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JP6323263B2 - Control device and control method for variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents
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JP6323263B2 - Control device and control method for variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents

Control device and control method for variable compression ratio internal combustion engine Download PDF

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Description

この発明は、機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えるとともに、排気の一部を吸気通路へ還流する排気還流装置を備えた内燃機関の制御装置および制御方法に関する。   The present invention relates to a control device and a control method for an internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism that changes a mechanical compression ratio and an exhaust gas recirculation device that recirculates a part of exhaust gas to an intake passage.

内燃機関の機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構は、従来から種々の形式のものが知られている。例えば、特許文献1に開示されているように、複リンク式ピストンクランク機構のリンクジオメトリの変更によってピストン上死点位置を上下に変位させるようにした可変圧縮比機構が本出願人らによって多数提案されている。   Various types of variable compression ratio mechanisms for changing the mechanical compression ratio of an internal combustion engine have been known. For example, as disclosed in Patent Document 1, the applicants have proposed many variable compression ratio mechanisms in which the piston top dead center position is displaced up and down by changing the link geometry of a multi-link type piston crank mechanism. Has been.

このような可変圧縮比機構においては、基本的には、ノッキング等の異常燃焼を生じない範囲でできるだけ高い圧縮比とすることが望ましく、従って、目標圧縮比の一般的な傾向としては、負荷が低いほど高い圧縮比となる。   In such a variable compression ratio mechanism, it is basically desirable that the compression ratio be as high as possible without causing abnormal combustion such as knocking. Therefore, as a general tendency of the target compression ratio, the load is The lower the value, the higher the compression ratio.

一方、排気の一部を吸気通路へ還流する排気還流装置は公知であり、近時では、燃費向上のためにより多くの排気還流がなされる傾向にある。この排気還流は、ノッキングの抑制に寄与するので、上記の目標圧縮比は、各運転条件の下での目標EGR率(目標排気還流率)を考慮したものとして設定される。つまり、同一の負荷・回転速度であっても、排気還流が行われる場合には、相対的に高い目標圧縮比が与えられる。   On the other hand, exhaust gas recirculation devices that recirculate a part of exhaust gas to the intake passage are known, and recently, more exhaust gas recirculation tends to be performed to improve fuel efficiency. Since this exhaust gas recirculation contributes to the suppression of knocking, the target compression ratio is set as a value considering the target EGR rate (target exhaust gas recirculation rate) under each operating condition. That is, even when the load and rotation speed are the same, when exhaust gas recirculation is performed, a relatively high target compression ratio is given.

特開2010−285873号公報JP 2010-285873 A

還流排気の流量は、排気系から吸気系に至る排気還流通路に設けられた排気還流制御弁の開度制御により、運転条件に応じた目標EGR率となるように制御される。従って、内燃機関の加速あるいは減速の過渡時には、筒内の実際のEGR率の変化が遅れて生じ、その結果、過渡的にノッキングが発生したり、逆に一時的に過度に低い圧縮比となって燃費の悪化を生じる懸念がある。   The flow rate of the recirculated exhaust gas is controlled so as to achieve a target EGR rate corresponding to the operating conditions by opening control of an exhaust recirculation control valve provided in an exhaust recirculation passage extending from the exhaust system to the intake system. Therefore, when the acceleration or deceleration of the internal combustion engine is transited, the actual change in the EGR rate in the cylinder is delayed, and as a result, knocking occurs transiently, or conversely, the compression ratio becomes temporarily too low. Therefore, there is a concern that fuel consumption will deteriorate.

図4および図9、図10に基づいて具体的に説明すると、例えば図9は、図4に「過渡シーン1」として示すようなEGR領域外のP1点からEGR領域内のP2点へと運転条件が変化する加速時におけるEGR率および目標圧縮比の変化を示している。破線で示す目標EGR率は、定常時と同じEGR率マップに従って変化し、加速開始に伴って排気還流が開始されることとなるが、筒内のEGR率は、実際には、実線で示すように遅れて上昇する。これに対し、目標圧縮比は、図9に破線の「比較例」として示すように、P2点で与えられるEGR率を前提として、負荷の上昇にも拘わらず例えば「14」程度の高い圧縮比が維持されるので、筒内のEGR率が実際に上昇するまでの間、過渡的にノッキングが発生する。   More specifically, based on FIGS. 4, 9, and 10, for example, FIG. 9 is operated from the point P1 outside the EGR region to the point P2 within the EGR region as shown as “transient scene 1” in FIG. The change of the EGR rate and the target compression ratio at the time of acceleration where conditions change is shown. The target EGR rate indicated by the broken line changes in accordance with the same EGR rate map as that in the steady state, and exhaust gas recirculation is started as acceleration starts. However, the in-cylinder EGR rate is actually shown by the solid line. It rises late. On the other hand, the target compression ratio is, for example, a high compression ratio of about “14” regardless of the increase in load on the premise of the EGR rate given at point P2, as shown as a “comparative example” in FIG. Therefore, knocking occurs transiently until the in-cylinder EGR rate actually increases.

逆に、図4に「過渡シーン2」として示すようなEGR領域内のP3点からEGR領域外のP4点へと運転条件が変化する減速時においては、図10に示すように、目標EGR率が破線のように急激に減少しても実際の筒内のEGR率の減少は実線のように遅れて生じる。そのため、目標圧縮比が破線の「比較例」として示すように一時的に不必要に低い圧縮比に制御されてしまい、燃費の悪化が生じる。   Conversely, at the time of deceleration when the driving condition changes from the point P3 in the EGR region to the point P4 outside the EGR region as shown as “transient scene 2” in FIG. 4, as shown in FIG. 10, the target EGR rate However, the actual decrease in the EGR rate in the cylinder is delayed as shown by the solid line. Therefore, the target compression ratio is temporarily controlled to an unnecessarily low compression ratio as shown as a “comparative example” indicated by a broken line, resulting in deterioration of fuel consumption.

特に、スロットル弁上流側に排気還流通路を介して排気を還流する構成では、過渡時に、EGR率マップに基づくEGR率の値と実際の筒内のEGR率との乖離が大きくなり、圧縮比の適切な制御が行えない。なお、特許文献1は、過渡時の排気還流の遅れについて記載しているものの、スロットル弁上流側に排気を還流する場合の具体的な解決手段を開示するものではない。   In particular, in the configuration in which the exhaust gas is recirculated to the upstream side of the throttle valve via the exhaust gas recirculation passage, the difference between the EGR rate value based on the EGR rate map and the actual in-cylinder EGR rate becomes large during the transition, and the compression ratio Proper control is not possible. Although Patent Document 1 describes the delay in exhaust gas recirculation at the time of transition, it does not disclose specific means for recirculating exhaust gas upstream of the throttle valve.

この発明に係る可変圧縮比内燃機関の制御装置は、
可変圧縮比機構を備えるとともに、排気通路から吸気通路のスロットル弁上流側へ排気還流通路を介して排気の一部を還流する排気還流装置を備えた内燃機関において、
内燃機関の運転条件に応じて上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を設定する目標圧縮比設定手段と、
内燃機関の過渡時に、排気還流通路との合流点とスロットル弁との間の吸気通路容積内でのEGR率を推定するスロットル弁上流側EGR率推定手段と、
スロットル弁から吸気ポートまでの吸気通路内での輸送遅れに相当する伝達関数を用いて、上記スロットル弁上流側におけるEGR率から吸気ポートでのEGR率を求める吸気ポート内EGR率推定手段と、
推定した上記吸気ポートでのEGR率に基づいて上記目標圧縮比を補正する圧縮比補正手段と、
を備えて構成されている。
上記圧縮比補正手段は、推定した上記吸気ポートでのEGR率が定常時の目標EGR率よりも高いときに目標圧縮比を高圧縮比側へ補正する。
A control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to the present invention includes:
In an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism and an exhaust gas recirculation device that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust passage to the upstream side of the throttle valve of the intake passage through the exhaust gas recirculation passage.
Target compression ratio setting means for setting a target compression ratio of the variable compression ratio mechanism according to the operating conditions of the internal combustion engine;
Throttle valve upstream side EGR rate estimating means for estimating an EGR rate in the intake passage volume between the junction with the exhaust gas recirculation passage and the throttle valve during a transition of the internal combustion engine;
An in-intake port EGR rate estimating means for obtaining an EGR rate at the intake port from an EGR rate at the upstream side of the throttle valve using a transfer function corresponding to a transport delay in the intake passage from the throttle valve to the intake port;
Compression ratio correction means for correcting the target compression ratio based on the estimated EGR rate at the intake port ;
It is configured with.
The compression ratio correction means corrects the target compression ratio to the high compression ratio side when the estimated EGR rate at the intake port is higher than the target EGR rate in a steady state.

すなわち、スロットル弁上流側EGR率推定手段によってスロットル弁上流側におけるEGR率(排気還流通路との合流点とスロットル弁との間の吸気通路容積内でのEGR率)が推定され、この推定EGR率に、スロットル弁から吸気ポートまでの吸気通路内での輸送遅れに相当する伝達関数を用いて遅れを与えることにより、過渡時における吸気ポートでのEGR率が推定される。なお、筒内のEGR率は、この吸気ポートでのEGR率と実質的に等しい。そして、この吸気ポートでのEGR率に基づいて目標圧縮比が補正される。   In other words, the EGR rate upstream of the throttle valve (EGR rate in the intake passage volume between the junction with the exhaust gas recirculation passage and the throttle valve) on the upstream side of the throttle valve is estimated by the throttle valve upstream EGR rate estimation means, and this estimated EGR rate Further, by giving a delay using a transfer function corresponding to a transport delay in the intake passage from the throttle valve to the intake port, the EGR rate at the intake port at the time of transition is estimated. The EGR rate in the cylinder is substantially equal to the EGR rate at the intake port. Then, the target compression ratio is corrected based on the EGR rate at the intake port.

この発明によれば、過渡時においても筒内に吸入されるガスのEGR率が正しく推定され、推定したEGR率が定常時の目標EGR率よりも高いときには目標圧縮比が高圧縮比側へ補正されるので、不必要に低い圧縮比となることによる燃費の悪化を回避することができる。 According to the present invention, the EGR rate of the gas sucked into the cylinder is correctly estimated even during the transition, and the target compression ratio is corrected to the high compression ratio side when the estimated EGR rate is higher than the target EGR rate in the steady state. Therefore , it is possible to avoid a deterioration in fuel consumption due to an unnecessarily low compression ratio.

この発明に係る可変圧縮比内燃機関の制御装置の構成を模式的に示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows typically the structure of the control apparatus of the variable compression ratio internal combustion engine which concerns on this invention. 可変圧縮比機構の構成説明図。Configuration explanatory drawing of a variable compression ratio mechanism. 圧縮比制御の機能ブロック図。The functional block diagram of compression ratio control. 定常圧縮比設定のマップの特性を示す説明図。Explanatory drawing which shows the characteristic of the map of steady compression ratio setting. 過渡EGR率推定手段の詳細を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the detail of a transient EGR rate estimation means. 吸気ポート内EGR率推定手段の詳細を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the detail of the EGR rate estimation means in an intake port. EGR流量/(総流量−スロットルガス流量)とEGR率との関係を示した特性図。The characteristic view which showed the relationship between EGR flow volume / (total flow volume-throttle gas flow volume) and an EGR rate. 過渡時のEGR率の偏差に対する圧縮比補正量の関係を示した特性図。The characteristic view which showed the relationship of the compression ratio correction amount with respect to the deviation of the EGR rate at the time of transition. 過渡シーン1における動作を示すタイムチャート。3 is a time chart showing an operation in a transient scene 1; 過渡シーン2における動作を示すタイムチャート。4 is a time chart showing an operation in a transient scene 2;

図1は、この発明に係る可変圧縮比内燃機関の制御装置の構成を模式的に示した説明図である。内燃機関1は、後述するように機械的圧縮比を変更する可変圧縮比機構2を備えており、この可変圧縮比機構2は、コントロールユニット3によって、その目標圧縮比が可変制御される。   FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a control device for a variable compression ratio internal combustion engine according to the present invention. The internal combustion engine 1 includes a variable compression ratio mechanism 2 that changes a mechanical compression ratio as will be described later, and the target compression ratio of the variable compression ratio mechanism 2 is variably controlled by a control unit 3.

図1において、5は内燃機関1の吸気通路を模式的に示し、6は内燃機関1の排気通路を模式的に示している。吸気通路5には、上流側から順に、エアクリーナ7、ターボ過給機のコンプレッサ8、過給された吸気を冷却するインタークーラ9、スロットル弁10、が配置されている。エアクリーナ7とコンプレッサ8との間には、吸入空気量(新気量)Qaを検出するエアフロメータ11が設けられている。また、スロットル弁10の前後には、スロットル弁10上流側の過給圧PAを検出する第1圧力センサ12と、スロットル弁10下流側のコレクタ内圧PBを検出する第2圧力センサ13と、が設けられている。なお、14は、例えば減速時などにコンプレッサ8の下流側から上流側に過給吸気を開放するリサーキュレーションバルブを示している。   In FIG. 1, 5 schematically shows an intake passage of the internal combustion engine 1, and 6 schematically shows an exhaust passage of the internal combustion engine 1. In the intake passage 5, an air cleaner 7, a turbocharger compressor 8, an intercooler 9 for cooling the supercharged intake air, and a throttle valve 10 are arranged in this order from the upstream side. Between the air cleaner 7 and the compressor 8, an air flow meter 11 for detecting an intake air amount (fresh air amount) Qa is provided. Further, before and after the throttle valve 10, a first pressure sensor 12 that detects a boost pressure PA upstream of the throttle valve 10 and a second pressure sensor 13 that detects a collector internal pressure PB downstream of the throttle valve 10 are provided. Is provided. Reference numeral 14 denotes a recirculation valve that opens supercharged intake air from the downstream side to the upstream side of the compressor 8 at the time of deceleration, for example.

排気通路6には、上流側から順に、ターボ過給機のタービン16、プリ触媒コンバータ17、メイン触媒コンバータ18、消音器19、が設けられている。タービン16は、過給圧制御のために排気の一部を逃がすウェストゲートバルブ20を備えている。   In the exhaust passage 6, a turbocharger turbine 16, a pre-catalytic converter 17, a main catalytic converter 18, and a silencer 19 are provided in order from the upstream side. The turbine 16 includes a waste gate valve 20 that allows part of the exhaust to escape for supercharging pressure control.

また、排気還流装置として、排気通路6のプリ触媒コンバータ17とメイン触媒コンバータ18との間から排気還流通路21が分岐しており、この排気還流通路21の先端は、吸気通路5に対し、エアフロメータ11とコンプレッサ8との間に位置する合流点22において合流している。この排気還流通路21には、還流排気を冷却するEGRガスクーラ23と、排気還流量を目標のEGR率(排気還流率)に沿って制御するEGRバルブ24と、が設けられている。EGRバルブ24は、例えばその前後の圧力差から実際のEGRガス流量Qegrを検出する流量検出センサ25を備えている。   As an exhaust gas recirculation device, an exhaust gas recirculation passage 21 branches from the pre-catalyst converter 17 and the main catalytic converter 18 in the exhaust passage 6, and the tip of the exhaust gas recirculation passage 21 is connected to the air intake passage 5. The merging point 22 is located between the meter 11 and the compressor 8. The exhaust gas recirculation passage 21 is provided with an EGR gas cooler 23 that cools the recirculated exhaust gas, and an EGR valve 24 that controls the exhaust gas recirculation amount in accordance with a target EGR rate (exhaust gas recirculation rate). The EGR valve 24 includes, for example, a flow rate detection sensor 25 that detects an actual EGR gas flow rate Qegr from a pressure difference before and after the EGR valve 24.

この流量検出センサ25等の上述したセンサ類の検出信号は、いずれもコントロールユニット3に入力されている。   All the detection signals of the above-described sensors such as the flow rate detection sensor 25 are input to the control unit 3.

内燃機関1の可変圧縮比機構2は、特開2004−116434号公報等に記載の公知の複リンク式ピストンクランク機構を利用したものであって、図2に示すように、クランクシャフト31のクランクピン31aに回転自在に支持されたロアリンク32と、このロアリンク32の一端部のアッパピン33とピストン34のピストンピン34aとを互いに連結するアッパリンク35と、ロアリンク32の他端部のコントロールピン36に一端が連結されたコントロールリンク37と、このコントロールリンク37の他端を揺動可能に支持するコントロールシャフト38と、を主体として構成されている。上記コントロールシャフト38は、該コントロールシャフト38の回動に伴って位置が変化する偏心軸部38aを有し、上記コントロールリンク37の端部は、詳しくは、この偏心軸部38aに回転可能に嵌合している。上記コントロールシャフト38の回動位置は、電動モータなどからなるアクチュエータ39によって制御される。上記の可変圧縮比機構2においては、コントロールシャフト38の回動位置に応じてピストン34の上死点位置が上下に変位し、従って、機械的な圧縮比が変化する。   The variable compression ratio mechanism 2 of the internal combustion engine 1 uses a known multi-link type piston crank mechanism described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-116434 and the like. As shown in FIG. A lower link 32 rotatably supported by the pin 31a, an upper link 35 that connects the upper pin 33 at one end of the lower link 32 and the piston pin 34a of the piston 34, and a control at the other end of the lower link 32 A control link 37 having one end connected to the pin 36 and a control shaft 38 that pivotally supports the other end of the control link 37 are mainly configured. The control shaft 38 has an eccentric shaft portion 38a whose position changes as the control shaft 38 rotates. Specifically, the end portion of the control link 37 is rotatably fitted to the eccentric shaft portion 38a. Match. The rotational position of the control shaft 38 is controlled by an actuator 39 such as an electric motor. In the variable compression ratio mechanism 2 described above, the top dead center position of the piston 34 is displaced up and down in accordance with the rotational position of the control shaft 38, so that the mechanical compression ratio changes.

図3は、上記コントロールユニット3における圧縮比制御を示す機能ブロック図である。定常圧縮比設定手段41は、図示せぬクランク角センサが検出する機関回転速度Neとエアフロメータ11による吸入空気量(新気量)Qaとに基づいて、機関運転条件に対応した定常時の目標圧縮比を出力する。過渡EGR率推定手段42は、その詳細は後述するが、実際に検出したEGRガス流量Qegrと、第1圧力センサ12による過給圧PAと、第2圧力センサ13によるコレクタ内圧PBと、エアフロメータ11による新気量Qaと、に基づいて、過渡時の吸気ポートにおけるEGR率(これは筒内のEGR率と実質的に等しい)を推定する。定常EGR率推定手段43は、機関運転条件つまり機関回転速度Neと吸入空気量Qaとに基づいて、例えば所定のマップから定まる定常時の目標EGR率を出力する。過渡EGR圧縮比修正手段44は、過渡EGR率推定手段42が出力する過渡時の吸気ポートにおけるEGR率と定常時の目標EGR率との差に基づき、必要な圧縮比補正量を出力する。この圧縮比補正量を加算点45において定常時の目標圧縮比に加算することで、最終的な目標圧縮比が得られる。   FIG. 3 is a functional block diagram showing compression ratio control in the control unit 3. The steady compression ratio setting means 41 is based on the engine rotational speed Ne detected by a crank angle sensor (not shown) and the intake air amount (fresh air amount) Qa detected by the air flow meter 11, and the steady-state target corresponding to the engine operating conditions. Output the compression ratio. Although the details of the transient EGR rate estimating means 42 will be described later, the actually detected EGR gas flow rate Qegr, the supercharging pressure PA by the first pressure sensor 12, the collector internal pressure PB by the second pressure sensor 13, and the air flow meter 11 is used to estimate the EGR rate at the intake port during transition (which is substantially equal to the in-cylinder EGR rate). The steady EGR rate estimating means 43 outputs a target EGR rate at a steady time determined from a predetermined map, for example, based on the engine operating condition, that is, the engine rotational speed Ne and the intake air amount Qa. The transient EGR compression ratio correcting unit 44 outputs a necessary compression ratio correction amount based on the difference between the EGR rate at the transient intake port output by the transient EGR rate estimating unit 42 and the target EGR rate at the steady state. By adding this compression ratio correction amount to the steady target compression ratio at the addition point 45, the final target compression ratio is obtained.

図4は、定常圧縮比設定手段41による定常時の目標圧縮比の特性を示したものである。定常圧縮比設定手段41は、例えば機関回転速度Neと吸入空気量Qaとをパラメータとするマップに基づいて、定常時の目標圧縮比を設定する。また、図4には、排気還流通路21を介して排気還流が行われる排気還流領域を併せて示してあるが、定常時の目標圧縮比は、この排気還流を考慮したものとなっている。   FIG. 4 shows the characteristic of the target compression ratio at the steady state by the steady compression ratio setting means 41. The steady compression ratio setting means 41 sets a steady target compression ratio based on, for example, a map using the engine speed Ne and the intake air amount Qa as parameters. FIG. 4 also shows an exhaust gas recirculation region in which exhaust gas recirculation is performed via the exhaust gas recirculation passage 21, but the target compression ratio in a steady state takes this exhaust gas recirculation into consideration.

図5は、過渡EGR率推定手段42の詳細を示す機能ブロック図である。スロットル流量推定手段51は、スロットル弁10上流側の過給圧PAとスロットル弁10下流側のコレクタ内圧PBとに基づいて、スロットル弁10を通過するスロットルガス流量Qthを出力する。また、EGRガス流量Qegrとエアフロメータ11による新気量Qaとは加算点52において加算することで、吸気通路5の合流点22とスロットル弁10との間の吸気通路容積へ流入する総流量Qttを求める。そして、減算点53において、総流量Qttからスロットルガス流量Qthを差し引いて、差分ガス流量Qgを求める。なお、スロットルガス流量Qthは、吸気通路5の合流点22とスロットル弁10との間の吸気通路容積内から流出するガス量に相当する。吸気ポート内EGR率推定手段54は、上記の差分ガス流量QgとEGRガス流量Qegrとから吸気ポート内EGR率推定値を出力する。   FIG. 5 is a functional block diagram showing details of the transient EGR rate estimating means 42. The throttle flow rate estimating means 51 outputs the throttle gas flow rate Qth passing through the throttle valve 10 based on the supercharging pressure PA upstream of the throttle valve 10 and the collector internal pressure PB downstream of the throttle valve 10. Further, the EGR gas flow rate Qegr and the fresh air amount Qa by the air flow meter 11 are added at the addition point 52, so that the total flow rate Qtt flowing into the intake passage volume between the junction 22 of the intake passage 5 and the throttle valve 10 is added. Ask for. Then, at the subtraction point 53, the difference gas flow rate Qg is obtained by subtracting the throttle gas flow rate Qth from the total flow rate Qtt. The throttle gas flow rate Qth corresponds to the amount of gas flowing out from the intake passage volume between the junction 22 of the intake passage 5 and the throttle valve 10. The intake port EGR rate estimating means 54 outputs an intake port EGR rate estimated value from the differential gas flow rate Qg and the EGR gas flow rate Qegr.

図6は、吸気ポート内EGR率推定手段54の詳細を示しており、この吸気ポート内EGR率推定手段54は、スロットル弁上流側EGR率マップ61と、スロットル弁10から吸気ポート10までのガスの輸送遅れに相当する伝達関数からなる吸気管内モデル62と、を含んでいる。スロットル弁上流側EGR率マップ61は、「総流量Qtt−スロットルガス流量Qth」の差分ガス流量QgとEGRガス流量Qegrとから、合流点22とスロットル弁10との間の吸気通路容積内におけるEGR率つまりスロットル弁10上流側のEGR率を求める。図7は、上記スロットル弁上流側EGR率マップ61の特性を示している。吸気管内モデル62は、簡易的には一次遅れ要素として構成することができ、スロットル弁上流側EGR率マップ61から得たスロットル弁10上流側のEGR率に輸送遅れに相当する遅れを与えて、吸気ポート内EGR率推定値を出力する。   FIG. 6 shows details of the EGR rate estimating means 54 in the intake port. The EGR rate estimating means 54 in the intake port includes a throttle valve upstream EGR rate map 61 and a gas from the throttle valve 10 to the intake port 10. And an intake pipe internal model 62 having a transfer function corresponding to the transport delay. The EGR ratio map 61 on the upstream side of the throttle valve is based on the difference gas flow rate Qg of “total flow rate Qtt−throttle gas flow rate Qth” and the EGR gas flow rate Qegr, and the EGR in the intake passage volume between the junction 22 and the throttle valve 10. The rate, that is, the EGR rate upstream of the throttle valve 10 is obtained. FIG. 7 shows the characteristics of the throttle valve upstream EGR rate map 61. The intake pipe internal model 62 can be simply configured as a first-order lag element, and gives a delay corresponding to a transport delay to the EGR rate upstream of the throttle valve 10 obtained from the throttle valve upstream EGR rate map 61. The estimated EGR rate in the intake port is output.

このような構成により、過渡時において、筒内に吸入されるガスのEGR率に相当する吸気ポート内EGR率を精度よく推定することができる。   With such a configuration, the EGR rate in the intake port corresponding to the EGR rate of the gas sucked into the cylinder can be accurately estimated during the transition.

そして、過渡時には、推定された吸気ポート内EGR率と定常時の目標EGR率との差に応じて、過渡EGR圧縮比修正手段44から必要な圧縮比補正量が出力される。図8は、過渡EGR圧縮比修正手段44が出力する圧縮比補正量の特性を示したものであり、「定常時目標EGR率−吸気ポート内EGR率推定値」の差が負の値であれば圧縮比補正量が正の値として出力され、差が正の値であれば圧縮比補正量が負の値として出力される。つまり、過渡時に推定した吸気ポートでのEGR率が定常時の目標EGR率よりも高いときには、定常時の目標圧縮比を高圧縮比側へ補正し、過渡時に推定した吸気ポートでのEGR率が定常時の目標EGR率よりも低いときには、定常時の目標圧縮比を低圧縮比側へ補正する。   At the time of transition, a necessary compression ratio correction amount is output from the transient EGR compression ratio correction means 44 in accordance with the difference between the estimated intake port EGR rate and the steady-state target EGR rate. FIG. 8 shows the characteristics of the compression ratio correction amount output by the transient EGR compression ratio correction means 44, and the difference between “the steady-state target EGR rate−the estimated EGR rate in the intake port” is a negative value. For example, the compression ratio correction amount is output as a positive value, and if the difference is a positive value, the compression ratio correction amount is output as a negative value. That is, when the EGR rate at the intake port estimated at the time of transition is higher than the target EGR rate at the time of steady state, the target compression ratio at the time of steady state is corrected to the high compression ratio side, and the EGR rate at the intake port estimated at the time of transition is When the target EGR rate is lower than the steady-state target EGR rate, the steady target compression ratio is corrected to the low compression ratio side.

図9は、前述した過渡シーン1(EGR領域外のP1点からEGR領域内のP2点へと運転条件が変化する加速時)におけるEGR率および目標圧縮比の変化を示している。前述したように、破線で示す目標EGR率は、定常時と同じEGR率マップに従って変化するが、筒内のEGR率は、実線で示すように遅れて上昇する。上記実施例の構成では、この実線に沿った特性でもって吸気ポート内EGR率推定値が得られる。そのため、目標圧縮比は、図に実線の「実施例」として示すように、定常時の特性よりも一時的に低圧縮比側に補正される。従って、過渡的なノッキングの発生が抑制される。   FIG. 9 shows changes in the EGR rate and the target compression ratio in the above-described transient scene 1 (during acceleration in which the operating conditions change from point P1 outside the EGR region to point P2 in the EGR region). As described above, the target EGR rate indicated by the broken line changes according to the same EGR rate map as that in the steady state, but the in-cylinder EGR rate rises with a delay as indicated by the solid line. In the configuration of the above embodiment, the estimated EGR rate in the intake port is obtained with the characteristic along the solid line. For this reason, the target compression ratio is temporarily corrected to the low compression ratio side with respect to the steady-state characteristics, as shown as a solid line “Example” in the figure. Therefore, the occurrence of transient knocking is suppressed.

図10は、前述した過渡シーン2(EGR領域内のP3点からEGR領域外のP4点へと運転条件が変化する減速時)におけるEGR率および目標圧縮比の変化を示している。前述したように、破線で示す目標EGR率は、定常時と同じEGR率マップに従って変化するが、筒内のEGR率は、実線で示すように遅れて減少する。上記実施例の構成では、この実線に沿った特性でもって吸気ポート内EGR率推定値が得られる。そのため、目標圧縮比は、図に実線の「実施例」として示すように、定常時の特性よりも早期に高い圧縮比となる。従って、一時的な燃費の悪化が抑制される。   FIG. 10 shows changes in the EGR rate and the target compression ratio in the above-described transient scene 2 (during deceleration where the operating condition changes from point P3 in the EGR region to point P4 outside the EGR region). As described above, the target EGR rate indicated by the broken line changes according to the same EGR rate map as that in the steady state, but the in-cylinder EGR rate decreases with a delay as indicated by the solid line. In the configuration of the above embodiment, the estimated EGR rate in the intake port is obtained with the characteristic along the solid line. Therefore, the target compression ratio becomes a higher compression ratio at an earlier stage than the steady-state characteristic, as shown as a solid line “Example” in the figure. Therefore, temporary deterioration of fuel consumption is suppressed.

以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例では、ピストン34の上死点位置を上下に変位させることで圧縮比を変化させる複リンク式可変圧縮比機構が用いられているが、どのような形式の可変圧縮比機構であっても、本発明は同様に適用が可能である。   As mentioned above, although one Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, A various change is possible. For example, in the above embodiment, a multi-link variable compression ratio mechanism that changes the compression ratio by vertically moving the top dead center position of the piston 34 is used. Even if it exists, this invention is applicable similarly.

1…内燃機関
2…可変圧縮比機構
3…コントロールユニット
41…定常圧縮比設定手段
42…過渡EGR率推定手段
43…定常EGR率推定手段
44…過渡EGR圧縮比修正手段44
62…吸気管内モデル(伝達関数)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Variable compression ratio mechanism 3 ... Control unit 41 ... Steady compression ratio setting means 42 ... Transient EGR rate estimation means 43 ... Steady EGR rate estimation means 44 ... Transient EGR compression ratio correction means 44
62 ... Intake pipe model (transfer function)

Claims (6)

可変圧縮比機構を備えるとともに、排気通路から吸気通路のスロットル弁上流側へ排気還流通路を介して排気の一部を還流する排気還流装置を備えた内燃機関において、
内燃機関の運転条件に応じて上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を設定する目標圧縮比設定手段と、
内燃機関の過渡時に、排気還流通路との合流点とスロットル弁との間の吸気通路容積内でのEGR率を推定するスロットル弁上流側EGR率推定手段と、
スロットル弁から吸気ポートまでの吸気通路内での輸送遅れに相当する伝達関数を用いて、上記スロットル弁上流側におけるEGR率から吸気ポートでのEGR率を求める吸気ポート内EGR率推定手段と、
推定した上記吸気ポートでのEGR率に基づいて、上記目標圧縮比を補正する圧縮比補正手段と、
を備え
上記圧縮比補正手段は、推定した上記吸気ポートでのEGR率が定常時の目標EGR率よりも高いときに目標圧縮比を高圧縮比側へ補正する、可変圧縮比内燃機関の制御装置。
In an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism and an exhaust gas recirculation device that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust passage to the upstream side of the throttle valve of the intake passage through the exhaust gas recirculation passage.
Target compression ratio setting means for setting a target compression ratio of the variable compression ratio mechanism according to the operating conditions of the internal combustion engine;
Throttle valve upstream side EGR rate estimating means for estimating an EGR rate in the intake passage volume between the junction with the exhaust gas recirculation passage and the throttle valve during a transition of the internal combustion engine;
An in-intake port EGR rate estimating means for obtaining an EGR rate at the intake port from an EGR rate at the upstream side of the throttle valve using a transfer function corresponding to a transport delay in the intake passage from the throttle valve to the intake port;
Compression ratio correction means for correcting the target compression ratio based on the estimated EGR rate at the intake port ;
Equipped with a,
The control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine, wherein the compression ratio correction means corrects the target compression ratio to the high compression ratio side when the estimated EGR rate at the intake port is higher than the target EGR rate in a steady state .
上記排気還流通路を流れるEGRガス流量を検出するEGRガス流量検出手段を備え、
上記スロットル弁上流側EGR率推定手段は、上記EGRガス流量を用いて、上記吸気通路容積内でのEGR率を推定する、ことを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
EGR gas flow rate detection means for detecting the flow rate of EGR gas flowing through the exhaust gas recirculation passage,
2. The control of a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1, wherein the throttle valve upstream side EGR rate estimating means estimates an EGR rate in the intake passage volume using the EGR gas flow rate. 3. apparatus.
上記スロットル弁上流側EGR率推定手段は、
新気流量と上記EGRガス流量とから上記吸気通路容積へ流入する総流量を求めるとともに、この総流量からスロットル弁を通過するガス流量を差し引いた差分ガス流量を求め、この差分ガス流量と上記EGRガス流量とから上記吸気通路容積内でのEGR率を求める、ことを特徴とする請求項1または2に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
The throttle valve upstream side EGR rate estimating means includes:
A total flow rate that flows into the intake passage volume is obtained from the fresh air flow rate and the EGR gas flow rate, and a differential gas flow rate obtained by subtracting a gas flow rate that passes through the throttle valve from the total flow rate is obtained. 3. The control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1, wherein an EGR rate in the intake passage volume is obtained from a gas flow rate.
上記圧縮比補正手段は、推定した上記吸気ポートでのEGR率が定常時の目標EGR率よりも低いときに目標圧縮比を低圧縮比側へ補正する、ことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。 The compression ratio correcting means, claim estimated EGR rate in the intake port to correct the target compression ratio to the low compression ratio side when lower than the target EGR rate during steady, characterized in that 1-3 The control apparatus of the variable compression ratio internal combustion engine according to any one of the above. 上記内燃機関はターボ過給機を備えており、上記排気還流装置は、排気通路のタービン下流側から吸気通路のコンプレッサ上流側へ排気を還流する、ことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine includes a turbocharger, the exhaust gas recirculation device, either from the turbine downstream side of the exhaust passage for recirculating the exhaust to the compressor upstream of the intake passage, according to claim 1-4, characterized in that A control apparatus for a variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1. 可変圧縮比機構を備えるとともに、排気通路から吸気通路のスロットル弁上流側へ排気還流通路を介して排気の一部を還流する排気還流装置を備えた内燃機関において、
内燃機関の運転条件に応じて上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を設定し、
内燃機関の過渡時に、排気還流通路との合流点とスロットル弁との間の吸気通路容積内でのEGR率を推定し、
このスロットル弁上流側のEGR率に、スロットル弁から吸気ポートまでの吸気通路内での輸送遅れに相当する遅れを与えて、吸気ポートでのEGR率を推定し、
推定した上記吸気ポートでのEGR率に基づいて、当該EGR率が定常時の目標EGR率よりも高いときに上記目標圧縮比を高圧縮比側へ補正する、可変圧縮比内燃機関の制御方法。
In an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism and an exhaust gas recirculation device that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust passage to the upstream side of the throttle valve of the intake passage through the exhaust gas recirculation passage.
Set the target compression ratio of the variable compression ratio mechanism according to the operating conditions of the internal combustion engine,
During the transition of the internal combustion engine, the EGR rate in the intake passage volume between the junction with the exhaust gas recirculation passage and the throttle valve is estimated,
A delay corresponding to the transport delay in the intake passage from the throttle valve to the intake port is given to the EGR rate upstream of the throttle valve to estimate the EGR rate at the intake port,
A control method for a variable compression ratio internal combustion engine , wherein , based on the estimated EGR rate at the intake port, the target compression ratio is corrected to a high compression ratio side when the EGR rate is higher than a target EGR rate in a steady state .
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