グラフＧ２の形状とグラフＧ１の形状は乖離する。このように、第１の伸び量を表すグラフＧ１に対し単純に平準化処理を適用しても、タイミングチェーン１５の伸び量を精度良く推定できない可能性がある。
【００２４】
そこで、ＥＣＵ２２は、平準化処理を実行した後、安定開始時期を特定する（ステップＳ１０３）。安定開始時期は第１の伸び量を表すグラフＧ１の伸びの特性が安定し始めた時期である。例えば、走行距離が少ない初期時におけるグラフＧ１は急峻に上昇するため、このような初期時までのグラフＧ１に対し平準化処理を実行すると、ＥＣＵ２２はグラフＧ１の形状に近いグラフＧ２を取得することができる。しかしながら、この場合、ＥＣＵ２２は初期時までの特性しか抽出できず、処理結果を表すグラフＧ２に特性の変化が現れない可能性がある。
【００２５】
一方、初期時を経過した後のグラフＧ１は緩慢に上昇するため、このような初期時を経過した後までのグラフＧ１に対し平準化処理を実行すると、図３に示すように、ＥＣＵ２２はグラフＧ１の形状から乖離したグラフＧ２を取得する。このように、ＥＣＵ２２は初期時の特性と初期時を経過した後の特性を抽出し、抽出した２つの特性を含むグラフＧ２を取得することができる。
【００２６】
そして、ＥＣＵ２２はグラフＧ２の一定期間の傾きを走行距離が少ない初期時から継続的に一定の間隔で複数回に渡って算出し、算出した傾きが所定値以下となったと判断すると、その傾きを算出した時期を安定開始時期として特定する。すなわち、走行距離が少ない初期時から走行距離が増加するに従ってグラフＧ２の傾きは倒伏し、倒伏した傾きが所定の傾きとなったときをＥＣＵ２２は安定開始時期として特定する。したがって、ＥＣＵ２２が安定開始時期を特定する際に使用する所定値は伸び量の安定を判断するための値になる。尚、所定値は設計や実験などによって適宜定めればよい。このように、ステップＳ１０３の処理によって、第１の伸び量を表すグラフＧ１の伸びの特性に変化が現れた時期を特定することができる。
【００２７】
ＥＣＵ２２は、安定開始時期を特定すると、次いで、第２の伸び量を推定する（ステップＳ１０４）。第２の伸び量は、変動幅を含む第１の伸び量を、安定開始時期前後に分けて平準化し、変動幅を除外した伸び量である。より詳しくは、ＥＣＵ２２は、特定した安定開始時期に基づいて、その安定開始時期より前のグラフＧ１を表す前伸び量に対し平準化処理を実行し、その安定開始時期より後のグラフＧ１を表す後伸び量に対し、前伸び量に対して実行した平準化処理より第１の伸び量が有する変動幅の許容を抑えた平準化処理を実行して、タイミングチェーン１５の第２の伸び量を推定する。
【００２８】
例えば、ＥＣＵ２２が平準化処理としてなまし処理を実行する場合、ＥＣＵ２２は後伸び量に対するなまし係数を前伸び量に対するなまし係数より小さくする。また、ＥＣＵ２２が平準化処理として移動平均処理を実行する場合、ＥＣＵ２２は後伸び量に対する移動平均区間を前伸び量に対する移動平均区間より大きくする。これにより、図３に示すように、ＥＣＵ２２はグラフＧ１が含む前伸び量と後伸び量のそれぞれを精度良く推定した第２の伸び量を表すグラフＧ３を取得することができる。このように、ＥＣＵ２２はグラフＧ１の形状と近似したグラフＧ３を再現することができる。尚、前伸び量に対して実行する平準化処理と上述した第１の伸び量全体に対して実行する平準化処理は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２９】
ＥＣＵ２２は第２の伸び量を推定すると、推定した第２の伸び量に基づいて、ＶＶＴ機構１００の作動角を決定する（ステップＳ１０５）。これにより、クランクシャフト１３の回転位相を表す第１の位相と吸気カムシャフト９の回転位相を表す第２の位相の位相差が小さくなる。尚、ＥＣＵ２２は推定した第２の伸び量に基づいて、ＶＶＴ機構２００の作動角を決定してもよい。これにより、第１の位相と第３の位相の位相差が小さくなる。
【００３０】
以上、本実施形態に係る内燃機関４０は、クランクシャフト１３と、吸気カムシャフト９と、タイミングチェーン１５と、クランク角センサ２３と、吸気カム角センサ２４と、を含んでいる。タイミングチェーン１５はクランクシャフト１３の回転を吸気カムシャフト９に伝達する。クランク角センサ２３はクランクシャフト１３の回転位相を表す第１の位相を検出する。吸気カム角センサ２４は吸気カムシャフト９の回転位相を表す第２の位相を検出する。
【００３１】
一方、本実施形態に係る内燃機関４０のＥＣＵ２２は第１の位相と第２の位相の位相差で表されたタイミングチェーン１５の第１の伸び量全体に対して平準化処理を実行し、平準化処理の処理結果からタイミングチェーン１５の伸びの特性に変化が現れた安定開始時期を特定する。そして、ＥＣＵ２２はその安定開始時期より前の伸び量を表す前伸び量に対し平準化処理を実行し、安定開始時期より後の伸び量を表す後伸び量に対し、前伸び量に対して実行した平準化処理より第１の伸び量が有する変動幅の許容を抑えた平準化処理を実行してタイミングチェーン１５の第２の伸び量を推定する。これにより、タイミングチェーン１５の伸び量の推定精度を向上することができる。
【００３２】
尚、上述した実施形態では、一例として車両の走行距離を用いて説明したが、走行距離に代えて、内燃機関４０のサイクル数や内燃機関４０の運転時間を用いて、タイミングチェーン１５の第２の伸び量を推定してもよい。また、上述した実施形態では、ＶＶＴ機構２００を排気カムシャフト１１の一端に設けた例を説明したが、ＶＶＴ機構２００を排気カムシャフト１１の一端に設けなくてもよい。さらに、油圧式のＶＶＴ機構１００，２００の少なくとも一方を電動式としてもよい。
【００３３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
９  吸気カムシャフト
１３  クランクシャフト
１５  タイミングチェーン
２２  ＥＣＵ
２３  クランク角センサ
２４  吸気カム角センサ
４０  内燃機関
５０  内燃機関システム
【図１】
2020090950.tif 000003
【図２】
2020090950.tif 000004
【図３】
2020090950.tif 000005