JP2010048190A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
Control device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010048190A JP2010048190A JP2008214135A JP2008214135A JP2010048190A JP 2010048190 A JP2010048190 A JP 2010048190A JP 2008214135 A JP2008214135 A JP 2008214135A JP 2008214135 A JP2008214135 A JP 2008214135A JP 2010048190 A JP2010048190 A JP 2010048190A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- switching frequency
- engine
- internal combustion
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
【課題】可変動弁装置を備える内燃機関において、車両の快適性の低下を抑制しつつモータ周辺部の過熱を抑制する。
【解決手段】アクチュエータ300のスイッチング回路310の駆動制御により、吸気弁201の作用角A及びリフト量Lを連続的に可変とし得る第1可変機構600を有する可変動弁装置210を備えたエンジン200に対し、ECU100は、スイッチング周波数制御処理を実行する。当該処理において、ECU100は、機関回転速度NEが基準値NE1以下であるか又は吸気弁201の作用角Aが基準値A1以下である場合に、駆動モータ320のPWM制御に係るスイッチング回路310のスイッチング周波数FpwmをF2に設定すると共に、機関回転速度NEが基準値NE1より高く且つ吸気弁201の作用角Aが基準値A1より大きい場合に、スイッチング周波数FpwmをF1(F1<F2)に設定する。
【選択図】図5In an internal combustion engine having a variable valve operating device, overheating of a motor peripheral portion is suppressed while suppressing a decrease in vehicle comfort.
An engine including a variable valve operating apparatus having a first variable mechanism capable of continuously varying an operating angle and a lift amount of an intake valve by driving control of a switching circuit of an actuator. On the other hand, the ECU 100 executes a switching frequency control process. In this process, the ECU 100 switches the switching circuit 310 related to the PWM control of the drive motor 320 when the engine speed NE is equal to or less than the reference value NE1 or when the operating angle A of the intake valve 201 is equal to or less than the reference value A1. The frequency Fpwm is set to F2, and when the engine speed NE is higher than the reference value NE1 and the operating angle A of the intake valve 201 is larger than the reference value A1, the switching frequency Fpwm is set to F1 (F1 <F2).
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、モータの駆動力により吸気弁又は排気弁の開弁特性を可変とし得る可変動弁装置を備えた内燃機関の制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a control device for an internal combustion engine including a variable valve operating device that can vary the valve opening characteristics of an intake valve or an exhaust valve by a driving force of a motor.
この種の可変動弁装置として、モータにより制御軸を回転させ、制御軸の回転位置に応じて吸気又は排気バルブのリフト量を可変とするものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。 As this type of variable valve operating device, a device is disclosed in which a control shaft is rotated by a motor, and the lift amount of an intake or exhaust valve is made variable according to the rotational position of the control shaft (see, for example, Patent Document 1). .
また、この種の可変動弁機構を備える内燃機関において、第1吸気弁を、第2吸気弁よりも燃焼状態に与える影響が大きくなるように設定し、所定のデポジット除去条件が成立した場合に、第1吸気弁を第2吸気弁よりも先に開弁させる技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, in an internal combustion engine equipped with this type of variable valve mechanism, when the first intake valve is set to have a greater influence on the combustion state than the second intake valve, and a predetermined deposit removal condition is satisfied A technique for opening the first intake valve before the second intake valve has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
この種の可変動弁装置において、モータへの通電にはPWM制御が用いられることが多い。この際、モータから発せられる電磁音は、ドライバにとっては不快な音であり、車両の快適性能を低下させる要因となり得るため、その抑制に関する何らかの措置を講じる必要が生じる。この際、PWM制御に係るスイッチング周波数を上昇させることが考えられる。 In this type of variable valve apparatus, PWM control is often used for energizing the motor. At this time, the electromagnetic sound emitted from the motor is an unpleasant sound for the driver and may cause a decrease in the comfort performance of the vehicle, so that it is necessary to take some measures for the suppression. At this time, it is conceivable to increase the switching frequency related to the PWM control.
ところが、当該スイッチング周波数を上昇させると、単位時間におけるモータのオンオフ回数が増加するため、モータを駆動する駆動手段の発熱量が増加する。この際、可変動弁装置の動作に支障をきたす可能性が生じ得る点に鑑みれば、駆動手段の発熱を抑制するために、別途何らかの放熱手段を設ける必要が生じるが、この場合、必然的に装置構成が肥大化して、コストの増加或いは搭載性の悪化を招きかねない。 However, when the switching frequency is increased, the number of times the motor is turned on and off per unit time increases, so the amount of heat generated by the driving means for driving the motor increases. At this time, in view of the possibility that the operation of the variable valve operating apparatus may be hindered, it is necessary to provide some heat radiating means in order to suppress the heat generation of the drive means. The configuration of the apparatus may be enlarged, resulting in an increase in cost or deterioration in mountability.
上記各種従来の技術には、このように相互に背反の関係にある、モータ電磁音と駆動装置の発熱とを共に抑制するための装置構成及び制御態様について何ら言及されておらず、車両の快適性の低下を抑制しつつ駆動装置の過熱を抑制することが、少なくとも実践的に見て著しく困難であるという技術的な問題点がある。 The various conventional techniques mentioned above do not mention anything about the device configuration and the control mode for suppressing both the motor electromagnetic sound and the heat generation of the drive device, which are in a mutually contradictory relationship. There is a technical problem that it is extremely difficult at least in practical terms to suppress overheating of the drive device while suppressing deterioration of the performance.
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、この種の可変動弁装置を備える内燃機関において、車両の快適性の低下を抑制しつつモータ周辺部の過熱を抑制し得る内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. In an internal combustion engine including this type of variable valve operating apparatus, an internal combustion engine that can suppress overheating of a motor peripheral portion while suppressing a decrease in vehicle comfort. It is an object of the present invention to provide an engine control device.
上述した課題を解決するため、本発明の内燃機関の制御装置は、モータと、該モータをPWM制御により駆動可能な駆動手段とを有し、該モータから付与される駆動力により吸気弁又は排気弁における作用角及びリフト量のうち少なくとも一方を変化させることが可能な可変動弁装置を備えた内燃機関の制御装置であって、前記少なくとも一方を特定する特定手段と、前記特定された少なくとも一方の増加及び減少に伴って前記PWM制御に係るスイッチング周波数が夫々低下及び上昇するように前記駆動手段を制御する第1制御手段とを具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a motor and drive means capable of driving the motor by PWM control, and an intake valve or an exhaust by a driving force applied from the motor. A control device for an internal combustion engine comprising a variable valve device capable of changing at least one of a working angle and a lift amount in a valve, wherein the specifying means for specifying the at least one and the specified at least one And a first control means for controlling the drive means so that the switching frequency related to the PWM control decreases and increases as the increase and decrease occur, respectively.
本発明に係る「可変動弁装置」とは、直接的にせよ間接的にせよモータ(直流駆動であっても交流駆動であってもよい)から付与される駆動力によって吸気弁又は排気弁(以下、適宜「制御対象弁」と表現する。尚、制御対象弁は、吸気弁と排気弁との両方であってもよい)における作用角及びリフト量のうち少なくとも一方(以下、適宜「制御要素値」と表現する)を二値的に、段階的に又は連続的に可変とし得る物理的、機械的、電気的又は磁気的な構成を有する装置であって、このモータの駆動系として特に、PWM(Pulse Width Modulation)制御(好適には周期Tとデューティ比Dとによってモータ通電量を制御する手法)によりこのモータを駆動可能な、例えば各種電源、各種スイッチング回路及び各種電気駆動回路等を含む駆動手段を含んでなる装置を指す。 The “variable valve operating device” according to the present invention means an intake valve or an exhaust valve (directly or indirectly) by a driving force applied from a motor (which may be direct current drive or alternating current drive). Hereinafter, it is appropriately expressed as “control target valve.” Note that the control target valve may be both an intake valve and an exhaust valve) and / or a lift amount. A device having a physical, mechanical, electrical, or magnetic configuration that can be changed in a binary, stepwise, or continuous manner, and particularly as a drive system for the motor. This motor can be driven by PWM (Pulse Width Modulation) control (preferably a method of controlling the motor energization amount by the period T and the duty ratio D), including various power supplies, various switching circuits, various electric drive circuits, etc. Drive means Refers to the device comprising.
このモータがPWM制御により駆動される際に発生する、一種の騒音としてのモータ電磁音は、当該PWM制御に係るスイッチング周波数により変化する。より具体的には、当該スイッチング周波数が高い場合、モータ電磁音は、スイッチング周波数が低い場合と較べて二値的に、段階的に又は連続的に低下し得る。とりわけ、スイッチング周波数が人間の可聴域を超えた高周波領域にあれば、モータ電磁音は顕著に低下し得る。 The motor electromagnetic noise as a kind of noise generated when the motor is driven by PWM control varies depending on the switching frequency related to the PWM control. More specifically, when the switching frequency is high, the motor electromagnetic noise can be reduced in a binary, stepwise or continuous manner as compared with a case where the switching frequency is low. In particular, if the switching frequency is in a high frequency range exceeding the human audible range, the motor electromagnetic noise can be significantly reduced.
一方で、このスイッチング周波数は、モータを駆動する駆動手段(例えば、スイッチング回路等)の発熱量と相関がある。より具体的には、スイッチング周波数が高い場合、駆動手段の発熱量は、単位時間当たりのモータのオンオフ動作回数が増加することに起因して、スイッチング周波数が低い場合と較べて大きくなる傾向がある。このように、モータ電磁音と駆動手段の発熱とは、これらに影響を与える制御パラメータとしてスイッチング周波数を選択した場合に相互に背反の関係にあり、同時に抑制することが難しい。 On the other hand, this switching frequency correlates with the amount of heat generated by driving means (for example, a switching circuit) for driving the motor. More specifically, when the switching frequency is high, the amount of heat generated by the drive means tends to be larger than when the switching frequency is low due to an increase in the number of on / off operations of the motor per unit time. . Thus, the motor electromagnetic noise and the heat generation of the driving means are mutually contradictory when the switching frequency is selected as a control parameter that affects them, and it is difficult to suppress them simultaneously.
ここで、モータ電磁音が車両の快適性に与える影響の度合いは一律ではなく、またスイッチング周波数によって駆動手段に生じる発熱の許容量も一律ではない。前者に関して言えば、可変動弁装置の駆動音を含む内燃機関の機械的な動作ノイズが大きければモータ電磁音が車両の快適性に与える影響は小さくなる(別言すれば、当該動作ノイズが大きければ、モータ電磁音が大きかろうが小さかろうが快適性にさしたる変化がない)。従って、当該機械的な動作ノイズが大きい領域では、モータ電磁音を抑制する必要性は低下する。 Here, the degree of influence of the motor electromagnetic sound on the comfort of the vehicle is not uniform, and the allowable amount of heat generated in the driving means by the switching frequency is not uniform. With regard to the former, if the mechanical operation noise of the internal combustion engine including the drive sound of the variable valve operating system is large, the influence of the motor electromagnetic sound on the comfort of the vehicle is reduced (in other words, the operation noise is large. For example, whether the motor electromagnetic noise is loud or small, there is no change in comfort.) Therefore, in a region where the mechanical operation noise is large, the necessity for suppressing motor electromagnetic noise is reduced.
また、後者に関して言えば、駆動手段に許容される熱負荷(熱負荷の指標はどのようなものでもよい)の上限が一義に規定される場合、スイッチング周波数とは無関係に生じる駆動手段の発熱に係る発熱量(言わばベースとしての発熱量)が小さければ、それだけスイッチング周波数に起因する発熱の許容量は増えることになる。従って、当該ベースとなる発熱量が小さい領域では、スイッチング周波数を低下させる必要性が自然と低下する。 As for the latter, if the upper limit of the thermal load allowed for the drive means (any kind of thermal load index) is uniquely defined, the heat generated by the drive means is generated regardless of the switching frequency. The smaller the amount of heat generated (in other words, the amount of heat generated as a base), the greater the allowable amount of heat generated by the switching frequency. Therefore, in the region where the amount of heat generation serving as the base is small, the necessity of reducing the switching frequency naturally decreases.
ここで特に、制御要素値(即ち、作用角或いはリフト量)が大きい場合、制御要素値が小さい場合と較べて、上述した動作ノイズは大きくなり、且つモータの保持電流が制御対象弁のバルブ反力に影響を受ける関係上、上述したベースとなる発熱量は増大する。即ち、モータ電磁音を抑制する必要性が低下すればスイッチング周波数に起因する発熱量の許容値は小さくなり、反対に当該必要性が上昇すれば当該許容値は大きくなる。 Here, in particular, when the control element value (that is, the operating angle or the lift amount) is large, the above-described operation noise becomes large and the motor holding current is increased when the control element value is low. Due to the influence of force, the amount of heat generated as a base increases as described above. That is, if the necessity to suppress the motor electromagnetic noise decreases, the allowable value of the amount of heat generated due to the switching frequency decreases, and conversely, if the necessity increases, the allowable value increases.
この点に着目し、本発明の内燃機関の制御装置では、例えばECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る特定手段により上記制御要素値が特定され、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第1制御手段により、この特定された制御要素値に応じて駆動手段が制御される。この際、制御手段は、制御要素値の小大が夫々PWM制御に係るスイッチング周波数の高低に、例えば一対一、一対多、多対一又は多対多に、或いは二値的に、段階的又は連続的に対応するように駆動手段を制御する。 Focusing on this point, in the control device for an internal combustion engine of the present invention, for example, specific means that can take the form of various processing units such as an ECU (Electronic Control Unit), various controllers or various computer systems such as a microcomputer device, etc. The control element value is specified by the first control means that can take the form of various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device, and the driving means according to the specified control element value. Is controlled. At this time, the control means is such that the magnitude of the control element value is increased or decreased according to the PWM control, for example, one-to-one, one-to-many, many-to-one or many-to-many, or binary, stepwise or continuous. The driving means is controlled so as to respond to the situation.
第1の制御手段の作用によれば、モータ電磁音を抑制する必要性が低い(即ち、発熱量の許容値が小さい)場合にはスイッチング周波数が低下するため、車両の快適性を低下させることなく(モータ電磁音以外の要素により生じる、例えば上述した機械的な動作ノイズは、本発明の対象外であって、その大小は本発明の効果を阻害しない)、駆動手段の過熱を抑制することができる。また第1の制御手段の作用によれば、モータ電磁音を抑制する必要性が高い(即ち、発熱量の許容値が大きい)場合にはスイッチング周波数が上昇する(高周波側に変化する)ため、駆動手段の過熱を抑制しつつ、車両の快適性の低下を抑制することができる。即ち、本発明の内燃機関の制御装置によれば、車両の快適性の低下とモータ周辺部としての駆動手段の過熱とを共に抑制することが可能となるである。 According to the action of the first control means, when the necessity of suppressing the motor electromagnetic noise is low (that is, the allowable value of the heat generation amount is small), the switching frequency is lowered, so that the comfort of the vehicle is lowered. (For example, the above-described mechanical operation noise caused by elements other than motor electromagnetic noise is outside the scope of the present invention, and its magnitude does not hinder the effects of the present invention), and suppresses overheating of the driving means. Can do. Further, according to the action of the first control means, when the necessity of suppressing the motor electromagnetic noise is high (that is, the allowable value of the heat generation amount is large), the switching frequency increases (changes to the high frequency side). It is possible to suppress a decrease in the comfort of the vehicle while suppressing overheating of the driving means. That is, according to the control device for an internal combustion engine of the present invention, it is possible to suppress both a decrease in the comfort of the vehicle and an overheating of the driving means as the motor peripheral portion.
補足すれば、本発明は、制御対象弁(吸気弁又は排気弁或いはその両方)における制御要素値(作用角又はリフト量或いはその両方)に応じて、モータ電磁音抑制に係る必要性と、駆動手段の過熱抑制に係る必要性とが変化し、更には、これら各必要性の大小が、相互に背反の関係にある点に着眼してなされたものであり、言い換えれば、当該制御要素値に基づいて、モータ電磁音の抑制を優先すべきか、駆動手段の過熱抑制を優先すべきかについての判断を的確になし得る点に着眼してなされたものである。 In other words, the present invention relates to the necessity for motor electromagnetic noise suppression and driving according to the control element value (working angle and / or lift amount or both) of the valve to be controlled (intake valve and / or exhaust valve). The necessity for suppressing overheating of the means has changed, and furthermore, the magnitude of each need has been made with a point of being mutually contradictory, in other words, the control element value On the basis of this, it was made with a focus on the point that it is possible to accurately determine whether to give priority to suppression of motor electromagnetic noise or to suppress overheating of the drive means.
従って、本発明は、スイッチング周波数が単一である、或いは何らの指針に基づくことなく単にスイッチング周波数が可変である等の制御態様とは、その本質において全く異なっており、これらと較べて、明らかに高い実践上の利益を提供し得るものである。 Therefore, the present invention is completely different from the control mode in which the switching frequency is single, or the switching frequency is simply variable without being based on any guideline. Can provide high practical benefits.
尚、本発明に係る「特定」とは、特定対象(本発明では、作用角及びリフト量の少なくとも一方)又は特定対象と相関する物理量、制御量又は指標値を、所定の検出手段を介して直接的に又は間接的に検出すること、当該検出手段を介して直接的に又は間接的に検出された特定対象と相関する物理量、制御量又は指標値に基づいて予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する値を選択すること、この種の特定対象と相関する物理量、制御量若しくは指標値又は選択された値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出すること、或いはこのように検出、選択又は導出された値等を、例えば電気信号等の形で単に取得すること等を包括する広い概念であり、係る概念の範囲において、特定手段は如何にして当該少なくとも一方(即ち、上記「制御要素値」である)を特定してもよい。この際、第1制御手段が、或いは第1制御手段と相互に通信可能に構成された各種コントローラが、制御要素値を目標値に収束させるべくフィードバック制御等を介して駆動手段を制御するのであれば、特定手段は、比較的簡便に制御要素値の特定を行うことが可能である。 The “specific” according to the present invention refers to a physical quantity, control amount, or index value correlated with a specific target (in the present invention, at least one of an operating angle and a lift amount) or a specific target via a predetermined detection means. Directly or indirectly detected, stored in advance in appropriate storage means based on physical quantity, control amount or index value correlated with specific object detected directly or indirectly via the detection means Selecting a corresponding value from a map, etc., deriving from a physical quantity, control quantity or index value or a selected value correlated with this type of specific target, or in accordance with a preset algorithm or calculation formula, or this Thus, it is a broad concept that includes simply acquiring the value detected, selected or derived in the form of, for example, an electric signal, etc. Kutomo contrast (i.e., a is the "control element value") may be identified. At this time, the first control means or various controllers configured to be able to communicate with the first control means may control the drive means via feedback control or the like in order to converge the control element value to the target value. For example, the specifying means can specify the control element value relatively easily.
本発明の内燃機関の制御装置の一の態様では、前記第1制御手段は、前記特定された少なくとも一方が所定値以上である場合に、前記特定された少なくとも一方が該所定値未満である場合と較べて前記スイッチング周波数が低下するように前記駆動手段を制御する。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when the at least one specified is not less than a predetermined value, the at least one specified is less than the predetermined value. The driving means is controlled so that the switching frequency is lowered as compared with the above.
この態様によれば、特定された制御要素値が所定値以上である(尚、「以上である」とは所定値の設定次第で容易に「より大きい」と置換し得る概念であり、所定値はいずれの領域に属してもよく、いずれの領域に属するかは本発明の本質に影響を与えない)場合に、スイッチング周波数が低下せしめられる。即ち、本態様においては、スイッチング周波数が、複数の候補値の中で選択的に切り替えられる。このため、本態様によれば、本発明に係る実践上の利益を制御上の負荷の増大を抑制しつつ簡便に享受することができる。 According to this aspect, the specified control element value is greater than or equal to a predetermined value (“more than” is a concept that can be easily replaced with “greater” depending on the setting of the predetermined value. May belong to any region, and which region does not affect the essence of the present invention), the switching frequency is lowered. That is, in this aspect, the switching frequency is selectively switched among a plurality of candidate values. For this reason, according to this aspect, the practical benefit according to the present invention can be easily enjoyed while suppressing an increase in the control load.
尚、「所定値」とは、単一の値であっても複数の値であってもよく、スイッチング周波数の候補値も、予め設定或いは記憶されているかに関係なく少なくとも二種類以上存在すればよい。また、所定値とは、概念上は制御要素値の採り得る範囲内の値であればよく、好適な一形態としては、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、それ以上の領域において内燃機関の機関ノイズがモータ電磁音よりも実践上十分に支配的となり得るように、或いはそれ以上の領域において駆動手段の発熱量が実践上無視し難い程度に増大し得るように定められていてもよい。 The “predetermined value” may be a single value or a plurality of values, and if there are at least two types of switching frequency candidate values regardless of whether they are preset or stored. Good. The predetermined value may be a value that is conceptually within a range that can be taken by the control element value. As a preferable form, it is experimentally, empirically, theoretically, or based on a simulation or the like. The engine noise of the internal combustion engine can be more dominant in practice than the motor electromagnetic noise in the region beyond that, or the heat generation amount of the drive means can be increased to a level that is practically not negligible in the region beyond it. It may be determined as follows.
尚、この態様では、前記第1制御手段は、前記特定された少なくとも一方が前記所定値以上であり、且つ前記内燃機関の機関回転速度が所定の高回転領域にある場合に前記スイッチング周波数を低下させてもよい。 In this aspect, the first control means reduces the switching frequency when at least one of the specified values is equal to or greater than the predetermined value and the engine rotation speed of the internal combustion engine is in a predetermined high rotation range. You may let them.
機関回転速度が、例えば適合値により区別される高回転領域に属する場合、上述した機関ノイズとしての、機関回転音が大きくなる。従って、この場合、モータ電磁音の低減に伴う車両の快適性の低下をより確実に防止することが可能となる。 When the engine rotation speed belongs to, for example, a high rotation region distinguished by an appropriate value, the engine rotation sound as the engine noise described above increases. Therefore, in this case, it is possible to more reliably prevent a decrease in vehicle comfort associated with a reduction in motor electromagnetic noise.
本発明の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記スイッチング周波数を連続的に変化させることにより前記内燃機関の機関ノイズと周波数が同期し且つ位相が逆転してなる機関ノイズ抑制音が生じるように前記駆動手段を制御する第2制御手段を更に具備する。 In another aspect of the control device for an internal combustion engine of the present invention, the engine noise suppression sound is generated by synchronizing the engine noise with the frequency and reversing the phase by continuously changing the switching frequency. Further comprising second control means for controlling the driving means.
この態様によれば、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第2制御手段により、スイッチング周波数を周期的に且つ連続的に変化させることにより生じる周期音(即ち、機関ノイズ抑制音)が、機関ノイズ(好適な一形態としては、機関回転速度に応じた周期音である)と周波数が同期(必ずしも厳密に一致しておらずともよい趣旨である)し且つ逆位相の音として生成されるため、車両の快適性をより向上させることが可能となる。この第2制御手段の作用に係る実践上の利益は、上述の第1制御手段の作用に係る実践上の利益と相反するものではなく、第1及び第2制御手段は、相互に協調して各々の動作を行ってもよい。 According to this aspect, for example, the switching frequency is periodically and continuously changed by the second control means that can take the form of various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device. The periodic sound (that is, engine noise suppression sound) is synchronized with the frequency of the engine noise (preferably, it is a periodic sound corresponding to the engine rotation speed). In addition, since the sound is generated as an anti-phase sound, the comfort of the vehicle can be further improved. The practical benefit relating to the action of the second control means is not in conflict with the practical benefit relating to the action of the first control means described above, and the first and second control means cooperate with each other. Each operation may be performed.
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。 Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
<発明の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
<1:第1実施形態>
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照し、本発明の第1実施形態に係るエンジンシステム10の構成について説明する。ここに、図1は、エンジンシステム10のブロック図である。
<Embodiment of the Invention>
Various preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<1: First Embodiment>
<Configuration of Embodiment>
First, the configuration of the engine system 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of the engine system 10.
図1において、エンジンシステム10は、図示せぬ車両に搭載され、ECU100、エンジン200、アクチュエータ300、角度センサ400及びアクセル開度センサ500を備える。
1, the engine system 10 is mounted on a vehicle (not shown) and includes an
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM等を備え、エンジンシステム10の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例である。ECU100は、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述するスイッチング周波数制御処理を実行することが可能に構成されている。尚、本実施形態において、ECU100は、本発明に係る「特定手段」及び「第1制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に対応する各動作は、全てECU100によって実行される構成となっている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のECU、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
The
エンジン200は、車両の動力源として機能するように構成された、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列4気筒ガソリンエンジンである。エンジン200は、当該気筒各々の内部において燃焼室に点火プラグの一部が露出してなる点火装置による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストンの往復運動がコネクティングロッドを介してクランク軸の回転運動に変換されるように構成されている。
The
尚、エンジン200はガソリンエンジンであるが、本発明に係る「内燃機関」とは、少なくとも一の気筒を備え、当該気筒の各々において、ガソリン、軽油、アルコール又はこれらが適宜に混合されてなる混合燃料等各種の形態を採り得る燃料が燃焼(好適には、燃料と空気の混合気が燃焼)した際に生じる動力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランクシャフト等の機械的な伝達経路を経て車両の駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念であって、その詳細な構成は、公知及び非公知の別を問わず各種の態様を採り得る。
The
エンジン200は、各気筒について二個の吸気弁201(図1には不図示)を有しており、可変動弁装置210の作用により、各気筒について、これら各吸気弁201の作用角及びリフト量を連続的に変化させることが可能に構成されている。ここで、図2を参照し、可変動弁装置210の詳細な構成について説明する。ここに、図2は、可変動弁装置210周辺部の断面構成を概念的に表してなる模式的な側面断面図である。尚、同図において、図1と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
The
図2において、可変動弁装置210は、一方の吸気弁201に対応して設けられた第1可変機構600と、他方の吸気弁201に対応して設けられた第2可変機構(不図示)とを備える。尚、第1可変機構600と第2可変機構とは略同一の構成を有しており、ここでは、第1可変機構600の構成についてのみ説明することとする。
In FIG. 2, the variable
第1可変機構600は、紙面奥行方向に伸長し且つタイミングベルトを介してクランク軸(不図示)と連結されることによりクランク軸の回転に伴って図示矢線A方向に回転駆動されるエンジン200の吸気カム軸202に、当該吸気カム軸202と一体回転可能に固定されてなる断面視楕円形状の第1吸気カム203の回転運動を、直線運動(図示矢線B参照)に変換して各吸気弁201に伝達することが可能に構成されている。
The first variable mechanism 600 extends in the depth direction of the drawing and is connected to a crankshaft (not shown) via a timing belt, so that the
第1可変機構600は、制御軸601と、油圧式ラッシュアジャスタ602に一端を支持されて吸気弁201と連動して揺動するロッカーアーム603と、制御軸601に対し制御軸601と一体回転可能に固定された制御アーム604とを有している。制御アーム604は、制御軸601の径方向に突出しており、その突出部には弧状のリンクアーム605が取り付けられている。
The first variable mechanism 600 includes a
リンクアーム605の基端部は、ピン606によって制御アーム604に回転自在に連結されている。ピン606の位置は、制御軸601の軸中心から偏心しており、このピン606が、リンクアーム605の揺動の支点となる。リンクアーム605における、上記基端部とは反対側の先端部には、リンクアーム605と、第2可変機構のリンクアームとを連結する連結軸607が設けられている。連結軸607には、連結軸607に対し夫々回転可能に支持される第1ローラ608及び第2ローラ609が設けられている。第1ローラ608は、第1吸気カム203と接触している。
The base end portion of the
第1可変機構600は、制御軸601に揺動可能に支持されてなる揺動カムアーム610を有している。この揺動カムアーム610における、第1吸気カム203に対向する側には、リンクアーム605の先端部に設けられた第2ローラ609と接触するスライド面610aが形成され、スライド面610aの反対側には、ロッカーアーム603の中間部に回転可能に設けられたロッカーローラ611に接触する揺動カム面610bが形成されている。スライド面610aの図示断面形状は、第2ローラ609が制御軸601の軸中心側から揺動カムアーム610の先端側に向かって移動する程、スライド面610aと吸気カム203との間隙が徐々に狭まるような曲線で形成されている。揺動カム面610bは、揺動カムアーム610の揺動中心からの距離が一定になるように形成された非作用面610baと、非作用面610baから離れた位置程、制御軸601の軸中心からの距離が遠くなるように形成された作用面610bbとを有している。
The first variable mechanism 600 includes a
以上の第1可変機構600によれば、第1吸気カム203が第1ローラ608を駆動すると、スライド面610aが第2ローラ609に押されるので、揺動カムアーム610が制御軸601を中心として図2の下方向に回転する。この揺動カムアーム610の回転に伴って揺動カム面610bとロッカーローラ611との接触位置が非作用面610baから作用面610bbに移動すると、ロッカーアーム603が押し下げられて吸気201が開弁される。即ち、吸気カム軸202の回転運動が、吸気弁201の直線運動に変換されるのである。
According to the first variable mechanism 600 described above, when the
また、第1可変機構600によれば、制御軸601の回転角度を変更することによって、吸気弁201のリフト量及び作用角を変更することが可能となる。図2には、第1可変機構600によって変更可能な範囲内において、吸気弁201のリフト量L及び作用角Aが夫々最大とされた状態(以下、適宜「大リフト状態」と称する)が示されている。ここで、図2に示された状態から制御軸601を図2の左回りに回転させると、制御軸601と一体に回転する制御アーム604によりリンクアーム605の先端部に設けられた第2ローラ609がスライド面610aに沿って揺動カムアーム610の先端側に移動する。この場合、第2ローラ609の位置が制御軸601の軸中心から離れるので、揺動カムアーム610が揺動する振幅が小さくなる。この振幅の縮小は、ロッカーアーム603が押し下げられたときのロッカーアーム603の移動量を減少させるため、結果的に吸気弁201のリフト量が減少する。
Further, according to the first variable mechanism 600, the lift amount and the operating angle of the
このようにリフト量が相対的に小とされた状態(以下、適宜「小リフト状態」と称する)においては、揺動カムアーム610が揺動を開始する前におけるローラーロッカ611と揺動カム面610bとの接触位置が、リフト量が最大とされた上記大リフト状態よりも制御軸601を中心に右回り、すなわち非作用面610ba側に移動した位置に変更される。そのため、小リフト状態では、大リフト状態よりも揺動カムアーム610の揺動開始後にロッカーローラ611と揺動カム面610bとの接触位置が非作用面610baから作用面610bbに移動するタイミングが遅くなる。吸気弁201は、ロッカーローラ611が作用面610bbと接触している間、開弁されるので、このように非作用面610baから作用面610bbに移動するタイミングが遅くなることにより、小リフト状態においては大リフト状態よりも吸気弁201の開弁時期が遅く、且つ吸気弁201の閉弁時期が早まることとなる。即ち、吸気弁201の作用角が小さくなる。
In such a state where the lift amount is relatively small (hereinafter, referred to as “small lift state” as appropriate), the
尚、吸気カム軸202は、図示の通り右回りに回転しているので、小リフト状態においては、大リフト状態よりも、連結軸607が第1吸気カム203の回転方向の上流側に移動する。そのため、第1吸気カム203によって揺動カムアーム610の揺動が開始されるタイミングは、大リフト状態よりも小リフト状態の方が早くなる。その結果、大リフト状態よりも小リフト状態の方が吸気弁201の開弁時期が早くなる。これにより、ロッカーローラ611と揺動カム面610bとの接触位置が非作用面610baから作用面610bbに移動するタイミングが遅くなったことによる、吸気弁201の閉弁時期の遅れがほぼ相殺される。このように、第1可変機構600では、吸気弁201の開弁時期(バルブタイミング)を殆ど変化させることなく、吸気弁201のリフト量及び作用角をそれぞれ変更することができる。
Since the
一方、吸気カム軸202には、第1吸気カム203と同様断面視楕円状の第2吸気カム(不図示)が固定されており、不図示のロック機構を介して、第2可変機構の揺動カムアーム(即ち、上記揺動カムアーム610と同等の構成を有する)と適宜に連結される構成となっている。ロック機構は、制御軸601上に、第2可変機構の揺動カムアームと並んで、且つ当該揺動カムアームとは独立して揺動可能に設けられた大リフトアームと、連結装置とを有している。
On the other hand, a second intake cam (not shown) having an elliptical cross-sectional view as in the
大リフトアームは、当該大リフトアームに回転可能に固定され且つ第2吸気カムに接触する入力ローラが第2吸気カムに駆動されることによって、先述した第1可変機構600が大リフト状態にある場合の揺動カムアーム610の振幅と同等の振幅で揺動する構成となっている。
The large lift arm is rotatably fixed to the large lift arm and an input roller that contacts the second intake cam is driven by the second intake cam, whereby the first variable mechanism 600 described above is in the large lift state. In this case, the
また、連結装置は、大リフトアームに形成された油圧室と、この油圧室に対し所定の油圧路を介して作動油を供給可能なオイルコントロールバルブと、この油圧室の油圧に応じて出没状態が可変となるロックピンとを備える。このロックピンは、当該油圧室に所定の油圧が加えられた場合に、第2可変機構の揺動カムアームにおける大リフトアーム側に形成されたロック孔に嵌まり込む構成となっており、このようにロックピンがロック孔に嵌まり込んだ状態において、第2可変機構の揺動カムアームは、大リフトアームに固定される構成となっている。 In addition, the coupling device includes a hydraulic chamber formed in the large lift arm, an oil control valve that can supply hydraulic oil to the hydraulic chamber via a predetermined hydraulic path, and a protruding and retracting state according to the hydraulic pressure of the hydraulic chamber And a lock pin that is variable. The lock pin is configured to fit into a lock hole formed on the large lift arm side of the swing cam arm of the second variable mechanism when a predetermined hydraulic pressure is applied to the hydraulic chamber. When the lock pin is fitted in the lock hole, the swing cam arm of the second variable mechanism is fixed to the large lift arm.
即ち、第2可変機構の揺動カムアームは、ロック機構によって大リフトアームに固定された状態においては、第2吸気カムによって駆動され、ロック機構によって大リフトアームに固定されていない状態においては、先述した第1可変機構の揺動カムアームと同様に第1吸気カム203により駆動される。言い換えれば、可変動弁装置210においては、大リフトアームと第2可変機構の揺動カムアームとが連結された場合、制御軸601の回転角度の変更によるリフト量L及び作用角Aの変更は、第1可変機構600に対応する一方の吸気弁203にのみ作用し、大リフトアームと第2可変機構の揺動カムアームとの連結が解除されている場合、制御軸601の回転角度の変更によるリフト量L及び作用角Aの変更は、両吸気弁203に作用する。
That is, the swing cam arm of the second variable mechanism is driven by the second intake cam in a state where it is fixed to the large lift arm by the lock mechanism, and is previously described in a state where it is not fixed to the large lift arm by the lock mechanism. It is driven by the
尚、可変動弁装置210には、これら各可変機構とは独立してVVT(Variable Valve Timing:可変バルブタイミング機構)が備わる。このVVTは、吸気カム軸202とエンジン200のクランク軸との間の位相関係を変化させ、各吸気弁の開弁時期及び閉弁時期を変化させることが可能に構成されている。但し、VVTは、例えば吸気カム軸202に同期して回転可能なベーンロータを、例えばオイル等の作動液の液圧に応じて進角側又は遅角側に回転させる構成を有していてもよいし、或いは吸気カム軸202にヘリカルギア又はヘリカルスプライン等を適宜介して連結される、カム軸方向に往復運動可能な軸体或いはピストン等を、液圧を駆動源とするアクチュエータ等によって駆動せしめ、それらの往復運動をカム軸の回転運動に変換せしめる構成であってもよく、その構成は周知であり且つ本発明との相関が薄いため、ここではその詳細な説明を省略することとする。
The
図1に戻り、アクチュエータ300は、可変動弁装置210における先述した制御軸601を回転駆動することが可能に構成された駆動装置である。ここで、図3を参照し、アクチュエータ300について説明する。ここに、図3は、アクチュエータ300の模式的な回路図である。
Returning to FIG. 1, the
図3において、アクチュエータ300は、夫々スイッチング素子として機能するFET311、312、313及び314から構成されるスイッチング回路310と、直流駆動型の駆動モータ320とを備える。
In FIG. 3, the
スイッチング回路310においては、FET311とFET313とが直列に接続され、またFET312とFET314とが直列に接続され、これらが夫々駆動力源たる車載用バッテリ(図示+B)に対し並列に接続されている。また、スイッチング回路310は、FET311とFET313との接続点と、FET312とFET314との接続点との間に、駆動モータ320が接続された、所謂Hブリッジ回路として構築されている。また、スイッチング回路310を構成する各FETは、夫々ECU100と電気的に接続されており、その駆動状態たるオンオフ状態が、ECU100により制御される構成となっている。
In the
係る構成において、FET311及びFET312からなる上流側素子群は、選択的に一方がON状態且つ他方がOFF状態とされ、駆動モータ320への通電方向が切り替えられる。また、FET313及びFET314からなる下流側素子群は、ECU100から供給されるPWMパルス信号により、別途決定されるデューティ比に応じて、そのオンオフ状態が切り替えられる。即ち、アクチュエータ300において、駆動モータ320への通電量は、所謂PWM制御により制御される構成となっている。この際、このPWM制御におけるスイッチング周波数Fpwmは、ECU100により実行されるスイッチング周波数制御処理によって制御される。
In such a configuration, one of the upstream side element group composed of the
図1に戻り、角度センサ400は、可変動弁装置210における、上述した制御軸601の回転角を検出可能に構成されたホールセンサである。角度センサ400は、ECU100と電気的に接続されており、検出された制御軸610の回転角θは、ECU100により一定又は不定のタイミングで参照される構成となっている。
Returning to FIG. 1, the
<実施形態の動作>
<作用角及びリフト量の制御>
上述したように、エンジンシステム10においては、可変動弁装置210における第1可変機構600の作用により、吸気弁201の作用角A及びリフト量Lを連続的に変化させることが可能となっている。この際、作用角A及びリフト量Lの制御目標値は、エンジン200の負荷状態に基づいて決定される。より具体的には、ECU100は、アクセル開度センサ(図1に不図示)により検出されるアクセル開度、或いはエアフローメータ(図1には不図示)により検出される吸入空気量等に基づいて、エンジン200の負荷状態を判別し、定性的な傾向として、軽負荷から高負荷へ向かう程、作用角A及びリフト量Lが増大するように、作用角A及びリフト量Lの制御目標値を決定する。
<Operation of Embodiment>
<Control of working angle and lift amount>
As described above, in the engine system 10, the operating angle A and the lift amount L of the
ここで、作用角A及びリフト量Lの制御目標値とは、実践的には制御軸610の回転角の目標値と等価である。このため、ECU100のROMには、予めエンジン200の負荷状態と制御軸610の回転角とを対応付けてなる制御マップが格納されており、当該制御マップから適宜選択的に制御軸610の目標回転角が取得される構成となっている。
Here, the control target values of the operating angle A and the lift amount L are practically equivalent to the target values of the rotation angle of the
ECU100は、このように制御マップに基づいて現時点のエンジン200の負荷状態に対応する制御軸610の目標回転角を決定し、現時点の制御軸610の回転角(即ち、角度センサ400により検出される)との偏差に応じたフィードバック制御を実行する。この際、先述したように、アクチュエータ300の駆動モータ320はPWM制御され、基本的には、当該偏差が大きい程デューティ比(即ち、スイッチング周波数Fpwmに応じて定まるスイッチング周期Tに対する、スイッチング回路310の下流側素子群を構成するFET313又はFET314のオン時間の割合である)が大きく設定される。尚、制御軸610の回転角のフィードバック制御に関しては、PID制御或いはPI制御等公知のフィードバック手法を適用することが可能であり、ここではその詳細については触れないこととする。
The
一方、このようにスイッチング回路310を介して駆動モータ320をPWM制御するに際しては、アクチュエータ300から生じる騒音(主として駆動モータ320の電磁音(以下、適宜「モータ電磁音」と称する))及び発熱(主としてスイッチング回路310を構成するFETの発熱量(以下、適宜「FET発熱量」と称する)を考慮する必要がある。他方、このモータ電磁音及びFET発熱量は、スイッチング回路310のスイッチング周波数Fpwmと相関がある。
On the other hand, when PWM control is performed on the
ここで、図4を参照し、スイッチング周波数Fpwmとモータ電磁音及びFET発熱量との関係について説明する。ここに、図4は、モータ電磁音及びFET発熱量の各々の、スイッチング周波数Fpwmに対する一特性を例示する模式的な特性図である。 Here, with reference to FIG. 4, the relationship between the switching frequency Fpwm, motor electromagnetic noise, and FET heat generation will be described. FIG. 4 is a schematic characteristic diagram illustrating one characteristic of the motor electromagnetic sound and the FET heat generation amount with respect to the switching frequency Fpwm.
図4において、モータ電磁音の特性が図4(a)に、またFET発熱量の特性が図4(b)に夫々表されている。 In FIG. 4, the characteristics of the motor electromagnetic noise are shown in FIG. 4A, and the characteristics of the FET heat generation amount are shown in FIG. 4B.
図4(a)から明らかなように、モータ電磁音は、スイッチング周波数Fpwmが高い程低下する。また、図4(b)から明らかなように、FET発熱量は、各FETのオンオフ状態が瞬時に切り替わらないことに起因して、スイッチング周波数Fpwmが高い程(即ち、デューティ比に関係なくFETのオンオフ回数が増加する)上昇する。即ち、両者はスイッチング周波数Fpwmに対し相互に背反の関係にある。このため、モータ電磁音を低下させてアクチュエータ300から発せられる騒音を低減し車両の快適性を向上させようとした場合には、FET発熱量の増大によるアクチュエータ300の過熱が避け難くなり、反対に、FET発熱量を低減させてアクチュエータ300の過熱を抑制しようとした場合には、モータ電磁音の増大による車両の快適性の低下が避け難くなる。そこで、本実施形態では、ECU100により実行されるスイッチング周波数制御処理により、このような問題の好適な解決が図られる。
As is apparent from FIG. 4A, the motor electromagnetic noise decreases as the switching frequency Fpwm increases. Further, as apparent from FIG. 4B, the amount of heat generated from the FET increases as the switching frequency Fpwm increases (ie, regardless of the duty ratio) due to the fact that the on / off state of each FET does not switch instantaneously. The number of on / off increases). That is, both are in a contradictory relationship with the switching frequency Fpwm. For this reason, when the motor electromagnetic noise is reduced to reduce the noise emitted from the
<スイッチング周波数制御処理の詳細>
ここで、図4を参照し、本実施形態の動作として、係るスイッチング周波数制御処理の詳細について説明する。ここに、図5は、スイッチング周波数制御処理のフローチャートである。
<Details of switching frequency control processing>
Here, with reference to FIG. 4, the details of the switching frequency control process will be described as the operation of the present embodiment. FIG. 5 is a flowchart of the switching frequency control process.
図4において、ECU100は、エンジン200の機関回転速度NEが所定の基準値NE1よりも高回転側にあるか否かを判別する(ステップS11)。尚、基準値NE1については後述する。機関回転速度NEが基準値NE1よりも高回転側にある場合(ステップS11:YES)、ECU100は更に、可変動弁装置210の第1可変機構600により制御される吸気弁の作用角Aが、基準値A1よりも大きいか否かを判別する(ステップS12)。尚、基準値A1については後述する。尚、ステップS12の判別処理に供される指標値は、作用角Aの代わりにリフト量Lであってもよい。また、作用角A及びリフト量Lが、制御軸610の回転角により規定される点に鑑みれば、当該指標値は、当該回転角であってもよい。
In FIG. 4, the
ECU100は、作用角Aが基準値A1よりも大きい場合(ステップS12:YES)、スイッチング周波数FpwmをF1に設定し(ステップS13)、作用角Aが基準値A1以下であるか(ステップS12:NO)、又は機関回転速度NEが基準値NE1以下である(ステップS11:NO)場合、スイッチング周波数FpwmをF2(F2>F1)に設定する(ステップS14)。ステップS13又はステップS14が実行されると、スイッチング周波数制御処理は終了する。尚、スイッチング周波数制御処理は、所定周期で繰り返し実行されており、然るべき時間経過を経て再びステップS11以降の処理が繰り返し実行される。
When the operating angle A is larger than the reference value A1 (step S12: YES), the
ここで、図4に示した通り、スイッチング周波数Fpwmの高低は、モータ電磁音の小大及びFET発熱量の大小に夫々対応する。従って、上記スイッチング周波数制御処理によれば、(1)機関回転速度NEが相対的に低い又は作用角Aが相対的に小さい場合には、モータ電磁音は相対的に小となり且つFET発熱量は相対的に大となると共に、(2)機関回転速度NEが相対的に高く且つ作用角Aが相対的に大きい場合には、モータ電磁音は相対的に大となり且つFET発熱量は相対的に小となる。 Here, as shown in FIG. 4, the level of the switching frequency Fpwm corresponds to the magnitude of the motor electromagnetic sound and the magnitude of the FET heat generation. Therefore, according to the switching frequency control process, (1) when the engine speed NE is relatively low or the operating angle A is relatively small, the motor electromagnetic noise is relatively small and the FET heat generation amount is (2) When the engine rotational speed NE is relatively high and the operating angle A is relatively large, the motor electromagnetic noise is relatively loud and the FET heat generation is relatively large. Become small.
ここで特に、エンジン200の動作音は機関回転速度が高い程大きく、また吸気弁201の作用角が大きい程大きい。従って、車両全体としての騒音に対する、モータ電磁音の影響の度合いは、機関回転速度NEが高い程、また作用角Aが大きい程低くなり、モータ電磁音の許容量は大きくなる。このため、ステップS12が「YES」側に分岐する場合に、スイッチング周波数Fpwmを相対的に低く設定したとしても、車両の快適性が損なわれることがない。一方で、作用角Aが大きい程吸気弁201のバルブ反力が大きくなるため、制御軸610の回転角を維持するために駆動モータ320に供給すべき保持電流の値は大きくなり、スイッチング周波数Fpwmとは無関係に消費電力に応じた発熱量が大きくなることに起因して、スイッチング周波数FpwmによるFET発熱量の許容量は小さくなる。このため、ステップS12が「YES」側に分岐する場合、FET発熱量の低減を優先すべき旨の判断を下すことが可能となり、スイッチング周波数FpwmをF1に設定することによりスイッチング回路310の過熱抑制が図られるのである。
Here, in particular, the operating sound of the
反対に、作用角Aが小さい程吸気弁201のバルブ反力が小さくなるため、制御軸610の回転角を維持するために駆動モータ320に供給すべき保持電流の値は小さくなり、スイッチング周波数Fpwmとは無関係に消費電力に応じた発熱量が小さくなることに起因して、スイッチング周波数FpwmによるFET発熱量の許容量は大きくなる。このため、ステップS11又はS12が「NO」側に分岐する場合に、スイッチング周波数Fpwmを相対的に高く設定したとしても、スイッチング回路310の過熱が生じることがない。一方で、車両全体としての騒音に対する、モータ電磁音の影響の度合いは、機関回転速度NEが低い程、また作用角Aが小さい程大きくなり、モータ電磁音の許容量は小さくなる。このため、ステップS12が「YES」側に分岐する場合、モータ電磁音の低減を優先すべき旨の判断を下すことが可能となり、スイッチング周波数FpwmをF2に設定することによりモータ電磁音の低減が図られるのである。
On the contrary, the smaller the operating angle A is, the smaller the valve reaction force of the
以上の点に鑑みれば、機関回転速度NEに対し設定される基準値NE1及び作用角Aに対し設定される基準値A1とは、例えば、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、モータ電磁音に対し十分に大きいエンジン動作音が生じるものとして、又はスイッチング回路が過熱状態に陥りかねないものとして、或いはこれらの要素を勘案して協調的に設定される各種の適合値であってよく、その正確な値は、車両の要求性能や仕様又は仕向け等に応じて適宜変化し得る性質のものであって、本発明の本旨に影響を与えない。 In view of the above points, the reference value NE1 set for the engine speed NE and the reference value A1 set for the operating angle A are, for example, experimentally, empirically, theoretically or simulated in advance. Based on the above, it is assumed that a sufficiently loud engine operation sound is generated with respect to the electromagnetic noise of the motor, or that the switching circuit may fall into an overheated state, or various factors that are set cooperatively in consideration of these factors. The value may be a conforming value, and the exact value has a property that can be appropriately changed according to the required performance, specifications, or destination of the vehicle, and does not affect the gist of the present invention.
また、スイッチング周波数F1とF2との間にF2>F1なる関係が成立する限りにおいて本発明に係る効果は十分に得られるものであって、これらスイッチング周波数Fpwmの具体的な数値については、本発明の本旨に影響を与えない。 In addition, as long as the relationship of F2> F1 is established between the switching frequencies F1 and F2, the effect according to the present invention is sufficiently obtained, and specific numerical values of these switching frequencies Fpwm are described in the present invention. Does not affect
スイッチング周波数制御処理の効果は、エンジン200の応答速度の観点からも合理的である。ここで、図6を参照し、スイッチング周波数Fpwmと吸気弁201のレスポンスとの関係について説明する。ここに、図6は、スイッチング周波数Fpwmに対する吸気弁201のレスポンスの一特性を例示する模式的な特性図である。尚、同図において、図4と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
The effect of the switching frequency control process is reasonable from the viewpoint of the response speed of the
図6において、吸気弁201のレスポンス(端的には、開弁(閉弁)状態から閉弁(開弁)状態を経由して再び開弁(閉弁)状態となるまでに要する時間、言い換えれば応答速度である)は、スイッチング周波数Fpwmが高い程高くなる。 In FIG. 6, the response of the intake valve 201 (in short, the time required to return from the open (closed) state to the open (closed) state via the closed (open) state, in other words, The response speed is higher as the switching frequency Fpwm is higher.
ここで、エンジン200の負荷状態が、軽負荷から高負荷へ向かう加速時等には、吸気弁201には相対的に高い応答速度が要求されるが、本実施形態に係るスイッチング周波数制御処理によれば、軽負荷状態(即ち、小作用角)においてはスイッチング周波数FpwmがF2に設定されるため、エンジン200の応答性が向上する。また、エンジン200の負荷状態が、高負荷から軽負荷へ向かう場合、吸気弁201に高い応答速度が要求されることはなく、本実施形態に係るスイッチング周波数制御処理によりスイッチング周波数FpwmがF1に設定されたとしても実践上何らの不具合も生じない。即ち、スイッチング周波数制御処理は、吸気バルブ201の応答性の観点からも有効である。
Here, when the load state of the
以上説明したように、本実施形態に係るスイッチング周波数制御処理によれば、機関回転速度NE及び吸気弁201の作用角Aに基づいて、スイッチング回路の過熱抑制とモータ電磁音の抑制との間で、適切に優先順位を付与することが可能となっており、エンジン200が高回転且つ吸気弁201が大作用角である場合にスイッチング周波数Fpwmが相対的に小とされ、車両の快適性を損ねることなくスイッチング回路310の過熱が抑制されると共に、エンジン200が低回転又は吸気弁201が小作用角である場合にスイッチング周波数Fpwmが相対的に大とされ、スイッチング回路の過熱を招くことなくモータ電磁音が低減される。即ち、車両の快適性の低下を抑制しつつモータ周辺部の過熱を抑制することが可能となるのである。
As described above, according to the switching frequency control process according to the present embodiment, based on the engine rotational speed NE and the operating angle A of the
尚、本実施形態では、スイッチング周波数Fpwmは、F1とF2との間で二値的に制御されるが、これは一例であり、ECU100は、作用角A或いはリフト量L等に応じて段階的に又は連続的にスイッチング周波数Fpwmを変化させてもよい。また、本実施形態では、作用角Aと共に機関回転速度NEが勘案されるが、本発明に係る実践上の利益は、作用角(又はリフト量)のみに基づいてスイッチング周波数Fpwmを制御した場合にも享受されることは言うまでもない。
<第2実施形態>
次に、図7を参照し、本発明の第2実施形態について説明する。ここに、図7は、エンジン音とモータ電磁音との関係を例示する模式的な特性図である。
In the present embodiment, the switching frequency Fpwm is controlled in a binary manner between F1 and F2, but this is an example, and the
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic characteristic diagram illustrating the relationship between engine sound and motor electromagnetic sound.
図7において、図7(a)には、スイッチング回路310におけるスイッチング周波数Fpwmの一変化特性が例示される。スイッチング周波数Fpwmを、FpwmAとFpwmB(FpwmB>FpwmA)との間で、図示するように(FpwmA→FpwmB→FpwmA・・・)と変化させた場合、このスイッチング周波数Fpwmの周期的な変化により、図示破線に例示するモータ電磁音Nmtが発生する。このモータ電磁音Nmtの周波数は、FpwmA及びFpwmBの値及びその切り替え周期により可変となる。
In FIG. 7, FIG. 7A illustrates one change characteristic of the switching frequency Fpwm in the
ここで、図7(b)において、エンジン音Nengが図示鎖線に例示する特性で変化する場合、上述したモータ電磁音Nmt(破線)を、このエンジン音Nengに対し振幅が等しく且つ位相が逆転するように生成することによって、図示合成音Nmixを生成することができる。この合成音Nmixは、エンジン音Nengとモータ電磁音Nmtとが、振幅が等しく且つ位相が180度異なる関係を有する場合には、理想的にはゼロとなる。 Here, in FIG. 7B, when the engine sound Neng changes with the characteristic illustrated in the chain line in the figure, the motor electromagnetic sound Nmt (broken line) described above has the same amplitude and reverse phase with respect to the engine sound Neng. Thus, the illustrated synthesized sound Nmix can be generated. The synthesized sound Nmix is ideally zero when the engine sound Neng and the motor electromagnetic sound Nmt have the same amplitude and a phase difference of 180 degrees.
このように、本実施形態によれば、スイッチング周波数Fpwmの切り替えにより、エンジン音を抑制するモータ電磁音(即ち、本発明に係る「機関ノイズ抑制音」の一例である)を生成することができ、少なくとも車両の騒音を抑制、理想的にはゼロとすることが可能となる。従って、車両の快適性を一層向上させることが可能となる。 Thus, according to the present embodiment, by switching the switching frequency Fpwm, it is possible to generate a motor electromagnetic sound that suppresses engine sound (that is, an example of “engine noise suppression sound” according to the present invention). It is possible to suppress at least vehicle noise and ideally to zero. Therefore, it is possible to further improve the comfort of the vehicle.
尚、本実施形態に係るモータ電磁音Nmtの生成は、上記第1実施形態に係るスイッチング周波数制御処理と相反するものではなく、相互に協調的に実行されてよい。 The generation of the motor electromagnetic sound Nmt according to the present embodiment does not conflict with the switching frequency control process according to the first embodiment, and may be executed in cooperation with each other.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and the control of the internal combustion engine accompanying such a change. The apparatus is also included in the technical scope of the present invention.
10…エンジンシステム、100…ECU、200…エンジン、201…吸気弁、210…可変動弁装置、300…アクチュエータ、310…スイッチング回路、320…駆動モータ、400…角度センサ、600…第1可変機構。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine system, 100 ... ECU, 200 ... Engine, 201 ... Intake valve, 210 ... Variable valve apparatus, 300 ... Actuator, 310 ... Switching circuit, 320 ... Drive motor, 400 ... Angle sensor, 600 ... First variable mechanism .
Claims (4)
前記少なくとも一方を特定する特定手段と、
前記特定された少なくとも一方の増加及び減少に伴って前記PWM制御に係るスイッチング周波数が夫々低下及び上昇するように前記駆動手段を制御する第1制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A motor and driving means capable of driving the motor by PWM control, and at least one of an operating angle and a lift amount in the intake valve or the exhaust valve can be changed by a driving force applied from the motor; A control device for an internal combustion engine equipped with a variable valve gear,
A specifying means for specifying the at least one;
First control means for controlling the drive means so that the switching frequency related to the PWM control decreases and increases as at least one of the specified increases and decreases is provided. Control device.
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。 The first control unit is configured to reduce the switching frequency when at least one of the specified values is equal to or greater than a predetermined value, as compared with a case where at least one of the specified values is less than the predetermined value. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 The first control means reduces the switching frequency when at least one of the specified values is equal to or greater than the predetermined value and the engine rotation speed of the internal combustion engine is in a predetermined high rotation region. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 And further comprising second control means for controlling the driving means so as to produce engine noise suppression sound in which the frequency is synchronized with the engine noise of the internal combustion engine and the phase is reversed by continuously changing the switching frequency. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008214135A JP2010048190A (en) | 2008-08-22 | 2008-08-22 | Control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008214135A JP2010048190A (en) | 2008-08-22 | 2008-08-22 | Control device for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010048190A true JP2010048190A (en) | 2010-03-04 |
Family
ID=42065463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008214135A Pending JP2010048190A (en) | 2008-08-22 | 2008-08-22 | Control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010048190A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10054063B2 (en) | 2016-06-14 | 2018-08-21 | Hyundai Kefico Corporation | System for controlling continuously variable valve duration and operating method thereof |
-
2008
- 2008-08-22 JP JP2008214135A patent/JP2010048190A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10054063B2 (en) | 2016-06-14 | 2018-08-21 | Hyundai Kefico Corporation | System for controlling continuously variable valve duration and operating method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2000047883A1 (en) | Variable valve gear device of internal combustion engine | |
| JP4858729B2 (en) | Variable valve gear | |
| US7444999B2 (en) | Control system and method for internal combustion engine | |
| US8402935B2 (en) | Engine starting control apparatus | |
| JP2001355464A (en) | Variable valve train for internal combustion engine | |
| JP4525517B2 (en) | Internal combustion engine | |
| JP2001355469A (en) | Variable valve train for internal combustion engine | |
| JP2006029159A (en) | Control device for internal combustion engine provided with variable valve gear | |
| JP5515793B2 (en) | Variable mechanism control system for internal combustion engine | |
| JP4017297B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
| JP2010048190A (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP2005147104A (en) | Control device for variable compression ratio internal combustion engine | |
| JP2005090241A (en) | Valve operating device for internal combustion engine | |
| JP4793275B2 (en) | Engine control device | |
| JPWO2011074090A1 (en) | Control device for internal combustion engine provided with variable valve gear | |
| JP2010031702A (en) | Control device for engine | |
| JP2007218114A (en) | Intake control device for engine | |
| JP2007218114A5 (en) | ||
| JP2002309974A (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP2009115036A (en) | Control device for variable valve mechanism | |
| JP2009215889A (en) | Variable valve gear for internal combustion engine | |
| JP5272495B2 (en) | Electric motor control device | |
| JP4369457B2 (en) | Variable valve operating device for internal combustion engine | |
| JP5590297B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP2007332942A (en) | Variable valve control device for internal combustion engine |