JP4536342B2 - Control device for internal combustion engine with variable compression ratio mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮比を可変な可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、圧縮比に関連して機関トルクを制御する技術に関する。 The present invention relates to a technique for controlling engine torque in relation to a compression ratio in an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism with a variable compression ratio.
内燃機関では、圧縮比を高くするほど燃料消費率が向上するが、高負荷運転時にノッキングが発生しやすくなる。そこで、圧縮比を可変とし得る機関において、低負荷運転時に高圧縮比とし、高負荷運転時時に低圧縮比とすることによって、ノッキングを発生させずに燃料消費率を向上させようとする手法が、基本的な手法として示されている(特許文献1参照)。
また、圧縮比を低くすると、熱効率低下による排熱増大に伴い排気温度が上昇することから、触媒活性化のために触媒温度を上げようとする場合、圧縮比を下げて活性化までの時間を短くするなど、状況に応じて前記基本的な手法とは異なるように圧縮比を制御する手法も提案されている。
しかしながら、低負荷ならば燃料消費率向上のため高圧縮比とするところを、触媒活性化促進時において圧縮比を下げるようにした場合、その分、機関トルクが低下するので、運転者にとっては、アクセル開度に対して発生するトルクが低下することとなり、違和感を感じてしまう。また、例えば、一定車速から加速しようとする場合、上記のように圧縮比が下げられている場合は、発生トルクが小さいのを補償するため、アクセルを通常よりも踏み込むことが想定される。この場合、通常ならば生じないダウンシフトによる変速ショックが発生してしまう可能性がある。このように、運転者が予期しない状態で低圧縮比とする必要がある状況では、運転性が悪化する問題があった。
In addition, if the compression ratio is lowered, the exhaust temperature increases as the exhaust heat increases due to a decrease in thermal efficiency, so when trying to increase the catalyst temperature for catalyst activation, the compression ratio is lowered and the time until activation is reduced. There has also been proposed a technique for controlling the compression ratio so as to be different from the basic technique depending on the situation, such as shortening.
However, if the load is low and the compression ratio is increased when the catalyst activation is promoted in order to improve the fuel consumption rate, the engine torque is reduced accordingly, so for the driver, The torque generated with respect to the accelerator opening will be reduced, and the user will feel uncomfortable. Further, for example, when accelerating from a constant vehicle speed, when the compression ratio is lowered as described above, it is assumed that the accelerator is depressed more than usual in order to compensate for the small generated torque. In this case, there is a possibility that a shift shock due to a downshift that does not normally occur may occur. Thus, in the situation where the driver needs to have a low compression ratio in an unexpected state, there is a problem that the drivability deteriorates.
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、要求に応じた圧縮比に制御しつつ良好な運転性を確保できるようにした可変圧縮比機構付き内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and provides a control device for an internal combustion engine with a variable compression ratio mechanism that can ensure good operability while controlling the compression ratio according to demand. The purpose is to provide.
このため本発明は、
トルク操作手段を目標操作量に基づいて操作して機関トルクを制御すると共に、圧縮比を可変とする可変圧縮比機構を目標圧縮比に基づいて駆動して圧縮比を可変制御する内燃機関の制御装置であって、前記可変圧縮比機構に対し、アクセル開度を含む基本的な機関運転状態に基づく第1の目標圧縮比と、前記基本的な機関運転状態以外の条件に基づく第2の目標圧縮比とから、前記基本的な機関運転状態以外の条件に基づいて最終的な目標圧縮比を設定する一方、
前記アクセル開度を含む基本的な機関運転状態に基づいて設定された第1の目標機関負荷と前記第1の目標圧縮比における機関トルクと、前記第1の目標機関負荷を補正して算出した第2の目標機関負荷と前記第2の目標圧縮比における機関トルクとが同一となるよう、前記第2の目標機関負荷を算出し、同一の前記基本的な機関運転状態における前記機関トルクが前記最終的な目標圧縮比によらず一定となるよう、前記第2の目標機関負荷に基づいて前記トルク操作手段の最終的な目標操作量を設定することを特徴とする。
For this reason, the present invention
Control of the internal combustion engine that controls the engine torque by operating the torque operating means based on the target operation amount, and variably controls the compression ratio by driving the variable compression ratio mechanism that makes the compression ratio variable based on the target compression ratio A first target compression ratio based on a basic engine operating state including an accelerator opening, and a second target based on conditions other than the basic engine operating state with respect to the variable compression ratio mechanism. From the compression ratio , while setting the final target compression ratio based on conditions other than the basic engine operating state ,
And the engine torque in the first target engine load and the first target compression ratio that is set based on the basic engine operating conditions including the accelerator opening, calculated by correcting the first target engine load The second target engine load is calculated so that the second target engine load and the engine torque at the second target compression ratio are the same, and the engine torque in the same basic engine operating state is The final target operation amount of the torque operating means is set based on the second target engine load so as to be constant regardless of the final target compression ratio .
このようにすれば、基本的な機関運転状態(回転速度,負荷)の変化や触媒未活性など特定の機関運転状態に応じて、目標圧縮比が変化ないし補正されると、圧縮比の変化に応じて機関トルクが変化することになるが、トルク操作手段の目標操作量を、機関運転状態と可変圧縮比機構の最終的な目標圧縮比とに基づいて設定することにより、この圧縮比変化に応じたトルク変化を無くすように目標操作量を設定することができる。この結果、運転者による操作量(アクセル開度)と機関トルクとの関係を圧縮比変化によらず所望の関係に維持することができ、もって要求に応じた圧縮比に制御しつつ良好な運転性を確保することができる。 In this way, if the target compression ratio changes or is corrected according to a specific engine operating state such as a change in basic engine operating state (rotation speed, load) or catalyst inactivity, the compression ratio will change. The engine torque changes accordingly, but the target operating amount of the torque operating means is set based on the engine operating state and the final target compression ratio of the variable compression ratio mechanism, so that this compression ratio change can be reduced. The target operation amount can be set so as to eliminate the corresponding torque change. As a result, the relationship between the amount of operation by the driver (accelerator opening) and the engine torque can be maintained in a desired relationship regardless of the change in the compression ratio, so that a good operation can be performed while controlling the compression ratio according to the demand. Sex can be secured.
以下に、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図1は、可変圧縮比機構ともなる複リンク式ピストン−クランク機構を備えたエンジン(内燃機関)の全体図である。
クランク軸31は、複数のジャーナル部32とクランクピン部33とカウンタウエィト部31aとを備えており、エンジン本体となる図示しないシリンダブロックの主軸受に、ジャーナル部32が回転自在に支持されている。前記クランクピン部33は、ジャーナル部32から所定量偏心しており、ここに第2リンクとなるロアーリンク34が回転自在に連結されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall view of an engine (internal combustion engine) including a multi-link type piston-crank mechanism that also serves as a variable compression ratio mechanism.
The
前記ロアーリンク34は、略T字形をなすもので、その本体34aとキャップ34bとから分割可能に構成された略中央の連結孔に前記クランクピン部33が嵌合している。
第1リンクとなるアッパーリンク35は、下端側が連結ピン36によりロアーリンク34の一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン37によりピストン38に回動可能に連結されている。前記ピストン38は、燃焼圧力を受け、シリンダブロックのシリンダ39内を往復動する。
The
The
前記シリンダ39の上部には、クランク軸31の回転に同期して吸気ポート44を開閉する吸気弁43と、同じくクランク軸31の回転に同期して排気ポート46を開閉する排気弁45と、が配置されている。
第3リンクとなる制御リンク40は、上端側が連結ピン41によりロアーリンク34の他端に回動可能に連結され、下端側が制御軸42を介してエンジン本体例えばシリンダブロックの適宜位置に回動可能に連結されている。詳しくは、制御軸42は、小径部42bを中心として回転するようにエンジン本体に支持されており、この小径部42bに対し偏心している大径部42aに、前記制御リンク40下端部が回転可能に嵌合している。
Above the
The
前記小径部42bは、圧縮比制御アクチュエータ43によって回動位置が制御される。小径部42bが回動すると小径部42bに対して偏心している大径部42aの軸中心位置、特に、エンジン本体に対する相対位置が変化する。これにより、制御リンク40の下端の揺動支持位置が変化する。そして、前記制御リンク40の揺動支持位置が変化すると、ピストン38の行程が変化し、ピストン上死点(TDC)におけるピストン38の位置が上下する(つまり図1のy座標が大きくなる)。これにより、エンジン圧縮比を変えることが可能となる。前記圧縮比制御アクチュエータ43は、制御リンク40から加わる反力に抗して、任意の回動位置で小径部42bを保持することができるようになっている。圧縮比制御アクチュエータ43としては、油圧ベーン式アクチュエータを用いる。
The rotation position of the
図2〜図4は、該圧縮比制御アクチュエータ43を制御する油圧システムを示す。図において、圧縮比制御アクチュエータ43は、ハウジング43a内に前記小径部42bに連結された駆動軸43b及び該駆動軸43bに固定されてハウジング43a内を容積可変なA室とB室とに仕切るベーン43cが回動自由に収納される。一方、電動モータ101で駆動されるオイルポンプ102の吐出口が、逆止弁103、開閉弁104、方向切換弁105のポートcに接続され、該方向切換弁105のポートdが低圧側のオイルパン106に接続される。また、前記方向切換弁105のポートe、fが、それぞれ前記圧縮比制御アクチュエータ43のポートa、bに接続される。また、前記逆止弁103と開閉弁104との間から分岐するオイル通路にアキュームレータ107が接続され、開閉弁104と方向切換弁105との間から分岐するオイル通路がエンジンオイルギャラリーに接続される。
2 to 4 show a hydraulic system for controlling the compression
そして、図2の状態では前記開閉弁104が開、方向切換弁105が図示左端に制御され、オイルポンプ102から吐出された高圧油は、開閉弁104、方向切換弁105のポートc、eを介して前記圧縮比制御アクチュエータ43のポートaからA室に供給され、B室内の油は、ポートbから方向切換弁105のポートf、dを介してオイルパン106に戻される。これにより、A室の容積が増大してベーン43cと共に小径部42bが図で時計回りに回動し、制御リンク40の揺動支持位置が変化して低圧縮比に制御される。
In the state shown in FIG. 2, the on-off
一方、上記状態から図3に示すように、方向切換弁105を図示右端に切換制御すると、高圧油は、開閉弁104のポートc、fを介して前記圧縮比制御アクチュエータ43のポートbからB室に供給され、A室内の油は、ポートaから方向切換弁105のポートe、dを介してオイルパン106に戻される。これにより、B室の容積が増大してベーン43cと共に小径部42bが図で反時計回りに回動し、制御リンク40の揺動支持位置が変化して高圧縮比に制御される。高圧縮比側に保持する場合は、図4に示すように、方向切換弁105を図示中央に移動させると共に、開閉弁104を閉とする。
On the other hand, when the
図1に戻って、このエンジンは、過給機としてターボ過給機51を備えている。このターボ過給機51は、排気通路54に位置するタービン52と吸気通路55に位置するコンプレッサ53とを同軸状に配置した構成であり、運転条件に応じて過給圧を制御するために、タービン52の上流側から排気の一部をバイパスさせる排気バイパス弁56を備えている。前記タービン52下流の排気通路54には、三元触媒等の排気浄化触媒50が介装されている。
Returning to FIG. 1, this engine includes a
また、前記コンプレッサ53下流の吸気通路55に吸入新気量を可変制御するトルク操作手段としてのスロットル弁57を備え、該スロットル弁57がステップモータなどのスロットルアクチュエータ58により駆動される。
また、前記排気通路54のエンジン本体とタービン52との間から分岐してスロットル弁57下流の吸気通路55に接続するEGR通路59と、該EGR通路59に介装されたEGR弁60とが設けられている。
The
Further, an EGR
前記EGR弁60は、例えば、ステップモータを用いた電子制御式のものであり、その開度に応じて吸気側に還流する排気の量、すなわち、エンジン本体に吸入されるEGR量を制御する。
エンジン運転状態を検出するセンサ類として、ドライバにより操作されるアクセル開度を検出するアクセル開度センサ61、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ62、スロットル弁57上流の過給圧を検出する過給圧センサ63、実圧縮比を検出する圧縮比センサ64、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ65、ノッキングを検出するノッキングセンサ66が設けられ、これらセンサ類からの検出信号は、エンジンコントロールユニット(ECU)67に入力される。
The
As sensors for detecting the engine operating state, an
かかる構成のエンジンにおいて、前記ECU67は、各種エンジン制御(燃料噴射制御、点火制御等)と共に、前記可変圧縮比機構による圧縮比の制御及びこれにより制御される実圧縮比に応じた前記スロットル弁57の開度制御を以下のように実行する。
第1の実施形態における前記スロットル弁制御の全様を、図5のブロック図を参照しつつ図8のフローチャートに従って説明する。
In the engine having such a configuration, the
The whole throttle valve control in the first embodiment will be described according to the flowchart of FIG. 8 with reference to the block diagram of FIG.
ステップ1では、可変圧縮比機構の目標圧縮比を設定する。
ステップ2では、設定された目標圧縮比となるように前記可変圧縮比機構を駆動する。
ステップ3では、エンジン運転状態(アクセル開度及びエンジン回転速度)と前記目標圧縮比とに基づいて、目標スロットル開度を設定する。
ステップ4では、前記目標スロットル開度に従ってトルク操作手段であるスロットル弁57を操作する。
In step 1, the target compression ratio of the variable compression ratio mechanism is set.
In
In step 3, the target throttle opening is set based on the engine operating state (accelerator opening and engine speed) and the target compression ratio.
In step 4, the
次に、前記ステップ2における目標圧縮比設定の詳細を、図6のブロック図を参照しつつ図9のフローチャートに従って説明する。
ステップ11では、前記排気浄化触媒50を活性化させるための目標圧縮比Aを設定する。該目標圧縮比Aは簡易的には最小の圧縮比一定としてよいが、温度センサで検出され若しくは水温等から推定される触媒温度が低いときほど小さい値に設定してもよい。
Next, details of setting the target compression ratio in
In step 11, a target compression ratio A for activating the
ステップ12では、可変圧縮比機構の駆動力不足時に対応した目標圧縮比Bとして最小の圧縮比を設定する。圧縮比が高いほど可変圧縮比機構への反力が大きくなって要求駆動力が増すため、駆動力の不足時は最小の圧縮比として安定させる。
ステップ13では、通常運転状態に応じた目標圧縮比Cの基本値を、エンジン運転状態としてアクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて、図11に示したマップを参照して設定する。具体的には、アクセル開度に応じた要求エンジン負荷が大きくなるほどノッキング発生傾向が増大するのでノッキング抑制のため圧縮比を小さくするが、高回転領域では充填効率が低下するので少し圧縮比を大きめに設定する。
In step 12, the minimum compression ratio is set as the target compression ratio B corresponding to the time when the driving force of the variable compression ratio mechanism is insufficient. As the compression ratio increases, the reaction force to the variable compression ratio mechanism increases and the required driving force increases, so that when the driving force is insufficient, the minimum compression ratio is stabilized.
In step 13, the basic value of the target compression ratio C according to the normal operation state is set with reference to the map shown in FIG. 11 based on the accelerator opening and the engine speed as the engine operation state. Specifically, as the required engine load corresponding to the accelerator opening increases, the tendency of knocking to increase increases, so the compression ratio is reduced to suppress knocking. Set to.
ステップ14では、燃焼室壁温度を検出する。これは、燃焼室近傍に壁温センサを設けて検出すれば高精度に検出できるが、簡易的には前記水温センサ65によって検出されたエンジン水温に基づいて推定してもよい。
ステップ15では、前記燃焼室温度に基づいて、図12に示したマップを参照して前記目標圧縮比Cを補正するための壁温補正係数を設定する。具体的には、燃焼室温度が高くなるほど、ノッキング発生傾向が増大するので、ノッキング抑制のため圧縮比を小さくするように壁温補正係数を小さい値に設定する。
In step 14, the combustion chamber wall temperature is detected. This can be detected with high accuracy if a wall temperature sensor is provided in the vicinity of the combustion chamber, but may be simply estimated based on the engine water temperature detected by the water temperature sensor 65.
In step 15, a wall temperature correction coefficient for correcting the target compression ratio C is set based on the combustion chamber temperature with reference to the map shown in FIG. Specifically, since the tendency of knocking increases as the combustion chamber temperature increases, the wall temperature correction coefficient is set to a small value so as to reduce the compression ratio in order to suppress knocking.
なお、燃焼室の壁温で補正する代わりに、吸気温度を検出して吸気温度補正係数を設定して補正する構成としてもよい。この場合も、吸気温度が高くなるほど、ノッキング発生傾向が増大するので、ノッキング抑制のため圧縮比を小さくするように吸気温補正係数を小さい値に設定する。
ステップ16では、定常到達吸気量を、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて図13に示したマップを参照して算出する。ここで、定常到達吸気量とは現在の運転状態(アクセル開度とエンジン回転速度)で定まる定常状態で、シリンダに吸入される吸気量である。
Instead of correcting with the wall temperature of the combustion chamber, a configuration in which the intake air temperature is detected and an intake air temperature correction coefficient is set may be corrected. Also in this case, as the intake air temperature becomes higher, the tendency of knocking to increase increases. Therefore, the intake air temperature correction coefficient is set to a small value so as to reduce the compression ratio in order to suppress knocking.
In step 16, the steady reached intake air amount is calculated with reference to the map shown in FIG. 13 based on the accelerator opening and the engine speed. Here, the steady reached intake air amount is an intake air amount sucked into the cylinder in a steady state determined by the current operation state (accelerator opening degree and engine speed).
ステップ17では、前記算出した定常到達吸気量を、エアフロメータ2で検出した実吸気量で除算して吸気量補正係数を設定する。すなわち、ターボ過給機51による過給圧変化に対し実吸気量の遅れが大きいため、定常状態に対応して設定した目標圧縮比Cの基本値を、上記実吸気量の遅れに応じて補正するために上記吸気量補正係数を設定する。
ステップ18では、前記目標圧縮比Cの基本値に前記壁温補正係数及び吸気量補正係数を乗じて目標圧縮比Cを算出する。
In step 17, the intake air amount correction coefficient is set by dividing the calculated steady intake air amount by the actual intake air amount detected by the
In step 18, the target compression ratio C is calculated by multiplying the basic value of the target compression ratio C by the wall temperature correction coefficient and the intake air amount correction coefficient.
ステップ19では、以上のように設定された目標圧縮比A,B,Cから、以下の条件(図14参照)に従って選択した目標圧縮比を、最終的な目標圧縮比として設定する。すなわち、
触媒温度が触媒活性化温度未満で、かつ、可変圧縮比機構の駆動油圧が所定油圧以上のとき(条件1)は、目標圧縮比Aを選択する。
In step 19, the target compression ratio selected from the target compression ratios A, B, and C set as described above according to the following conditions (see FIG. 14) is set as the final target compression ratio. That is,
When the catalyst temperature is lower than the catalyst activation temperature and the drive hydraulic pressure of the variable compression ratio mechanism is equal to or higher than a predetermined hydraulic pressure (condition 1), the target compression ratio A is selected.
圧縮比駆動油圧が所定油圧未満のとき(条件2)は、目標圧縮比Bを選択する。
前記条件1、条件2が共に成立しないとき(条件3)、つまり、可変圧縮比機構の駆動油圧が所定油圧以上で触媒温度が触媒活性化温度以上のときは、目標圧縮比Cを選択する。
次に、前記図8のステップ3における目標スロットル開度設定の詳細を、図7のブロック図を参照しつつ図10のフローチャートに従って説明する。
When the compression ratio drive oil pressure is less than the predetermined oil pressure (condition 2), the target compression ratio B is selected.
When both
Next, details of the target throttle opening setting in step 3 of FIG. 8 will be described according to the flowchart of FIG. 10 with reference to the block diagram of FIG.
ステップ21では、第1の目標吸気量比を、エンジン回転速度とアクセル開度とに基づき図15に示したマップを参照して設定する。ここで、吸気量比とは、吸気量のパラメータとしてスロットル全開での吸気量(標準状態)に対する実吸気量の比で示したものである。そして、第1の目標吸気量比は、圧縮比を所定定数として算出される値である。
ステップ22では、既述のように設定した目標圧縮比に基づいて、図16に示したマップを参照して吸気量比補正値を算出する。この吸気量比補正値は、上記のように圧縮比を所定定数として算出した第1の目標吸気量比において、目標圧縮比の前記所定定数との相違によって変化するエンジントルクを、吸気量比を補正することで同一値に維持させるように設定された値である。
In
In
ステップ23では、前記第1の目標吸気量比に前記吸気量比補正値を加算して第2の目標吸気量比とする。
ステップ24では、前記第2の目標吸気量比に基づいて、図17のマップを参照して目標スロットル開度を設定する。
このように本実施形態では、トルク操作手段であるスロットル弁に対し、機関運転状態(アクセル開度及びエンジン回転速度)に応じた目標操作量の基本値を可変圧縮比機構の目標圧縮比に応じて補正し、最終的な目標操作量として設定する構成としたので、圧縮比変化が変化してもトルクを一定に維持することができ、要求に応じた圧縮比に制御しつつ良好な運転性を確保することができる。
In
In step 24, based on the second target intake air amount ratio, a target throttle opening is set with reference to the map of FIG.
As described above, in this embodiment, the basic value of the target operation amount corresponding to the engine operating state (accelerator opening degree and engine speed) is set in accordance with the target compression ratio of the variable compression ratio mechanism with respect to the throttle valve that is the torque operation means. Therefore, even if the compression ratio changes, the torque can be kept constant, and good driving performance can be achieved while controlling the compression ratio as required. Can be secured.
また、本実施形態では、機関運転状態に基づいて第1の目標機関負荷として第1の目標吸気量比を設定し、前記可変圧縮比機構の目標圧縮比に応じて第1の吸気量比を補正して第2の目標吸気量比を算出し、該第2の目標吸気量比に基づいて前記トルク操作手段の最終的な目標操作量を設定する構成とした。
すなわち、目標圧縮比に対するスロットル開度(目標操作量)の補正を、直接スロットル開度を補正することも可能ではあるが、スロットル前後差圧の状態によっても、補正すべき開度が変わってくることから、演算が複雑になる。これに対し、本実施形態のように機関負荷である吸気量比の補正を介してスロットル開度を補正するようにすれば、演算が簡易でかつ高精度に要求に応じた補正を行える。
In the present embodiment, the first target intake air ratio is set as the first target engine load based on the engine operating state, and the first intake air ratio is set according to the target compression ratio of the variable compression ratio mechanism. The second target intake air amount ratio is corrected and the second target intake air amount ratio is calculated, and the final target operation amount of the torque operating means is set based on the second target intake air amount ratio.
That is, it is possible to directly correct the throttle opening to correct the throttle opening (target operation amount) with respect to the target compression ratio, but the opening to be corrected also varies depending on the state of the differential pressure across the throttle. This complicates the computation. On the other hand, if the throttle opening is corrected through correction of the intake air amount ratio, which is the engine load, as in the present embodiment, correction according to demand can be performed with high accuracy and simple calculation.
次に、第2の実施形態を説明する。まず、第2の実施形態における前記スロットル弁制御の全様を、図18のブロック図を参照しつつ図21のフローチャートに従って説明する。
ステップ51では、可変圧縮比機構の第1の目標圧縮比を、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて、図11のマップを参照して設定する。この第1の目標圧縮比は、第1実施形態のステップ21で設定される目標圧縮比Cの基本値と同一である。
Next, a second embodiment will be described. First, the whole aspect of the throttle valve control in the second embodiment will be described according to the flowchart of FIG. 21 with reference to the block diagram of FIG.
In
ステップ52では、前記第1の目標圧縮比を補正して第2の目標圧縮比を設定する。
ステップ53では、前記第2の目標圧縮比となるように前記可変圧縮比機構を駆動する。
ステップ54では、前記第1の目標圧縮比から第2の目標圧縮比を減算して、目標圧縮比差分値を算出する。
In
In
In
ステップ55では、エンジン運転状態(アクセル開度及びエンジン回転速度)と前記目標圧縮比差分値とに基づいて、目標スロットル開度を設定する。
ステップ56では、前記目標スロットル開度に従ってトルク操作手段であるスロットル弁57を操作する。
次に、前記ステップ52における第2の目標圧縮比設定の詳細を、図19のブロック図を参照しつつ図22のフローチャートに従って説明する。
In
In
Next, details of the second target compression ratio setting in
ステップ61,62では、第1実施形態の図9のステップ11,12同様に、触媒活性用の目標圧縮比A、可変圧縮比機構の駆動力低下時用の目標圧縮比Bを設定する。
ステップ63〜ステップ67は、同じく図9のステップ14〜ステップ18同様にして燃焼室壁温度の検出、壁温補正係数の設定、吸気量の検出、定常到達吸気量の算出、吸気量比補正係数の設定を行う。
In
ステップ68では、第1の目標圧縮比に壁温補正係数を乗じて目標圧縮比Cを算出し、ステップ69では、同じく図9のステップ20と同様にして目標圧縮比A,B,Cから選択して最終的な目標圧縮比を設定する。
次に、前記図21のステップ55における目標スロットル開度設定の詳細を、図19のブロック図を参照しつつ図23のフローチャートに従って説明する。
In
Next, details of the target throttle opening setting in
ステップ71では、第1の目標吸気量比を、エンジン回転速度とアクセル開度とに基づき図24に示したマップを参照して設定する。ここで、第1実施形態での図15では圧縮比を所定定数として、つまり圧縮比変化を考慮しないで第1の目標吸気量比を設定したが、図24ではエンジン回転速度とアクセル開度に応じて設定される前記第1の目標圧縮比(=第1実施形態における目標圧縮比Cの基本値)も考慮して第1の目標吸気量比が設定してある。すなわち、図11に示すように、アクセル開度が小さいとき及びエンジン回転速度が高いときは第1の目標圧縮比が大きい値に設定されるので、同一の吸気量比に対して発生するエンジントルクが大きくなる。そこで、図15に対し、図24ではアクセル開度が小さいとき及びエンジン回転速度が高いときは、同一トルクが得られるように吸気量比を小さくする方向に補正して設定されている。 In step 71, the first target intake air ratio is set with reference to the map shown in FIG. 24 based on the engine speed and the accelerator opening. Here, in FIG. 15 in the first embodiment, the compression ratio is set as a predetermined constant, that is, the first target intake air amount ratio is set without considering the change in the compression ratio, but in FIG. 24, the engine speed and the accelerator opening are set. The first target intake air amount ratio is set in consideration of the first target compression ratio (= the basic value of the target compression ratio C in the first embodiment) set accordingly. That is, as shown in FIG. 11, when the accelerator opening is small and the engine speed is high, the first target compression ratio is set to a large value, so that the engine torque generated for the same intake amount ratio Becomes larger. Therefore, in contrast to FIG. 15, in FIG. 24, when the accelerator opening is small and when the engine speed is high, the intake amount ratio is corrected and set to be small so that the same torque can be obtained.
ステップ72では、前記第1の目標圧縮比から第2の目標圧縮比を減算して算出された目標圧縮比差分値に基づいて、図25に示したマップを参照して目標吸気量比補正値を算出する。具体的には、最終的な目標圧縮比として設定される第2の目標圧縮比が第1の目標圧縮比より小さいほど、つまり、目標圧縮比差分値が正の値で増大するほど圧縮比低下に伴うトルク低下を補償するべく吸気量比補正量を正の値で大きくするように設定される。 In step 72, based on the target compression ratio difference value calculated by subtracting the second target compression ratio from the first target compression ratio, the target intake air amount ratio correction value is referred to with reference to the map shown in FIG. Is calculated. Specifically, the compression ratio decreases as the second target compression ratio set as the final target compression ratio is smaller than the first target compression ratio, that is, as the target compression ratio difference value increases with a positive value. In order to compensate for the torque drop associated with this, the intake air amount correction amount is set to be increased by a positive value.
ステップ73では、前記第1の目標吸気量比に前記吸気量比補正値を加算して第2の目標吸気量比とする。
ステップ74では、前記第2の目標吸気量比に基づいて、図17のマップを参照して目標スロットル開度を設定する。
このように本実施形態では、基本的な機関運転状態(アクセル開度,エンジン回転速度)に基づき設定される第1の目標圧縮比を、触媒活性状態、可変圧縮比機構の駆動トルク、燃焼壁温度や吸気温度状態など前記基本的な機関運転状態以外の条件に応じて補正して設定した第2の目標圧縮比を最終的な目標圧縮比として圧縮比制御を行う一方、前記トルク操作手段であるスロットル弁に対し、前記基本的な機関運転状態及び対応する第1の目標圧縮比に応じた目標操作量の基本値を前記第1の目標圧縮比と第2の目標圧縮比との差分に応じて補正し、最終的な目標操作量として設定し、操作する構成とした。
In step 73, the intake air ratio correction value is added to the first target intake air ratio to obtain a second target intake air ratio.
In step 74, the target throttle opening is set with reference to the map of FIG. 17 based on the second target intake air ratio.
As described above, in the present embodiment, the first target compression ratio set based on the basic engine operation state (accelerator opening degree, engine speed) is set as the catalyst active state, the drive torque of the variable compression ratio mechanism, the combustion wall. While performing the compression ratio control with the second target compression ratio corrected and set in accordance with conditions other than the basic engine operating state such as the temperature and intake air temperature as the final target compression ratio, the torque operating means For a certain throttle valve, the basic value of the target manipulated variable according to the basic engine operating state and the corresponding first target compression ratio is set to the difference between the first target compression ratio and the second target compression ratio. Accordingly, correction is performed, and a final target operation amount is set and operated.
これにより、目標圧縮比の補正に応じて目標操作量が補正されて、エンジントルクを一定に維持することができ、要求に応じた圧縮比に制御しつつ良好な運転性を確保することができる。
また、機関運転状態に基づいて第1の目標機関負荷として第1の吸気量比を設定し、前記可変圧縮比機構の第1の目標圧縮比と第2の目標圧縮比との差分に応じて前記第1の吸気量比を補正して第2の吸気量比を設定し、該第2の吸気量比に基づいてスロットル弁の最終的な目標操作量を設定する
このようにすれば、第1実施形態と同じく目標圧縮比差分値に基づいて機関負荷である吸気量比の補正を介してスロットル開度を補正するので、演算が簡易でかつ高精度に要求に応じた補正を行える。
Thereby, the target operation amount is corrected according to the correction of the target compression ratio, the engine torque can be maintained constant, and good drivability can be ensured while controlling to the compression ratio according to the request. .
Further, a first intake air amount ratio is set as a first target engine load based on the engine operating state, and according to a difference between the first target compression ratio and the second target compression ratio of the variable compression ratio mechanism. The first intake amount ratio is corrected to set the second intake amount ratio, and the final target operation amount of the throttle valve is set based on the second intake amount ratio. As in the first embodiment, the throttle opening is corrected through correction of the intake air amount ratio, which is the engine load, based on the target compression ratio difference value. Therefore, the calculation is simple and can be performed with high accuracy as required.
なお、以上の実施形態では可変圧縮比機構として油圧駆動式のものを示したが、電動式のものに適用できることは勿論であり、前記駆動力低下時用として電力低下時(バッテリ電圧低下時)の目標圧縮比Bを設定すればよい。
また、以上の実施形態では第1及び第2の目標機関負荷として設定する機関負荷として吸気量比を設定したが、この他、機関トルク,吸気量,燃料噴射量などを設定してもよい。
In the above embodiments, the hydraulic compression type mechanism is shown as the variable compression ratio mechanism. However, the variable compression ratio mechanism can be applied to an electric type. Of course, when the driving force is reduced, the power is reduced (when the battery voltage is reduced). The target compression ratio B may be set.
In the above embodiment, the intake air amount ratio is set as the engine load set as the first and second target engine loads. However, in addition to this, the engine torque, the intake air amount, the fuel injection amount, and the like may be set.
また、トルク操作手段としてスロットル弁の他、燃料噴射量を操作する手段であってもよい。 In addition to the throttle valve, the torque operation means may be a means for operating the fuel injection amount.
31 クランク軸
34 ロアーリンク
35 アッパーリンク
38 ピストン
40 制御リンク
42 制御軸
43 圧縮比制御アクチュエータ
57 スロットル弁
58 スロットルアクチュエータ
61 アクセル開度センサ
62 回転速度センサ
64 圧縮比センサ
65 水温センサ
66 ノッキングセンサ
67 ECU
31
Claims (10)
前記アクセル開度を含む基本的な機関運転状態に基づいて設定された第1の目標機関負荷と前記第1の目標圧縮比における機関トルクと、前記第1の目標機関負荷を補正して算出した第2の目標機関負荷と前記第2の目標圧縮比における機関トルクとが同一となるよう、前記第2の目標機関負荷を算出し、同一の前記基本的な機関運転状態における前記機関トルクが前記最終的な目標圧縮比によらず一定となるよう、前記第2の目標機関負荷に基づいて前記トルク操作手段の最終的な目標操作量を設定することを特徴とする可変圧縮比機構付き内燃機関の制御装置。 Control of the internal combustion engine that controls the engine torque by operating the torque operating means based on the target operation amount, and variably controls the compression ratio by driving the variable compression ratio mechanism that makes the compression ratio variable based on the target compression ratio A first target compression ratio based on a basic engine operating state including an accelerator opening, and a second target based on conditions other than the basic engine operating state with respect to the variable compression ratio mechanism. From the compression ratio , while setting the final target compression ratio based on conditions other than the basic engine operating state ,
And the engine torque in the first target engine load and the first target compression ratio that is set based on the basic engine operating conditions including the accelerator opening, calculated by correcting the first target engine load The second target engine load is calculated so that the second target engine load and the engine torque at the second target compression ratio are the same, and the engine torque in the same basic engine operating state is An internal combustion engine with a variable compression ratio mechanism, wherein a final target operation amount of the torque operating means is set based on the second target engine load so as to be constant regardless of a final target compression ratio Control device.
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