CN103874839B - 对内燃机转速进行控制的装置以及方法 - Google Patents

Abstract

转速控制装置具有：节气门阀，其能够变更进气量的电控；可变压缩比机构，其能够变更机械压缩比；以及ECU（40），其在怠速运转时，计算出目标怠速转速和实际转速之间的偏差，与该偏差的大小相对应，选择进气量和机械压缩比中的某一者或两者作为控制对象，通过变更所选择的进气量和机械压缩比中的某一者或两者而使所述偏差减少。

Description

对内燃机转速进行控制的装置以及方法

技术领域

本发明涉及一种内燃机的转速控制。

背景技术

对于在车辆中搭载的内燃机，如公知所示，进行所谓的怠速转速控制，即，与由曲轴角传感器等检测出的内燃机的实际转速和目标怠速转速的偏差相对应，利用节气门阀等对进气量（吸入空气量）进行增减，从而使内燃机转速收敛为目标怠速转速。

另一方面，本申请人等提出了一种可变压缩比机构，其通过与内燃机运转状态相对应地使活塞行程特性变化，从而变更内燃机的机械压缩比（膨胀比）。作为利用上述可变压缩比机构的怠速转速控制的一个例子，在专利文献1中记载了下述技术：为了抑制与压缩比变更的响应迟缓相伴的怠速转速控制的收敛性的恶化，通过压缩比传感器对实际压缩比进行检测，与该实际压缩比相对应，对进气量进行校正。

另外，在专利文献2中记载了下述技术：在通过节气门阀进行进气量控制的基础上，同时使用点火定时控制，进行怠速转速控制。在怠速运转时，为了维持目标怠速转速而调整节气门开度并对进气量进行增减，另一方面，基于由空气流量计检测出的实际进气量，对点火定时进行校正。

专利文献1：日本特开2004-239146号公报

专利文献2：日本特许第2709061号公报

发明内容

由于节气门阀配置在距离气缸比较远的进气通路的上游侧，因此，对于由节气门阀进行进气量调整，伴有某种程度的响应迟缓。因此，如果仅通过由节气门阀进行进气量的增减而进行转速控制，则特别地，在目标转速和实际转速之间的偏差比较小的情况下，存在偏差的收敛性恶化的问题。另一方面，如上述专利文献2所示，在转速控制中同时使用点火定时控制的情况下，为了能够成为点火定时的提前角，而必须预先将点火定时成为延迟角，与此相对应地，使相对于适当的点火定时（MBT）的延迟角量增加，燃料消耗性能下降。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其同时使用进气量的变更控制和机械压缩比的变更控制，使转速控制中的目标转速和实际转速的偏差良好地收敛。即，本发明的特征在于，在使内燃机的所述实际转速接近目标转速的转速控制中，计算出目标转速和实际转速之间的偏差，与所述偏差的大小相对应，选择所述进气量和所述机械压缩比中的某一者或两者作为控制对象，通过变更所选择的所述进气量和所述机械压缩比中的某一者或两者，从而使所述偏差减少。

发明的效果

根据本发明，能够同时使用进气量的变更控制和机械压缩比的变更控制，使转速控制中的目标转速和实际转速之间的偏差良好地收敛。

附图说明

图1是使用本发明的一个实施例所涉及的怠速转速控制装置的内燃机的系统结构图。

图2是表示上述内燃机的可变压缩比机构的结构图。

图3是上述可变压缩比机构的说明图，（A）、（B）是表示高压缩比位置、低压缩比位置的各自的连杆布局的说明图，（C）是控制轴附近的放大图，（D）表示活塞动作的说明图。

图4是表示本实施例所涉及的怠速转速控制的流程的流程图。

图5是表示图4的怠速判定标志的设定处理的详细情况的流程图。

图6是表示图4的怠速转速控制的详细情况的流程图。

图7是表示图6的怠速旋转分配控制的详细情况的流程图。

图8是表示图7的压缩比上限值设定处理的详细情况的流程图。

图9是表示压缩比上限值设定用的对应图的说明图。

图10是表示加权系数设定用的表的说明图。

图11是简略地表示上述怠速转速控制的处理内容的框图。

图12是表示图11的怠速旋转分配单元的详细情况的框图。

图13是表示该图11的怠速旋转分配单元的详细情况的框图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的优选实施例进行说明。图1是表示使用本发明的端口喷射方式的火花点火式汽油内燃机的系统结构的结构图。内燃机10具有：气缸体11，其设置有多个气缸（缸径）11A；以及气缸盖12，其固定在该气缸体11的上侧。在气缸体11的下侧，作为储存发动机油的油盘14，安装被分割为两部分的油盘上部14A和油盘下部14B。另外，在该图1中，仅描绘出一个气缸的气缸11A，但实际上在气缸列方向上设置有多个气缸11A。

在各气缸11A中可滑动地设置活塞15，在各活塞15的上方，在其与屋脊型的气缸盖12的下表面之间形成燃烧室13。在各燃烧室13中经由进气阀16连接进气口17，并且经由排气阀18连接排气口19，并且，在燃烧室13内的顶部中央设置有对混合气进行火花点火的火花塞20。

在与各气缸的进气口17连接的进气通路21中，在进气集气管22的上游侧设置对进气量（吸入空气量）进行调整的电子控制式的节气门阀23，并且，设置有向各气缸的进气口17喷射燃料的燃料喷射阀24。另外，不限于上述的端口喷射型的结构，也可以是向燃料室内直接喷射燃料的缸内直喷式的结构。另外，虽未进行图示，但在节气门阀23的上游侧设置有对进气量进行检测的空气流量计、和对进气中的异物进行捕集的空气滤清器等。

在各气缸的排气口19所连接并集合的排气通路25中，安装有三元催化剂等催化剂26，并且，在该催化剂26的上游侧（以及下游侧），设置对排气的空燃比进行检测的氧浓度传感器等空燃比传感器27。基于该空燃比传感器27的检测信号，进行对燃料喷射量进行增减的空燃比反馈控制，以使得将排气的空燃比维持为目标空燃比（理论空燃比）。

另外，在该内燃机10中，作为可变更进气量的装置，除了上述的电控的节气门阀23以外，还设置有能够变更进气阀16的阀升程特性的进气侧可变动阀机构28、和能够变更排气阀18的阀升程特性的排气侧可变动阀机构29。在这些可变动阀机构28、29中，如在日本特开2002-235567号公报等中记载所示，能够利用通过使凸轮轴相对于曲轴的旋转相位成为延迟角或提前角，从而使阀定时成为延迟角或提前角的可变阀定时机构、和能够同时且连续地变更进气阀或排气阀的动作角和阀升程量这两者的升程动作角变更机构等。这些机构的结构通过上述公报等而成为公知，因此，在这里省略说明。

并且，作为能够变更内燃机的机械压缩比（膨胀比）的装置，设置有可变压缩比机构30，其能够通过改变包含活塞15的上死点位置以及下死点位置在内的活塞行程特性，从而变更机械压缩比。在作为驱动该可变压缩比机构30的致动器的电动机31中，内置有：电动机旋转角传感器32，其检测与实际的机械压缩比相对应的电动机31的旋转角；以及电动机负载传感器33，其对电动机31的负载进行检测。

作为检测内燃机运转状态的各种传感器类，除了上述的传感器类以外，还设置有：节气门开度传感器34，其检测节气门阀23的节气门开度；曲轴角传感器35，其检测曲轴41的曲轴角；水温传感器37，其检测水套36内的冷却水的温度即内燃机水温；爆燃传感器38，其对爆燃进行感知；以及加速器开度传感器39等，其对由驾驶员操作的加速器踏板的加速器开度APO进行检测。

作为控制部的ECU（发动机控制单元）40具有微型计算机，该微型计算机具有储存以及执行各种控制处理的功能，基于来自上述各种传感器类的输入信号，向节气门阀23、火花塞20、燃料喷射阀24、可变动阀机构28、29以及可变压缩比机构30的电动机31等输出控制信号，对其动作进行控制。

参照图2～图4，上述的可变压缩比机构30利用多连杆式的活塞-曲轴机构，对机械压缩比进行变更，其中，该活塞-曲轴机构将各气缸的活塞15受到的燃料压力作为旋转动力而机械地传递至曲轴41。如图2所示，在曲轴41中，针对每个气缸分别设置有相对于轴颈中心偏心的曲柄销42。可变压缩比机构30具有：下连杆43，其可旋转地安装在曲柄销42上；以及上连杆44，其将该下连杆43和活塞15连结；以及控制连杆45，其将下连杆43和控制轴46连结。上连杆44是棒状的连杆部件，其上端经由活塞销47可摆动地连结在活塞15上，并且，其下端经由第1连结销48可摆动地连结在下连杆43上。下连杆43隔着曲柄销42分为两个部件而构成。控制连杆45的上端经由第2连结销49可摆动地连结在下连杆43上，第1连结销48和第2连结销49相对于曲柄销42的中心彼此配置在相反侧。控制连杆45的下端可摆动地安装在与控制轴46偏心设置的偏心轴部50上。

控制轴46利用主轴承盖53以及辅助轴承盖54，可旋转地支撑在气缸体11侧，并且在其外周形成有齿轮51，该齿轮51与设置在电动机31的旋转轴52上的齿轮52A啮合。通过利用该电动机31对控制轴46的旋转位置进行变更，从而使偏心轴部50的位置位移，伴随该偏心轴部50的位移，经由控制连杆45使下连杆43的姿态变化，从而使包含活塞上死点位置以及活塞下死点位置在内的活塞行程特性变化。

如图3所示，在控制轴46的旋转位置处于高压缩比位置（A）的情况下，活塞上死点位置（在图中为了方便而表示为活塞销47的中心位置）处于较高的位置，在控制轴旋转位置处于低压缩比位置（B）的情况下，活塞上死点位置处于比上述的高压缩比位置（A）低规定量ΔD的位置。图3（D）示出高压缩比位置（A）以及低压缩比位置（B）各自的活塞动作、即活塞行程特性。

上述的可变压缩比机构30，在能够与内燃机运转状态相对应而变更机械压缩比的基础上，通过如图3（A）、（B）所示适当地设定连杆布局，从而如图3（D）所示，能够将活塞行程特性本身设定为接近简谐振动的适当特性。另外，通过将上连杆44相对于活塞销47的摆动角度抑制得较小，从而能够抑制向活塞和气缸壁面的接触部分作用的推力-反推力方向的负荷。而且，由于连杆部件的连结部分的大部分为面接触，因此，易于进行润滑，可靠性·耐久性优异。另外，由于将控制轴46配置在曲轴41的斜下方，且位于油盘上部14A的侧壁附近，因此控制轴46周围的润滑性优异，并且能够简化安装在油盘上部14A的外侧的电动机31和控制轴46的连结机构。另外，在本例中，作为致动器而利用能够获得较高响应性的电动机31，但也可以利用油压式的致动器。

下面，参照图5～图13，对成为本实施例的主要部分的怠速转速控制进行说明。在内燃机处于怠速运转中的怠速运转时，进行用于使内燃机的实际转速rNe收敛为目标怠速转速tNe的怠速转速控制。在这里，在本实施例的怠速转速控制中，同时使用进气量的变更控制和机械压缩比的变更控制，使目标怠速转速tNe和实际转速rNe的偏差ΔNe（ΔNe=tNe－rNe）减少、收敛。即，与偏差ΔNe的大小相对应，选择进气量和机械压缩比中的某一者或者两者作为控制对象，通过对选择的进气量和机械压缩比中的某一者或两者进行变更，从而使偏差ΔNe减少。

图4是表示上述的怠速转速控制的处理流程的流程图。该程序储存在上述ECU40中，每隔规定期间（例如，每隔10ms）反复执行。在步骤S11中，执行表示怠速运转判定结果的怠速判定标志的设定处理。图5是表示该怠速判定标志的设定处理的详细情况的子程序。在该步骤S21中，读取通过上述加速器开度传感器39检测出的加速器开度APO和实际转速rNe。实际转速rNe是检测出或推定出内燃机的实际转速而得的值，例如利用上述的曲轴角传感器35的输出信号而求出，或者同时使用对凸轮轴的凸轮角进行检测的凸轮角传感器和上述的曲轴角传感器35的输出信号而求出（转速检测单元）。

在步骤S22中，对加速器开度APO是否小于或等于预先设定的规定的阈值thAPO进行判定。该阈值thAPO是用于判定加速器开度APO是否大致全闭的值，因此，设定为“0”或者接近“0”的值。在步骤S23中，对实际转速rNe是否小于或等于规定的阈值thNe进行判定。将该阈值thNe设定为比目标怠速转速tNe稍高的值，以使得不会由于频繁地进行怠速转速控制和通常控制的切换而妨碍驾驶性能。

在加速器开度APO小于或等于阈值thAPO、且实际转速rNe小于或等于阈值thNe的情况下，进入步骤S24，将怠速判定标志设定为表示处于怠速运转状态的“1”。在除此以外的情况下，即，在加速器开度APO超过阈值thAPO或者实际转速rNe超过阈值thNe的情况下，进入步骤S25，将怠速判定标志设定为表示不处于怠速运转状态的“0”。

另外，怠速运转的判定不限于此，也可以将停车/空档开关的ON、制动器踏板的ON、车速小于或等于规定阈值等其他条件组合而进行判定。

再次参照图4，在步骤S12中，对通过图5的子程序而设定的怠速判定标志是否是“1”进行判定。如果怠速判定标志为“1”，则进入步骤S13，执行怠速转速控制。另一方面，如果怠速判定标志为“0”，则进入步骤S14，禁止怠速转速控制的执行，实施通常控制。在该通常控制中，对节气门开度进行控制，以使得获得与加速器开度APO相对应的要求扭矩·进气量，并且，通过上述的空燃比反馈控制，以保持目标空燃比的方式使燃料喷射量增减，并且，与加速器开度APO和实际转速rNe等相对应，对可变动阀机构28、29进行驱动控制。

图6是表示图4的步骤S13的怠速转速控制的详细情况的子程序。在步骤S31中，读取目标怠速转速tNe和实际转速rNe。目标怠速转速tNe与冷却水温度、空调等辅助设备类的动作状态、自动变速器的齿轮位置等相对应而设定，另外，与电池电压等相对应而被校正。在步骤S32中，求出上述目标怠速转速tNe和实际转速rNe之间的偏差ΔNe。

并且，在步骤S33中，基于该偏差ΔNe，实施怠速旋转分配控制。即，与偏差ΔNe的大小相对应，选择通过节气阀23变更的进气量、和通过可变压缩比机构30变更的机械压缩比中的某一者或者两者作为控制对象。具体地说，如后所述，基于偏差ΔNe的绝对值的大小，将偏差ΔNe分配为通过进气量的变更控制而收敛的进气量控制用偏差ΔNe_Qa、和通过机械压缩比的变更控制而收敛的压缩比控制用偏差ΔNe_ε。由此，即使作为使同一偏差ΔNe收敛的控制对象而同时使用进气量和机械压缩比，也能够抑制由于两种控制的干涉而产生的振荡。

另外，与由可变压缩比机构30进行的机械压缩比的变更相对应，对向各气缸的气缸内供给的实际进气量进行增减，但是作为上述控制对象的“进气量”不是上述的实际进气量，而是表示与在怠速转速控制中使用的节气门阀23的开度相对应进行增减的“进气量”。对作为控制对象的“进气量”进行变更的设备，不限于上述的节气门阀23，例如可以是单独或者同时使用上述可变动阀机构28、29或节气门阀23的结构。

然后，在步骤S34中，通过对利用上述的怠速旋转分配控制而选择的进气量和机械压缩比中的某一者或两者进行变更，从而以使上述的偏差ΔNe减少的方式，实施后述的压缩比·进气量反馈（FB）控制。在通过进气量反馈控制而变更进气量从而使偏差ΔNe减少的情况下，以在实际转速rNe低于目标怠速转速tNe时使进气量增加，在实际转速rNe高于目标怠速转速tNe时使进气量减少的方式，对节气门阀23进行驱动控制。另外，在通过利用压缩比反馈控制使机械压缩比变更，从而使偏差ΔNe减少的情况下，以在实际转速rNe低于目标怠速转速tNe时提高机械压缩比，在实际转速rNe高于目标怠速转速tNe时降低机械压缩比的方式，对可变压缩比机构30进行驱动控制。

图7是表示图6的步骤S33的怠速旋转分配控制的详细情况的子程序。在步骤S41中，在怠速运转条件下，设定压缩比上限值εmax，该压缩比上限值εmax相当于在不发生爆燃以及早燃的范围内的最大机械压缩比。图8是表示该压缩比上限值εmax的设定处理的详细情况的子程序。在步骤S51中，基于上述的水温传感器37的检测信号，读取与内燃机温度相当的内燃机水温。在步骤S52中，利用该内燃机水温，对预先设定以及储存的如图9所示的压缩比上限值设定用的对应图进行检索，计算考虑了内燃机水温的影响在内的校正值ε1。

在步骤S53中，通过从预先设定的基本压缩比上限值ε0中减去上述的校正值ε1，从而求出最终的压缩比上限值εmax（εmax＝ε0－ε1）。在这里，基本压缩比上限值ε0是与在内燃机水温是预热完成后的稳定水温（例如80℃）时，在怠速运转条件下不会发生爆燃以及早燃的最大压缩比相当的值。校正值ε1是相当于与内燃机水温的上升相伴的压缩比下降量的值，内燃机水温越高，越易发生爆燃和早燃，因此校正值ε1也成为越大的值。另外，在本例中，作为与内燃机温度相当的参数而使用内燃机水温，但也可以单独地使用通过传感器等检测出或推定出的内燃机油温或进气温度，或者将它们组合而进行使用。

再次参照图7，在步骤S42中，对内燃机水温是否超过预先设定的规定阈值进行判定。在步骤S43中，对机械压缩比ε是否达到上述的压缩比上限值εmax进行判定。在这里的机械压缩比ε是控制目标值，但也可以利用通过电动机旋转角传感器32等检测出或推定出的机械压缩比的检测值·推定值。

在内燃机水温没有超过阈值，并且机械压缩比ε没有达到压缩比上限值εmax的情况下，进入步骤S44，利用偏差ΔNe的绝对值，参照预先设定以及储存的如图10所示的加权系数设定用的表，计算出加权系数K。利用该加权系数K，将总体的偏差ΔNe分配为通过进气量的变更控制而减少的进气量控制用偏差ΔNe_Qa、和通过机械压缩比的变更控制而减少的压缩比控制用偏差ΔNe_ε。另外，进气量控制用偏差ΔNe_Qa和压缩比控制用偏差ΔNe_ε的和为总体偏差ΔNe。

图10的虚线的特性A表示加权系数K的一个例子。该情况下的加权系数K是相当于进气量控制用偏差ΔNe_Qa相对于总体偏差ΔNe的比例的系数，设定为偏差ΔNe的绝对值的大小越大，越连续地变大的值。但是，也可以与偏差ΔNe的绝对值相对应，阶段性地变更加权系数K。

如图10所示，在偏差ΔNe的绝对值是范围α内的中间大小的情况下，加权系数K成为比0大而比1小的值，进气量控制用偏差ΔNe_Qa和压缩比控制用偏差ΔNe_ε这两者成为比0大的值。因此，在该情况下，通过利用了进气量和机械压缩比这两者的变更控制的怠速转速控制，从而使偏差ΔNe减少·收敛。

在步骤S45中，基于上述的加权系数K和偏差ΔNe，分别计算出压缩比控制用偏差ΔNe_ε和进气量控制用偏差ΔNe_Qa。将偏差ΔNe与加权系数K相乘而求出进气量控制用偏差ΔNe_Qa。另一方面，压缩比控制用偏差ΔNe_ε是从偏差ΔNe中减去进气量控制用偏差ΔNe_Qa而得到的值，将偏差ΔNe与（1－K）相乘而求出。

因此，目标怠速转速tNe和实际转速rNe之间的偏差ΔNe越大，加权系数K越成为较大的值，进气量控制用偏差ΔNe_Qa的比例越大，偏差ΔNe越小，加权系数K越成为较小的值，压缩比控制用偏差ΔNe_ε的比例越大。如上所述，在偏差ΔNe的绝对值比较大时，通过使进气量控制用偏差ΔNe_Qa大于压缩比控制用偏差ΔNe_ε，从而抑制机械压缩比的过度变动，抑制与此相伴的燃料消耗的恶化和驾驶性能的下降，并且能够抑制爆燃和早燃的发生。另一方面，在偏差ΔNe的绝对值比较小时，通过使压缩比控制用偏差ΔNe_ε大于进气量控制用偏差ΔNe_Qa，从而使响应性优异的机械压缩比的变更量增大，能够迅速地使偏差ΔNe收敛。

再次参照图7，在内燃机水温超过阈值，或者机械压缩比ε达到压缩比上限值εmax的情况下，从步骤S42或步骤S43进入步骤S46，将加权系数K固定为“1”。由此，压缩比控制用偏差ΔNe_ε成为“0”，进气量控制用偏差ΔNe_Qa成为与偏差ΔNe相等的值。

即，在机械压缩比ε达到压缩比上限值εmax的情况下，无论偏差ΔNe的大小如何，均禁止变更机械压缩比ε，将机械压缩比ε固定为压缩比上限值εmax，仅通过变更进气量而使偏差ΔNe减少。由此，防止机械压缩比ε超过压缩比上限值εmax，能够抑制·避免爆燃和早燃的发生，并且，能够通过进气量的变更控制而使偏差ΔNe收敛。

另外，在内燃机水温超过阈值的情况下，从步骤S42进入步骤S46，将加权系数K设定为1。由此，无论偏差ΔNe的大小如何，均禁止变更机械压缩比ε，将机械压缩比ε固定为压缩比上限值εmax或者比压缩比上限值εmax小的规定的机械压缩比，通过变更进气量而使偏差ΔNe减少。由此，防止与内燃机水温的上升相伴而机械压缩比ε超过压缩比上限值εmax，能够抑制·避免爆燃和早燃的发生，并且，能够通过进气量的变更控制而使偏差ΔNe收敛。另外，也可以省略步骤S42的判定处理，与内燃机水温相对应，对加权系数K进行校正。在该情况下，为了获得上述的作用效果，在内燃机水温超过阈值的情况下，以使加权系数K成为“1”的方式进行校正。

图10的实线的特性B示出加权系数K的其他例子，该情况下的加权系数K是相当于压缩比控制用偏差ΔNe_ε相对于总体偏差ΔNe的比例的系数，偏差ΔNe的绝对值的大小越大，该加权系数K越连续地成为较小的值。另外，也可以与偏差ΔNe的绝对值相对应，阶梯状地变更加权系数K。

在该情况下，与上述的步骤S45不同，将偏差ΔNe与加权系数K相乘而求出压缩比控制用偏差ΔNe_ε。进气量控制用偏差ΔNe_Qa是从总体偏差ΔNe中减去压缩比控制用偏差ΔNe_ε而得的值，通过将偏差ΔNe与（1－K）相乘而求出。另外，与上述的步骤S46不同，在内燃机水温超过阈值或者机械压缩比ε达到压缩比上限值εmax的情况下，将加权系数设定为“0”。

在该特性B的情况下，作为结果，也与上述的特性A的情况相同地，目标怠速转速tNe和实际转速rNe的偏差ΔNe越大，进气量控制用偏差ΔNe_Qa的比例越大，偏差ΔNe越小，压缩比控制用偏差ΔNe_ε的比例越大。

图11～图13是简略地表示上述的怠速转速控制的处理流程的框图。在怠速旋转分配单元B11中，基于目标怠速转速tNe和实际转速rNe之间的偏差ΔNe，将压缩比控制电流输出至作为压缩比变更单元B12的可变压缩比机构30的电动机31，以减少压缩比控制用偏差ΔNe_ε的方式对机械压缩比进行控制，并且，将进气量控制电流输出至作为进气量变更单元B13的电控节气门阀23，以使进气量控制用偏差ΔNe_Qa减少的方式控制进气量。

图12以及图13是表示图11的怠速旋转分配单元B11的详细情况的框图。在加权系数运算部B21中，与图7的步骤S44相同地，基于偏差ΔNe的绝对值的大小，对加权系数K进行运算，并输出至压缩比控制用偏差运算部B22以及进气量控制用偏差运算部B23。在压缩比控制用偏差运算部B22以及进气量控制用偏差运算部B23中，与步骤S45同样地，基于加权系数K和偏差ΔNe，对压缩比控制用偏差ΔNe_ε以及进气量控制用偏差ΔNe_Qa进行运算。如图13所示，在压缩比反馈控制部B31中，基于求出的压缩比控制用偏差ΔNe_ε，实施公知的PID控制等偏差降低控制，求出压缩比控制电流，并将其输出至可变压缩比机构30的电动机31，以使压缩比控制用偏差ΔNe_ε接近“0”的方式，对可变压缩比机构30的电动机31进行驱动控制。具体地说，以在实际转速rNe低于目标怠速转速tNe时提高机械压缩比，在实际转速rNe高于目标怠速转速tNe时降低机械压缩比的方式，对可变压缩比机构30进行驱动控制。

同样地，在进气量反馈控制部B32中，基于求出的进气量控制用偏差ΔNe_Qa，实施公知的PID控制等偏差降低控制，求出进气量控制电流，并将其输出至电控节气门阀23，以使进气量控制用偏差ΔNe_Qa接近“0”的方式对电控节气门阀23进行驱动动作。具体地说，以在实际转速rNe低于目标怠速转速tNe时使进气量增加，在实际转速rNe高于目标怠速转速tNe时使进气量减少的方式，对节气门阀23进行驱动控制。

如上所述在本实施例中，在怠速转速控制中同时使用进气量和机械压缩比，为了使目标控制转速tNe和实际转速rNe之间的偏差ΔNe减少，而利用两者的特性迅速地使偏差ΔNe收敛。另外，将总体偏差ΔNe分配为通过进气量的变更而减少的进气量控制偏差ΔNe_Qa、和通过机械压缩比的变更而减少的压缩比控制用偏差ΔNe_ε，因此，能够各自独立地进行反馈控制，能够抑制两种控制的干涉和振荡的发生。另外，在偏差ΔNe的绝对值较大的情况下，进气量控制偏差ΔNe_Qa变大，并且压缩比控制用偏差ΔNe_ε变小，因此，抑制由于过度的机械压缩比的变更而导致的爆燃和早燃的发生，并且，主要通过进气量的变更而将内燃机转速稳定并保持在目标怠速转速的附近。另一方面，在偏差ΔNe的绝对值较小的情况下，提高压缩比控制量偏差ΔNe_ε，通过优先地进行响应性优异的机械压缩比的变更控制，从而能够迅速地使偏差ΔNe收敛。并且，通过使相当于进气量控制偏差ΔNe_Qa和压缩比控制用偏差ΔNe_ε的分配比例的加权系数K，与偏差ΔNe的绝对值的大小相对应，连续地或阶段性地变化，从而能够抑制由于分配比例的剧烈变动而导致的驾驶性能下降。

另外，在上述中，针对在怠速转速控制中使用本发明的实施例进行了说明，但例如在混合动力车辆等中，在通过内燃机使发电机以目标转速旋转驱动而进行发电的情况等下，针对使内燃机转速接近目标转速这样的控制，也可以使用本发明。

Claims (14)

1.一种内燃机的转速控制装置，其具有：

进气量变更单元，其对内燃机的进气量进行变更；

压缩比变更单元，其对内燃机的机械压缩比进行变更；

转速检测单元，其对内燃机的实际转速进行检测；以及

控制单元，其在使内燃机的所述实际转速接近目标转速的转速控制中，计算目标转速和所述实际转速之间的偏差，与所述偏差的大小相对应，选择所述进气量和所述机械压缩比中的某一者或两者作为控制对象，通过变更所选择的所述进气量和所述机械压缩比中的某一者或两者，从而使所述偏差减少。

2.根据权利要求1所述的内燃机的转速控制装置，其中，

所述控制单元在所述偏差的绝对值较大时，主要通过变更所述进气量而使所述偏差减少，另一方面，在所述偏差的绝对值较小时，主要通过变更所述机械压缩比而使所述偏差减少。

3.根据权利要求2所述的内燃机的转速控制装置，其中，

所述控制单元在所述偏差的绝对值是中间大小时，通过变更所述进气量和所述机械压缩比这两者而使所述偏差减少。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的转速控制装置，其中，

所述控制单元基于所述偏差和所述偏差的绝对值的大小，将所述偏差分配为进气量控制用偏差和压缩比控制用偏差，与所述进气量控制用偏差相对应而变更所述进气量，并且与所述压缩比控制用偏差相对应而变更所述机械压缩比。

5.根据权利要求4所述的内燃机的转速控制装置，其中，

所述控制单元在所述偏差的绝对值较大时，与所述压缩比控制用偏差相比提高所述进气量控制用偏差，在所述偏差的绝对值较小时，与所述进气量控制用偏差相比提高所述压缩比控制用偏差。

6.根据权利要求4所述的内燃机的转速控制装置，其中，

所述控制单元计算加权系数，在所述偏差上乘以所述加权系数而计算所述进气量控制用偏差，将从所述偏差中减去所述进气量控制用偏差而得的值作为所述压缩比控制用偏差而进行计算，其中，所述偏差的绝对值的大小越大，所述加权系数的值越大。

7.根据权利要求6所述的内燃机的转速控制装置，其中，

所述加权系数设定为，随着所述偏差的绝对值的大小变大而成为连续或阶段性变大的值。

8.根据权利要求4所述的内燃机的转速控制装置，其中，

所述控制单元计算加权系数，在所述偏差上乘以所述加权系数而计算所述压缩比控制用偏差，将从所述偏差中减去所述压缩比控制用偏差而得的值作为所述进气量控制用偏差而进行计算，其中，所述偏差的绝对值的大小越大，所述加权系数的值越小。

9.根据权利要求8所述的内燃机的转速控制装置，其中，

所述加权系数设定为，随着所述偏差的绝对值的大小变大而成为连续或阶段性变小的值。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的转速控制装置，其中，

所述控制单元，在使内燃机的所述实际转速接近目标转速的转速控制中，在所述机械压缩比达到压缩比上限值的情况下，无论所述偏差的大小如何，均通过变更所述进气量而使所述偏差减少。

11.根据权利要求10所述的内燃机的转速控制装置，其中，

所述控制单元与内燃机温度相对应，对所述压缩比上限值进行校正。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的转速控制装置，其中，

所述控制单元，在内燃机温度比规定阈值高的情况下，无论所述偏差的大小如何，均主要通过变更所述进气量而使所述偏差减少。

13.一种内燃机的转速控制方法，该内燃机具有：

进气量变更单元，其对内燃机的进气量进行变更；

压缩比变更单元，其对内燃机的机械压缩比进行变更；以及

转速检测单元，其对内燃机的实际转速进行检测，

在该内燃机的转速控制方法中，

在使内燃机的所述实际转速接近目标转速的转速控制中，计算目标转速和所述实际转速之间的偏差，与所述偏差的大小相对应，选择所述进气量和所述机械压缩比中的某一者或两者作为控制对象，通过变更所选择的所述进气量和所述机械压缩比中的某一者或两者，从而使所述偏差减少。

14.一种内燃机的转速控制方法，其中，包括下述步骤：

对内燃机的进气量进行变更的步骤；

对内燃机的机械压缩比进行变更的步骤；

对内燃机的实际转速进行检测的步骤；

在使内燃机的所述实际转速接近目标转速的转速控制中，计算所述目标转速和所述实际转速之间的偏差的步骤；

与所述偏差的大小相对应，选择所述进气量和所述机械压缩比中的某一者或两者作为控制对象的步骤；以及

通过变更所选择的所述进气量和所述机械压缩比中的某一者或两者，而使所述偏差减少的步骤。