JP3674026B2

JP3674026B2 - Variable valve timing control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3674026B2
Application number: JP33499799A
Authority: JP
Inventors: 正臣井上; 佐藤　　修
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: JP2001152888A

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少なくとも一方に、ロック機構付きの可変バルブタイミング装置を設けた内燃機関の可変バルブタイミング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装置を採用したものが増加しつつある。一般に、可変バルブタイミング装置は、エンジンで駆動されるオイルポンプの吐出油圧を駆動源としているため、エンジン始動後に油圧がある程度上昇するまでは、油圧でバルブタイミングを一定位相に保持することができない。このため、従来より、可変バルブタイミング装置にロック機構を設け、ロック機構によりバルブタイミングを一定位相に機械的にロックした状態でエンジンを始動し、始動後に油圧がある程度上昇した時点で、ロック機構に対して油圧をロック解除方向にかけてロック解除した後に、油圧制御によってバルブタイミングを可変制御するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ロック解除制御を行っても、何等かの原因で、ロック機構をロック解除できない場合があるため、ロック解除できない場合は、再度、ロック解除制御を行うことが考えられる。このようにすれば、ロック機構の異物噛み込み等による一時的なロック解除不良であれば、再度のロック解除制御によりロック解除できる場合があるが、ロック解除不良の原因としては、ロック機構の動作不良の他に、油圧制御弁の動作不良が考えられる。油圧制御弁の動作不良の場合は、ロック解除制御の信号を油圧制御弁に出力しても、油圧制御弁が正常に動作しないため、ロック機構自体が正常であっても、ロック解除することはできない。
【０００４】
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、可変バルブタイミング装置のロック機構のロック解除不良の発生率を少なくすることができ、可変バルブタイミング制御の信頼性を向上することができる内燃機関の可変バルブタイミング制御装置を提供することにある。
【０００５】
【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の内燃機関の可変バルブタイミング制御装置は、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ると共に、少なくとも一方の可変バルブタイミング装置に、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所定位相でロックするロック機構を設けたものにおいて、ロック解除制御時にロック機構に対して油圧をロック解除方向にかけるように油圧制御弁をロック解除制御手段により制御した後、ロック機構のロック解除の有無をロック解除判定手段により判定する。その結果、ロック解除されていないと判定された時は、油圧制御弁を異常解除制御の駆動パターンで駆動した後に再度ロック解除制御を行うと共に、再度のロック解除制御により前記ロック機構のロック解除が検出されるまで、正常に動作する方の可変バルブタイミング装置の可変バルブタイミング制御を停止又は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。
【０００６】
このように、本発明では、再度のロック解除制御を行う前に、油圧制御弁を異常解除制御の駆動パターンで駆動するため、油圧制御弁の異物噛み込み等による一時的な動作不良であれば、異常解除制御により油圧制御弁を正常に動作できる状態に戻してから、再度のロック解除制御を行うことができる。このため、ロック機構が正常であれば、再度のロック解除制御によりロック解除することができて、ロック解除不良の発生率を従来より少なくすることができ、可変バルブタイミング制御の信頼性を向上することができる。
ところで、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システムでは、ロック機構の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、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、筒内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。
そこで、請求項１に係る発明では、ロック解除制御終了後にロック解除されていないと判定された時に、再度のロック解除制御によりロック機構のロック解除が検出されるまで、正常に動作する方の可変バルブタイミング装置の可変バルブタイミング制御を停止又は筒内の排気残留割合が少なくなるように制御するようにしている。このようにすれば、仮に、異常解除制御の時間が長くなったとしても、ロック解除が検出されるまでは、正常に動作する方の可変バルブタイミング装置の可変バルブタイミング制御を停止又は筒内の排気残留割合が少なくなるように制御するため、異常解除制御中の筒内の排気残留割合の増加を抑えることができ、異常解除制御中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することができる。
【０００７】
この場合、請求項４のように、異常解除制御では、油圧制御弁の弁体を所定ストロークで往復動させる動作を繰り返すようにすると良い。このようにすれば、油圧制御弁の異物噛み込み等による一時的な動作不良の場合には、異常解除制御により油圧制御弁の弁体を所定ストロークで往復動させる動作を繰り返すうちに動作不良の原因（異物等）が取り除かれて油圧制御弁が正常に動作できる状態に戻る。
【０００８】
また、請求項５のように、油圧制御弁を異常解除制御の駆動パターンで駆動した時に該油圧制御弁の弁体が正常に動作すれば、ロック機構の動作不良によるロック解除不良と判定するようにしても良い。つまり、ロック解除不良の原因は、ロック機構の動作不良と油圧制御弁の動作不良のいずれかであるため、異常解除制御により油圧制御弁の弁体が正常に動作すれば、油圧制御弁が正常であることが確認され、ロック機構の動作不良によるロック解除不良と判定できる。
【００１１】
また、排気環流装置を備えたシステムでは、請求項２，３のように、ロック解除制御終了後にロック解除されていないと判定された時に、再度のロック解除制御によりロック機構のロック解除が検出されるまで、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、異常解除制御中に内部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、異常解除制御中の燃焼状態の悪化を防ぐことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明を吸気バルブの可変バルブタイミング制御装置に適用した実施形態（１）を図１乃至図１０に基づいて説明する。図１に示すように、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。但し、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可変バルブタイミング装置１８が設けられている。
【００１３】
また、吸気側カム軸１６の外周側には、気筒判別のために複数のカム角でカム角信号を出力するカム角センサ１９が設置され、一方、クランク軸１２の外周側には、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２０が設置されている。これらカム角センサ１９及びクランク角センサ２０の出力信号は、エンジン制御回路２１に入力され、このエンジン制御回路２１によって吸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２０の出力パルスの周波数からエンジン回転速度が演算される。また、エンジン運転状態を検出する各種センサ（吸気圧センサ２２、水温センサ２３、スロットルセンサ２４等）の出力信号がエンジン制御回路２１に入力される。
【００１４】
このエンジン制御回路２１は、これら各種の入力信号に基づいて燃料噴射制御や点火制御を行うと共に、可変バルブタイミング制御を行い、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）を目標バルブタイミング（目標進角量）に一致させるように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。この可変バルブタイミング装置１８の油圧制御回路には、オイルパン２７内のオイルがオイルポンプ２８により油圧制御弁２９を介して供給され、その油圧を油圧制御弁２９によって制御することで、吸気バルブの実バルブタイミングが制御される。
【００１５】
次に、図２乃至図７に基づいて中間ロック機構付きの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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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２９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２９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。
【００１９】
油圧制御弁２９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。この油圧制御弁２９の弁体のストロークを検出する弁ストロークセンサ２５（図１参照）が設けられ、この弁ストロークセンサ２５の出力信号がエンジン制御回路２１に入力される。
【００２０】
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２９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（以下「カム軸位相」という）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。
【００２１】
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（中間ロック位置）でロックされる。この中間ロック位置は、始動に適した位置に設定されている。
【００２２】
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。
【００２３】
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置でロックされる。
【００２４】
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（中間ロック位置）で行われ、エンジン始動後に、オイルポンプ２８の吐出圧がある程度上昇した時点で、ロック解除制御が行われる。このロック解除制御により、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。エンジン始動後のロック解除制御により、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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（つまりバルブタイミング制御が可能な状態）に保持される。
【００２７】
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可変バルブタイミング装置１８の油圧制御弁２９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。
【００２８】
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置に一致していることが条件となる。
【００２９】
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、カム軸位相を中間ロック位置でロックする。
【００３０】
前述したように、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（中間ロック位置）で行われ、エンジン始動後に、オイルポンプ２８の吐出圧がある程度上昇した時点で、ロック解除制御が行われる。このロック解除制御により、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（カム軸位相）のフィードバック制御が実行可能な状態となる。
【００３１】
しかし、ロック解除制御を行っても、何等かの原因で、ロックピン５８のロックを解除できない場合があるため、ロック解除できない場合は、再度、ロック解除制御を行うことが考えられる。このようにすれば、ロック機構の異物噛み込み等による一時的なロック解除不良であれば、再度のロック解除制御によりロック解除できる場合があるが、ロック解除不良の原因としては、ロック機構の動作不良の他に、油圧制御弁２９の動作不良が考えられる。油圧制御弁２９の動作不良の場合は、ロック解除制御の信号を油圧制御弁２９に出力しても、油圧制御弁２９が正常に動作しないため、ロック機構自体が正常であっても、ロック解除することはできない。
【００３２】
そこで、本実施形態（１）では、エンジン制御回路２１は、内蔵したＲＯＭ（記憶媒体）に記憶した図８のロック解除プログラムを実行することで、ロック解除制御終了後にロック解除されていないと判定された時には、油圧制御弁２９を異常解除制御の駆動パターン（図９参照）で駆動して動作不良の原因（異物等）を取り除いた後に再度ロック解除制御を行うようにしている。本プログラムは、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン後に起動され、特許請求の範囲でいうロック解除制御手段としての役割を果たす。
【００３３】
本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、エンジン始動後にロック解除制御が終了するまで待機する。その後、ロック解除制御が終了した時点で、ステップ１０２に進み、ロック解除されたか否か（つまりロックピン５８がロック穴５９から抜け出たか否か）を、次のようにして判定する。まず、現在の実進角位置（実バルブタイミング）ＶＴが中間ロック位置付近の所定範囲内（ＶＴＡ＜ＶＴ＜ＶＴＢ）であるか否かを判定する。ここで、所定範囲（ＶＴＡ＜ＶＴ＜ＶＴＢ）は、中間ロック位置から所定値（例えば実進角位置ＶＴの検出誤差、製造ばらつき、経時変化等の誤差要因を最大限見込んだ値）以内の範囲に設定されている。もし、現在の実進角位置ＶＴが中間ロック位置付近の所定範囲内でなければ、検出誤差等の誤差要因を最大限考慮しても、カム軸位相が中間ロック位置から離れていることは明らかであるため、ロック解除と判定する。
【００３４】
一方、現在の実進角位置ＶＴが中間ロック位置付近の所定範囲内であれば、ロック解除したか否かをカム角信号の進角量のばらつき度合から判定する。つまり、ロック解除されると、カム軸位相が油圧で中間ロック位置付近に制御されていても、カム軸位相が微振動するため、カム角信号の進角量のばらつき度合が増大する。この特性を利用して、カム角信号の進角量のばらつき度合の大小からロック解除の有無を判定する。尚、このステップ１０２の処理は、特許請求の範囲でいうロック解除判定手段としての役割を果たす。
【００３５】
このステップ１０２で、ロック解除されたと判定されれば、本プログラムを終了するが、ロック解除されていなければ、ステップ１０３に進み、油圧制御弁２９の異常解除制御を実行する。この異常解除制御では、図９に示すように、油圧制御弁２９の印加電流を例えば１００ｍＡと１０００ｍＡとに交互に一定周期で切り換えることで、油圧制御弁２９の弁ストロークを０とフルストロークとの間で往復動させる動作を所定時間繰り返す。このようにすれば、油圧制御弁２９の異物噛み込み等による一時的な動作不良の場合には、異常解除制御により油圧制御弁２９の弁体をフルストロークで往復動させる動作を繰り返すうちに、動作不良の原因（異物等）が取り除かれて油圧制御弁２９が正常に動作できる状態に戻る。
【００３６】
異常解除制御中は、油圧制御弁２９の弁体のストロークを検出する弁ストロークセンサ２５の出力信号に基づいて、油圧制御弁２９が正常に動作したか否かを判定し（ステップ１０４）、異常解除制御の終了時までに油圧制御弁２９が正常に動作しなければ、油圧制御弁２９の動作不良と判定する（ステップ１０５）。油圧制御弁２９の動作不良の場合は、再度のロック解除制御を行っても、無駄であるので、本プログラムを終了する。尚、油圧制御弁２９の動作不良と判定された場合は、その情報を不揮発性メモリ（バックアップＲＡＭ等）に記憶すると共に、警告ランプの点灯等によって運転者に異常を知らせ、更に、可変バルブタイミング装置１８をロックした状態でエンジン１１を運転できるように燃料噴射量や点火時期等を制御する。
【００３７】
一方、異常解除制御の終了時までに油圧制御弁２９が正常に動作すれば、ステップ１０６に進み、再度、ロック解除制御を実行する。このとき、ロック機構が正常であれば、再度のロック解除制御によりロック解除することができる。この後、ステップ１０７に進み、前記ステップ１０２と同様の方法で、ロック解除されたか否かを判定し、ロック解除されていれば、そのまま本プログラムを終了する。もし、ロック解除されていなければ、ステップ１０８に進み、ロックピン５８のロック解除不良（ロック固着）と判定する。つまり、前記ステップ１０４で、油圧制御弁２９が正常に動作することが確認されているため、再度のロック解除制御を行っても、ロック解除されなければ、ロックピン５８のロック解除不良（ロック固着）と判定することができる。尚、ロックピン５８のロック解除不良と判定された場合は、その情報を不揮発性メモリ（バックアップＲＡＭ等）に記憶すると共に、警告ランプの点灯等によって運転者に異常を知らせ、更に、可変バルブタイミング装置１８をロックした状態でエンジン１１を運転できるように燃料噴射量や点火時期等を制御する。
【００３８】
以上説明した図８のロック解除プログラムの実行例を図１０のタイムチャートを用いて説明する。図１０はロックピン５８のロック解除不良（ロック固着）が発生している場合の制御例である。この場合は、ロック解除制御を行っても、ロック解除できないため、油圧制御弁２９の異常解除制御が行われた後、再度、ロック解除制御が行われる。再度のロック解除制御を行っても、ロック解除されなければ、ロックピン５８のロック解除不良（ロック固着）と判定される。
【００３９】
以上説明した本実施形態（１）では、再度のロック解除制御を行う前に、油圧制御弁２９を異常解除制御の駆動パターンで駆動するため、油圧制御弁２９の異物噛み込み等による一時的な動作不良であれば、異常解除制御により油圧制御弁２９を正常に動作できる状態に戻してから、再度のロック解除制御を行うことができる。このため、ロック機構が正常であれば、再度のロック解除制御によりロック解除することができて、ロック解除不良の発生率を従来より少なくすることができ、可変バルブタイミング制御の信頼性を向上することができる。
【００４０】
しかも、本実施形態（１）では、異常解除制御中に、油圧制御弁２９の弁体のストロークを弁ストロークセンサ２５により検出し、油圧制御弁２９が正常に動作したか否かを判定するようにしたので、ロック解除不良の原因が、ロック機構の動作不良（ロック固着）と油圧制御弁２９の動作不良のいずれかであるかを特定することができ、この情報を不揮発性メモリ（バックアップＲＡＭ等）に記憶することで、故障修理時の故障診断を容易に行うことができる。
【００４１】
尚、本実施形態（１）では、再度のロック解除制御を行う前に、油圧制御弁２９の動作不良であるか否かを判定するようにしたが、再度のロック解除制御の終了後にロック解除不良と判定された場合に、エンジン停止後の電源メインリレーのオン中（電源オン中）に、油圧制御弁２９の異常解除制御を行って油圧制御弁２９の動作不良であるか否かを判定するようにしても良い。
【００４２】
尚、油圧制御弁２９の弁体の動作状態を検出するセンサは、１個の弁ストロークセンサ２５に限定されず、例えば、油圧制御弁２９の弁ストロークが０の位置とフルストロークの位置にそれぞれ弁体を検出するセンサを設置して、２個のセンサで油圧制御弁２９の弁体の動作状態を検出するようにしても良い。
【００４３】
また、本発明は、弁ストロークセンサ２５を省いて油圧制御弁２９の動作不良を検出しない構成としても良く、この場合でも、本発明の所期の目的を十分に達成することができる。
【００４４】
また、本実施形態（１）では、異常解除制御中に油圧制御弁２９をフルストロークで駆動するようにしたが、フルストロークよりも小さいストロークで駆動するようにしても良い。また、本実施形態（１）では、異常解除制御中に油圧制御弁２９を一定のストロークで駆動するようにしたが、異常解除制御中に油圧制御弁２９の駆動ストロークを徐々に大きくする等、駆動ストロークを徐々に変化させるようにしても良い。
【００４５】
尚、異常解除制御の終了後に油圧制御弁２９の動作不良と判定された場合に、再度、異常解除制御を繰り返すようにしても良い。また、油圧制御弁２９の動作が正常と判定された場合は、再度のロック解除制御でロック解除できなければ、更にロック解除制御を１回又は２回以上繰り返すようにしても良い。
【００４６】
［実施形態（２）］
上記実施形態（１）は、吸気バルブのみに可変バルブタイミング装置１８を設けた実施形態であるが、図１１及び図１２に示す本発明の実施形態（２）は、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実施形態である。本実施形態（２）においても、吸気側の可変バルブタイミング装置は、前記実施形態（１）の中間ロック機構付きの可変バルブタイミング装置１８と同じ構成であり、排気側の可変バルブタイミング装置は、中間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、排気バルブタイミングは遅角側に制御される（図１２参照）。
【００４７】
この構成では、吸気側の可変バルブタイミング装置の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、排気側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、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、筒内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。
【００４８】
そこで、本実施形態（２）では、図１１のロック解除プログラムによって、ロック解除が検出されるまでは、筒内の排気残留割合（内部ＥＧＲ量）の増加を抑えるように排気バルブタイミングを制御する。図１のプログラムは、前記実施形態（１）で説明した図８のプログラムにステップ１０２ａ，１０９の処理を追加したものである。
【００４９】
本プログラムでは、ロック解除制御終了後にロック解除されていないと判定されると、ステップ１０２ａに進み、排気バルブタイミングを進角補正して、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、異常解除制御中のエンジンの内部ＥＧＲ量を少なくして燃焼状態の悪化を抑える。尚、排気バルブタイミングの進角補正は、最進角位相となるように制御したり、或は、排気バルブタイミングを通常よりも所定の補正量αだけ進角させるようにしても良い。この補正量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。
【００５０】
その後、異常解除制御と再度のロック解除制御を行って、ロック解除されれば、ステップ１０９に進み、排気バルブタイミング制御を通常の制御に戻すが、再度のロック解除制御を行っても、ロック解除されなければ、その後も、排気バルブタイミングの進角補正が継続され、内部ＥＧＲ量を少なくした状態でエンジンが運転される。これにより、ロック解除不良時のエンジン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。
【００５１】
尚、本実施形態（２）では、異常解除制御中に排気バルブタイミングの進角補正するようにしたが、異常解除制御中に排気バルブタイミングの制御を停止して排気バルブタイミングを固定するようにしても良い。このようにしても、異常解除制御中の内部ＥＧＲ量を増加を抑えることができ、燃焼状態の悪化を少なくすることができる。
【００５２】
［その他の実施形態］
上記実施形態（２）の構成に排気環流装置（ＥＧＲ装置）を追加したシステムに本発明を適用する場合は、ロック解除制御終了後にロック解除されていないと判定された時に、排気バルブタイミングを進角補正して内部ＥＧＲ量を減量補正し、且つ排気環流装置による外部ＥＧＲ量を減量補正するようにしたり、或は、排気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。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、異常解除制御中に内部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、エンジンの燃焼状態の悪化を防ぐことができる。
【００５３】
尚、本発明は、排気側可変バルブタイミング装置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のロック機構のロック解除制御終了後にロック解除されていないと判定された時に、吸気バルブタイミングを内部ＥＧＲ量が少なくなるように遅角補正したり、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。
【００５４】
また、可変バルブタイミング装置のロック機構は、中間ロック位置でロックするものに限定されず、中間ロック位置以外の位置（例えば最遅角位置又は最進角位置）でロックする構成のものにも本発明を適用して実施することができる。
【００５５】
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】実施形態（１）のロック解除プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図９】異常解除制御の駆動パターンを示すタイムチャート
【図１０】実施形態（１）のロック解除制御の一例を示すタイムチャート
【図１１】実施形態（２）のロック解除プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図１２】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
【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…可変バルブタイミング装置、１９…カム角センサ、２０…クランク角センサ、２１…エンジン制御回路（ロック解除判定手段，ロック解除制御手段）、２５…弁ストロークセンサ、２８…オイルポンプ、２９…油圧制御弁、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 a variable valve timing control device for an internal combustion engine in which a variable valve timing device with a lock mechanism is provided on at least one of an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, internal combustion engines mounted on vehicles have been increasing in number that employ variable valve timing devices for the purpose of improving output, reducing fuel consumption, and reducing exhaust emissions. In general, since the variable valve timing device uses the discharge hydraulic pressure of an oil pump driven by the engine as a drive source, the valve timing cannot be maintained at a constant phase by the hydraulic pressure until the hydraulic pressure rises to some extent after the engine is started. For this reason, conventionally, a variable valve timing device is provided with a lock mechanism, the engine is started with the valve timing mechanically locked to a fixed phase by the lock mechanism, and the lock mechanism is On the other hand, the valve timing is variably controlled by hydraulic control after the hydraulic pressure is unlocked in the unlocking direction.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, even if the lock release control is performed, there is a case where the lock mechanism cannot be unlocked for some reason. If the lock cannot be released, the lock release control may be performed again. In this way, if there is a temporary unlock failure due to foreign object biting of the lock mechanism, etc., it may be possible to release the lock by the unlock control again. In addition to the failure, a malfunction of the hydraulic control valve is considered. If the hydraulic control valve malfunctions, even if a lock release control signal is output to the hydraulic control valve, the hydraulic control valve does not operate normally. Can not.
[0004]
The present invention has been made in consideration of such circumstances, and therefore the object of the present invention is to reduce the occurrence rate of unlocking failure of the lock mechanism of the variable valve timing device, and to improve the reliability of the variable valve timing control. It is an object of the present invention to provide a variable valve timing control device for an internal combustion engine that can improve the efficiency.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a variable valve timing control device for an internal combustion engine according to claim 1 of the present invention comprises:A variable valve timing device that varies the valve timing is provided on each of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine, and at least one variable valve timing device is a lock that locks the valve timing at a predetermined phase when variable valve timing control is not performed. In what provided the mechanism,After the hydraulic control valve is controlled by the lock release control means so that the hydraulic pressure is applied to the lock mechanism in the lock release direction during the lock release control, the lock release determination means determines whether the lock mechanism is unlocked. As a result, when it is determined that the lock is not released, the lock release control is performed again after the hydraulic control valve is driven with the drive pattern of the error release control.At the same time, until the unlocking of the lock mechanism is detected by the unlocking control again, the variable valve timing control of the normally operating variable valve timing device is stopped or the exhaust gas remaining ratio in the cylinder of the internal combustion engine is reduced. To control.
[0006]
  As described above, in the present invention, the hydraulic control valve is driven with the drive pattern of the abnormal release control before performing the lock release control again. Then, the lock release control can be performed again after the hydraulic control valve is returned to the normal operation state by the abnormality release control. For this reason, if the lock mechanism is normal, it can be unlocked by re-unlocking control, and the rate of occurrence of unlocking failure can be reduced as compared with the prior art, improving the reliability of variable valve timing control. be able to.
  By the way, in a system in which variable valve timing devices are provided for both the intake valve and the exhaust valve, when variable valve timing control is performed in a state where the lock mechanism is not released, only the variable valve timing device that operates normally is normally used. Therefore, there is a possibility that the valve overlap amount of the intake / exhaust valve becomes abnormal, and the exhaust residual ratio (internal EGR amount) in the cylinder may be excessive, thereby deteriorating the combustion state in the cylinder. Otherwise, misfire may occur, drivability and exhaust emissions deteriorate, and in the worst case, engine stall may occur.
  Therefore, in the invention according to claim 1, when it is determined that the lock has not been released after the end of the lock release control, the variable of the normal operation until the lock release of the lock mechanism is detected by the lock release control again. The variable valve timing control of the valve timing device is stopped or controlled so that the exhaust residual ratio in the cylinder is reduced. In this way, even if the time of the abnormality release control becomes longer, the variable valve timing control of the normally operating variable valve timing device is stopped or in-cylinder until unlocking is detected. Since control is performed so that the exhaust residual ratio is reduced, an increase in the exhaust residual ratio in the cylinder during abnormal release control can be suppressed, and deterioration of the combustion state during abnormal release control can be reduced to prevent misfire. In addition, drivability and exhaust emissions can be improved, and engine stall can be prevented.
[0007]
  In this case, the claim4As described above, in the abnormality release control, the operation of reciprocating the valve body of the hydraulic control valve with a predetermined stroke may be repeated. In this way, in the case of a temporary malfunction due to the foreign matter biting of the hydraulic control valve, the malfunction of the hydraulic control valve is repeated while repeating the operation of reciprocating the valve body of the hydraulic control valve with a predetermined stroke by the abnormality release control. The cause (foreign matter, etc.) is removed and the hydraulic control valve returns to a state in which it can operate normally.
[0008]
  Claims5As described above, if the valve body of the hydraulic control valve operates normally when the hydraulic control valve is driven in the drive pattern of the abnormal release control, it may be determined that the lock release is defective due to the malfunction of the lock mechanism. In other words, the cause of the unlock failure is either the malfunction of the lock mechanism or the malfunction of the hydraulic control valve. Therefore, if the valve body of the hydraulic control valve operates normally by the abnormal release control, the hydraulic control valve is normal. Therefore, it can be determined that the lock mechanism is defective due to malfunction of the lock mechanism.
[0011]
  Further, in a system including an exhaust gas recirculation device,2, 3As described above, when it is determined that the lock has not been released after the end of the lock release control, the exhaust gas flow rate (external EGR amount) by the exhaust gas recirculation device is detected until the lock mechanism is unlocked again by the lock release control. You may control so that it may decrease. In other words, the internal EGR and the external EGR have the same influence on the flammability, and the total of the internal EGR amount and the external EGR amount becomes the total EGR amount. Therefore, even if the internal EGR amount increases during the abnormality release control, If the external EGR amount is reduced, an increase in the total EGR amount can be suppressed, and deterioration of the combustion state during the abnormality release control can be prevented.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment (1)]
Hereinafter, an embodiment (1) in which the present invention is applied to a variable valve timing control device for an intake valve will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, 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 via the sprockets 14 and 15 by the timing chain 13. It has become so. However, the intake side camshaft 16 is provided with a variable valve timing device 18 that adjusts the advance amount of the intake side camshaft 16 with respect to the crankshaft 12.
[0013]
A cam angle sensor 19 that outputs a cam angle signal at a plurality of cam angles for cylinder discrimination is installed on the outer peripheral side of the intake side cam shaft 16, while a predetermined angle is provided on the outer peripheral side of the crank shaft 12. A crank angle sensor 20 that outputs a crank angle signal for each crank angle is installed. The output signals of the cam angle sensor 19 and the crank angle sensor 20 are input to an engine control circuit 21, which calculates the actual valve timing of the intake valve and outputs the frequency of the output pulse of the crank angle sensor 20. From this, the engine speed is calculated. Further, output signals from various sensors (intake pressure sensor 22, water temperature sensor 23, throttle sensor 24, etc.) for detecting the engine operating state are input to the engine control circuit 21.
[0014]
The engine control circuit 21 performs fuel injection control and ignition control based on these various input signals, and also performs variable valve timing control, and actual valve timing of the intake valve (actual advance angle amount of the intake side camshaft 16). The feedback control of the variable valve timing device 18 is performed so as to match the target valve timing (target advance amount). The oil in the oil pan 27 is supplied to the hydraulic control circuit of the variable valve timing device 18 through the hydraulic control valve 29 by the oil pump 28, and the hydraulic pressure is controlled by the hydraulic control valve 29. The actual valve timing is controlled.
[0015]
Next, the configuration of the variable valve timing device 18 with an intermediate 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 via the timing chain 13, and the sprocket 14 and the housing 31 rotate in synchronization with the crankshaft 12.
[0016]
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.
[0017]
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 mounted on 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.
[0018]
As shown in FIG. 2, an annular advance groove 46 and a retard groove 47 formed on the outer peripheral portion of the intake side camshaft 16 are connected to predetermined ports of the hydraulic control valve 29, respectively. By driving the pump 28, the oil pumped up from the oil pan 27 is supplied to the advance groove 46 and the retard groove 47 through the hydraulic control valve 29. 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.
[0019]
The hydraulic control valve 29 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. A valve stroke sensor 25 (see FIG. 1) for detecting the stroke of the valve body of the hydraulic control valve 29 is provided, and an output signal of the valve stroke sensor 25 is input to the engine control circuit 21.
[0020]
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 intake side cam with respect to the crankshaft 12 is controlled by controlling the hydraulic pressure in the advance chamber 42 and the retard chamber 43 by the hydraulic control valve 29 to rotate the housing 31 and the rotor 35 (vane 41) relative to each other. The valve timing of the intake valve is varied by controlling the rotation phase of the shaft 16 (hereinafter referred to as “cam shaft phase”). 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.
[0021]
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 position) within the adjustable range by being fitted into a lock hole 59 (see FIG. 2) provided in 31. This intermediate lock position is set to a position suitable for starting.
[0022]
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.
[0023]
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, 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 position. Is done.
[0024]
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 at the lock position (intermediate lock position), and the lock release control is performed when the discharge pressure of the oil pump 28 rises to some extent after the engine is started. When the hydraulic pressure in the lock hole 59 (hydraulic pressure in the retarding angle chamber 43) is increased by this lock release control, the lock pin 58 is unlocked by the hydraulic pressure as follows. 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 by the unlocking control after the engine is started is the hydraulic pressure of the lock hydraulic chamber 64 (the hydraulic pressure of the advance chamber 42). ) And the spring force of the spring 62 (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 moved to the unlock position in FIG. 58 is unlocked.
[0025]
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.
[0026]
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 valve timing control is possible).
[0027]
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 29 of the 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.
[0028]
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 the two coincide with each other, that is, the cam shaft phase coincides with the intermediate lock position.
[0029]
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 camshaft phase is locked at the intermediate lock position.
[0030]
As described above, the engine is started with the lock pin 58 held in the locked position (intermediate lock position), and the lock release control is performed when the discharge pressure of the oil pump 28 rises to some extent after the engine is started. Done. If the hydraulic pressure in the lock hole 59 (hydraulic pressure in the retarding angle chamber 43) is increased by this lock release control, the lock pin 58 is unlocked by the hydraulic pressure, and the valve timing (cam shaft phase) of the intake valve is released by this lock release. This makes it possible to perform the feedback control.
[0031]
However, even if the lock release control is performed, the lock pin 58 may not be unlocked for some reason. If the lock cannot be released, the lock release control may be performed again. In this way, if there is a temporary unlock failure due to foreign object biting of the lock mechanism, etc., it may be possible to release the lock by the unlock control again. In addition to the failure, a malfunction of the hydraulic control valve 29 can be considered. If the hydraulic control valve 29 is malfunctioning, even if a lock release control signal is output to the hydraulic control valve 29, the hydraulic control valve 29 does not operate normally. I can't do it.
[0032]
Therefore, in the present embodiment (1), the engine control circuit 21 determines that the lock is not released after the lock release control is completed by executing the lock release program of FIG. 8 stored in the built-in ROM (storage medium). When this occurs, the hydraulic control valve 29 is driven with the drive pattern of the abnormal release control (see FIG. 9) to remove the cause of the malfunction (foreign matter or the like) and then perform the unlock control again. This program is started after an ignition switch (not shown) is turned on, and plays a role as lock release control means in the claims.
[0033]
When this program is started, first, in step 101, after the engine is started, the process waits until the unlocking control is completed. Thereafter, when the unlock control is completed, the process proceeds to step 102, where it is determined whether or not the lock is released (that is, whether or not the lock pin 58 has come out of the lock hole 59). First, it is determined whether or not the current actual advance position (actual valve timing) VT is within a predetermined range near the intermediate lock position (VTA <VT <VTB). Here, the predetermined range (VTA <VT <VTB) is a range within a predetermined value from the intermediate lock position (for example, a value in which error factors such as a detection error of the actual advance position VT, a manufacturing variation, a change with time, etc. are estimated to the maximum). Is set to If the current actual advance angle position VT is not within the predetermined range near the intermediate lock position, it is clear that the camshaft phase is far from the intermediate lock position even if error factors such as detection errors are considered to the maximum. Therefore, it is determined that the lock is released.
[0034]
On the other hand, if the current actual advance position VT is within a predetermined range near the intermediate lock position, whether or not the lock is released is determined from the degree of variation in the advance amount of the cam angle signal. That is, when the lock is released, the cam shaft phase slightly vibrates even if the cam shaft phase is controlled near the intermediate lock position by hydraulic pressure, so that the degree of variation in the advance amount of the cam angle signal increases. Using this characteristic, the presence / absence of unlocking is determined based on the degree of variation in the advance amount of the cam angle signal. The process of step 102 serves as a lock release determination unit in the claims.
[0035]
If it is determined in step 102 that the lock has been released, the present program is terminated. If the lock has not been released, the process proceeds to step 103 to execute the abnormality release control of the hydraulic control valve 29. In this abnormality canceling control, as shown in FIG. 9, the valve stroke of the hydraulic control valve 29 is changed between 0 and full stroke by alternately switching the applied current of the hydraulic control valve 29 to, for example, 100 mA and 1000 mA at a constant cycle. The reciprocating motion is repeated for a predetermined time. In this way, in the case of a temporary malfunction due to foreign matter biting of the hydraulic control valve 29, etc., while repeating the operation of reciprocating the valve body of the hydraulic control valve 29 with a full stroke by the abnormality release control, The cause of the malfunction (foreign matter or the like) is removed, and the hydraulic control valve 29 returns to a state where it can operate normally.
[0036]
During the abnormality release control, it is determined whether or not the hydraulic control valve 29 has operated normally based on the output signal of the valve stroke sensor 25 that detects the stroke of the valve body of the hydraulic control valve 29 (step 104). If the hydraulic control valve 29 does not operate normally by the end of the release control, it is determined that the hydraulic control valve 29 is malfunctioning (step 105). If the hydraulic control valve 29 malfunctions, it is useless to perform the unlocking control again, so this program is terminated. If it is determined that the hydraulic control valve 29 is malfunctioning, the information is stored in a non-volatile memory (such as a backup RAM), the driver is informed of an abnormality by turning on a warning lamp, etc. The fuel injection amount and ignition timing are controlled so that the engine 11 can be operated with the device 18 locked.
[0037]
On the other hand, if the hydraulic control valve 29 operates normally by the end of the abnormality release control, the process proceeds to step 106 and the lock release control is executed again. At this time, if the lock mechanism is normal, the lock can be released by another lock release control. Thereafter, the process proceeds to step 107, where it is determined whether or not the lock has been released by the same method as in step 102. If the lock has been released, the program is terminated as it is. If the lock is not released, the process proceeds to step 108, and it is determined that the lock pin 58 is not unlocked properly (lock stuck). That is, in step 104, since it has been confirmed that the hydraulic control valve 29 operates normally, if the lock is not released even if the unlock control is performed again, the lock pin 58 may not be unlocked properly (lock locked). ) Can be determined. If it is determined that the lock pin 58 is not unlocked properly, the information is stored in a non-volatile memory (such as a backup RAM), the driver is informed of an abnormality by turning on a warning lamp, etc. The fuel injection amount and ignition timing are controlled so that the engine 11 can be operated with the device 18 locked.
[0038]
An execution example of the lock release program of FIG. 8 described above will be described with reference to the time chart of FIG. FIG. 10 shows an example of control when the lock release failure (lock fixation) of the lock pin 58 has occurred. In this case, since the lock cannot be released even if the lock release control is performed, the lock release control is performed again after the abnormality release control of the hydraulic control valve 29 is performed. If the lock release is not released even after performing the lock release control again, it is determined that the lock pin 58 is not properly unlocked (lock stuck).
[0039]
In the present embodiment (1) described above, the hydraulic control valve 29 is driven with the drive pattern of the abnormal release control before performing the lock release control again. If the operation is defective, the lock release control can be performed again after the hydraulic control valve 29 is returned to a state in which the hydraulic control valve 29 can be normally operated by the abnormality release control. For this reason, if the lock mechanism is normal, it can be unlocked by re-unlocking control, and the rate of occurrence of unlocking failure can be reduced as compared with the prior art, improving the reliability of variable valve timing control. be able to.
[0040]
In addition, in the present embodiment (1), during the abnormality release control, the stroke of the valve body of the hydraulic control valve 29 is detected by the valve stroke sensor 25 to determine whether or not the hydraulic control valve 29 has operated normally. Therefore, it is possible to identify whether the cause of the unlocking failure is a malfunction of the lock mechanism (lock fixation) or a malfunction of the hydraulic control valve 29, and this information is stored in the nonvolatile memory (backup RAM). Etc.), it is possible to easily perform fault diagnosis at the time of fault repair.
[0041]
In this embodiment (1), it is determined whether or not the hydraulic control valve 29 is malfunctioning before performing the unlocking control again. However, the unlocking is performed after the completion of the unlocking control again. When it is determined as defective, it is determined whether or not the hydraulic control valve 29 is malfunctioning by performing abnormality release control of the hydraulic control valve 29 while the power main relay is turned on after the engine is stopped (power is on). You may make it do.
[0042]
The sensor for detecting the operating state of the valve body of the hydraulic control valve 29 is not limited to one valve stroke sensor 25. For example, the valve stroke of the hydraulic control valve 29 is set at a position of 0 and a full stroke position, respectively. A sensor for detecting the valve body may be provided, and the operation state of the valve body of the hydraulic control valve 29 may be detected by two sensors.
[0043]
Further, the present invention may be configured such that the valve stroke sensor 25 is omitted and the malfunction of the hydraulic control valve 29 is not detected, and even in this case, the intended purpose of the present invention can be sufficiently achieved.
[0044]
In the present embodiment (1), the hydraulic control valve 29 is driven with a full stroke during the abnormality release control. However, the hydraulic control valve 29 may be driven with a stroke smaller than the full stroke. Further, in the present embodiment (1), the hydraulic control valve 29 is driven with a constant stroke during the abnormality release control, but the drive stroke of the hydraulic control valve 29 is gradually increased during the abnormality release control, etc. The driving stroke may be gradually changed.
[0045]
Note that, when it is determined that the hydraulic control valve 29 is malfunctioning after the completion of the abnormality release control, the abnormality release control may be repeated again. If it is determined that the operation of the hydraulic control valve 29 is normal, the lock release control may be repeated once or twice or more if the lock cannot be released by another lock release control.
[0046]
[Embodiment (2)]
The above embodiment (1) is an embodiment in which the variable valve timing device 18 is provided only on the intake valve, but the embodiment (2) of the present invention shown in FIGS. 11 and 12 is both an intake valve and an exhaust valve. This is an embodiment in which a variable valve timing device is provided. Also in this embodiment (2), the variable valve timing device on the intake side has the same configuration as the variable valve timing device 18 with the intermediate lock mechanism in the above-mentioned embodiment (1), and the variable valve timing device on the exhaust side is The configuration is the same as that of a conventional variable valve timing device without an intermediate locking mechanism. Since the exhaust valve timing at the start of the engine is the most advanced angle phase, when the variable valve timing control is started, the exhaust valve timing is controlled to the retard side (see FIG. 12).
[0047]
In this configuration, when the variable valve timing control is performed without unlocking the intake-side variable valve timing device, only the exhaust-side variable valve timing device operates normally, so the valve overlap amount of the intake and exhaust valves May become excessive, and the exhaust gas residual ratio (internal EGR amount) in the cylinder may become excessive. As a result, the combustion state in the cylinder deteriorates and misfires occur, and drivability and exhaust emission are reduced. It gets worse, and in the worst case, it may lead to engine stall.
[0048]
Therefore, in the present embodiment (2), the exhaust valve timing is controlled so as to suppress the increase in the exhaust residual ratio (internal EGR amount) in the cylinder until the unlocking is detected by the unlocking program of FIG. . The program of FIG. 1 is obtained by adding steps 102a and 109 to the program of FIG. 8 described in the embodiment (1).
[0049]
In this program, if it is determined that the lock is not released after the end of the lock release control, the process proceeds to step 102a, the exhaust valve timing is corrected to advance, and the valve overlap amount of the intake / exhaust valve is reduced. The internal EGR amount of the engine under release control is reduced to suppress the deterioration of the combustion state. The advance correction of the exhaust valve timing may be controlled so as to reach the most advanced angle phase, or the exhaust valve timing may be advanced by a predetermined correction amount α from the normal value. This correction amount α may be changed by a map or the like according to the engine operating state, and of course may be a fixed value.
[0050]
After that, the abnormal release control and the unlock control are performed again. If the lock is released, the process proceeds to Step 109, and the exhaust valve timing control is returned to the normal control. However, the unlock is performed even if the unlock control is performed again. If not, thereafter, the advance correction of the exhaust valve timing is continued, and the engine is operated with the internal EGR amount reduced. Thereby, the deterioration of the combustion state of the engine at the time of unlocking failure can be reduced to prevent misfire, drivability and exhaust emission can be improved, and engine stall can be prevented.
[0051]
In this embodiment (2), the advance angle of the exhaust valve timing is corrected during the abnormality release control. However, the exhaust valve timing control is stopped and the exhaust valve timing is fixed during the abnormality release control. May be. Even if it does in this way, the increase in the amount of internal EGR during abnormality cancellation control can be suppressed, and deterioration of a combustion state can be decreased.
[0052]
[Other Embodiments]
When the present invention is applied to a system in which an exhaust gas recirculation device (EGR device) is added to the configuration of the above embodiment (2), the exhaust valve timing is advanced when it is determined that the lock is not released after the lock release control is completed. Angle correction to reduce the internal EGR amount and to correct the external EGR amount by the exhaust gas recirculation device, or to correct the external EGR amount without correcting the advance angle of the exhaust valve timing. May be performed. In other words, the internal EGR and the external EGR have the same influence on the flammability, and the total of the internal EGR amount and the external EGR amount becomes the total EGR amount. Therefore, even if the internal EGR amount increases during the abnormality release control, 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 engine can be prevented.
[0053]
In the present invention, the exhaust side variable valve timing device may be provided with a lock mechanism, and of course, both the intake side and exhaust side variable valve timing devices may be provided with a lock mechanism. In this case, when it is determined that the lock is not released after completion of the lock release control of the lock mechanism of the exhaust side variable valve timing device, the intake valve timing is retarded so that the internal EGR amount is reduced, or What is necessary is just to control the opening degree of an EGR valve so that the amount of external EGR may be reduced.
[0054]
Further, the lock mechanism of the variable valve timing device is not limited to the one that is locked at the intermediate lock position, and the lock mechanism of the variable valve timing device is also applicable to a configuration that locks at a position other than the intermediate lock position (for example, the most retarded position or the most advanced position). The present invention can be applied.
[0055]
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 flowchart showing the flow of processing of the unlock program of the embodiment (1).
FIG. 9 is a time chart showing a drive pattern for abnormality release control.
FIG. 10 is a time chart showing an example of lock release control in the embodiment (1).
FIG. 11 is a flowchart showing the flow of processing of the unlock program of the embodiment (2).
FIG. 12 is a graph showing opening / closing timing characteristics of the intake valve and the exhaust valve
[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 ... Variable valve timing device, 19 ... Cam angle sensor, 20 ... Crank angle sensor, 21 ... Engine control circuit (lock release determination means, lock release control means), 25 ... valve stroke sensor, 28 ... oil pump, 29 ... hydraulic control valve, 31 ... housing, 35 ... rotor, 40 ... fluid Chamber 41, vane 42, advance chamber 43, retard chamber 53, solenoid 54, spring 58 lock pin (lock mechanism) 59 lock hole (lock mechanism) 62 spring (lock mechanism) ).

Claims

The intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine are each provided with a variable valve timing device that varies the valve timing, and at least one variable valve timing device locks the valve timing at a predetermined phase when the variable valve timing control is not performed. In a variable valve timing control device for an internal combustion engine that provides a mechanism and drives the lock mechanism and the variable valve timing device with a hydraulic control circuit,
A lock release control means for controlling a hydraulic control valve of the hydraulic control circuit so that a hydraulic pressure is applied to the lock mechanism in a lock release direction during the lock release control of the lock mechanism;
Unlock determination means for determining whether or not the lock mechanism is unlocked, and
The lock release control means performs the lock release control again after driving the hydraulic control valve with the drive pattern of the abnormal release control when it is determined that the lock is not released after completion of the lock release control, and the lock release control is performed again. Until the unlocking of the lock mechanism is detected, the variable valve timing control of the normally operating variable valve timing device is stopped or controlled so that the residual ratio of exhaust in the cylinder of the internal combustion engine is reduced. A variable valve timing control device for an internal combustion engine.

An exhaust gas recirculation device that recirculates part of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake system;
When it is determined that the lock release control means is not unlocked after completion of the lock release control, the lock release control means adjusts the exhaust gas flow rate by the exhaust gas recirculation device until the lock release of the lock mechanism is detected by the second lock release control. variable valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the controller controls so as to reduce.

At least one of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine is provided with a variable valve timing device that varies the valve timing, and the variable valve timing device is a lock that locks the valve timing at a predetermined phase when variable valve timing control is not performed. In a variable valve timing control device for an internal combustion engine that provides a mechanism and drives the lock mechanism and the variable valve timing device with a hydraulic control circuit,
An exhaust gas recirculation device for circulating a part of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake system;
A lock release control means for controlling a hydraulic control valve of the hydraulic control circuit so that a hydraulic pressure is applied to the lock mechanism in a lock release direction during the lock release control of the lock mechanism;
Unlock determination means for determining whether or not the lock mechanism is unlocked, and
The lock release control means performs the lock release control again after driving the hydraulic control valve with the drive pattern of the abnormal release control when it is determined that the lock is not released after completion of the lock release control, and the lock release control is performed again. The variable valve timing control device for an internal combustion engine , wherein the control is performed so that the exhaust gas flow rate by the exhaust gas recirculation device is reduced until the unlocking of the lock mechanism is detected by the control.

The variable valve timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein in the abnormality canceling control, an operation of reciprocating the valve body of the hydraulic control valve with a predetermined stroke is repeated.

The lock release control means determines that a lock release failure is caused by a malfunction of the lock mechanism if the valve body of the hydraulic control valve operates normally when the hydraulic control valve is driven with the drive pattern of the abnormality release control. The variable valve timing control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4 .