(57)【要約】【課題】通信が瞬断することにより内燃機関の状態量が急激に変化して機関運転状態が不安定になることを好適に抑制することのできる内燃機関の制御システムを提供する。【解決手段】機関制御ユニット１００は、機関運転状態に基づいて状態量制御ユニット６０の制御目標値を設定し、ＣＡＮ８０を介して同状態量制御ユニット６０に送信する。状態量制御ユニット６０はその制御目標値に基づいて機関の状態量を変更する。ＣＡＮ８０の通信が瞬断したときには、その通信が通信可能な状態に復帰するまでの期間、状態量制御ユニット６０は通信が瞬断する直前に機関制御ユニット１００から送信された制御目標値に基づいて機関の状態量を制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の状態量を変更するアクチュエータ、同アクチュエータを制御する制御部、並びに前記状態量の実際値を検出する検出手段を有する状態量制御ユニットと、機関運転状態に基づいて前記状態量の制御目標値を算出する機関制御ユニットと、該機関制御ユニットにより設定される制御目標値を前記状態量制御ユニットの制御部に送信する通信手段とを備え、前記状態量制御ユニットの制御部は前記通信手段から送信される最新の前記制御目標値に基づき前記アクチュエータを介して前記状態量を変更する内燃機関の制御システムにおいて、
前記通信手段による通信が瞬断したときその瞬断時から通信可能な状態に復帰するまでの期間、前記状態量制御ユニットの制御部は通信が瞬断する直前に前記通信手段から送信された制御目標値の値及び通信が瞬断する直前に前記検出手段により検出された実際値の値の少なくとも一方に基づいて前記状態量を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御システムにおいて、
前記通信手段による通信が瞬断したときその瞬断時から通信可能な状態に復帰するまでの期間、前記状態量制御ユニットの制御部は通信が瞬断する直前に前記通信手段から送信された制御目標値の値と一致するように前記状態量を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御システムにおいて、
前記状態量制御ユニットは前記内燃機関の状態量として機関バルブのバルブ特性を制御対象とするものである
ことを特徴とする内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載される内燃機関の制御システムでは、機関制御ユニットにより燃料噴射量や燃料噴射圧等の内燃機関にかかる状態量の制御目標値を機関運転状態に基づいて設定するとともに、状態量制御ユニットによりこの制御目標値に基づいて状態量を制御するようにしている。また近年、上記特許文献１にも記載されるように、こうした機関制御ユニットと状態量制御ユニットとの間における制御目標値の送受信は、通常、バス型の通信ネットワークを通じて行われている。即ち、通信ネットワークのバスには機関制御ユニット及び状態量制御ユニットがそれぞれ接続されており、機関制御ユニットにより設定された制御目標値はこの通信ネットワークのバスを通じて状態量制御ユニットに送信される。状態量制御ユニットはこの制御目標値を受信し、その受信した制御目標値に基づいてアクチュエータを駆動することにより、状態量にかかる実際値が制御目標値と一致するように制御する。
【特許文献１】特開２００４−３２４４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、例えば通信ネットワークのハーネスに接触不良が生じる等して通信が一時的に中断する、即ち瞬断すると、機関制御ユニットによって設定された状態量の制御目標値を状態量制御ユニットに送信することができなくなる。通信ネットワークでは、一般にこうした場合には、状態量の制御目標値が不定になることに起因した誤作動を回避するため、その制御目標値を予め設定されている初期値に戻すようにしている。しかしながら、このように制御目標値を初期値に戻すようにすると、瞬断直前における状態量の実際値と上記初期値との差が大きくなることがあり、この場合には状態量が急激に変化して、一時的であるが、機関運転状態が不安定になることがある。
【０００４】
本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信が瞬断することにより内燃機関の状態量が急激に変化して機関運転状態が不安定になることを好適に抑制することのできる内燃機関の制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記目的を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の状態量を変更するアクチュエータ、同アクチュエータを制御する制御部、並びに前記状態量の実際値を検出する検出手段を有する状態量制御ユニットと、機関運転状態に基づいて前記状態量の制御目標値を算出する機関制御ユニットと、該機関制御ユニットにより設定される制御目標値を前記状態量制御ユニットの制御部に送信する通信手段とを備え、前記状態量制御ユニットの制御部は前記通信手段から送信される最新の前記制御目標値に基づき前記アクチュエータを介して前記状態量を変更する内燃機関の制御システムにおいて、前記通信手段による通信が瞬断したときその瞬断時から通信可能な状態に復帰するまでの期間、前記状態量制御ユニットの制御部は通信が瞬断する直前に前記通信手段から送信された制御目標値の値及び通信が瞬断する直前に前記検出手段により検出された実際値の値の少なくとも一方に基づいて前記状態量を制御することを特徴とする。
【０００６】
同構成によれば、通信が瞬断した状態にある期間、状態量の制御目標値が一時的に初期値に変更され、状態量制御ユニットの制御部によりその初期値に基づいて内燃機関の状態量が変更されてしまうことを回避することができる。その結果、状態量制御ユニットの制御部がこうした初期値に基づいて内燃機関の状態量を変更した場合とは異なり、その通信の瞬断された状態にある期間において内燃機関の状態量が急激に変動することを回避することができ、機関状態の不安定化を抑制することができるようになる。
【０００７】
尚、内燃機関の状態量としては、例えば機関バルブの開閉時期等のバルブ特性の他、燃料噴射量や燃料噴射時期、或いはスロットルバルブの開度等を挙げることができる。
ここで、状態量制御ユニットの制御部により、通信が瞬断する直前に通信手段から送信された制御目標値の値に基づいて状態量を制御する際の具体的な構成としては、請求項２に記載の発明によるように、瞬断した状態から復帰するまでの期間、瞬断直前に送信された制御目標値の値と一致するように内燃機関の状態量を制御する、といった構成を採用することができる。同構成によれば、瞬断期間における機関の運転状態の不安定化を一層確実に抑制することができるようになる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御システムにおいて、前記状態量制御ユニットは前記内燃機関の状態量として機関バルブのバルブ特性を制御対象とするものであることを特徴とする。
【０００９】
同構成によれば、通信が瞬断した状態にある期間において、機関バルブのバルブ特性が大きく変化することによる吸入空気量の変動、ひいてはこれに伴って生じる機関出力の不安定化を抑制することができるようになる。尚、機関バルブのバルブ特性には、機関バルブの開時期、閉時期、最大リフト量、開期間、及びリフトプロフィール、並びにこれらの組み合わせが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明にかかる実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１及び図２に示されるように、車両に搭載される内燃機関は４つの気筒を有しており、そのシリンダヘッド２には複数の吸気バルブ１０と排気バルブ１５とが往復動可能に設けられている。シリンダヘッド２には、それら吸気バルブ１０と排気バルブ１５とに対応して吸気弁駆動機構４０と排気弁駆動機構４５とがそれぞれ設けられている。
【００１１】
排気弁駆動機構４５には、各排気バルブ１５に対応してラッシュアジャスタ１７が設けられるとともに、このラッシュアジャスタ１７と排気バルブ１５との間にはロッカーアーム１８が架設されている。ロッカーアーム１８は、その一端がラッシュアジャスタ１７に支持されるとともに他端が排気バルブ１５の基端部に当接されている。また、シリンダヘッド２に回転可能に支持された排気カムシャフト７には複数のカム８が形成されており、それらカム８の外周面はロッカーアーム１８に設けられたローラ１８ａに当接されている。排気バルブ１５にはリテーナ１５ａが設けられるとともに、このリテーナ１５ａとシリンダヘッド２との間にはバルブスプリング１６が設けられている。このバルブスプリング１６の付勢力によって排気バルブ１５は閉弁方向に付勢されている。そしてこれにより、ロッカーアーム１８のローラ１８ａはカム８の外周面に押圧されている。機関運転時にカム８が回転すると、ロッカーアーム１８はラッシュアジャスタ１７により支持される部分を支点として揺動する。その結果、排気バルブ１５はロッカーアーム１８によって開閉駆動されるようになる。
【００１２】
一方、吸気弁駆動機構４０には、排気側と同様にバルブスプリング１１、リテーナ１０ａ、ロッカーアーム１２、ローラ１２ａ及びラッシュアジャスタ１３が設けられている。また、シリンダヘッド２に回転可能に支持された吸気カムシャフト５には複数のカム６が形成されている。
【００１３】
ここで、排気弁駆動機構４５とは異なり、吸気弁駆動機構４０には、カム６とロッカーアーム１２との間に仲介駆動機構２０が設けられている。この仲介駆動機構２０は入力部２３と一対の出力部２４とを有しており、これら入力部２３及び出力部２４はシリンダヘッド２に固定された支持パイプ２２に揺動可能に支持されている。ロッカーアーム１２は、吸気バルブ１０の基端部及びラッシュアジャスタ１３によって出力部２４側に付勢されており、そのローラ１２ａが出力部２４の外周面に当接されている。また、入力部２３とシリンダヘッド２との間には、スプリング１４が設けられており、このスプリング１４の付勢力によって入力部２３に設けられたローラ２３ｂがカム６に付勢されている。
【００１４】
機関運転時にカム６が回転すると、同カム６はローラ２３ｂに摺接しつつ入力部２３を押圧し、これにより出力部２４が支持パイプ２２の周方向に揺動するようになる。そして出力部２４が揺動すると、ロッカーアーム１２はラッシュアジャスタ１３により支持される部分を支点として揺動する。その結果、吸気バルブ１０はロッカーアーム１２によって開閉駆動されるようになる。
【００１５】
次に、図３を参照して仲介駆動機構２０の構造について更に詳述する。ここで、図３は仲介駆動機構２０の破断斜視図である。
図３に示されるように、入力部２３は各出力部２４の間に設けられており、これら入力部２３と出力部２４との内部には略円筒状の連通空間が形成されている。また、入力部２３の内周面にはヘリカルスプライン２３ａが形成されるとともに、出力部２４の内周面にはこの入力部２３のヘリカルスプライン２３ａと逆向きに傾斜するヘリカルスプライン２４ａが形成されている。
【００１６】
入力部２３と出力部２４との内部に形成された空間には、略円筒状のスライダギア２６が設けられている。このスライダギア２６の外周面の中央部分には、入力部２３のヘリカルスプライン２３ａに噛合するヘリカルスプライン２６ａが形成されるとともに、その外周面の両端部には出力部２４のヘリカルスプライン２４ａに噛合するヘリカルスプライン２６ｂが形成されている。
【００１７】
また、この略円筒状のスライダギア２６の内壁には、その円周方向に沿って延びる溝２９が形成されており、この溝２９にはブッシュ２８が嵌合されている。尚、このブッシュ２８は、溝２９の伸びる方向に沿って同溝２９の内周面を摺動することができるが、スライダギア２６の軸方向における変位は規制されている。
【００１８】
スライダギア２６の内部に形成された貫通空間には、支持パイプ２２が挿入されている。また、上記支持パイプ２２には、その軸方向に沿って駆動可能なコントロールシャフト２１が挿入されている。支持パイプ２２の管壁にはその軸方向に延びる長孔２２ａが形成されている。また、スライダギア２６とコントロールシャフト２１との間には、長孔２２ａを通じてスライダギア２６とコントロールシャフト２１とを連結する係止ピン２７が設けられている。該係止ピン２７の一端がコントロールシャフト２１に形成された凹部（図示略）に挿入されるとともに、他端がブッシュ２８に形成された貫通孔２８ａに挿入されている。
【００１９】
こうした仲介駆動機構２０にあって、コントロールシャフト２１がその軸方向に沿って変位すると、これに連動してスライダギア２６が軸方向に変位する。スライダギア２６の外周面に形成されたヘリカルスプライン２６ａ、２６ｂは、入力部２３及び出力部２４の内周面に形成されたヘリカルスプライン２３ａ、２４ａとそれぞれ噛合っているため、スライダギア２６がその軸方向に駆動すると、入力部２３と出力部２４とは逆の方向に回転する。その結果、入力部２３と出力部２４との相対位相差が変更され、吸気バルブ１０の最大リフト量が変更される。
【００２０】
次に、この仲介駆動機構２０を通じて吸気バルブ１０の最大リフト量を制御する制御システムについて、図２及び図４を併せ参照して説明する。ここで、図４はこの制御システムを示すブロック図である。同図に示されるように、状態量制御ユニット６０は、駆動ドライバ６１、モータ６２、位置センサ６３及び変換機構６４を備えて構成されている。
【００２１】
コントロールシャフト２１の基端部は、変換機構６４を介してモータ６２の出力軸に連結されている。この変換機構６４は、モータ６２の出力軸の回転運動をコントロールシャフト２１の軸方向への直線運動に変換するためのものである。即ち、モータ６２の出力軸を正・逆回転させると、その回転が変換機構６４によってコントロールシャフト２１の往復動に変換される。また、モータ６２には、位置センサ６３が設けられている。この位置センサ６３は、モータ６２のロータ（図示略）と一体回転する多極マグネットの磁気変化を利用してそのロータの回転位相に応じた信号を駆動ドライバ６１に出力する。この駆動ドライバ６１は、この出力信号に基づいてロータの回転位相、換言すれば吸気バルブ１０の最大リフト量についてその実際値を検出する。駆動ドライバ６１はこの実際値と制御目標値との偏差に基づきそれらが一致するようにモータ６２をフィードバック制御する。また、駆動ドライバ６１は、各種データや演算結果を記憶するためのメモリ６１ａを備えている。更に、駆動ドライバ６１は、その入出力ポート（図示略）がバス型の通信ネットワーク（以下、ＣＡＮと称す）８０のバスに接続されている。
【００２２】
このＣＡＮ８０には、内燃機関を統括的制御する機関制御ユニット１００の入出力ポートが接続されている。機関制御ユニット１００には、アクセルペダル（図示略）の開度を検出するアクセルセンサ７０や、クランクシャフト（図示略）の回転位相を検出するクランク角センサ７１等、機関の運転状態を検出するセンサが接続されている。機関制御ユニット１００は、これら運転状態に基づいて吸気バルブ１０の最大リフト量についての目標値、即ち状態量制御ユニット６０の制御目標値を設定し、ＣＡＮ８０を通じてこの制御目標値を状態量制御ユニット６０に送信する。状態量制御ユニット６０は、この制御目標値を受信し、その制御目標値と実際値との偏差に基づきそれらが一致するようにモータ６２をフィードバック制御する。
【００２３】
次に、ＣＡＮ８０による通信が一時的に中断、いわゆる瞬断した状態になった場合における処理について、図５〜図６を参照して説明する。ここで、図５は状態量制御ユニット６０により最大リフト量を制御する際の手順を示すフローチャートであり、図６は目標値と実際値との変化を示すタイミングチャートである。
【００２４】
図５に示される一連の処理は、駆動ドライバ６１により所定の制御周期をもって繰り返し実行される。この処理ではまず、ＣＡＮ８０の通信が瞬断状態であるか否か、具体的にはこの処理とは別の処理を通じて設定される瞬断判定フラグが「オン」であるか否かを判断する（Ｓ１００）。ここで、通信が瞬断状態でない場合には、ステップＳ２１０に進み、位置センサにより最大リフト量の実際値の値を検出し、機関制御ユニット１００によって設定された制御目標値の値を受信する。そして、その最大リフト量の実際値の値が送信された制御目標値の値になるように、それら実際値の値と制御目標値の値との偏差に基づいてモータ６２を制御し（Ｓ２２０）、ステップＳ２３０に進む。ステップＳ２３０では、本制御周期に受信した制御目標値の値を駆動ドライバ６１のメモリ６１ａに記憶した後、この処理を一旦終了する。
【００２５】
次に、図６を参照して、吸気バルブ１０の最大リフト量についてその制御目標値と実際値との変化について説明する。尚、同図６において実線は状態量制御ユニット６０が機関制御ユニット１００から受信した最大リフト量の制御目標値の値を、一点鎖線は位置センサ６３によって検出した最大リフト量の実際値の値を示している。
【００２６】
尚、これら状態量制御ユニット６０が認識している制御目標値と実際値とは、定常時であれば基本的には等しい値になる。しかしながら、制御目標値が変化しそれに追従するように実際値が変化している過渡時においては、これら値は僅かではあるが異なった値になっている。即ち、吸気バルブ１０の最大リフト量を状態量制御ユニット６０及び仲介駆動機構２０を通じて変更する際の応答遅れにより、制御目標値に対し実際値は遅れて変化するため、これらの間には僅かな差が生じる。
【００２７】
そして、このように制御目標値と実際値との間に僅かな差がある状態で、ＣＡＮ８０による通信が瞬断状態に移行すると（タイミングｔ１）、同図６に示されるように、状態量制御ユニット６０は、制御目標値を現在認識している制御目標値の値に設定する。即ち、状態量制御ユニット６０は、制御目標値を瞬断状態に移行する直前に機関制御ユニット１００から送信され受信した制御目標値の値に設定する。そして、状態量制御ユニット６０は、ＣＡＮ８０による通信が復帰するときまで（タイミングｔ２）制御目標値をその値のまま保持する。その結果、通信が瞬断状態にある期間（タイミングｔ１〜ｔ２）、では、このように設定される制御目標値に基づいて吸気バルブの最大リフト量がフィードバック制御されるため、その最大リフト量の実際値は徐々にその制御目標値の値に収束するようになる。
【００２８】
そして、通信が瞬断状態から復帰すると（タイミングｔ２）、状態量制御ユニット６０は、ＣＡＮ８０を通じて機関制御ユニット１００により設定された制御目標値を受信し、実際値の値と制御目標値の値との偏差に基づく制御を再開する。
【００２９】
以上説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）ＣＡＮ８０の通信が瞬断した状態にある期間、吸気バルブ１０の最大リフト量の制御目標値が一時的に初期値に変更され、状態量制御ユニット６０の駆動ドライバ６１がその初期値に基づいてその吸気バルブ１０の最大リフト量が変更されることを回避することができる。その結果、例えば初期値に基づいて吸気バルブ１０の最大リフト量が変更された場合とは異なり、瞬断期間において吸気バルブ１０の最大リフト量が急激に変動することを回避することができ、機関回転速度の吹け上がりや落ち込みの発生、それに伴う失火やノッキングの発生等、機関運転状態の不安定化を抑制することができるようになる。
【００３０】
（２）ＣＡＮ８０の通信が瞬断した状態から復帰するまでの期間、駆動ドライバ６１は、瞬断直前に機関制御ユニット１００から送信された制御目標値の値と一致させて一定の状態に保持するようにしたため、瞬断期間における最大リフト量の不安定化を一層確実に抑制することができるようになる。その結果、瞬断期間において吸気バルブ１０の最大リフト量が大きく変化することによる吸入空気量の変動、ひいてはこれに伴って生じる機関出力の不安定化な変動を抑制することができるようになる。
【００３１】
尚、上記実施の形態は、これを適宜変更した以下の状態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、状態量制御ユニット６０はＣＡＮ８０の通信が瞬断する直前に機関制御ユニット１００から送信された制御目標値の値と一致するよう吸気バルブ１０の最大リフト量を制御するようにしている。これに対して、例えば、瞬断直前に機関制御ユニット１００から送信された制御目標値の値と位置センサ６３により検出された実際値の値との間の値等、それら制御目標値の値及び実際値の値の双方に基づいて最大リフト量を制御するようにしてもよい。また、瞬断直前に機関制御ユニット１００から送信された制御目標値の値及び瞬断直前に位置センサ６３により検出された実際値の値のいずれか一方に基づいて最大リフト量を制御することもできる。
【００３２】
・上記実施形態では、吸気バルブ１０の最大リフト量を制御する制御システムに本発明を適用したが、燃料噴射量制御システム等、他の内燃機関の制御システムに本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】吸・排気弁駆動機構の構成を説明する縦断面図。
【図２】吸・排気弁駆動機構の配置構造を示す平面図。
【図３】仲介駆動機構の破断斜視図。
【図４】吸気バルブの最大リフト量を制御する制御システムを示すブロック図。
【図５】状態量制御ユニットにより最大リフト量を制御する制御手順を示すフローチャート。
【図６】制御目標値と実際値との変化を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００３４】
２…シリンダヘッド、５…吸気カムシャフト、６…カム、７…排気カムシャフト、８…カム、１０…吸気バルブ、１０ａ…リテーナ、１１…バルブスプリング、１２…ロッカーアーム、１２ａ…ローラ、１３…ラッシュアジャスタ、１４…スプリング、１５…排気バルブ、１５ａ…リテーナ、１６…バルブスプリング、１７…ラッシュアジャスタ、１８…ロッカーアーム、１８ａ…ローラ、２０…仲介駆動機構、２１…コントロールシャフト、２２…支持パイプ、２２ａ…長孔、２３…入力部、２３ａ…ヘリカルスプライン、２３ｂ…ローラ、２４…出力部、２４ａ…ヘリカルスプライン、２６…スライダギア、２６ａ，２６ｂ…ヘリカルスプライン、２７…係止ピン、２８…ブッシュ、２８ａ…貫通孔、２９…溝、４０…吸気弁駆動機構、４５…排気弁駆動機構、６０…状態量制御ユニット、６１…駆動ドライバ、６１ａ…メモリ、６２…モータ、６３…位置センサ、６４…変換機構、７０…アクセルセンサ、７１…クランク角センサ、８０…通信ネットワーク（ＣＡＮ）、１００…機関制御ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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