(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気量を増減させることによって機関回転数を変え得る回転数制御手段と、燃料噴射量を増減させ得る燃料噴射手段とを少なくとも具備する内燃機関に設けられ、この内燃機関に駆動される液圧源の吐出作動液により作動する液圧式可変バルブタイミング機構の動作チェック時に用いられる方法であって、
吐出作動液の作動液圧を一定に保つべく設けられるリリーフ弁が作動して作動液圧が一定に保たれるだけのポンプ吐出量を担保する機関回転数で目標回転数を設定し、機関回転数が、この液圧式可変バルブタイミング機構の動作チェック用に設定された目標回転数を上回るように回転数制御手段をオープンループ的な制御にて駆動した後、可変バルブタイミング機構を動作チェックのために作動させつつ、機関回転数が目標回転数となるように前記燃料噴射手段をフィードバック制御にて駆動して燃料噴射量を制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に装備した液圧式可変バルブタイミング機構の動作チェックに係る内燃機関の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変バルブタイミング機構とは、エンジンの運転状態に応じて吸気バルブと排気バルブとの開閉タイミング（以下バルブタイミングという）を自在に変えることにより、高出力化やドライバビリティの向上等を図るべく開発されたものであり、従来、種々の方式のものが考えられている。
【０００３】
このうち、特開平５−１５６９７２号公報に記載されているように、代表的なものとして知られている液圧駆動方式の可変バルブタイミング機構は、いずれか一方のカムシャフトに任意の位相角度で固定可能に取り付けられた円盤状のハウジングを介して、クランクシャフトの回転を吸気カムシャフトに伝達するように構成したものであり、このハウジングの吸気カムシャフトに対する位相角度を、液圧力を利用して変化させることによって吸気バルブのバルブタイミングを自在に変化させ得るようにしてある。
【０００４】
係る液圧式可変バルブタイミング機構の、出荷前の車両に組み込まれた状態での動作チェックは、従来、エンジンコントロールコンピュータをチェックモードにして、このエンジンコントロールコンピュータにより自動的に行うことができるようにしている。
この動作チェックの際には、この可変バルブタイミング機構が液圧駆動方式であることから供給される作動液圧を一定に保っておく必要がある。しかして、この作動液を供給には、通常、エンジンにより回転駆動される固定型の液圧ポンプが用いられているため、作動液圧を一定に保つには、リリーフバルブが作動するだけのポンプ吐出流量を担保する目標回転数にエンジン回転数を設定する必要がある。
【０００５】
ところが、チェック時の油水温等の影響や、可変バルブタイミング機構の動作チェックのためのバルブタイミングの変化によって、エンジン回転数が変動するため、従来は、吸入空気量を増減させることによりエンジン回転数を変化させ得るアイドルスピードコントローラ（以下ＩＳＣ）を用いてエンジン回転数を前記目標回転数に保つようにフィードバック制御している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＩＳＣによるエンジン回転数の制御は比較的応答性が低いため、図６に示すように、エンジン回転数を目標回転数に到達させ、さらにそこからフィードバック制御して安定化させるまでに長い時間ｔ０がかかる。さらに、エンジン回転数を目標回転数近傍で安定化させた後、動作チェックのために可変バルブタイミング機構を速く作動させすぎると、そのことによるエンジン回転数の変化に対応できず、エンジン回転数が低下するなど、目標回転数を維持できなくなる。このため、可変バルブタイミング機構の動作チェック速度を一定以上に速くすることができない。
【０００７】
このように従来、可変バルブタイミング機構の動作チェックに時間がかかるため、特に作業能率を要求される製造ラインでは、この動作チェック時間の短縮が切に望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、アイドルスピードコントローラ等の吸入空気量を利用した回転数制御手段を、動作チェック前段階で機関回転数を目標回転数以上に増大させることのみにオープンループ的に用いる一方、機関回転数の変化に対し速応性を有する燃料噴射量の増減を利用して、機関回転数を目標回転数に保つべくフィードバック制御することにより、動作チェック時の機関回転数を迅速かつ安定に目標回転数近傍に設定できるようにして、可変バルブタイミング機構の動作チェック時間を短縮することを主たる目的としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明に係る内燃機関の制御方法は、吸入空気量を増減させることによって機関回転数を変え得る回転数制御手段と、燃料噴射量を増減させ得る燃料噴射手段とを少なくとも具備する内燃機関に設けられ、この内燃機関に駆動される液圧源の吐出作動液により作動する液圧式可変バルブタイミング機構の動作チェック時に用いられる方法であって、
吐出作動液の作動液圧を一定に保つべく設けられるリリーフ弁が作動して作動液圧が一定に保たれるだけのポンプ吐出量を担保する機関回転数で目標回転数を設定し、機関回転数が、この液圧式可変バルブタイミング機構の動作チェック用に設定された目標回転数を上回るように回転数制御手段をオープンループ的な制御にて駆動した後、可変バルブタイミング機構を動作チェックのために作動させつつ、機関回転数が目標回転数となるように前記燃料噴射手段をフィードバック制御にて駆動して燃料噴射量を制御することを特徴とする。
【００１０】
このようなものであれば、回転数制御手段は、単に機関回転数が目標回転数を上回るように駆動すればよいので、オープンループ的に制御して駆動速度を向上させ、機関回転数をすばやく上昇させることができる。そして、機関回転数が、目標回転数に到達した後は、機関回転数の変化に対し速応性を有する燃料噴射手段を利用して機関回転数をフィードバック制御するので、可変バルブタイミング機構を動作チェックのためにたとえ従来より速く作動させたとしても、機関回転数を目標回転数近傍に保持できる。このように、可変バルブタイミング機構の動作チェック時間を従来に比べ短縮することが可能になる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図１〜図５を参照して説明する。
図１は、概略的に示した内燃機関たるエンジン１の構成図（１気筒のみを示す）であり、本発明を適用したものである。このエンジン１は例えば自動車用の３気筒のもので、図示しないアクセルペダルに連動して開閉するスロットルバルブ５、サージタンク６、吸気管７等を備えた吸気系と、この吸気系の末端近傍に配設され燃料噴射を行う燃料噴射手段たる燃料噴射弁８と、スパークプラグ９による点火で混合気を燃焼させる燃焼室１０ａ等を備えた気筒１０と、図示しないマフラに至るまでの排気系と、電気的にエンジン制御を行う電子制御装置２４とから概略構成されている。この燃焼室１０ａには、カム機構によりエンジン回転に同期して開閉するように吸気バルブ２と排気バルブ３とが設けられており、また、スロットルバルブ５近傍には、回転数制御手段たるアイドル回転数コントローラ（以下ＩＳＣという）３０が設けられている。
【００１２】
吸気バルブ２と排気バルブ３とは、それぞれ吸気側カムシャフト１１および排気側カムシャフト１２上にそれぞれ形成したカム１３、１４により開閉される。排気側カムシャフト１２は、図１、図２に示すように、その一端に配設したタイミングプーリ１５と、エンジン１のクランクシャフトの一端に配設したタイミングプーリ（図示しない）とをタイミングベルト１６により連結されることによりクランクシャフトと同期回転する。これらタイミングプーリの直径比は、周知の通りクランクシャフトが２回転する間に排気側カムシャフト１２が１回転するように設定してある。そして、吸気側カムシャフト１１は、吸気バルブ２のバルブタイミングを排気バルブ３のバルブタイミングに対して可変にすべく、可変バルブタイミング機構４を介して、排気側カムシャフト１２に連結されている。
【００１３】
本実施例の可変バルブタイミング機構４は、いわゆる揺動シリンダ構造を利用したもので、図１、図２に示すように、油圧ポンプＰから吐出される作動油により駆動される。具体的には、排気側カムシャフト１２に図示しないロータと、このロータに外嵌するハウジング１８と、前記ロータに対してハウジング１８を回動させるための電磁式４方向切換制御弁たるオイルコントロールバルブ１９（以下ＯＣＶと称する）と、互いに噛合うように一方をハウジング１８に固着し他方を吸気側カムシャフト１１に固着した一対のギヤ２０、２１とを備えてなる。しかして、ＯＣＶ１９を後述する電子制御装置２４から出力されるＯＣＶ駆動信号ａにより駆動し、ハウジング１８に流出入する作動油の方向及び量を制御することにより、前記ロータに対するハウジング１８の相対角度を変え、排気側カムシャフト１２と吸気側カムシャフト１１との間に任意の回転位相差を生じさせる。このようにして、クランクシャフトの回転に対して排気バルブ３を常に一定のタイミングで開閉させつつ、吸気バルブ２のバルブタイミングを変化させて、排気バルブ３のバルブタイミングと吸気バルブ２のバルブタイミングとの相対位相差を所定角度範囲内で自在に変化させることができるようにしている。なお、周知のごとくギヤ２０、２１の歯数比は１：１となるように設定されており、吸気側カムシャフト１１と排気側カムシャフト１２との回転速度は同一となるように設定されている。油圧ポンプＰはエンジン１により回転駆動される固定容量形のものであり、吐出した作動油の圧力を一定に保つべく、図２に示す油圧経路上にはリリーフ弁３１が設けられている。
【００１４】
ＩＳＣ３０は、主としてアイドル回転数を所定の回転数にするべく設けられたもので、後述する電子制御装置２４から出力されるＩＳＣ駆動信号ｋにより駆動制御され、吸入空気量を増減させることによりエンジン回転数ＮＥを変化させ得る。このＩＳＣ３０としては、従来、空気吸入のために別に設けたバイパス通路を開閉するようにしたバイパス方式や、スロットルバルブ５の閉位置を変化させる方式のもの等が考案されており、本実施例では、後者を採用しているが、この方式に限られるものではない。
【００１５】
一方、各部における電気的な制御は、電子制御装置２４により行っている。この電子制御装置２４をはじめ、本実施例の電気制御に係る主なセンサ、電気配線等について以下に詳述する。
本実施例に係る主なセンサとしては、図１、２に示すように、例えば次のようなものを設けている。すなわち、排気側カムシャフト１２には、クランクシャフトが７２０°ＣＡ（以降、クランクシャフトの位相を述べる場合には、このように角度にＣＡを付して表現する）回転する毎にパルス信号である気筒判別用のＮ信号ｃを出力すると共に、２４０°ＣＡ回転する毎にパルス信号であるクランク角度信号ｂを出力するクランクセンサ２５を設けている。そして、吸気側カムシャフト１１には、２４０°ＣＡ回転する毎にパルス信号である吸気カム信号ｄを出力する吸気側タイミングセンサ２６を設けている。なお、このクランクセンサ２５のクランク角度信号ｂを利用することにより、エンジン回転数ＮＥを算出できるようにもしている。その他に、スロットル開度を検出し、スロットル開度信号ｇを出力するスロットルセンサ２８や、吸気管圧力を検出し吸気管圧力信号ｈを出力する吸気管圧力センサ２９等を設けている。もちろん、この他に、自動車に一般的に用いられる各種の部材やセンサ等も構成要素となっているが本明細書においては省略する。
【００１６】
電子制御装置２４は、図１に示すようにＣＰＵ２４ａ、メモリ２４ｂ、入力インターフェース２４ｃ、出力インターフェース２４ｄ等を備えるようにした、いわゆるマイコン装置として一般に知られているものである。メモリ２４ａには、エンジン１等を制御するための種々のプログラムを記憶させている。入力インタフェース２４ｃにはクランク角度信号ｂ、Ｎ信号ｃ、吸気カム信号ｄ、スロットル開度信号ｇ、吸気管圧力信号ｈ等を少なくとも入力するようにしている。出力インタフェース２４ｄからは、可変バルブタイミング機構４の制御信号であるＯＣＶ駆動信号ａ、燃料噴射弁７の駆動信号ｆ、スパークプラグの点火信号ｅ、ＩＳＣ駆動信号ｋ等を少なくとも出力するようにしている。
【００１７】
しかして、本実施例では、エンジン１内に組み込まれた状態での可変バルブタイミング機構の動作チェック時には、その動作チェックを円滑に行なうためにエンジン１を電子制御装置２４により自動運転させている。この自動運転に係る制御は、メモリ２４ｂに記憶させたプログラムにしたがって行われる。このプラグラムは図３、４に示すフローチャートを具現化したものである。
【００１８】
図３に示すフローチャートは、ＶＶＴチェックルーチンと称され、可変バルブタイミング機構４の作動チェックの流れを示すものである。
まずステップＳ０１では図示しない試運転スイッチがオンされたかどうかを判定する。オンであれば、チェックモードであると判断し、ステップＳ２に進む。そうでなければこのルーチンは終了する。
【００１９】
ステップＳ０２では、可変バルブタイミング機構４を、作動チェックのために定められた所定シーケンスで駆動し、作動チェックを行なう。
ステップＳ０３では、作動チェックが終了したかどうかを判断し、終了であれば、このルーチンを終了し、そうでなければ再びＳ１に戻って同様のルーチンを繰り返す。
【００２０】
図４に示すフローチャートは、回転制御ルーチンと称され、前記ＶＶＴチェックルーチンによる可変バルブタイミング機構４の作動チェックが行われている間に、エンジン回転数ＮＥを、所定の目標回転数に保持するためルーチンである。この目標回転数はリリーフ弁３１が作動して作動液圧が一定に保たれるだけのポンプ吐出流量を担保する回転数に設定してある。
【００２１】
詳述すると、ステップＳ１では、前記試運転スイッチがオンされたかどうかを判定する。オンであれば、チェックモードであると判断し、ステップＳ２に進む。そうでなければ、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ２では、可変バルブタイミング機構４の作動チェックが終了したかどうかを判断し、終了していなければステップＳ３に進み、そうでなければステップＳ１０に進む。
【００２２】
ステップＳ３では、ＩＳＣ３０を予め定められた吸入空気量となるようにオープンループ的に制御し、エンジン回転数ＮＥを増大させる。なお、この吸入空気量は、エンジン回転数ＮＥが後述する燃料カット回転数ＫＦＣＵＴＶＴより大きくなるように設定されている。
ステップＳ４では、検出したエンジン回転数ＮＥが、燃料カット回転数ＫＦＣＵＴＶＴより大きいかどうかを判定し、大きければステップＳ５に進み、そうでなければステップＳ６に進む。
【００２３】
ステップＳ５では、燃料カットフラグＦＬＧＣＵＴの値を１に設定し、ステップＳ７に進む。なお、この燃料カットフラグＦＬＧＣＵＴの値が１であれば、燃料噴射弁８が閉止されて燃料噴射がカットされ、その値が０であればそうでなければ燃料噴射弁８が適正に開成されて燃料噴射が行なわれるように構成してある。
【００２４】
ステップＳ６では、燃料カットフラグＦＬＧＣＵＴの値が０かどうかを判定し、０であれば、ステップＳ７に進み、そうでなければステップＳ５に進む。
ステップＳ７では、検出したエンジン回転数ＮＥが、燃料カット回転数ＫＦＣＵＴＶＴからヒステリシス量ＨＹＳを減算した値より小さいかどうかを判定する。小さければ、ステップＳ９に進み、そうでなければステップＳ８に進む。なお、本実施例での目標回転数は、このヒステリシスを含む燃料カット回転数ＫＦＣＵＴＶＴに相当する。
【００２５】
ステップＳ８では、燃料カットフラグＦＬＧＣＵＴの値が０かどうかを判定し、０であれば、ステップＳ９に進み、そうでなければステップＳ１に戻る。
ステップＳ９では、燃料カットフラグＦＬＧＣＵＴの値を０に設定し、ステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ１０、Ｓ１１では、ＩＳＣ３０を通常の使い方、すなわちアイドル回転数制御のために用いるように復帰させている。
【００２６】
このように構成した本実施例によれば、図５のＴ点に示す作動チェックモードになると、当初は、同図のｔ１間に示すように、ＩＳＣ３０が一気に駆動されて、この可変バルブタイミング機構４の動作チェック用に設定された燃料カット回転数ＫＦＣＵＴＶＴを上回るようにエンジン回転数ＮＥを上昇させる。このようにオープンループ的にＩＳＣ３０を駆動しているので、駆動速度を向上させることができ、エンジン回転数ＮＥを燃料カット回転数ＫＦＣＵＴＶＴにまですばやく上昇させることができる。そして、エンジン回転数ＮＥが、燃料カット回転数ＫＦＣＵＴＶＴに到達した後は、燃料カット（ステップＳ５）及び燃料復帰（ステップＳ９）を繰り返されて、エンジン回転数ＮＥが燃料カット回転数ＫＦＣＵＴＶＴ近傍で、ヒステリシス幅ＨＹＳ（本実施例では数十回転）程度の上下動を行ないつつも、略一定に保たれることになる。そして、この間に、ＶＶＴチェックルーチンにしたがって可変バルブタイミング機構４の作動チェックが行われるが、可変バルブタイミング機構４をたとえ従来より速く作動させたとしても、エンジン回転数ＮＥの変化に対し速応性を有する燃料噴射量の増減を利用してエンジン回転数ＮＥをフィードバック制御しているので、燃料カット回転数ＫＦＣＵＴＶＴ近傍から外れることがなくなる。
【００２７】
この結果、可変バルブタイミング機構４の動作チェック時間を従来より大幅に短縮でき、例えば、製造ラインの作業能率を向上させることが可能になる。もちろん、製品出荷後の例えば定期点検でも、動作チェック時間の短縮のメリットは、大きなものとなる。しかも、本実施例では、エンジン構成等を従来のものと全く変える必要がなく、ソフトウェアの変更のみで実現できるという利点もある。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施例に限られるものではない。例えば、前記実施例では燃料噴射のオン／オフ（カット／復帰）でエンジン回転数を制御していたが、燃料噴射時間を無段階に変えて、燃料噴射量をアナログ的に制御するようにしても構わない。その他、本発明は上述した図示例に限られずその趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、アイドルスピードコントローラ等の回転数制御手段を、動作チェック初期段階で機関回転数を目標回転数以上に増大させることのみにオープンループ的に用いることを可能とする一方、機関回転数の変化に対し速応性を有する燃料噴射量を増減させて、機関回転数を目標回転数に保つべくフィードバック制御することにより、動作チェック時の機関回転数を迅速かつ安定に目標回転数近傍に設定できるようにしているので、従来に比べ可変バルブタイミング機構の動作チェック時間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す内燃機関の概略全体図。
【図２】同実施例の主として可変バルブタイミング機構を示す模式図。
【図３】同実施例のＶＶＴチェックルーチンを示すフローチャート。
【図４】同実施例の回転制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】同実施例のエンジン回転数の変移を示すタイミングチャート。
【図６】従来例のエンジン回転数の変移を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
３０…ＩＳＣ（回転数制御手段）
８…燃料噴射弁（燃料噴射手段）
Ｐ…液圧源（ポンプ）
４…可変バルブタイミング機構
ＮＥ…機関回転数（エンジン回転数）
【図１】
0003888501.tif 000002
【図２】
0003888501.tif 000003
【図３】
0003888501.tif 000004
【図４】
0003888501.tif 000005
【図５】
0003888501.tif 000006
【図６】
0003888501.tif 000007