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JP3761018B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP3761018B2
JP3761018B2 JP33499699A JP33499699A JP3761018B2 JP 3761018 B2 JP3761018 B2 JP 3761018B2 JP 33499699 A JP33499699 A JP 33499699A JP 33499699 A JP33499699 A JP 33499699A JP 3761018 B2 JP3761018 B2 JP 3761018B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気バルブと排気バルブの両方に可変バルブタイミング装置を設けた内燃機関の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される内燃機関においては、出力向上、燃費節減、排気エミッション低減を目的として、可変バルブタイミング制御装置を採用したものが増加しつつある。例えば、油圧駆動式の可変バルブタイミング制御装置の基本的な構成は、図13に示すように、エンジンのクランク軸に同期して回転するハウジング1と、吸気(又は排気)バルブのカム軸に連結されたロータ2とを同軸状に配置し、ハウジング1に形成された流体室3をロータ2に設けられたベーン4で進角室5と遅角室6とに区画する。そして、進角室5と遅角室6の油圧を油圧制御弁で制御してハウジング1とロータ2(ベーン4)とを相対回動させることで、クランク軸に対するカム軸の回転位相(カム軸位相)を変化させて、バルブタイミングを可変制御するようにしている。
【0003】
従来の油圧駆動式の可変バルブタイミング制御装置は、始動時のベーン4の振動による騒音を防止するために、エンジン停止時(油圧低下時)に、吸気バルブのバルブタイミングを最も遅角させた最遅角位相で、ハウジング1とロータ2(ベーン4)との相対回動をロックピン7でロックするようにしている。従って、始動時には、最遅角位相で始動することになるため、最遅角位相は、始動に適した位相に設定されている。
【0004】
しかしながら、この構成では、最遅角位相が始動時の位相(ロック位相)で制限されてしまうため、バルブタイミングの調整可能範囲がロック位相で制限されてしまい、バルブタイミングの調整可能範囲が狭いという欠点がある。
【0005】
そこで、特開平9−324613号公報に示すように、エンジン停止時のロック位相をバルブタイミングの調整可能範囲の略中間に設定することで、バルブタイミングの調整可能範囲を拡大することが提案されている。この構成では、エンジン始動時は、バルブタイミングが中間ロック位相でロックされた状態で始動され、その後のエンジン回転速度(オイルポンプ回転速度)の上昇に伴う油圧の上昇により、進角室5と遅角室6の油圧が上昇すると、その油圧によってロックピン7がロック穴から押し出されてロックピン7のロックが解除される。ロック解除後は、可変バルブタイミング制御を実行可能な状態となり、実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように油圧制御弁がフィードバック制御される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
現在、実用化されている可変バルブタイミングシステムは、エンジン運転状態に応じて吸気バルブのバルブタイミングを進角制御するものが多いが、最近では、可変バルブタイミング制御性能を更に高めるために、吸気バルブと排気バルブの両方に可変バルブタイミング装置を設けたものが開発されている。このものでは、バルブタイミングをロックするロック機構が動作不良になって、ロックが解除されない状態で可変バルブタイミング制御が行われた場合、正常に動作する可変バルブタイミング装置のみが通常通り動作するため、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量等が異常になって、エンジンの筒内の排気残留割合(内部EGR量)が過多となるおそれがあり、それによって、エンジンの燃焼状態が悪化して失火が発生したり、ドライバビリティや排気エミッションが悪化し、最悪の場合は、エンジンストールに至るおそれがある。
【0007】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、バルブタイミングを中間ロック位相でロックするロック機構が動作不良となった場合でも、内燃機関の燃焼状態の悪化を少なくすることができ、ドライバビリティや排気エミッションを改善できると共に、エンジンストールを防止できる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1の内燃機関の制御装置は、吸気バルブと排気バルブにそれぞれ可変バルブタイミング装置を設けた内燃機関において、バルブタイミングを中間ロック位相でロックするロック機構の動作不良の有無をロック動作不良判定手段により判定し、ロック機構の動作不良と判定された時に、正常に動作する方の可変バルブタイミング装置を筒内の排気残留割合(内部EGR量)が少なくなるように異常時制御手段によって制御する。このようにすれば、ロック機構の動作不良による筒内の排気残留割合の増加を抑えることができるので、ロック機構の動作不良時の内燃機関の燃焼状態の悪化を少なくして失火を防止することができ、ドライバビリティや排気エミッションを改善できると共に、エンジンストールを防止できる。
【0009】
また、排気環流装置を備えたシステムでは、請求項2のように、ロック機構の動作不良時に、正常に動作する方の可変バルブタイミング装置を筒内の排気残留割合(内部EGR量)が少なくなるように制御すると共に、排気環流装置による排気環流量(外部EGR量)を少なくするように制御しても良い。つまり、内部EGRも外部EGRも燃焼性に及ぼす影響は同じであり、内部EGR量と外部EGR量との合計が全EGR量となるため、ロック機構の動作不良時に、内部EGR量が増加したとしても、外部EGR量を少なくすれば、全EGR量の増加を抑えることができ、内燃機関の燃焼状態の悪化を防ぐことができる。
【0010】
尚、請求項3のように、ロック機構の動作不良時に外部EGR量を少なくする制御のみで対処するようにしても良く、この場合でも、内燃機関の燃焼状態の悪化を少なくすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
[実施形態(1)]
以下、本発明の実施形態(1)を図1乃至図10に基づいて説明する。まず、図1に基づいてシステム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるDOHCエンジン11は、クランク軸12からの動力がタイミングチェーン13により各スプロケット14,15を介して吸気側カム軸16と排気側カム軸17とに伝達されるようになっている。この吸気側カム軸16には、クランク軸12に対する吸気側カム軸16の進角量を調整する油圧駆動式の吸気側可変バルブタイミング装置18が設けられ、該吸気側カム軸16には、所定のカム角毎に吸気側カム角信号を出力する吸気側カム角センサ19が取り付けられている。また、排気側カム軸17には、クランク軸12に対する排気側カム軸17の進角量を調整する油圧駆動式の排気側可変バルブタイミング装置20が設けられ、該排気側カム軸17には、所定のカム角毎に排気側カム角信号を出力する排気側カム角センサ21が取り付けられている。一方、クランク軸12には、所定のクランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ22が取り付けられている。
【0012】
これらクランク角センサ22及び吸気側/排気側カム角センサ19,21の各出力信号は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)23に入力され、このECU23によって吸気バルブと排気バルブの実バルブタイミングが演算されると共に、クランク角センサ22のクランク角信号の周波数によってエンジン回転速度が演算される。また、図示はしないが、吸気管圧力センサ、水温センサ、スロットルセンサ等のエンジン運転状態を検出する各種センサの出力もECU23に入力され、これら各種センサ出力に基づいて吸気バルブと排気バルブの目標バルブタイミング(吸気側カム軸16の目標進角量と排気側カム軸17の目標遅角量)が演算される。
【0013】
ECU23は、吸気バルブの実バルブタイミング(吸気側カム軸16の実進角量)を目標進角量に一致させるように吸気側油圧制御弁24を制御して吸気側可変バルブタイミング装置18をフィードバック制御すると共に、排気バルブの実バルブタイミング(排気側カム軸17の実遅角量)を目標遅角量に一致させるように排気側油圧制御弁25を制御して排気側可変バルブタイミング装置20をフィードバック制御する。
【0014】
次に、図2乃至図7に基づいて、ロック機構付きの吸気側可変バルブタイミング装置18の構成を説明する。可変バルブタイミング装置18のハウジング31は、吸気側カム軸16の外周に回動自在に支持されたスプロケット14にボルト32で締め付け固定されている。これにより、クランク軸12の回転がタイミングチェーン13を介してスプロケット14とハウジング31に伝達され、スプロケット14とハウジング31がクランク軸12と同期して回転するようになっている。
【0015】
一方、吸気側カム軸16は、シリンダヘッド33とベアリングキャップ34により回転可能に支持され、この吸気側カム軸16の一端部に、ロータ35がストッパ36を介してボルト37で締め付け固定されている。このロータ35は、ハウジング31内に相対回動自在に収納されている。
【0016】
図3及び図4に示すように、ハウジング31の内部には、複数の流体室40が形成され、各流体室40が、ロータ35の外周部に形成されたベーン41によって進角室42と遅角室43とに区画されている。そして、ロータ35の外周部とベーン41の外周部には、それぞれシール部材44が装着され、各シール部材44が板ばね45(図2参照)によって外周方向に付勢されている。これにより、ロータ35の外周面とハウジング31の内周面との隙間及びベーン41の外周面と流体室40の内周面との隙間がシール部材44でシールされている。
【0017】
図2に示すように、吸気側カム軸16の外周部に形成された環状の進角溝46と遅角溝47が、それぞれ油圧制御弁24の所定ポートに接続され、エンジン11の動力でオイルポンプ28が駆動されることにより、オイルパン27から汲み上げたオイルが油圧制御弁24を介して進角溝46や遅角溝47に供給される。進角溝46に接続された進角油路48は、吸気側カム軸16の内部を貫通してロータ35の左側面に形成された円弧状進角油路49(図3参照)に連通するように形成され、この円弧状進角油路49が各進角室42に連通している。一方、遅角溝47に接続された遅角油路50は、吸気側カム軸16の内部を貫通してロータ35の右側面に形成された円弧状遅角油路51(図4参照)に連通するように形成され、この円弧状遅角油路51が各遅角室43に連通している。
【0018】
油圧制御弁24は、ソレノイド53とスプリング54で弁体を駆動する4ポート3位置切換弁であり、弁体の位置を、進角室42に油圧を供給する位置と、遅角室43に油圧を供給する位置と、進角室42と遅角室43のいずれにも油圧を供給しない位置との間で切り換えるようになっている。ソレノイド53の通電停止時には、スプリング54によって弁体が進角室42に油圧を供給する位置に自動的に切り換えられ、カム軸位相を進角させる方向に油圧が働くようになっている。
【0019】
進角室42と遅角室43に所定圧以上の油圧が供給された状態では、進角室42と遅角室43の油圧でベーン41が固定されて、クランク軸12の回転によるハウジング31の回転がオイルを介してロータ35(ベーン41)に伝達され、ロータ35と一体的に吸気側カム軸16が回転駆動される。エンジン運転中は、進角室42と遅角室43の油圧を油圧制御弁24で制御してハウジング31とロータ35(ベーン41)とを相対回動させることで、クランク軸12に対する吸気側カム軸16の回転位相(カム軸位相)を制御して吸気バルブのバルブタイミングを可変する。尚、スプロケット14には、進角制御時にロータ35を進角方向に相対回動させる油圧力をばね力で補助するねじりコイルばね55(図2参照)が収容されている。
【0020】
また、図3及び図4に示すように、いずれか1つのベーン41の両側部には、ハウジング31に対するロータ35(ベーン41)の相対回動範囲を規制するストッパ部56が形成され、このストッパ部56によってカム軸位相の最遅角位相と最進角位相が規制されている。更に、他のベーン41に形成されたロックピン収容孔57には、ハウジング31とロータ35(ベーン41)との相対回動をロックするためのロックピン58が収容され、このロックピン58がハウジング31に設けられたロック穴59(図2参照)に嵌り込むことで、カム軸位相がその調整可能範囲の略中間位置(中間ロック位相)でロックされる。この中間ロック位相は、始動に適した位相に設定されている。
【0021】
図6及び図7に示すように、ロックピン58は、ロックピン収容孔57の内周に嵌合された円筒部材61内に摺動可能に挿入され、スプリング62によってロック方向(突出方向)に付勢されている。また、ロックピン58の中央外周部に形成された弁部63によって、円筒部材61とロックピン58との隙間が、ロック油圧室64とロック解除保持用の油圧室65とに区画されている。そして、ロック油圧室64とロック解除保持用の油圧室65に進角室42から油圧を供給するために、ベーン41には、進角室42に連通するロック油路66とロック解除保持用の油路67が形成されている。また、ハウジング31には、ロック穴59と遅角室43とを連通するロック解除油路68が形成されている。
【0022】
図6に示すように、ロックピン58のロック時には、ロックピン58の弁部63がロック解除保持用の油路67を塞いで、ロック油路66をロック油圧室64に連通させた状態となる。これにより、進角室42からロック油圧室64に油圧が供給され、この油圧とスプリング62によってロックピン58がロック穴59に嵌まり込んだ状態に保持され、カム軸位相が中間ロック位相でロックされる。
【0023】
エンジン停止中は、ロック油圧室64の油圧(進角室42の油圧)が低下するが、スプリング62によってロックピン58がロック位置に保持される。従って、エンジン始動は、ロックピン58がロック位置に保持された状態(中間ロック位相)で行われ、エンジン始動後に、ロック穴59の油圧(遅角室43の油圧)が高くなると、その油圧によって次のようにしてロックピン58のロックが解除される。エンジン始動後に、遅角室43からロック解除油路68を通してロック穴59に供給される油圧(ロック解除方向の力)が、ロック油圧室64の油圧(進角室42の油圧)とスプリング62のばね力との合力(ロック方向の力)よりも大きくなると、ロック穴59の油圧によってロックピン58がロック穴59から押し出されて図7のロック解除位置に移動し、ロックピン58のロックが解除される。
【0024】
このロック解除状態では、図7に示すように、ロックピン58の弁部63がロック油路66を塞いで、ロック解除保持用の油路67をロック解除保持用の油圧室65に連通させた状態となる。これにより、進角室42からロック解除保持用の油圧室65に油圧が供給され、このロック解除保持用の油圧室65の油圧(進角室42の油圧)とロック穴59の油圧(遅角室43の油圧)とによってロックピン58がスプリング62に抗してロック解除位置に保持される。
【0025】
エンジン運転中は、進角室42と遅角室43のいずれかの油圧が高くなっているため、その油圧でロックピン58がロック解除位置に保持され、ハウジング31とロータ35とが相対回動可能な状態(つまり可変バルブタイミング制御が可能な状態)に保持される。
【0026】
エンジン運転中は、エンジン制御回路21は、クランク角センサ20及びカム角センサ19の出力信号に基づいて吸気バルブの実バルブタイミング(吸気側カム軸16の実進角位置)を演算すると共に、吸気圧センサ22、水温センサ23等のエンジン運転状態を検出する各種センサの出力に基づいて吸気バルブの目標バルブタイミング(吸気側カム軸17の目標進角位置)を演算する。そして、吸気バルブの実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させるように吸気側可変バルブタイミング装置18の油圧制御弁24をフィードバック制御する。これにより、進角室42と遅角室43の油圧を制御してハウジング31とロータ35とを相対回動させることで、カム軸位相を変化させて吸気バルブの実バルブタイミングを目標バルブタイミングに一致させる。
【0027】
その後、エンジン11を停止させる際に、エンジン回転速度が低下すると、オイルポンプ28の吐出圧が低下するため、進角室42や遅角室43の油圧が低下してくる。これにより、ロック解除保持用の油圧室65の油圧(進角室42の油圧)とロック穴59の油圧(遅角室43の油圧)が低下して、スプリング62のばね力がこれらの油圧に打ち勝つようになると、スプリング62のばね力によってロックピン58が突出してロック穴59に嵌まり込むようになる。但し、ロックピン58がロック穴59に嵌まり込むには、両者の位置が一致していること、つまり、カム軸位相が中間ロック位相に一致していることが条件となる。
【0028】
エンジン11が停止する際には、エンジン回転速度(オイルポンプ28の回転速度)が低下して油圧が低下するため、カム軸16の負荷トルクによりカム軸位相が自然に遅角側に変化していき、その過程で、図6に示すように、ロックピン58をロック穴59に嵌まり込ませて、バルブタイミングを中間ロック位相でロックする。
【0029】
尚、図示はしないが、排気側可変バルブタイミング装置20は、ロック機構の無い従来の可変バルブタイミング装置と同じ構成である。エンジン始動時の排気バルブのバルブタイミングは、最進角位相であるため、可変バルブタイミング制御が開始されると、排気バルブのバルブタイミングは遅角側に制御される(図8参照)。
【0030】
前述したように、エンジン始動は、吸気側可変バルブタイミング装置18のロックピン58がロック位置に保持された状態(中間ロック位相)で行われ、エンジン始動後に、ロック穴59の油圧(遅角室43の油圧)が高くなると、その油圧によってロックピン58のロックが解除され、このロック解除によって、吸気バルブのバルブタイミングのフィードバック制御が可能な状態となり、可変バルブタイミング制御が開始される。
【0031】
しかし、エンジン始動後に、ロックピン58の動作不良により、ロックが解除されない状態で可変バルブタイミング制御が開始されると、正常に動作する排気側可変バルブタイミング装置20のみが通常通り遅角側に動作するため、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量(図8参照)が過多となって、エンジン11の筒内の排気残留割合(内部EGR量)が過多となるおそれがあり、それによってエンジン11の燃焼状態が悪化して失火が発生したり、ドライバビリティや排気エミッションが悪化し、最悪の場合は、エンジンストールに至るおそれがある。
【0032】
そこで、本実施形態(1)では、ECU23は、内蔵したROM(記憶媒体)に記憶した図9のロック機構フェイルセーフ制御プログラムを所定時間毎に繰り返し実行し、可変バルブタイミング制御中のロックピン58の動作不良によるエンジン11の燃焼状態の悪化を次のようにして防止する。本プログラムが起動されると、まずステップ101で、可変バルブタイミング制御を実行中であるか否か(換言すればロックピン58のロック解除制御を終了しているか否か)を判定し、可変バルブタイミング制御を実行していなければ、ロック解除不良フラグをOFFに維持して(ステップ105)、本プログラムを終了する。
【0033】
これに対し、可変バルブタイミング制御を実行中であれば、ステップ102に進み、ロックピン58のロック解除不良が発生しているか否かを判定する。ここで、ロック解除不良とは、可変バルブタイミング制御の実行中にロックピン58がロック解除状態になっていないことをいう。ロック解除不良か否かの判定は、例えば、吸気バルブのバルブタイミングの検出値が中間ロック位相で固定されて全く動かない状態になっているか否かを検出誤差や製造ばらつき等を考慮して判定すれば良い。このステップ102の処理が特許請求の範囲でいうロック動作不良判定手段としての役割を果たす。このステップ102で、ロック解除不良が発生していないと判断されれば、ロック解除不良フラグをOFFにセットして(ステップ105)、本プログラムを終了する。
【0034】
もし、ステップ102で、ロック解除不良が発生していると判定されれば、ステップ103に進み、ロック解除不良フラグをONにセットし、次のステップ104で、排気側可変バルブタイミング装置20を排気バルブのバルブタイミングが最進角位相となるように制御して、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を少なくすることで、エンジン11の内部EGR量を少なくして燃焼状態の悪化を少なくする。このステップ104の処理が特許請求の範囲でいう異常時制御手段としての役割を果たす。
【0035】
以上説明した図9のロック機構フェイルセーフ制御プログラムによるフェイルセーフ制御の一例を図10に基づいて説明する。図10は、可変バルブタイミング制御の実行中にロックピン58がロック穴59に嵌まり込んでロック解除不良が発生した場合のフェイルセーフ制御の例である。
【0036】
可変バルブタイミング制御の実行中にロック解除不良が発生すると、ロック解除不良フラグをONにセットして、排気バルブのバルブタイミングを最進角位相に制御して、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を少なくすることで、エンジン11の内部EGR量を少なくする。これにより、ロック解除不良時のエンジン11の燃焼状態の悪化を少なくして失火を防止することができ、ドライバビリティや排気エミッションを改善できると共に、エンジンストールを防止できる。
【0037】
尚、ロックピン58の動作不良には、ロック解除不良の他に、ロック不良がある。ロック不良とは、ロックピン58がロック状態になっている必要がある時(エンジン始動時等)にロック状態になっていない不良である。ロックピン58がロック状態になっている必要がある時は、通常、可変バルブタイミング制御が行われないため、ロック不良が発生しても、必ずしもフェイルセーフ制御を行う必要がないが、ロック不良時にも、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量が勝手に大きくなるおそれがあるため、ロック解除不良時と同様のフェイルセーフ制御を行うようにしても良い。
【0038】
[実施形態(2)]
上記実施形態(1)では、ロック解除不良時に、排気バルブのバルブタイミングを最進角位相に制御するようにしたが、図11に示す本発明の実施形態(2)のロック機構フェイルセーフ制御プログラムでは、ロック解除不良時に、排気バルブのバルブタイミングの目標値を、通常の目標値よりも所定の補正量αだけ進角側に補正する(ステップ104a)。これにより、図10に示すように、ロック解除不良時の排気バルブのバルブタイミングを通常よりも補正量αだけ進角させて、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を少なくすることで、エンジン11の内部EGR量を少なくして、燃焼状態の悪化を防止する。この際、バルブタイミングの補正量αは、エンジン運転状態に応じてマップ等により変化させても良く、勿論、固定値としても良い。尚、図11のステップ104a以外の各ステップの処理は、前記実施形態(1)で説明した図9の各ステップの処理と同じである。
【0039】
[実施形態(3)]
次に、本発明を排気環流装置を備えたエンジンに適用した実施形態(3)を図12に基づいて説明する。排気環流装置の構成は、図示はしないが、エンジンの排気管と吸気管との間に、排気の一部を吸気管に還流させるEGR配管を接続し、このEGR配管の途中にEGR弁が設け、このEGR弁の開度をECUによって制御することで、外部EGR量を制御するようになっている。
【0040】
図12のロック機構フェイルセーフ制御プログラムは、前記実施形態(2)で説明した図11のプログラムにステップ106の処理を追加したものである。本プログラムでは、ロック解除不良時に、排気バルブのバルブタイミングの目標値を通常の目標値よりも所定の補正量αだけ進角側に補正すると共に(ステップ104a)、外部EGR量の目標値を通常の目標値よりも所定の補正量βだけ減量補正する(ステップ106)。これにより、ロック解除不良時の排気バルブのバルブタイミングを通常よりも補正量αだけ進角させて、吸排気バルブのバルブオーバーラップ量を少なくして、エンジン11の内部EGR量を少なくすると共に、外部EGR量の目標値を通常よりも補正量βだけ減量する。この際、外部EGR量の補正量βは、エンジン運転状態に応じてマップ等により変化させても良く、勿論、固定値としても良い。
【0041】
以上説明した本実施形態(3)では、ロック解除不良時に、排気バルブのバルブタイミングを進角補正して内部EGR量を減量し、且つ外部EGR量を減量するようにしたので、ロック解除不良時に全EGR量を確実に減量することができ、エンジン11の燃焼状態の悪化を防ぐことができる。
【0042】
尚、本実施形態(3)においても、ロック解除不良時に、前記実施形態(1)と同様に、排気バルブのバルブタイミングを最進角位相に制御するようにしても良い。また、ロック解除不良時に、排気バルブのバルブタイミングの進角補正を行わずに、外部EGR量の減量補正のみを行うようにしても良い。
【0043】
尚、上記各実施形態(1)〜(3)では、いずれも、吸気側可変バルブタイミング装置18にロック機構を設けたが、排気側可変バルブタイミング装置20にロック機構を設けても良く、勿論、吸気側及び排気側の両可変バルブタイミング装置18,20にそれぞれロック機構を設けても良い。この場合、排気側可変バルブタイミング装置20のロック機構が動作不良(ロック解除不良)となった時には、吸気側可変バルブタイミング装置18を内部EGR量が少なくなるように遅角側に制御したり、或は、外部EGR量を少なくするようにEGR弁の開度を制御すれば良い。
【0044】
その他、本発明は、可変バルブタイミング装置の構成やロック機構の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で、種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態(1)を示す制御システム全体の概略構成図
【図2】可変バルブタイミング装置の縦断面図
【図3】図2のA−A線に沿って示す断面図
【図4】図2のB−B線に沿って示す断面図
【図5】図4のC−C線に沿って示す断面図
【図6】ロックピンのロック状態を示す部分拡大断面図
【図7】ロックピンのロック解除状態を示す部分拡大断面図
【図8】吸気バルブと排気バルブの開閉タイミング特性を示す図
【図9】実施形態(1)のロック機構フェイルセーフ制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図10】実施形態(1),(2)のロック解除不良時のフェイルセーフ制御の一例を示すタイムチャート
【図11】実施形態(2)のバルブタイミング制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図12】実施形態(3)のバルブタイミング制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図13】従来の可変バルブタイミング装置の断面図
【符号の説明】
11…エンジン(内燃機関)、12…クランク軸、13…タイミングチェーン、14,15…スプロケット、16…吸気カム軸、17…排気カム軸、18…吸気側可変バルブタイミング装置、19…吸気側カム角センサ、20…排気側可変バルブタイミング装置、21…排気側カム角センサ、22…クランク角センサ、21…エンジン制御回路(ロック動作不良検出手段,異常時制御手段)、24…吸気側油圧制御弁、25…排気側油圧制御弁、28…オイルポンプ、31…ハウジング、35…ロータ、40…流体室、41…ベーン、42…進角室、43…遅角室、53…ソレノイド、54…スプリング、58…ロックピン(ロック機構)、59…ロック穴(ロック機構)、62…スプリング(ロック機構)。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus in which variable valve timing devices are provided for both an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an increasing number of internal combustion engines mounted on vehicles adopt a variable valve timing control device for the purpose of improving output, reducing fuel consumption, and reducing exhaust emissions. For example, as shown in FIG. 13, the basic configuration of a hydraulically driven variable valve timing control device is connected to a housing 1 that rotates in synchronization with a crankshaft of an engine and a camshaft of an intake (or exhaust) valve. The rotor 2 is coaxially arranged, and the fluid chamber 3 formed in the housing 1 is divided into an advance chamber 5 and a retard chamber 6 by a vane 4 provided in the rotor 2. Then, the hydraulic pressure in the advance chamber 5 and the retard chamber 6 is controlled by a hydraulic control valve so that the housing 1 and the rotor 2 (vane 4) are rotated relative to each other, thereby rotating the cam shaft relative to the crankshaft (cam shaft). The valve timing is variably controlled by changing the phase.
[0003]
The conventional hydraulically driven variable valve timing control device is the most retarded valve timing of the intake valve when the engine is stopped (when the hydraulic pressure is lowered) in order to prevent noise caused by the vibration of the vane 4 at the start. The relative rotation between the housing 1 and the rotor 2 (vane 4) is locked by the lock pin 7 at the retarded phase. Therefore, since the engine is started at the most retarded phase at the start, the most retarded phase is set to a phase suitable for starting.
[0004]
However, in this configuration, since the most retarded angle phase is limited by the phase at start (lock phase), the adjustable range of valve timing is limited by the lock phase, and the adjustable range of valve timing is narrow. There are drawbacks.
[0005]
Therefore, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 9-324613, it has been proposed to expand the adjustable range of the valve timing by setting the lock phase when the engine is stopped to approximately the middle of the adjustable range of the valve timing. Yes. In this configuration, when the engine is started, the engine is started with the valve timing locked in the intermediate lock phase, and then the advance chamber 5 is delayed due to the increase in hydraulic pressure accompanying the increase in engine rotation speed (oil pump rotation speed). When the hydraulic pressure in the corner chamber 6 increases, the lock pin 7 is pushed out of the lock hole by the hydraulic pressure, and the lock of the lock pin 7 is released. After unlocking, the variable valve timing control can be executed, and the hydraulic control valve is feedback controlled so that the actual valve timing matches the target valve timing.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Currently, many of the variable valve timing systems in practical use control the advance angle of the valve timing of the intake valve according to the engine operating state. Recently, in order to further improve the variable valve timing control performance, the intake valve A valve timing device has been developed for both the exhaust valve and the exhaust valve. In this case, when the variable valve timing control is performed in a state where the lock mechanism that locks the valve timing becomes defective and the lock is not released, only the variable valve timing device that operates normally operates normally. The valve overlap amount of the intake / exhaust valve may become abnormal, and the exhaust gas residual ratio (internal EGR amount) in the cylinder of the engine may become excessive, which causes the engine combustion state to deteriorate and misfires occur. Or, drivability and exhaust emissions deteriorate, and in the worst case, engine stall may occur.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances. Accordingly, the object of the present invention is to prevent the combustion state of the internal combustion engine from deteriorating even when the lock mechanism that locks the valve timing with the intermediate lock phase malfunctions. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can be reduced, can improve drivability and exhaust emission, and can prevent engine stall.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a control device for an internal combustion engine according to claim 1 of the present invention is a lock that locks valve timing at an intermediate lock phase in an internal combustion engine in which variable valve timing devices are respectively provided for an intake valve and an exhaust valve. The presence or absence of a malfunction of the mechanism is determined by the locking malfunction determination means, and when it is determined that the locking mechanism malfunctions, the variable valve timing device that operates normally has an exhaust residual ratio (internal EGR amount) in the cylinder. Control is performed by the abnormal time control means so as to reduce the number. In this way, it is possible to suppress the increase in the exhaust gas remaining ratio in the cylinder due to the malfunction of the lock mechanism, thereby reducing the deterioration of the combustion state of the internal combustion engine when the lock mechanism malfunctions and preventing misfire. It is possible to improve drivability and exhaust emission and to prevent engine stall.
[0009]
Further, in a system equipped with an exhaust gas recirculation device, the variable valve timing device that operates normally when the locking mechanism malfunctions reduces the exhaust residual ratio (internal EGR amount) in the cylinder. It is also possible to control so that the exhaust gas flow rate (external EGR amount) by the exhaust gas recirculation device is reduced. In other words, both internal EGR and external EGR have the same effect on flammability, and the total of the internal EGR amount and external EGR amount is the total EGR amount. However, if the external EGR amount is reduced, an increase in the total EGR amount can be suppressed, and deterioration of the combustion state of the internal combustion engine can be prevented.
[0010]
It should be noted that, as in claim 3, it may be possible to deal with only the control for reducing the external EGR amount when the lock mechanism malfunctions. Even in this case, the deterioration of the combustion state of the internal combustion engine can be reduced.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment (1)]
Embodiment (1) of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, a schematic configuration of the entire system will be described with reference to FIG. In the DOHC engine 11 that is an internal combustion engine, the power from the crankshaft 12 is transmitted to the intake side camshaft 16 and the exhaust side camshaft 17 through the sprockets 14 and 15 by the timing chain 13. The intake side camshaft 16 is provided with a hydraulically driven intake side variable valve timing device 18 that adjusts the advance angle of the intake side camshaft 16 with respect to the crankshaft 12. An intake side cam angle sensor 19 that outputs an intake side cam angle signal for each cam angle is attached. The exhaust side camshaft 17 is provided with a hydraulically driven exhaust side variable valve timing device 20 that adjusts the advance angle of the exhaust side camshaft 17 with respect to the crankshaft 12. An exhaust-side cam angle sensor 21 that outputs an exhaust-side cam angle signal at every predetermined cam angle is attached. On the other hand, a crank angle sensor 22 that outputs a crank angle signal for each predetermined crank angle is attached to the crankshaft 12.
[0012]
The output signals of the crank angle sensor 22 and the intake side / exhaust side cam angle sensors 19 and 21 are input to an engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 23, and the ECU 23 controls the intake valve and the exhaust valve. The valve timing is calculated, and the engine rotation speed is calculated based on the frequency of the crank angle signal of the crank angle sensor 22. Although not shown, the outputs of various sensors for detecting engine operating conditions such as an intake pipe pressure sensor, a water temperature sensor, and a throttle sensor are also input to the ECU 23, and the target valves of the intake valve and the exhaust valve are based on these various sensor outputs. Timing (a target advance amount of the intake camshaft 16 and a target retard amount of the exhaust camshaft 17) is calculated.
[0013]
The ECU 23 feeds back the intake side variable valve timing device 18 by controlling the intake side hydraulic control valve 24 so that the actual valve timing of the intake valve (actual advance angle of the intake camshaft 16) matches the target advance angle. The exhaust side variable valve timing device 20 is controlled by controlling the exhaust side hydraulic control valve 25 so that the actual valve timing of the exhaust valve (actual retardation amount of the exhaust side camshaft 17) matches the target retardation amount. Feedback control.
[0014]
Next, the configuration of the intake side variable valve timing device 18 with a lock mechanism will be described with reference to FIGS. A housing 31 of the variable valve timing device 18 is fastened and fixed with bolts 32 to a sprocket 14 that is rotatably supported on the outer periphery of the intake camshaft 16. Thereby, the rotation of the crankshaft 12 is transmitted to the sprocket 14 and the housing 31 through the timing chain 13, and the sprocket 14 and the housing 31 rotate in synchronization with the crankshaft 12.
[0015]
On the other hand, the intake side camshaft 16 is rotatably supported by a cylinder head 33 and a bearing cap 34, and a rotor 35 is fastened and fixed to one end portion of the intake side camshaft 16 with a bolt 37 via a stopper 36. . The rotor 35 is housed in the housing 31 so as to be relatively rotatable.
[0016]
As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of fluid chambers 40 are formed inside the housing 31, and each fluid chamber 40 is retarded from the advance chamber 42 by a vane 41 formed on the outer periphery of the rotor 35. It is partitioned into a corner chamber 43. Seal members 44 are attached to the outer periphery of the rotor 35 and the outer periphery of the vane 41, and each seal member 44 is urged in the outer peripheral direction by a leaf spring 45 (see FIG. 2). Thereby, the clearance between the outer peripheral surface of the rotor 35 and the inner peripheral surface of the housing 31 and the clearance between the outer peripheral surface of the vane 41 and the inner peripheral surface of the fluid chamber 40 are sealed by the seal member 44.
[0017]
As shown in FIG. 2, an annular advance groove 46 and a retard groove 47 formed in the outer peripheral portion of the intake side camshaft 16 are connected to predetermined ports of the hydraulic control valve 24, respectively. By driving the pump 28, the oil pumped from the oil pan 27 is supplied to the advance groove 46 and the retard groove 47 through the hydraulic control valve 24. The advance oil passage 48 connected to the advance groove 46 passes through the inside of the intake side camshaft 16 and communicates with an arcuate advance oil passage 49 (see FIG. 3) formed on the left side surface of the rotor 35. The arcuate advance oil passage 49 communicates with each advance chamber 42. On the other hand, the retarding oil passage 50 connected to the retarding groove 47 penetrates the inside of the intake side camshaft 16 to an arcuate retarding oil passage 51 (see FIG. 4) formed on the right side surface of the rotor 35. The arc retarded oil passage 51 is formed so as to communicate with each other, and communicates with each retarded angle chamber 43.
[0018]
The hydraulic control valve 24 is a four-port three-position switching valve that drives the valve body with a solenoid 53 and a spring 54, and the position of the valve body is hydraulic to the advance chamber 42 and to the retard chamber 43. The position is switched between a position where the hydraulic pressure is supplied and a position where no hydraulic pressure is supplied to either the advance chamber 42 or the retard chamber 43. When the energization of the solenoid 53 is stopped, the valve element is automatically switched to a position where the hydraulic pressure is supplied to the advance chamber 42 by the spring 54 so that the hydraulic pressure works in a direction to advance the camshaft phase.
[0019]
In a state where the hydraulic pressure higher than a predetermined pressure is supplied to the advance chamber 42 and the retard chamber 43, the vane 41 is fixed by the hydraulic pressure of the advance chamber 42 and the retard chamber 43, and the housing 31 is rotated by the rotation of the crankshaft 12. The rotation is transmitted to the rotor 35 (vane 41) through the oil, and the intake side camshaft 16 is rotationally driven integrally with the rotor 35. During engine operation, the hydraulic pressure in the advance chamber 42 and the retard chamber 43 is controlled by the hydraulic control valve 24 to rotate the housing 31 and the rotor 35 (vane 41) relative to each other, so The valve timing of the intake valve is varied by controlling the rotation phase (cam shaft phase) of the shaft 16. Note that the sprocket 14 accommodates a torsion coil spring 55 (see FIG. 2) that assists the hydraulic pressure that causes the rotor 35 to relatively rotate in the advance direction at the time of advance angle control with a spring force.
[0020]
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, stopper portions 56 for restricting the relative rotation range of the rotor 35 (vane 41) with respect to the housing 31 are formed on both side portions of any one vane 41. The portion 56 regulates the most retarded angle phase and the most advanced angle phase of the cam shaft phase. Furthermore, a lock pin 58 for locking relative rotation between the housing 31 and the rotor 35 (vane 41) is accommodated in the lock pin accommodation hole 57 formed in the other vane 41, and this lock pin 58 is accommodated in the housing. The camshaft phase is locked at a substantially intermediate position (intermediate lock phase) within the adjustable range by being fitted into a lock hole 59 (see FIG. 2) provided in 31. This intermediate lock phase is set to a phase suitable for starting.
[0021]
As shown in FIGS. 6 and 7, the lock pin 58 is slidably inserted into the cylindrical member 61 fitted to the inner periphery of the lock pin accommodation hole 57, and is locked in the locking direction (protruding direction) by the spring 62. It is energized. Further, a gap between the cylindrical member 61 and the lock pin 58 is divided into a lock hydraulic chamber 64 and a lock release holding hydraulic chamber 65 by a valve portion 63 formed at the center outer peripheral portion of the lock pin 58. Then, in order to supply hydraulic pressure from the advance chamber 42 to the lock hydraulic chamber 64 and the lock release holding hydraulic chamber 65, the vane 41 has a lock oil passage 66 communicating with the advance chamber 42 and an unlock release holding fluid. An oil passage 67 is formed. The housing 31 is formed with an unlocking oil passage 68 that communicates the lock hole 59 and the retard chamber 43.
[0022]
As shown in FIG. 6, when the lock pin 58 is locked, the valve portion 63 of the lock pin 58 closes the lock release holding oil passage 67, and the lock oil passage 66 communicates with the lock hydraulic chamber 64. . As a result, hydraulic pressure is supplied from the advance chamber 42 to the lock hydraulic chamber 64, and the lock pin 58 is held in the lock hole 59 by the hydraulic pressure and the spring 62, and the camshaft phase is locked at the intermediate lock phase. Is done.
[0023]
While the engine is stopped, the hydraulic pressure in the lock hydraulic chamber 64 (the hydraulic pressure in the advance chamber 42) decreases, but the lock pin 58 is held in the locked position by the spring 62. Therefore, the engine is started with the lock pin 58 held in the locked position (intermediate lock phase). After the engine is started, if the hydraulic pressure in the lock hole 59 (hydraulic pressure in the retarding chamber 43) increases, the hydraulic pressure The lock pin 58 is unlocked as follows. After the engine is started, the hydraulic pressure (force in the unlocking direction) supplied from the retard chamber 43 through the unlocking oil passage 68 to the lock hole 59 is the hydraulic pressure in the lock hydraulic chamber 64 (hydraulic pressure in the advance chamber 42) and the spring 62. When the resultant force becomes larger than the resultant force (the force in the lock direction), the lock pin 58 is pushed out of the lock hole 59 by the hydraulic pressure of the lock hole 59 and moves to the unlock position shown in FIG. 7, and the lock pin 58 is unlocked. Is done.
[0024]
In this unlocked state, as shown in FIG. 7, the valve portion 63 of the lock pin 58 blocks the lock oil passage 66, and the unlocking and holding oil passage 67 communicates with the unlocking and holding hydraulic chamber 65. It becomes a state. As a result, hydraulic pressure is supplied from the advance chamber 42 to the hydraulic chamber 65 for holding and releasing the lock, and the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 65 for holding and releasing the lock (hydraulic pressure of the advanced chamber 42) and the hydraulic pressure (retarding angle) of the lock hole 59. The lock pin 58 is held in the unlocked position against the spring 62 by the hydraulic pressure of the chamber 43.
[0025]
During engine operation, the hydraulic pressure of either the advance chamber 42 or the retard chamber 43 is high, so that the lock pin 58 is held at the unlocked position by the hydraulic pressure, and the housing 31 and the rotor 35 rotate relative to each other. It is held in a possible state (that is, a state in which variable valve timing control is possible).
[0026]
During engine operation, the engine control circuit 21 calculates the actual valve timing of the intake valve (actual advance angle position of the intake camshaft 16) based on the output signals of the crank angle sensor 20 and the cam angle sensor 19, and also performs the suction operation. The target valve timing of the intake valve (target advance angle position of the intake camshaft 17) is calculated based on the outputs of various sensors that detect engine operating conditions such as the atmospheric pressure sensor 22 and the water temperature sensor 23. Then, the hydraulic control valve 24 of the intake side variable valve timing device 18 is feedback-controlled so that the actual valve timing of the intake valve coincides with the target valve timing. As a result, the hydraulic pressure in the advance chamber 42 and the retard chamber 43 is controlled to rotate the housing 31 and the rotor 35 relative to each other, thereby changing the camshaft phase and setting the actual valve timing of the intake valve to the target valve timing. Match.
[0027]
After that, when the engine 11 is stopped, if the engine rotation speed decreases, the discharge pressure of the oil pump 28 decreases, so the hydraulic pressure in the advance chamber 42 and the retard chamber 43 decreases. As a result, the hydraulic pressure in the unlocking hydraulic chamber 65 (the hydraulic pressure in the advance chamber 42) and the hydraulic pressure in the lock hole 59 (hydraulic pressure in the retard chamber 43) are reduced, and the spring force of the spring 62 is reduced to these hydraulic pressures. When it is overcome, the lock pin 58 protrudes and fits into the lock hole 59 by the spring force of the spring 62. However, in order for the lock pin 58 to be fitted into the lock hole 59, it is a condition that the positions of both of them match, that is, the cam shaft phase matches the intermediate lock phase.
[0028]
When the engine 11 stops, the engine rotation speed (rotation speed of the oil pump 28) decreases and the hydraulic pressure decreases, so the camshaft phase naturally changes to the retard side due to the load torque of the camshaft 16. In the process, as shown in FIG. 6, the lock pin 58 is fitted into the lock hole 59, and the valve timing is locked at the intermediate lock phase.
[0029]
Although not shown, the exhaust side variable valve timing device 20 has the same configuration as a conventional variable valve timing device without a lock mechanism. Since the valve timing of the exhaust valve when starting the engine is the most advanced angle phase, when the variable valve timing control is started, the valve timing of the exhaust valve is controlled to the retard side (see FIG. 8).
[0030]
As described above, the engine is started in a state where the lock pin 58 of the intake side variable valve timing device 18 is held at the locked position (intermediate lock phase). When the hydraulic pressure (43) increases, the lock pin 58 is unlocked by the hydraulic pressure, and by releasing the lock, feedback control of the valve timing of the intake valve becomes possible, and variable valve timing control is started.
[0031]
However, after the engine is started, if the variable valve timing control is started in a state in which the lock is not released due to a malfunction of the lock pin 58, only the normally operated exhaust side variable valve timing device 20 operates on the retard side as usual. Therefore, the valve overlap amount (see FIG. 8) of the intake / exhaust valve becomes excessive, and the exhaust residual ratio (internal EGR amount) in the cylinder of the engine 11 may be excessive, and the combustion of the engine 11 may thereby occur. The situation worsens and misfires occur, drivability and exhaust emissions deteriorate, and in the worst case, engine stall may occur.
[0032]
Therefore, in the present embodiment (1), the ECU 23 repeatedly executes the lock mechanism fail-safe control program of FIG. 9 stored in the built-in ROM (storage medium) every predetermined time, and performs the lock pin 58 during the variable valve timing control. The deterioration of the combustion state of the engine 11 due to the malfunction is prevented as follows. When this program is started, first, at step 101, it is determined whether or not variable valve timing control is being executed (in other words, whether or not the unlocking control of the lock pin 58 has been completed), and the variable valve timing control is performed. If timing control is not being executed, the unlock failure flag is maintained OFF (step 105), and the program is terminated.
[0033]
On the other hand, if the variable valve timing control is being executed, the routine proceeds to step 102, where it is determined whether or not a lock release failure of the lock pin 58 has occurred. Here, the unlocking failure means that the lock pin 58 is not in the unlocked state during execution of the variable valve timing control. Determining whether or not unlocking is defective is, for example, determining whether the detected value of the valve timing of the intake valve is fixed at the intermediate lock phase and does not move at all, taking into account detection errors and manufacturing variations Just do it. The processing in step 102 serves as a lock operation failure determination means in the claims. If it is determined in step 102 that no unlock failure has occurred, the unlock failure flag is set to OFF (step 105), and the program ends.
[0034]
If it is determined in step 102 that an unlock failure has occurred, the process proceeds to step 103, the unlock failure flag is set to ON, and the exhaust side variable valve timing device 20 is exhausted in the next step 104. By controlling the valve timing of the valve to be the most advanced angle phase and reducing the valve overlap amount of the intake and exhaust valves, the internal EGR amount of the engine 11 is reduced and the deterioration of the combustion state is reduced. The processing in step 104 serves as an abnormality control means in the claims.
[0035]
An example of fail safe control by the lock mechanism fail safe control program of FIG. 9 described above will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an example of fail-safe control when the lock pin 58 is fitted into the lock hole 59 and a lock release failure occurs during execution of the variable valve timing control.
[0036]
If a lock release failure occurs during execution of variable valve timing control, the lock release failure flag is set to ON, the valve timing of the exhaust valve is controlled to the most advanced angle phase, and the valve overlap amount of the intake and exhaust valves is set. By reducing, the amount of internal EGR of the engine 11 is reduced. Thereby, the deterioration of the combustion state of the engine 11 at the time of unlocking failure can be reduced and misfire can be prevented, drivability and exhaust emission can be improved, and engine stall can be prevented.
[0037]
The malfunction of the lock pin 58 includes a lock failure in addition to a lock release failure. The lock failure is a failure in which the lock pin 58 is not locked when the lock pin 58 needs to be locked (such as when the engine is started). When the lock pin 58 needs to be locked, normally, variable valve timing control is not performed. Therefore, even if a lock failure occurs, it is not always necessary to perform fail-safe control. However, since there is a possibility that the valve overlap amount of the intake / exhaust valve may increase arbitrarily, the same fail-safe control as that at the time of unlocking failure may be performed.
[0038]
[Embodiment (2)]
In the above embodiment (1), the valve timing of the exhaust valve is controlled to the most advanced angle phase at the time of unlocking failure, but the lock mechanism fail safe control program of the embodiment (2) of the present invention shown in FIG. Then, when the lock release is poor, the target value of the valve timing of the exhaust valve is corrected to the advance side by a predetermined correction amount α from the normal target value (step 104a). As a result, as shown in FIG. 10, the valve timing of the exhaust valve at the time of unlocking failure is advanced by a correction amount α from the normal amount to reduce the valve overlap amount of the intake and exhaust valves, thereby reducing the engine 11 The amount of internal EGR is reduced to prevent deterioration of the combustion state. At this time, the correction amount α of the valve timing may be changed by a map or the like according to the engine operating state, and may be a fixed value. In addition, the process of each step other than step 104a of FIG. 11 is the same as the process of each step of FIG. 9 demonstrated in the said embodiment (1).
[0039]
[Embodiment (3)]
Next, an embodiment (3) in which the present invention is applied to an engine equipped with an exhaust gas recirculation device will be described with reference to FIG. The structure of the exhaust gas recirculation device is not shown, but an EGR pipe for returning a part of the exhaust gas to the intake pipe is connected between the exhaust pipe and the intake pipe of the engine, and an EGR valve is provided in the middle of the EGR pipe. The external EGR amount is controlled by controlling the opening degree of the EGR valve by the ECU.
[0040]
The lock mechanism fail-safe control program of FIG. 12 is obtained by adding the process of step 106 to the program of FIG. 11 described in the embodiment (2). In this program, when the unlocking failure occurs, the target value of the valve timing of the exhaust valve is corrected to the advance side by a predetermined correction amount α from the normal target value (step 104a), and the target value of the external EGR amount is set to the normal value. Is corrected by a predetermined correction amount β from the target value (step 106). As a result, the valve timing of the exhaust valve at the time of unlocking failure is advanced by a correction amount α from the normal amount, the valve overlap amount of the intake and exhaust valves is reduced, and the internal EGR amount of the engine 11 is reduced. The target value of the external EGR amount is reduced by the correction amount β from the normal value. At this time, the correction amount β of the external EGR amount may be changed by a map or the like according to the engine operating state, and may be a fixed value.
[0041]
In this embodiment (3) described above, when the unlocking failure is detected, the valve timing of the exhaust valve is corrected to advance the internal EGR amount and the external EGR amount is reduced. The total EGR amount can be reliably reduced, and deterioration of the combustion state of the engine 11 can be prevented.
[0042]
In the present embodiment (3) as well, the valve timing of the exhaust valve may be controlled to the most advanced angle phase in the same way as in the above embodiment (1) when the lock release is poor. In addition, when the lock release is poor, it is also possible to perform only the correction for reducing the external EGR amount without performing the advance correction of the valve timing of the exhaust valve.
[0043]
In each of the above embodiments (1) to (3), the intake side variable valve timing device 18 is provided with a lock mechanism, but the exhaust side variable valve timing device 20 may be provided with a lock mechanism. In addition, a lock mechanism may be provided in each of the variable valve timing devices 18 and 20 on the intake side and the exhaust side. In this case, when the lock mechanism of the exhaust side variable valve timing device 20 is malfunctioning (unlocking failure), the intake side variable valve timing device 18 is controlled to the retard side so that the internal EGR amount is reduced, Alternatively, the opening degree of the EGR valve may be controlled so as to reduce the external EGR amount.
[0044]
In addition, the present invention can be implemented with various modifications within a range not departing from the gist, such as appropriately changing the configuration of the variable valve timing device and the configuration of the lock mechanism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire control system showing an embodiment (1) of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a variable valve timing device.
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
FIG. 6 is a partially enlarged sectional view showing a locked state of the lock pin.
FIG. 7 is a partially enlarged sectional view showing a lock pin unlocked state.
FIG. 8 is a graph showing opening / closing timing characteristics of an intake valve and an exhaust valve
FIG. 9 is a flowchart showing a processing flow of the lock mechanism fail-safe control program according to the embodiment (1).
FIG. 10 is a time chart showing an example of fail-safe control when the lock release is poor in the embodiments (1) and (2).
FIG. 11 is a flowchart showing a processing flow of a valve timing control program according to the embodiment (2).
FIG. 12 is a flowchart showing a processing flow of a valve timing control program according to the embodiment (3).
FIG. 13 is a sectional view of a conventional variable valve timing device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine (internal combustion engine), 12 ... Crankshaft, 13 ... Timing chain, 14, 15 ... Sprocket, 16 ... Intake camshaft, 17 ... Exhaust camshaft, 18 ... Intake side variable valve timing device, 19 ... Intake side cam Angle sensor, 20 ... exhaust side variable valve timing device, 21 ... exhaust side cam angle sensor, 22 ... crank angle sensor, 21 ... engine control circuit (lock operation failure detection means, abnormal time control means), 24 ... intake side hydraulic control Valve, 25 ... Exhaust side hydraulic control valve, 28 ... Oil pump, 31 ... Housing, 35 ... Rotor, 40 ... Fluid chamber, 41 ... Vane, 42 ... Advance chamber, 43 ... Delay chamber, 53 ... Solenoid, 54 ... Spring, 58 ... Lock pin (lock mechanism), 59 ... Lock hole (lock mechanism), 62 ... Spring (lock mechanism).

Claims (3)

内燃機関の吸気バルブと排気バルブにそれぞれバルブタイミングを可変する可変バルブタイミング装置を設け、そのうちの少なくとも一方の可変バルブタイミング装置には、可変バルブタイミング制御を行わない時にバルブタイミングをその調整可能範囲の略中間でロックするロック機構を設けた内燃機関の制御装置において、
前記ロック機構の動作不良の有無を判定するロック動作不良判定手段と、
前記ロック動作不良判定手段により前記ロック機構の動作不良と判定された時に、正常に動作する方の可変バルブタイミング装置を内燃機関の筒内の排気残留割合が少なくなるように制御する異常時制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A variable valve timing device that varies the valve timing is provided for each of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine, and at least one of the variable valve timing devices has a valve timing within an adjustable range when variable valve timing control is not performed. In a control device for an internal combustion engine provided with a lock mechanism that locks at a substantially intermediate position,
A lock operation failure determination means for determining presence or absence of operation failure of the lock mechanism;
An abnormality control means for controlling the variable valve timing device that normally operates when the lock operation failure determination means determines that the lock mechanism is not operating properly so that the residual ratio of exhaust in the cylinder of the internal combustion engine is reduced. And a control device for an internal combustion engine.
内燃機関の排気の一部を吸気系に環流させる排気環流装置を備え、
前記異常時制御手段は、前記ロック動作不良判定手段により前記ロック機構の動作不良と判定された時に、正常に動作する方の可変バルブタイミング装置を内燃機関の筒内の排気残留割合が少なくなるように制御すると共に、前記排気環流装置による排気環流量を少なくするように制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
An exhaust gas recirculation device for circulating a part of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake system;
The abnormal-time control means causes the variable valve timing device that operates normally to reduce the exhaust residual ratio in the cylinder of the internal combustion engine when the lock mechanism malfunction determination means determines that the lock mechanism malfunctions. 2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control is performed so that an exhaust gas flow rate by the exhaust gas recirculation device is reduced.
内燃機関の吸気バルブと排気バルブにそれぞれバルブタイミングを可変する可変バルブタイミング装置を設け、そのうちの少なくとも一方の可変バルブタイミング装置には、可変バルブタイミング制御を行わない時にバルブタイミングをその調整可能範囲の略中間でロックするロック機構を設け、且つ内燃機関の排気の一部を吸気系に環流させる排気環流装置を備えた内燃機関の制御装置において、
前記ロック機構の動作不良の有無を判定するロック動作不良判定手段と、
前記ロック動作不良判定手段により前記ロック機構の動作不良と判定された時に前記排気環流装置による排気環流量を少なくするように制御する異常時制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A variable valve timing device that varies the valve timing is provided for each of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine, and at least one of the variable valve timing devices has a valve timing within an adjustable range when variable valve timing control is not performed. In a control device for an internal combustion engine provided with an exhaust gas recirculation device that provides a lock mechanism that locks substantially in the middle and circulates part of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake system,
A lock operation failure determination means for determining presence or absence of operation failure of the lock mechanism;
An abnormality control means for controlling to reduce the exhaust gas flow rate by the exhaust gas recirculation device when it is determined that the lock mechanism malfunctions by the locking malfunction judgment means. Control device.
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