内燃机的控制装置制造方法
【专利摘要】一种内燃机的控制装置，具备可变更配气正时的配气正时变更机构(VTC)。基于VTC变换角的检测值(VTCNOW)，计算VTC变换角的推定值(VTCNFS)(S15～S19)。在VTC变换角向点火提前角侧或滞后角侧变换时，计算相对于上次的检测值使VTC变换角以最快响应速度变换时的最快响应值，在本次的配气正时的检测值超过最快响应值的情况下，将检测值(推定值)限制在最快响应值以下(S20、S21)。
【专利说明】内燃机的控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备可变更发动机气门的配气正时的配气正时变更机构的内燃机的控制，并涉及在内燃机的其他促动器的设定(例如，点火时期的设定)中所考虑的配气正时的检测值的运算。
【背景技术】
[0002]如专利文献I中的记载，在内燃机中，为了抑制爆震的发生，在检测出发生规定水平的爆震的情况下，则进行使点火时期滞后的、所谓轻度爆震控制。另外，在具备可变更内燃机的发动机气门(进气门或排气门)的配气正时的配气正时变更机构的情况下，使用凸轮角传感器等检测实际的配气正时，根据其检测值设定点火时期(的变化量及速度)。
[0003]专利文献1:(日本)特开平2 - 102347号公报
[0004]判定配气正时的检测异常时，有时直到异常(NG)确定为止的期间，一直输出不正确的配气正时的检测值。这样，因某些理由，配气正时的检测值偏离实际的配气正时的情况下，若基于不正确的配气正时的检测值设定点火时期，则点火时期的设定精度降低，例如点火时期过于提前，有可能产生爆震(knocking)。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于这种情况而创立的。即，本发明中，具有可变更内燃机的发动机气门的配气正时的配气正时变更机构，检测配气正时的检测值，基于该检测值对内燃机的其他促动器进行控制。而且，在配气正时向点火提前角侧或滞后角侧变换时，计算出相对于上次的配气正时的检测值使配气正时以规定响应速度变换时的规定响应值，在配气正时的检测值超过所述规定响应值的情况下，将所述检测值限制在所述规定响应值以下。
[0006]这样求得的配气正时的检测值，例如用于轻度爆震(trace knock)控制中的点火时期的设定。
[0007]根据本发明，通过将配气正时的检测值限制在使配气正时以规定响应速度变换时的规定响应值以下，即使在因某些原因而使配气正时的检测值偏离实际的配气正时的情况下，也能够抑制检测值相对于实际的配气正时的偏离。其结果是，能够提高使用该检测值所设定的点火时期的设定精度，抑制因点火时期的过提前角而造成的爆震的发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是表示本发明的一实施例的内燃机的控制装置的系统构成图；
[0009]图2是表示上述实施例的轻度爆震控制用的点火时期的设定处理的功能块图；
[0010]图3是表示图2的轻度爆震控制用的点火时期基本值的设定图的特性图；
[0011]图4是表示图2的轻度爆震控制用的点火时期的修正系数的设定图的特性图；
[0012]图5是表示图2的VTC变换角的目标值的设定图的特性图；
[0013]图6是表示上述实施例的VTC变换角的推定值(检测值)的设定控制的流程的流程图；
[0014]图7是表示VTC最快响应速度的设定表的特性图；
[0015]图8是表示VTC最慢响应速度的设定表的特性图。
[0016]符号说明
[0017]1:内燃机
[0018]3:进气门
[0019]4:排气门
[0020]6:进气配气正时变更机构
[0021]9:火花塞
[0022]10:控制器单元
【具体实施方式】
[0023]下面，参照附图对本发明的最佳实施方式进行说明。图1表示该发明的一实施例的内燃机的控制装置的系统构成。内燃机I具有作为发动机气门的进气门3和排气门4，并且，作为可变更进气门3的配气正时的可变动阀机构，该实施例中，具备进气配气正时变更机构(以下，也简称为“VTC”) 6，该进气配气正时变更机构6通过使进气门3的工作角的中心角相对于曲柄角连续地滞后或提前，而不使工作角(开闭时间)变化，使进气门开启时间和关闭时间同时连续地滞后及提前相同的量。另外，进气配气正时变更机构6例如(日本)特开2007 — 32380号公报中也记载的那样，是通过使与驱动进气门的驱动轴(凸轮轴)一起旋转的转子和由曲轴旋转驱动的壳体之间的相对旋转位置变化，从而使驱动轴相对于曲柄角的旋转相位滞后或提前的叶片式的机构，其构造是公知的，因此，在此省略详细的说明。
[0024]在进气通道7的收集器7a上游侧，设置有由电动机等促动器控制开度的电子控制式的节气阀2。在此，上述节气阀2主要用于使进气通道7内产生为了进行窜漏气体的处理等所需要的极少的负压(例如一 50mmHg)，基本上，吸入空气量的调整通过由上述的进气配气正时变更机构6变更进气门3的阀提升特性来进行。另外，燃料喷射阀8配置于进气通道7，如上所述从该燃料喷射阀8喷射与由进气门3或者节气阀2调整好的吸入空气量相应的量的燃料。
[0025]控制器单元10除接收由凸轮角传感器11检测出的进气门侧的凸轮轴的旋转角即凸轮角信号、由曲柄角传感器12检测出的曲轴的旋转角即曲柄角、来自吸入空气量传感器13的吸入空气量信号、来自冷却水温度传感器14的水温信号、由空燃比传感器15检测的排气的空燃比信号以外，还接收来自检测燃烧室内的爆震的发生的爆震传感器16的爆震信号、或由油温传感器17检测的油温信号等信号，基于这些信号，分别运算燃料喷射量、燃料喷射时期、点火时期、节气阀2的目标开度，除此以外，还运算后述的进气配气正时变更机构6的相当于配气正时的VTC变换角的目标值TARGET等。而且，控制燃料喷射阀8及火花塞9，以实现请求的燃料喷射量及点火时期，同时，向进气配气正时变更机构6的促动器输出用于实现进气配气正时变更机构6的VTC变换角的目标值TARGET的控制信号，且将节气阀2的开度控制为上述目标开度。
[0026]在此，本实施例中，基于由爆震传感器16检测的信号，在爆震的强度或频率成为规定水平以下的范围，进行将点火时期尽可能地向点火提前角侧控制的、所谓轻度爆震控制。图2是表示这种轻度爆震控制中的点火时期的设定处理的功能块图。
[0027]在块Bll中，基于汽缸填充效率和发动机转速，参照通过如图3所示的实机实验事先设定及存储的轻度爆震点火时期基本值图，求得轻度爆震控制用的点火时期(轻度爆震点火时期)的基本值。汽缸填充效率基于吸入空气量及配气正时等而求得，发动机转速根据曲柄角传感器12的检测信号等而求得。如图3所示，由于汽缸填充效率越高，越容易发生爆震，因此，点火时期的基本值设定于点火滞后角侧。另外，也可以代替汽缸填充效率而使用吸入空气量、请求转矩或发动机负荷等。
[0028]在块B12中，基于汽缸填充效率和发动机转速，参照通过如图4所示的实机实验事先设定及存储的轻度爆震点火时期修正系数图，求得轻度爆震点火时期的修正系数。进气VTC的变换角越是向点火提前角侧变大，轻度爆震点火时期越向点火滞后角侧变化，其移动量对发动机转速和汽缸填充效率具有灵敏度。因而，如图4所示，填充效率越高，并且发动机转速越高，点火时期的修正系数设定得越高。
[0029]在块B13中，基于从上述的曲柄角传感器12及凸轮角传感器11发送的信号，求得进气VTC的配气正时即VTC变换角的检测值VTCNOW。该VTC变换角的检测值VTCNOW相当于凸轮轴的凸轮角相对于曲轴的曲柄角的基准相位的相位差。
[0030]在块B14中，基于汽缸填充效率和发动机转速，参照通过如图5所示的实机实验事先设定及存储的VTC变换角目标值图，计算出燃料费用为最小的VTC变换角的目标值TARGET。如图5所示，VTC变换角的目标值设定为，在汽缸填充效率及发动机转速高的高旋转高负荷侧增大，而在填充效率及发动机转速低的低旋转低负荷侧减小。
[0031 ] 而且，在块B15中，除基于VTC变换角的检测值VTCNOW或目标值TARGET以外，还基于由油温传感器17检测的油温等，运算VTC变换角的推定值VTCNFS。关于该推定值VTCNFS的运算处理，后面使用图6进行叙述。
[0032]在块B16中，将在块B15中求出的推定值VTCNFS和在块B12中求出的修正系数相乘而求得修正值，在块B17中，从在块Bll中求出的点火时期基本值减去在块16中求出的修正值，由此，计算最终的轻度爆震点火时期。
[0033]图6是表示块B14中的VTC变换角的推定值VTCNFS的运算处理的流程的流程图。在步骤Sll中，基于曲柄角传感器12及凸轮角传感器11的检测信号，进行是否确定曲柄角传感器(或凸轮角传感器)检测异常的NG(异常)判定。例如，在通过后述的步骤S12检测出曲柄(凸轮)角传感器的检测异常的状态下经过了一定期间(例如，曲轴旋转2转的期间)的情况下，判定为NG (异常)。
[0034]在步骤S12中，判定是否检测出凸轮角传感器的检测异常。例如，数一数(计算)曲柄(凸轮)角传感器输出的脉冲信号的、一定期间中的脉冲数，在其脱离正常时的脉冲数的范围的情况下，检测检测异常，在处于正常时的脉冲数的范围内时，检测不出检测异常，艮P，判定为正常。
[0035]在步骤S13中，判定VTC是否在点火提前角中。例如，如果在点火提前角侧其值增大的VTC变换角的目标值TARGET比检测值VTCNOW大，则由于是通过反馈控制等控制在点火提前角侧，因此，判定为在点火提前角中。
[0036]在步骤S14中，判定VTC是否在点火滞后角中。例如，如果在点火提前角侧其值增大的VTC变换角的目标值TARGET比检测值VTCNOW小，在则由于是通过反馈控制等控制在点火滞后角侧，因此，判定为在点火滞后角中。
[0037]另外，上述的“VTC变换角”例如决定曲柄角传感器12输出的脉冲信号中成为基准的脉冲信号，可以通过对从检测到其脉冲信号的时刻到检测到凸轮角传感器11输出的规定的脉冲信号的时间进行角度换算而进行运算。
[0038]如果曲柄(凸轮)角传感器没有任何异常，则步骤Sll、S12的判定均被否定而前进至步骤S15，作为用于上述的点火时期的设定等的VTC变换角的推定值VTCNFS，代入、设定VTC变换角的检测值VTCNOW的值。
[0039]在虽然未进行曲柄(凸轮)角传感器的检测异常的NG判定，即未确定检测异常，但是在检测到曲柄(凸轮)角传感器的检测异常的情况下，作为存在成为NG判定的可能性，从步骤S12向步骤S13前进。而且，若判定为VTC在点火提前角中，则从步骤13向步骤S18前进，将VTC变换角的推定值VTCNFS设定为点火最提前角(例如65度)。另一方面，若判定为VTC在点火滞后角中，则从步骤S14向步骤S17前进，将VTC变换角的推定值VTCNFS设定为点火最滞后角(例如O度)。在VTC变换角的目标值TARGET和检测值VTCNOW为相同的值的情况下，步骤S13、S14双方被否定，进入步骤S16，将VTC变换角的推定值VTCNFS设定为推定值VTCNFS的上次值，即，保持推定值VTCNFS不变。
[0040]在曲柄(凸轮)角传感器的检测异常的NG判定时，从步骤Sll向步骤S19前进，VTC以返回到规定的位置的方式被控制，即，将VTC变换角的推定值VTCNFS设定为NG判定时的规定的返回角(例如O度)。
[0041]而且，本实施例中，在步骤S20或步骤S21中，将在步骤S15?S19设定好的VTC变换角的推定值VTCNFS (检测值)限制在至少规定响应值，特别是在该实施例中，限制在最快响应值以下。这些步骤S20、S21相当于本发明请求范围中记载的“检测值限制单元”。
[0042]具体地说，曲柄(凸轮)角传感器无异常的情况，从上述的步骤S15向步骤S20前进，限制VTC变换角的推定值VTCNFS。此时，不论变换方向为点火提前角侧及之后角侧的哪一个，均将推定值VTCNFS限制在VTC以最快响应速度工作时的配气正时即最快响应值以下。
[0043]上述“最快响应值”在配气正时向点火提前角侧或者滞后角侧变换时，相当于VTC基于上次(例如，I运算前)的配气正时的检测值VTCNOW和VTC的最快响应速度，从上次的配气正时的检测值VTCNOW的检测时刻向配气正时的变换方向(点火提前角侧或者滞后角侧)以最快响应速度进行工作时的配气正时，通过上述的控制器单元10来运算。
[0044]上述的“最快响应速度”对发动机转速和油温具有灵敏度。因而，通过实验在响应速度达到最快的油温下对各个发动机转速测量其响应速度，存储于如图7所示的图(表)中，再基于发动机转速和油温，并通过参照该存储的图(表)而求得。如图7所示，点火提前角侧(工作侧)及滞后角侧(复原侧)均设定为，发动机转速越提高，最快响应速度越高。
[0045]即，在步骤S20中，在VTC变换角的检测值VTCNOW (根据检测值VTCNOW而更新后的推定值VTCNFS)为相对于上次的检测值以VTC的最快响应速度进行变换也不可变换的值、即若考虑VTC的响应速度，则实际上不可能的值的情况下，判断为因某些原因使检测值VTCNOff本身成为不正确的值，将推定值VTCNFS限制在以最快响应速度进行变换时的最快响应值以下。下式表示其运算式的一例。
[0046]?向点火提前角侧移动的情况)
[0047](VTCNFS (deg)[更新后]一 VTCNFS [更新前])/运算周期> VTC的点火提前角侧的最快响应速度(deg/Sec) (I)
[0048]VTCNFS [更新后]=VTCNFS [更新前]+点火提前角侧的最快响应速度X更新周期 ⑵
[0049]在上述的(I)式成立的情况下，判断为更新后的推定值VTCNFS的变化量为以最快响应速度也不可变换的不正确的变化量，将推定值VTCNFS限制在由(2)式的右项表示的点火提前角侧的最快响应值、或者该最快响应值以下。另外，更新周期例如为10ms。
[0050].向点火滞后角侧移动的情况
[0051 ] (VTCNFS [更新前]deg) 一 VTCNFS [更新后])/运算周期> VTC的点火滞后角侧的最快响应速度(deg/Sec) (3)
[0052]VTCNFS [更新后]=VTCNFS [更新前]一点火滞后角侧的最快响应速度X更新周期 ⑷
[0053]点火滞后角侧的情况也同样，在上述的(3)式成立的情况下，判断为更新后的推定值VTCNFS的变化量为最快响应速度也不可变换的不正确的变化量，将推定值VTCNFS限制在由(4)式的右项表示的点火滞后角侧的最快响应值、或者该最快响应值以下。
[0054]另一方面，在包括NG判定时而检测到曲柄(凸轮)角传感器的检测异常的情况下，在步骤S16?S19的任一步骤设定检测值VTCNFS后，前进至步骤S21，限制VTC变换角的推定值VTCNFS。此时，在变换方向为点火提前角侧的情况下，和步骤S20同样，将推定值VTCNFS限制在VTC以最快响应速度进行工作时的配气正时即最快响应值以下。另一方面，在变换方向为点火滞后角侧的情况下，将推定值VTCNFS限制在最慢响应值。
[0055]上述“最慢响应值”在配气正时向点火提前角侧或者点火滞后角侧变换时，相当于VTC基于上次的配气正时的检测值VTCNOW和VTC的最慢响应速度，从上次(例如，I运算前)的配气正时的检测值的检测时刻向配气正时的变换方向以最慢响应速度进行工作时的配气正时，由上述的控制器单元10来运算。
[0056]上述的“最慢响应速度”对发动机转速和油温具有灵敏度。因而，通过实验在响应速度最慢的油温下对各个发动机转速测量响应速度，存储于如图8所示的图(表)中，基于发动机转速和油温并参照存储的图(表)而求得。如图8所示，该最慢响应速度设定为比图7所示的最快响应速度低的值。
[0057]下式表示该步骤S21的中的运算处理的运算式的一例。另外，向点火提前角侧(工作侧)移动时的运算式和上述的(1)、(2)式是一样的，省略其说明。
[0058].向点火滞后角侧移动的情况
[0059](VTCNFS [更新前]deg) — VTCNFS [更新后])/运算周期> VTC的点火滞后角侧的最快响应速度(deg/Sec) (5)
[0060]VTCNFS [更新后]=VTCNFS [更新前]一点火滞后角侧的最慢响应速度X更新周期出)
[0061]在上述的(5)式成立的情况下，根据(4)式将推定值VTCNFS限制在点火滞后角侧的最慢响应速度(最慢响应值)。
[0062]下面，对这种本实施例的作用效果进行说明。
[0063]即使曲柄角、凸轮角传感器产生异常，直到异常检测确定为止也需要时间。该期间，VTC变换角的检测值VTCNOW也不正确，若将这种不正确的检测值VTCNOW直接作为轻度爆震控制用的点火时期的设定用的推定值VTCNFS进行设定，则点火时期的设定为不正确，有可能发生因点火时期过提前而引起的爆震。
[0064]针对这种课题，在本实施例中，在无论异常检测的有无，VTC变换角的检测值VTCNOff超过最快响应值的情况下，至少将推定值VTCNFS限制在最快响应值以下。由此，能够抑制VTC变换角的推定值VTCNFS相对于实际的值的偏离，抑制使用该VTC变换角的推定值VTCNFS所设定的轻度爆震控制用的点火时期的过度的提前，从而能够抑制爆震的发生。
[0065]另外，由于进气VTC越提前，点火时期越滞后，因此，在预想变换方向为点火提前角方向的情况下，将推定值VTCNFS限制在使用点火提前角方向的最快响应速度所预测的最快响应值以下，通过使用该推定值VTCNFS设定轻度爆震点火时期，成为在点火滞后角侧带有误差的轻度爆震点火时期，能够可靠地避免点火时期的过度的提前。
[0066]另一方面，由于处于进气VTC越滞后点火时期越提前的关系，因此，预想VTC向点火滞后角方向移动的情况下，假定和上述的点火提前角侧同样地将推定值VTCNFS设定为最快响应值的情况，推定值VTCNFS比实际的VTC变换角更滞后，这样，若基于向点火滞后角侧偏离的推定值VTCNFS设定轻度爆震控制用的点火时期，则点火时期有可能过提前。
[0067]于是，在预想VTC向点火滞后角方向移动的情况下，将推定值VTCNFS限制在使用点火滞后角方向的最慢响应速度预测的VTC变换角的最慢响应值，再使用该推定值VTCNFS设定轻度爆震控制用的点火时期。由此，和点火提前角侧的情况同样，成为在点火滞后角侧带有误差的轻度爆震点火时期，能够可靠地避免点火时期的过度的提前。
[0068]如以上所述，基于具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明不限定于图示实施例，包括各种各样的变形和变更。例如，在上述实施例中，使用了进气门侧的配气正时变更机构，但使用排气门侧的配气正时变更机构的内燃机也能够应用本发明。
[0069]另外，上述实施例中，采用了在配气正时向点火提前角侧或者滞后角侧变换时，计算使配气正时相对于上次的检测值以最快响应速度变换时的配气正时的最快响应值的构成，但响应速度不限于“最快”的情况，也可以采用计算以接近最快的规定响应速度变换时的规定响应速度的方法。
【权利要求】
1.一种内燃机的控制装置，具有可变更内燃机的发动机气门的配气正时的配气正时变更机构，并具有: 检测单元，其检测所述发动机气门的配气正时的检测值； 促动器控制单元，其基于所述配气正时的检测值，控制内燃机的其他促动器； 响应值计算单元，其在所述配气正时向点火提前角侧或滞后角侧变换时，计算出使所述配气正时相对于上次的检测值以规定响应速度变换时的配气正时的规定响应值； 检测值限制单元，其在所述配气正时的检测值超过所述规定响应值的情况下，将所述检测值限制在所述规定响应值以下。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中， 所述促动器控制单元是按照将爆震的发生抑制在规定水平以下的方式，对点火时期进行轻度爆震控制的点火时期控制单元， 所述轻度爆震控制用的点火时期使用所述配气正时的检测值来计算。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其中， 所述配气正时变更机构是变更进气门的配气正时的机构， 所述内燃机的控制装置具有: 异常检测单元，其检测所述检测单元的配气正时的检测异常； 目标值设定单元，其根据发动机运转状态设定所述配气正时的目标值， 所述检测值限制单元在所述异常检测单元检测出异常时，并且，所述进气门的配气正时的目标值为点火提前角方向比所述检测值大的值时，将所述检测值限制在所述规定响应值以下。
4.如权利要求1?3中任一项所述的内燃机的控制装置，其中， 所述配气正时变更机构是变更进气门的配气正时的机构， 所述内燃机的控制装置具有: 异常检测单元，其检测所述检测单元的配气正时的检测异常； 目标值设定单元，其根据发动机运转状态设定所述配气正时的目标值； 最慢响应值计算单元，其在所述配气正时向点火滞后角侧变换时，计算使所述配气正时相对于上次的检测值以最慢响应速度变换时的配气正时的最慢响应值， 所述检测值限制单元在所述异常检测单元检测出异常时，并且，所述进气门的配气正时的目标值为在点火滞后角方向比所述检测值大的值时，将所述检测值限制在所述最慢响应值。
5.如权利要求1?4中任一项所述的内燃机的控制装置，其中， 所述响应值计算单元在所述配气正时向点火提前角侧或滞后角侧变换时，计算出使所述配气正时相对于上次的检测值以最快响应速度变换时的配气正时的最快响应值。
【文档编号】F02P5/15GK104487680SQ201380037394
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2012年7月18日
【发明者】佐佐木佑治 申请人:日产自动车株式会社