内燃机的控制装置及控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种内燃机，该内燃机具有驱动控制可变气门正时装置的VTC控制器和计算并传输气门正时控制指令的发动机控制模块(ECM)。在本发明中，VTC控制器及ECM分别检测用于传输控制指令的通信电路有无异常，在检测出异常时，分别按照相同的特性设定异常时用的目标值，并基于异常时用的目标值进行控制动作。由此，抑制发动机运转性能在控制指令的通信电路中发生异常时下降。
【专利说明】
内燃机的控制装置及控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种对使内燃机的气门正时可变的可变气门正时装置进行控制的控制装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中公开了一种气门正时调整装置，其为利用电动机的转矩调整发动机的气门正时的气门正时调整装置，具有接收控制电路生成的控制信号并基于所述控制信号利用频率表示的电动机转数的目标值对电动机通电驱动的驱动电路，在所述频率未达到阈值时停止向所述电动机通电。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I:(日本)特许第4269338号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的技术问题
[0007]但是，若基于控制指令的异常停止可变气门正时装置的促动器的驱动，则存在气门正时由于凸轮反作用力而返回至机械的默认位置的情况。
[0008]然而，根据检测出控制指令异常时的发动机运转状态，存在气门正时变化至机械的默认位置从而偏离适合此时的运转状态的气门正时，损害起动性能和燃烧稳定性等发动机运转性能的可能性。
[0009]本发明是鉴于上述问题点而做出的，目的在于提供一种内燃机的控制装置及控制方法，该内燃机的控制装置及控制方法能够抑制发动机运转性能在气门正时的控制指令的输入发生异常时下降。
[0010]用于解决技术问题的技术方案
[0011 ]为此，本发明的控制装置具有处理部，该处理部在来自外部的控制指令的输入发生异常时，将可变气门正时装置控制至偏离机械的默认位置的规定位置。
[0012]另外，本发明的控制方法包含:检测控制指令有无输入异常的步骤;在检测出所述输入异常时将所述可变气门正时装置控制至偏离机械的默认位置的规定位置的步骤。
[0013]发明的效果
[0014]根据上述发明，通过规定位置的设定，与返回至机械的默认位置的情况相比，能够抑制运转性能的下降。
【附图说明】
[0015]图1是示出了本发明实施方式中的内燃机的系统结构图。
[0016]图2是示出了本发明实施方式中的VTC控制器及ECM的功能的一例的框图。
[0017]图3是示出了本发明实施方式中的VTC控制器及ECM的功能的一例的框图。
[0018]图4是示出了本发明实施方式中的通信异常状态下的发动机转速与目标相位角的相关性的一例的图。
[0019]图5是示出了本发明实施方式中的通信异常状态下的发动机转速与目标相位角的相关性的一例的图。
[0020]图6是示出了本发明实施方式中的通信异常状态下的发动机转速的变化量及变化方向与目标相位角的相关性的一例的图。
[0021 ]图7是示出了本发明实施方式中的VTC控制器及ECM的功能的一例的框图。
[0022]图8是示出了本发明实施方式中的通信异常状态下的发动机转速及电池电压与目标相位角的相关性的一例的图。
[0023]图9是示出了本发明实施方式中的VTC控制器及ECM的功能的一例的框图。
[0024]图10是例示出了本发明实施方式中的通信异常状态下的目标相位角的变化的时序图。
【具体实施方式】
[0025]以下，对本发明的实施方式进行说明。
[0026]图1是示出了使用本发明的控制装置及方法的内燃机的一例的图。
[0027]内燃机101作为搭载于车辆上的动力源使用。
[0028]内燃机101的进气道102中设有检测内燃机101的吸入空气流量QA的吸入空气量传感器103。
[0029]进气门105开关各汽缸的燃烧室104的进气口。
[0030]在进气门105的上游侧的进气口102a，为每个汽缸配置了燃料喷射阀106。
[0031 ]注意，图1所示的内燃机101虽然是由燃料喷射阀106向进气口 102a内喷射燃料的所谓的孔喷射式内燃机，但是可以设为由燃料喷射阀106直接向燃烧室104内喷射燃料的所谓的缸内直喷式内燃机。
[0032]由燃料喷射阀106喷射的燃料经由进气门105与空气一起吸入燃烧室104内，利用火花塞107的火花点火而发火燃烧，由该燃烧产生的压力将活塞108向曲轴109压下，由此驱动曲轴109旋转。
[0033]另外，排气门110开关燃烧室104的排气口，通过打开排气门110将燃烧室104内的排出气体向排气管111排出。
[0034]排气管111中设置有具有三元催化剂等的催化转换器112，利用催化转换器112净化排气。
[0035]进气门105伴随着由曲轴109驱动旋转的进气凸轮轴115a的旋转进行打开动作。另夕卜，排气门110伴随着由曲轴109驱动旋转的排气凸轮轴115b的旋转进行打开动作。
[0036]可变气门正时装置114，作为一个例子，是电动式的可变气门正时装置，其利用作为促动器的电动机使进气凸轮轴115a相对于曲轴109的相对旋转相位角变化，由此使进气门105的气门工作角的相位、即进气门105的气门正时连续地向提前方向或延迟方向变化。
[0037]注意，作为电动式的可变气门正时装置114，可以采用例如日本特开2013-227919号公报中公开的机构。另外，可变气门正时装置114不限于是电动式的机构，能够适当地采用液压式或电磁式等公知的机构。
[0038]另外，在为每个汽缸设置的火花塞107上，分别直接安装有向火花塞107供给点火能量的点火模块116。点火模块116具有点火线圈及对向点火线圈的通电进行控制的功率晶体管。
[0039]另外，作为控制单元，设有作为驱动控制可变气门正时装置114的第一控制单元的VTC控制器201A和作为控制燃料喷射阀106与点火模块116等的第二控制单元或外部控制装置的发动机控制模块(ECM)201B。
[0040]VTC控制器201A及发动机控制模块201B分别具有包括CPU、RAM、R0M等的微型计算机，通过按照预先存储于ROM等存储器中的程序进行计算处理，从而对各种装置的操作量进行计算并输出。
[0041 ] VTC控制器201A具有驱动可变气门正时装置114的电动机的逆变器等驱动回路。
[0042]另外，VTC控制器201A与ECM201B以能够利用控制器局域网(CAN)211相互进行数据传输的方式构成。
[0043]注意，在作为通信电路的CAN211上，除了VTC控制器201A、ECM201B之外，还连接有例如控制与内燃机101组合的自动变速器的AT控制器等。
[0044]作为检测内燃机101的运转状态的各种传感器，除了吸入空气量传感器103之外，还设有输出曲轴109的旋转角信号POS的曲轴角传感器203、检测油门踏板207的踏入量、换言之即油门开度ACC的油门开度传感器206、输出进气凸轮轴115a的旋转角信号CAM的凸轮角传感器204、检测内燃机101的冷却水的温度TW的水温传感器208、设置于催化转换器112的上游侧的排气管111中的基于排气中的氧气浓度检测空燃比AF的空燃比传感器209、检测作为可变气门正时装置114的促动器的电动机的旋转角Θ的电动机旋转角传感器210等。
[0045]并且，VTC控制器201A及ECM201B基于上述各种传感器的信号、作为内燃机101的运转及停止的总开关的点火开关205的关/开信号等，检测内燃机101的运转状态，并基于发动机运转状态实施控制处理。
[0046]图2是示出了VTC控制器201A及ECM201B的功能的一例的框图。
[0047]ECM201B输入曲轴角传感器203及凸轮角传感器204，虽然在图2中省略了图示，但也输入吸入空气量传感器103、油门开度传感器206、水温传感器208、空燃比传感器209的信号，还输入点火开关205的信号。
[0048]并且，ECM201B的第一目标计算部501基于发动机负荷、发动机转速等发动机运转状态，计算可变气门正时装置114的目标相位角TGPAb。该目标相位角TGPAb相当于目标气门正时、目标值、气门正时的控制指令值等。
[0049]由第一目标计算部501输出的目标相位角TGPAb的数据向切换部502输出。
[0050]经由CAN211的数据传输发生异常时所使用的目标相位角TGPAa的数据与第一目标计算部501计算出的目标相位角TGPAb的数据被一起输入到切换部502，并且将表示经由CAN211的数据传输有无异常的信号即选择指令信号作为指定两个目标值中的任一个值的信号输入到切换部502。
[0051 ] 并且，在经由CAN211的数据传输正常进行的情况下，即，在能够经由CAN211向VTC控制器201A正确地传输TGPA的数据的状态下，切换部502选择第一目标计算部501计算出的目标相位角TGPAb作为最终的目标值TGPAf输出。
[0052]另一方面，在经由CAN211的数据传输发生异常的情况下，S卩，在不能够经由CAN211向VTC控制器201A正确地传输TGPA的数据的状态下，切换部502选择目标相位角TGPAa作为最终的目标值TGPAf输出。
[0053]第二目标计算部503计算在经由CAN211的数据传输发生异常的情况下所使用的目标相位角TGPAa并输出。
[0054]另外，基于经由CAN211从VTC控制器201A传输来的信号等，异常判定部504判定经由CAN211的数据传输有无异常。
[0055]切换部502所输出的目标相位角TGPAf被向CAN信号发送部505传输，并且被作为控制信息向进行燃料喷射控制和点火时间控制等的发动机控制部506传输。
[0056]信号发送部505经由CAN211将目标相位角TGPAf的数据向VTC控制器201A的信号接收部601传输。
[0057]在VTC控制器201A中，将由信号接收部601接收的目标相位角TGPAf的数据输出到切换部602。
[0058]经由CAN211的数据传输发生异常时所使用的目标相位角TGPAa的数据与从ECM201B传输来的目标相位角TGPAf的数据被一起输入到切换部602，并且将表示经由CAN211的数据传输有无异常的信号DIA作为指定两个目标值中的任一个值的信号输入到切换部602。
[0059]并且，在经由CAN211的数据传输正常进行的情况下，即，在能够经由CAN211正确地从ECM201B侧接收目标相位角TGPA的数据的状态下，切换部602选择从ECM201B传输来的目标相位角TGPAf作为最终的目标值TGPA输出。
[0060]另一方面，在经由CAN211的数据传输发生异常的情况下，S卩，在不能够经由CAN211正确地从ECM201B侧接收目标相位角TGPA的数据的状态下，切换部602选择目标相位角TGPAa作为最终的目标值TGPA输出。
[0061]第三目标计算部603计算并输出目标相位角TGPAa。
[0062]在此，VTC控制器201A侧的第三目标计算部603输出的目标相位角TGPAa和ECM201B侦啲第二目标计算部503输出的目标相位角TGPAa是相同的值。换言之，第三目标计算部603和第二目标计算部503按相同特性计算并输出目标相位角TGPAa。
[0063]另外，基于经由CAN211从ECM201B传输来的信号等，异常判定部604判定经由CAN211的数据传输有无异常。
[0064]即，VTC控制器201A及ECM201B分别具有设定在数据传输的异常状态下使用的目标相位角TGPAa的功能，并单独判断利用CAN211的数据传输有无异常，并且，VTC控制器201A及ECM201B分别具有基于该判定结果选择ECM201B计算出的目标值和异常状态时用的目标值的任一方的功能。
[0065]切换部602输出的目标相位角TGPA的数据被输入到驱动控制部605中。
[0066]旋转相位角的检测值ACPA与目标相位角TGPA的数据被一起输入到驱动控制器605中。并且，驱动控制部605以使检测值ACPA接近目标相位角TGPA的方式，例如根据目标相位角TGPA与检测值ACPA的偏差计算可变气门正时装置114的电动机114a的目标电流。
[0067]角度检测部606输入曲轴角传感器203的旋转角信号P0S、凸轮角传感器204的旋转角信号CAM、电动机旋转角传感器210的旋转角信号Θ，并且基于这些信号检测进气凸轮轴115a相对于曲轴109的旋转相位角，并将旋转相位角的检测值ACPA向驱动控制部605输出。
[0068]角度检测部606输入的曲轴角传感器203的旋转角信号POS及凸轮角传感器204的旋转角信号CAM是从ECM201B的复制电路(複製回路)507经由专用的信号线212a、212b发送至IjVTC控制器201A的信号。
[0069]ECM201B的复制回路507与曲轴角传感器203及凸轮角传感器204直接连接，将输入的旋转角信号P0S、CAM复制并发送到VTC控制器201A的角度检测部606中。
[0070]即，VTC控制器201A及ECM201B以不经由CAN211便输入旋转角信号P0S、CAM的方式构成，即使在CAN211发生异常的情况下，VTC控制器201A及ECM201B也能够输入旋转角信号P0S、CAM作为控制信息使用。
[0071]在此，可以形成将利用VTC控制器201A复制的旋转角信号P0S、CAM经由专用的信号线向ECM201B发送的结构。
[0072]P丽输出部607输入由驱动控制部605输出的目标电流，基于目标电流确定PWM(脉冲宽度调制(Pulse Width Modulat1n))控制中的占空比，并且利用该占空比的PffM控制信号控制电动机114a的通电。
[0073]图2的功能框图中所示的VTC控制器201A及ECM201B按以下方式动作。
[0074]在经由CAN211的数据传输正常进行的状态下，ECM201B的异常判定部504及VTC控制器201A的异常判定部604共同判定CAN通信正常。
[0075]然后，接收CAN211的正常判定，ECM201B的切换部502将第一目标计算部501计算出的目标相位角TGPAb输出，该目标相位角TGPAb经由正常的CAN211传输到VTC控制器201A中。
[0076]VTC控制器20IA的切换部602接收CAN211的正常判定，输出从ECM20IB经由CAN211传输来的目标相位角TGPAb，驱动控制部605基于目标相位角TGPAb，即，基于设定为可根据发动机运转状态改变的目标值，驱动控制可变气门正时装置114。
[0077]由此，进气门105的气门正时被控制为与发动机运转状态相对应的最佳值。
[0078]另一方面，在经由CAN211的数据传输无法正常进行的CAN211的异常状态下，VTC控制器201A无法经由CAN211从ECM201B侧接收目标相位角TGPA的数据。
[0079]此时，通过ECM201B的异常判定部504及VTC控制器201A的异常判定部604共同判定CAN通信异常，ECM201B的切换部502选择并输出第二目标计算部503输出的目标相位角TGPAa，并且VTC控制器201A的切换部602选择并输出第三目标计算部603输出的目标相位角TGPAa0
[0080]在此，ECM201B侧的第二目标计算部503及VTC控制器201A侧的第三目标计算部603计算并输出相同值的目标相位角TGPAa，并且，将目标相位角TGPAa计算为可变气门正时装置114的偏离机械的默认位置的固定位置。
[0081 ]在使进气门105的气门正时可变的可变气门正时装置114中，默认位置是由止动件以机械方式确定的相位可变范围的最大延迟侧，目标相位角TGPAa作为从该默认位置即最大延迟位置向提前侧偏离的相位角，被分别预先存储到ECM201B侧及VTC控制器201A侧的存储器中。
[0082]VTC控制器201A若在不能从ECM201B侧输入目标相位角TGPA、即气门正时的控制指令时，停止对可变气门正时装置114的控制，则会受到凸轮反作用力的影响而导致进气门105的气门正时返回到作为最大延迟位置的默认位置。在该情况下，在要求比最大延迟位置提前的气门正时的发动机运转状态下，运转性能变得下降。
[0083]例如，在使内燃机101起动时，在进气门105的气门正时要求比最大延迟位置提前的情况下，若由于CAN异常而导致气门正时被固定在最大延迟位置，则无法起动内燃机101。另外，在使内燃机101的转速上升的加速状态下，若由于CAN异常而导致气门正时被固定在最大延迟位置，则由于气门重叠量变得过少等而存在燃烧稳定性下降的可能性。
[0084]因此，例如，作为能够使内燃机101起动、另外能够充分抑制内燃机101的燃烧稳定性下降的固定气门正时，使用目标相位角TGPAa。这样，在CAN异常状态下，VTC控制器201A基于目标相位角TGPAa对可变气门正时装置114进行控制。
[0085 ]因此，g卩使CAN发生异常，也可以使内燃机1I起动，另外，能够使内燃机1I持续运转，可以使以内燃机101作为动力源的车辆移动到安全的场所。
[0086]另外，假定在CAN发生异常时，在ECM201B侧也选择目标相位角TGPAa替换正常状态下的目标相位角TGPAb，ECM201B向该目标相位角TGPAa控制可变气门正时装置114，由于对内燃机101的燃料喷射量和点火时间等进行控制，因此能够根据在VTC控制器201A中实际作为控制目标的气门正时控制内燃机101。
[0087]另外，在ECM201B例如具有将目标相位角TGPA与基于旋转角信号P0S、CAM检测出的实际的旋转相位进行比较从而诊断可变气门正时装置114及/或VTC控制器201A的故障的功能的情况下，即使CAN211发生异常，由于能够将在VTC控制器201A中实际作为控制目标的气门正时用作诊断信息，因此能够抑制对气门正时控制系统的异常的错误诊断。
[0088]因此，例如，在ECM201B具有在判定气门正时控制系统有异常时，实施切断向可变气门正时装置114的驱动电路的电源供给等处理的功能的情况下，在VTC控制器201A侧能够将可变气门正时装置114向目标值控制，另一方面能够抑制错误地切断向驱动电路的电源供给。
[0089]在此，若切断向驱动电路的电源供给，则气门正时会返回最大延迟位置，因此通过能够抑制错误地切断向驱动电路的电源供给，能够利用VTC控制器201A将气门正时向目标相位角TGPAa控制，通过这样，也能够抑制CAN异常状态下的发动机运转性能的下降。
[0090]注意，在由于CAN异常而使得VTC控制器201基于目标相位角TGPAa控制可变气门正时装置114的情况下，ECM201B能够将内燃机101的负荷的增大限制为比正常时低，在能够充分抑制运转性能下降的发动机负荷范围内使内燃机101运转。
[0091]在图2的功能框图示出的例子中，在CAN211的异常状态下使用的目标相位角TGPAa是一样的固定值，但是可以将目标相位角TGPAa设定为可根据发动机运转状态改变。
[0092]图3的功能框图示出了第二目标计算部503及第三目标计算部603将目标相位角TGPAa设定为可根据发动机运转状态改变的结构的一例。
[0093]注意，在图3中，对于与图2示出的模块相同的模块，使用同一附图标记并省略详细的说明。
[0094]在图3中，ECM201B具有基于由凸轮角传感器203输出的旋转角信号POS计算发动机转速NE的速度计算部508，速度计算部508将计算出的发动机转速NE的数据向第二目标计算部503输出。
[0095]第二目标计算部503具有基于发动机转速NE变更目标相位角TGPAa的功能。
[0096]另外，VTC控制器201A具有基于从ECM201B的复制回路507发送来的旋转角信号POS计算发动机转速NE的速度计算部608，速度计算部608将计算出的发动机转速NE的数据向第三目标计算部603输出。
[0097]第三目标计算部603与第二目标计算部503—样，具有基于发动机转速NE变更目标相位角TGPAa的功能。
[0098]在此，第二目标计算部503与第三目标计算部603将基于发动机转速NE的目标相位角TGPAa设定特性设定为相同，在同一发动机转速NE条件下分别设定同一个目标相位角TGPAa0
[0099]图4示出了第二目标计算部503及第三目标计算部603中的、基于发动机转速NE的目标相位角TGPAa设定处理的一例，是在发动机转速NE的区域内设定多个不同的目标相位角TGPAa的例子。
[0100]图4示出了第二目标计算部503及第三目标计算部603中共通的目标相位角TGPAa的设定特性，TDC表示上止点，BDC表示下止点，IVO表示进气门105的打开时间，IVC表示进气门105的关闭时间，EVO表示排气门110的打开时间，EVC表示排气门110的关闭时间。
[0101 ]如图4所示，第二目标计算部503及第三目标计算部603为发动机转速的多个区域中的每一个存储目标相位角TGPAa，并且选择此时的发动机转速所符合的速度区域的目标相位角TGPAa输出。
[0102]在如图4所示的例子中，示出了将发动机转速划分为三个区域，在三个区域内设定不同的目标相位角TGPAa的例子。
[0103]在图4中，发动机转速NE为第一阈值以下的第一转速区域是比内燃机1I的怠速转速更低、符合用于使内燃机1I起动的发动状态的转速区域。
[0104]另外，发动机转速NE比第一阈值高且比第二阈值(第一阈值〈第二阈值)低的第二转速区域是符合内燃机101的怠速运转状态、换言之即无负荷状态或轻负荷状态的转速区域。
[0105]另外，发动机转速NE比第二阈值高的第三转速区域是符合比内燃机101的怠速状态负荷更高的中负荷状态、高负荷状态的转速区域。
[0106]并且，目标计算部503、603在符合内燃机101起动状态的第一转速区域中，通过使进气门105的气门正时比默认位置提前，使进气门105的关闭时间IVC靠近下止点BDC附近，以使起动状态下的吸入空气量比默认位置多，从而确保内燃机101的起动性能。
[0107]换言之，目标计算部503、603通过将目标相位角TGPAa设定为比默认位置更靠提前侦似使关闭时间IVC靠近下止点BDC附近的位置，从而在CAN异常状态下也能够起动内燃机101。
[0108]例如，存在这样的情况:以将可变气门正时装置114设为默认位置时进气门105的关闭时间IVC在比下止点BDC延迟的位置从而能够实现延迟关闭的米勒循环的方式设定相位角的可变范围，在一定低速等的运转条件下选择默认位置或默认位置近旁的相位角以期增高燃油效率。
[0109]在这样设定相位角的可变范围的情况下，在关闭时间IVC比下止点BDC延迟的默认位置，内燃机101的填充效率变低。因此，若在将进气门105的气门正时设为默认位置的状态下进行发动，则在内燃机101的起动状态下无法得到充足的吸入空气量从而使内燃机101的起动性能下降，存在无法使内燃机101起动的可能性。
[0110]因此，目标计算部503、603在符合第一转速区域(该第一转速区域被推定为是内燃机101的起动状态)的情况下，通过将目标相位角TGPAa设为相较于默认位置更靠提前侧从而使进气门105的关闭时间IVC比默认位置的关闭时间IVC更靠近下止点BDC的相位角，可在起动状态下获得充足的吸入空气量，以使内燃机1I能够稳定地起动。
[0111]另外，目标计算部503、603在符合内燃机101的怠速状态的第二转速区域使进气门105的气门正时比默认位置提前，但是从默认位置的提前量比第一转速区域小，抑制了气门重叠变得过大的情况。由此，可确保CAN异常状态下的怠速运转中的燃烧稳定性，获得足够的抗熄火性。
[0112]并且，在符合比怠速状态还要增大发动机负荷情况的第三转速区域，由于发动机转速比怠速状态高，因此通过使气门重叠量更大能够确保燃烧稳定性。
[0113]因此，在第三转速区域，目标计算部503、603将目标相位角TGPAa定为比符合第二转速区域的情况提前的位置且比符合第一转速区域的情况延迟的位置，从而相比符合第二转速区域的情况扩大气门重叠量，确保了中负荷状态下的燃烧稳定性，获得了足够的抗熄火性。
[0114]如上所述，在CAN异常状态下，若根据发动机转速的高低水平使目标相位角TGPAa变化，则能够根据发动机转速的不同所导致的要求气门正时的不同，对实际的气门正时作出变更，与将目标相位角TGPAa设为固定值的情况相比，能够改善CAN异常状态下的内燃机101的起动性能和燃烧稳定性等发动机运转性能。
[0115]注意，在图4所示的例子中，将内燃机101起动后的转速区域划分为怠速旋转区域与非怠速旋转区域两个区域，但是可以将转速区域划分得更细以使目标相位角TGPAa以更小的跨度变化。
[0116]另外，例如，可以划分为包含发动状态及怠速状态的低速旋转区域和转速比怠速高的高速旋转区域这两个区域，且目标计算部503、603根据发动机转速将目标相位角TGPAa切换成两个种类，可以对发动机转速的区域划分作任意的设定。
[0117]另外，即使在相同发动状态下，冷机状态下的起动与暖机完了状态下的起动所要求的气门正时也有所不同，因此如图5所示，可以将发动状态下的发动机转速划分为冷机状态下的低速旋转区域和暖机完了状态下的高速旋转区域，根据发动转速的不同使目标相位角TGPAa不同。
[0118]S卩，在冷机状态下的起动中，内燃机101的摩擦较大，导致发动转速比在暖机完了状态下的起动中低，因此在发动转速符合能够推定为是冷机状态的低速旋转区域的情况下，设定适合冷机状态下的起动的目标相位角TGPAa。
[0119]另一方面，在暖机完了状态即内燃机101的摩擦较低的状态下，由于发动转速比冷机起动状态下的高，因此在发动转速符合能够推定为暖机完了状态的高速旋转区域的情况下，目标计算部503、603设定适合暖机完了状态下的起动的目标相位角TGPAa。
[0120]例如，目标计算部503、603在冷机起动状态下，为了确保起动性能，将目标相位角TGPAa设定为进气门105的关闭时间IVC处于下止点BDC附近的提前量，在暖机完了状态下的起动中，为了抑制提前点火的发生，通过使进气门105的关闭时间IVC比冷机起动状态下更向下止点BDC之后延迟，使有效压缩比比冷机起动状态下低。
[0121]另外，在图4、图5所示的例子中，目标计算部503、603根据发动机转速NE的高低切换目标相位角TGPAa，而如图6所示，目标计算部503、603可以是根据发动机转速NE的变化、详细而言是根据变化方向及/或变化量切换目标相位角TGPAa的结构。
[0122]在图6所示的例子中，基于发动机转速NE的变化划分出五个条件下的情况，目标计算部503、603按各情况切换目标相位角TGPAa。
[0123 ]在此，设定了第一条件、第二条件、第三条件、第四条件和第五条件这五个条件，其中第一条件是发动机转速从怠速转速开始上升的加速状态，第二条件是发动机转速从上升后的状态开始向怠速转速降低的减速状态，第三条件是从发动转速开始向怠速转速上升的快转怠速状态，第四条件是从发动机停止状态向高发动转速上升的高温起动状态，第五条件是从发动机停止状态向低发动转速上升的通常起动状态。
[0124]并且，在第一条件成立的情况下，为了扩大气门重叠量从而维持燃烧稳定性，目标计算部503、603使目标相位角TGPAa从比默认位置更靠提前侧且适合怠速状态的、气门重叠量较小的目标相位角TGPAa开始做提前变化，以确保加速状态下的燃烧稳定性。
[0125]另外，在第二条件成立的情况下，目标计算部503、603从气门重叠量较大的目标相位角TGPAa向适合怠速转速状态的、气门重叠量较小的目标相位角TGPAa做延迟变化，以确保减速状态下的燃烧稳定性。
[0126]另外，在第三条件成立的情况下，换言之，在推定为处于暖机过程中的情况下，目标计算部503、603设定比暖机后的怠速运转中的气门正时提前的目标相位角TGPAa，通过提前使气门重叠扩大，利用扩大后的气门重叠使吸入气体发生风向倒转，利用吸入气体的风向倒转促进燃料的气化，确保暖机过程中的燃烧稳定性。
[0127]另外，第四条件是发动转速比低温?常温起动条件的情况下高换言之即从停止状态开始的转速的上升变化量大、推定起动状态下的内燃机101处于暖机完成状态的条件。在该条件下，目标计算部503、603设定进气门105的关闭时间IVC以比冷机起动状态时更远离下止点BDC的方式延迟的目标相位角TGPAa，由此使有效压缩比降低，实现对提前点火的抑制等。
[0128]另外，第五条件是发动转速比高温起动状态低换言之从停止开始的转速的上升变化量小、推定出起动状态下的发动机温度是低温?高温条件的条件。在该条件下，目标计算部50 3、60 3通过使目标相位角TGPAa比第四条件的情况下提前，使进气门1 5的关闭时间IVC靠近下止点BDC，通过由此引起的填充效率的增加确保发动机起动性能。
[0129]注意，虽然图6中所示的第一条件是从怠速旋转开始的旋转上升的情况，但是例如可以划分为从怠速旋转开始的旋转上升条件和从中间转速开始的旋转上升条件这两种情况，同样可以划分为从高转速到中间转速之间的旋转降低和从中间转速到怠速转速之间的旋转降低两种情况。
[0130]另外，如图4、5、6所示，VTC控制器201A及ECM201B可以为如下结构:除了能够基于发动机转速NE对目标相位角TGPAa变更以外，还基于用作起动电动机电源的电池电压VB变更目标相位角TGPAa。
[0131 ]图7是在根据发动机转速NE及电池电压VB变更CAN异常状态下的目标相位角TGPAa的情况下的VTC控制器201A及ECM201B的功能框图。
[0132]图7的功能框图在电池电压VB的信号与发动机转速NE的信号一起输入到第三目标计算部603和第二目标计算部503中这一点与图3不同，图7中所示的第三目标计算部603及第二目标计算部503是根据发动机转速NE及电池电压VB变更目标相位角TGPAa。
[0133]图8例示出了基于发动机转速NE及电池电压VB变更目标相位角TGPAa的例子，在与图4示出的发动机转速NE的区域对应的目标相位角TGPAa设定中的发动转速区域中，目标计算部503、603基于电池电压VB变更目标相位角TGPAa。
[ΟΙ34]具体地，在图8例示的目标相位角TGPAa的变更特性中，与图4示出的特性相同，发动机转速NE的区域划分为发动转速区域、怠速转速区域及中等转速区域三个区域，在发动机转速NE符合怠速转速区域、中等转速区域的情况下，目标计算部503、603以与图4例示的同样的特性设定目标相位角TGPAa。
[0135]另一方面，在图8例示的目标相位角TGPAa的变更特性中，在发动机转速NE符合发动转速区域的情况下，目标计算部503、603根据这时的电池电压VB变更目标相位角TGPAa。
[0136]S卩，在电池电压VB高于设定电压的情况下能够推定出电池的环境温度高，在电池设置在发动机室内情况下，通过环境温度高能够推定出处于内燃机101的温度较高的暖机完成状态。
[0137]另一方面，在电池电压VB低于设定电压的情况下能够推定出电池的环境温度低，在电池设置在发动机室内情况下，通过环境温度低能够推定出内燃机101的温度处于低温?高温状态。
[0138]因此，在电池电压VB比设定电压低，推定出内燃机1I在冷机状态下起动的情况下，目标计算部503、603以使进气门105的关闭时间IVC靠近下止点BDC附近，从而使吸入空气量尽可能地增加进而能够确保起动性能的方式，设定目标相位角TGPAa。
[0139]另一方面，在电池电压VB比设定电压高，推定出内燃机101在暖机完成状态下起动的情况下，目标计算部503、603以通过使进气门105的关闭时间IVC比冷机起动状态更加延迟而远离下止点BDC，从而使有效压缩比降低进而能够抑制发生提前点火的方式，设定比电池电压VB低于设定电压的情况更靠延迟侧的目标相位角TGPAa。
[0140]注意，虽然在图8所示的特性例中，目标计算部503、603基于发动机转速NE及电池电压VB可变地设定目标相位角TGPAa，但是目标计算部503、603可以不使用发动机转速NE的信息而是基于电池电压VB可变地设定目标相位角TGPAa。
[0141]但是，若在内燃机101的停止过程中操作可变气门正时装置114以图使旋转相位发生变化，则有可能由于电动机扭矩不能克服凸轮扭矩而使实际的相位不发生变化，导致产生锁闭电流(口5/夕電流)从而引起过热，或成为可变气门正时装置114或电动机驱动电路出现故障的主要原因，或由于锁闭扭矩(口夕卜少夕)而发生电动机输出轴咬入减速机构等故障。
[0142]因此，可以通过图9的功能框图所示的结构，发出CAN异常状态下的可变气门正时装置114的驱动许可/不许可的指令。
[0143]在图9的功能框图中，ECM201B具有基于内燃机101和车辆状态进行驱动许可判定的第一判定部510和基于发动机转速NE进行驱动许可判定的第二判定部511作为判定是否许可驱动可变气门正时装置114的判定部。
[0144]并且，ECM201B具有切换部512，该切换部512输入第一判定部501的许可/不许可信号及第二判定部511的许可/不许可信号，并基于CAN通信的诊断结果选择任一方的信号输出。
[0145]并且，切换部512所输出的驱动许可/不许可指令信号经由CAN211向VTC控制器201A侧传输。
[0146]VTC控制器201A具有第三判定部611和切换部612，第三判定部611基于发动机转速NE进行驱动许可判定，切换部612输入从ECM201B侧输送来的驱动许可/不许可的指令信号与第三判定部611输出的驱动许可/不许可的指令信号，并基于CAN通信的诊断结果选择任一方的信号输出。
[0147]在切换部612输出驱动许可的指令信号的情况下，VTC控制器201A的驱动控制部605基于目标相位角对可变气门正时装置114进行驱动控制，并且在切换部612输出驱动不许可的指令信号的情况下，VTC控制器201A的驱动控制部605停止对可变气门正时装置114的驱动。
[0148]注意，如前所述，驱动控制部605输入的目标相位角是根据CAN有无异常选择从ECM20IB传输来的目标相位角和第三目标计算部603计算出的目标相位角中的任一方而确定的目标值。即，图9中虽然省略了对用于设定目标相位角的模块的记载，但是其具有图2、图3、图7示出的目标计算部603、503等的结构。
[0149]并且，ECM201B侧的切换部512在CAN正常状态下选择并输出第一判定部510的驱动许可/不许可的指令信号，在CAN异常状态下选择并输出第二判定部511的驱动许可/不许可的指令信号。
[0150]同样，VTC控制器201A侧的切换部612在CAN正常状态下选择并输出从ECM201B侧输送来的驱动许可/不许可的指令信号，在CAN异常状态下选择并输出第三判定部611的驱动许可/不许可的指令信号。
[0151]另外，向第二判定部511中输入速度计算部508计算出的发动机转速NE的数据，向第三判定部611中输入速度计算部508计算出的发动机转速NE的数据。并且，第二判定部511及第三判定部611在发动机转速NE是Orpm的内燃机101停止状态下输出驱动不许可的指令信号，在发动机转速NE不是Orpm、进气凸轮轴115a旋转的状态下输出驱动许可的指令信号。
[0152]根据如图9所示的结构，即使由于CAN异常而使VTC控制器201A侧无法正确地输入在ECM201B侧设定的驱动许可/不许可的指令信号，由于在CAN发生异常时选择来自第三判定部611的指令，并基于来自第三判定部611的指令进行驱动/停止驱动，因此至少在内燃机101的停止状态下能够抑制对可变气门正时装置114的驱动。
[0153]因此，当在内燃机101的停止状态下发生CAN异常时，能够抑制由于对可变气门正时装置114的错误的驱动而导致的驱动电路的过热故障或减速器的咬入故障等的发生。
[0154]但是，如上所述，在发生CAN异常时，VTC控制器20IA虽然从自ECM20IB侧传输来的目标相位角切换为由第三目标计算部603计算的目标相位角，利用驱动控制部605继续对可变气门正时装置114的驱动控制，但是目标相位角有可能伴随着CAN发生异常而阶跃性地发生变化，导致内燃机1I的输出等剧烈地发生变化。
[0155]因此，如图10所示，通过设置从CAN正常状态下的目标相位角向CAN异常状态下的目标相位角慢慢地变化的过渡期间，能够抑制内燃机101的运转性能伴随CAN发生异常而突变。
[0156]以上参照优选实施方式具体说明了本发明的内容，但本领域技术人员显然能够基于本发明的基本技术思想及教导选取各种变形方式。
[0157]在上述实施方式中虽然例示了对使进气门105的气门正时可变的可变气门正时装置114的控制，但显然能够将本发明的控制装置及控制方法应用于使排气门110的气门正时可变的可变气门正时装置的控制。
[0158]另外，可以根据发动机转速区域、电池电压、发动机转速变化方向、发动机转速变化量中的多个的组合可变地设定目标相位角TGPAa。
[0159]另外，ECM201B和VTC控制器201A之间的数据通信不限于是基于CAN标准的通信，而是能够适当地采用公知的各种通信。
[0160]附图标记说明
[0161]101…内燃机、105…进气门、109…曲轴、114…可变气门正时机构、114a...电动机、115a...进气凸轮轴、201A-VTC控制器、201B...发动机控制模块(ECM)、203...曲轴角传感器、204…凸轮角传感器、210…电动机旋转角传感器、211…CAN。
【主权项】
1.一种内燃机的控制装置，其为根据由外部输入的控制指令控制使内燃机的气门正时可变的可变气门正时装置的控制装置，其特征在于， 具有处理部，该处理部在所述控制指令的输入发生异常时，将所述可变气门正时装置控制至偏离机械的默认位置的规定位置。2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述处理部根据发动机转速变更所述规定位置。3.如权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述处理部在发动机转速的多个区域内分别变更所述规定位置。4.如权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述处理部根据发动机转速的变化方向和变化量的至少一方变更所述规定位置。5.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述处理部根据用于起动所述内燃机的电池的电压变更所述规定位置。6.如权利要求5所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述处理部在所述内燃机的起动状态下根据所述电池的电压变更所述规定位置。7.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 所述控制指令的输入的异常是指与第二控制装置之间的通信异常，所述第二控制装置输出所述控制指令并且控制所述内燃机， 所述第二控制装置在发生所述通信异常时，假定所述可变气门正时装置被控制至所述规定位置而进行所述内燃机的控制处理。8.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 所述可变气门正时装置是使所述内燃机的进气门的气门正时可变的装置， 所述处理部在所述内燃机的温度比规定温度低的所述内燃机的起动状态下，将所述规定位置设为使所述进气门的关闭时间为下止点附近的第一关闭时间的位置，并且在所述内燃机的温度比所述规定温度高的所述内燃机的起动状态下，将所述规定位置设为使所述进气门的关闭时间比所述第一关闭时间更靠延迟侧的位置。9.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 所述可变气门正时装置是使所述内燃机的进气门的气门正时可变的装置，所述默认位置是使所述进气门的关闭时间在下止点之后的位置， 所述处理部在所述内燃机的起动状态下，将所述规定位置设为使所述进气门的关闭时间比所述默认位置靠近下止点的位置。10.如权利要求9所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述处理部在所述内燃机起动后的怠速状态下，将所述规定位置设为使所述进气门的关闭时间比起动状态延迟的位置。11.如权利要求10所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述处理部在所述内燃机的转速比怠速转速高的状态下，将所述规定位置设为使所述进气门的关闭时间比所述怠速状态下的关闭时间更靠提前侧的位置。12.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于， 所述可变气门正时装置是使所述内燃机的进气门的气门正时可变的装置， 所述处理部在所述内燃机从怠速状态开始加速时，变更所述规定位置以使所述进气门的关闭时间比怠速运转下的关闭时间靠近下止点。13.一种内燃机的控制方法，其为根据由外部输入的控制指令控制使内燃机的气门正时可变的可变气门正时装置的方法，其特征在于，包含: 检测所述控制指令有无输入异常的步骤； 在检测出所述输入异常时，将所述可变气门正时装置控制至偏离机械的默认位置的规定位置的步骤。14.如权利要求13所述的内燃机的控制方法，其特征在于，还包含根据发动机转速变更所述规定位置的步骤。15.如权利要求13所述的内燃机的控制方法，其特征在于，还包含根据用于起动所述内燃机的电池的电压变更所述规定位置的步骤。
【文档编号】F02D41/08GK106062345SQ201480076748
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年9月25日
【发明人】三河谦太郎
【申请人】日立汽车系统株式会社