JP2004156542A - Internal combustion engine having variable compression ratio mechanism - Google Patents

Internal combustion engine having variable compression ratio mechanism Download PDF

Info

Publication number
JP2004156542A
JP2004156542A JP2002323282A JP2002323282A JP2004156542A JP 2004156542 A JP2004156542 A JP 2004156542A JP 2002323282 A JP2002323282 A JP 2002323282A JP 2002323282 A JP2002323282 A JP 2002323282A JP 2004156542 A JP2004156542 A JP 2004156542A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compression ratio
electric motor
internal combustion
combustion engine
control circuit
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
Application number
JP2002323282A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsunori Uchida
光宣 内田
Eiichi Kamiyama
栄一 神山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP2002323282A priority Critical patent/JP2004156542A/en
Publication of JP2004156542A publication Critical patent/JP2004156542A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To mitigate degradation of the fuel economy by using an electric motor in changing the compression ratio, and to prevent generation of knocking associated with the change of the compression ratio. <P>SOLUTION: A control shaft control circuit 31 rapidly completes the change of the compression ratio by applying the maximum voltage to an electric motor 32 when decreasing the compression ratio, while the compression ratio is changed in a highly efficient manner by applying the voltage of the maximum efficiency when increasing the compression ratio. When decreasing the compression ratio, generation of knocking may be prevented by adjusting the ignition timing in advance. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変圧縮比機構を有する内燃機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を有する内燃機関が知られている(例えば特許文献1〜5)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−54873号公報
【特許文献2】
特開2002−115571号公報
【特許文献3】
特開2001−289079号公報
【特許文献4】
特開2001−214770号公報
【特許文献5】
特開平7−26981号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
可変圧縮比機構は、圧縮比を変更する際の駆動部として電動モータを用いるものが多い。電動モータを用いる可変圧縮比機構では、電動モータのイナーシャが大きい場合が多く、高速に圧縮比を変更するためには、かなりの大電力が必要になる。このため、圧縮比を頻繁に変更すると、燃費が低下してしまうという問題があった。
【0005】
また、可変圧縮比機構を用いた内燃機関では、一般に、圧縮比の変更を高速に行わないとノッキングが発生し易くなる場合があるという問題もあった。
【0006】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、圧縮比の変更に電動モータを使用することによる燃費の低下を緩和する技術を提供することを第1の目的とする。また、圧縮比の変更に伴うノッキングの発生を防止する技術を提供することを第2の目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の第1の内燃機関は、
燃焼室を構成するシリンダおよびピストンと、
前記燃焼室の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、
を備え、
前記可変圧縮比機構は、圧縮比を変更する際に使用される電動モータと、前記電動モータを制御する制御回路とを有しており、
前記制御回路は、圧縮比の変更方向に応じて前記電動モータに供給する駆動電力を変更する。
【0008】
この内燃機関では、圧縮比の変更方向に応じて電動モータに供給する駆動電力を変更するので、圧縮比の変更方向(増減方向)に適した駆動電力を電動モータに供給することができる。この結果、電動モータを使用することによる燃費の低下を緩和することが可能である。
【0009】
なお、前記制御回路は、圧縮比を低下させるときには、圧縮比変更中全体に渡って、または少なくとも変更中の一部の期間において、圧縮比を増大させるときよりも高速に圧縮比の変更を完了するように前記電動モータを制御するようにしてもよい。
【0010】
圧縮比の低下が遅れると、低圧縮比にしたい状態において高圧縮比に保たれることになるので、ノッキングが発生する可能性が高まる。したがって、圧縮比を低下させるときにはより高速に圧縮比の変更を完了するようにすれば、ノッキングの発生を防止することが可能である。
【0011】
前記制御回路は、圧縮比を低下させるときには、圧縮比を増大させるときよりも高い電圧を前記電動モータに印加するようにしてもよい。
【0012】
高電圧を電動モータに印加すれば、電動モータの回転数が上昇するので、より高速に圧縮比の変更が可能である。
【0013】
また、前記制御回路は、圧縮比を低下させるときには最高電圧を前記電動モータに印加し、圧縮比を増大させるときには最高効率電圧を前記電動モータに印加するようにしてもよい。
【0014】
このようにすれば、圧縮比の低下を高速に完了でき、また、圧縮比の増大は高効率に行うことができる。
【0015】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、内燃機関や、内燃機関の制御方法および制御装置、その制御方法や制御装置を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の態様で実現することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
A.第1実施例:
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施例としての内燃機関10の構成を示す概念図である。この内燃機関10は、シリンダ20とピストン21とで構成される燃焼室を有している。シリンダヘッド22には、吸気弁41と、排気弁42と、点火プラグ51とが設けられている。
【0017】
ピストン21は、コンロッド23に連結されている。このコンロッド23は、第1と第2のコンロッド部材231,233が接続ピン232で連結された構成を有しており、その連結部において屈曲自在である。第1のコンロッド部材231の上端はピストンピン24によってピストン21に連結されており、第2のコンロッド部材233の下端はクランク11に連結されている。第1のコンロッド部材231の下端は、さらに、接続ピン25によってコントロールロッド26に接続されている。コントロールロッド26の他端は、回動可能なウォームホイール28の周縁部に設けられたコントロールシャフト27に連結されている。このコントロールシャフト27は、ウォームホイール28の中心軸29から偏心した位置において、中心軸29と平行に設置されている。ウォームホイール28は、ウォーム33と噛み合っており、電動モータ32によってウォーム33が回転すると、これに応じてウォームホイール28も中心軸29回りに回転する。ウォームホイール28を回転させると、コントロールシャフト27は中心軸29回りを公転する。なお、ウォームホイール28には、ウォームホイール28の回転位置を検出するための回転位置センサ34が設けられている。
【0018】
ECU(Electronic Control Unit)30内に設けられたコントロールシャフト制御回路31(「可変圧縮比制御回路31」とも呼ぶ)は、電動モータ32を制御して、コントロールシャフト27の位置を略3時の位置から略6時の位置の区間で位置決めすることによって、コンロッド23の屈曲度を調整可能である。コンロッド23の屈曲度が変化すると、シリンダ20内におけるピストン21の上死点と下死点の位置も変化する。従って、コンロッド23の屈曲度の調整によって、燃焼室の圧縮比を変更することが可能である。この説明から理解できるように、コンロッド23と、コントロールロッド26と、ウォームホイール28と、コントロールシャフト制御回路31と、電動モータ32と、ウォーム33は、全体として可変圧縮比機構を構成している。
【0019】
この可変圧縮比機構は、本出願人によって開示された特開2000−54873号公報に開示されたものとほぼ同じものである。但し、可変圧縮比機構としては、これ以外の任意の機構を採用することが可能である。
【0020】
ECU30は、さらに、点火プラグ51の点火状態を制御するための点火制御回路35を含んでいる。ECU30には、エンジン回転数や、スロットル開度(アクセルペダルの踏込量)、吸入空気量、シリンダの冷却水温、などの各種のパラメータを示す信号が、各種のセンサから供給されている。ECU30は、これらの各種のパラメータに応じて、圧縮比と点火状態とを制御している。
【0021】
図2は、電動モータ32の印加電圧と回転数および効率との関係を示すグラフである。このグラフでは、印加電流および負荷が一定であると仮定している。通常の電動モータでは、印加電圧と回転数は比例関係にあるので、モータに係る負荷が一定の場合には、印加可能な最大電圧Vmax を印加したときに最高回転数Nf が得られる。但し、電動モータの最高効率ηmax は、最大電圧Vmax よりも小さい最高効率電圧Vefを印加したときに達成される。従って、最高効率電圧Vefでの回転数Ns は、最高回転数Nf よりも小さい。
【0022】
ところで、一般に圧縮比が高い方が熱効率が良いので燃費が向上するが、高圧縮比ではノッキングが発生し易い傾向にある。そこで、内燃機関の負荷が小さい時にはノッキングの可能性が低いので、圧縮比を高く設定することによって燃費を向上させることができる。一方、負荷が大きいときには、圧縮率を低く設定することによってノッキングを防止することが好ましい。このことから理解できるように、高圧縮比から低圧縮比に変更するのは、内燃機関が低負荷から高負荷になるときである。従って、圧縮比の変更が遅れると、高負荷・高圧縮比の状態となってしまい、ノッキングが発生しやすくなる。このため、高圧縮比から低圧縮比に変更する際には、なるべく短時間で圧縮比の変更を完了することが好ましい。一方、低圧縮比から高圧縮比に変更する際には、圧縮比の変更に多少時間を要したとしても、ノッキングの発生の恐れが無いので問題はあまり無い。従って、この場合には、なるべく高効率で電動モータを運転して燃費を向上させることが好ましい。
【0023】
図3は、本発明の第1実施例におけるエンジンの制御手順を示すフローチャートである。ECU30は、ステップS1において、前回設定した圧縮比εp(すなわち現在の圧縮比)をメモリ(図示せず)から読み込み、ステップS2でエンジン回転数や、スロットル開度、吸入空気量、シリンダの冷却水温などのエンジンの運転状態を検出する。ステップS3では、ECU30が、ステップS2で検出されたエンジンの運転状態に対して適切な圧縮比の目標値εtを演算する。この演算は、例えば、運転状態を規定する複数のパラメータの値の組合せを入力とし、圧縮比の目標値を出力とするマップやルックアップテーブルを用いて実現することができる。
【0024】
ステップS4では、圧縮比の目標値εtと現在値εpとを比較する。目標値εtが現在値εpよりも小さいとき(すなわち圧縮比を低下させるとき)には、コントロールシャフト制御回路31は、電動モータ32に最大電圧Vmax を印加して、なるべく短時間で圧縮比の変更を完了する(ステップS6)。これによって、高負荷・高圧縮比の状態となることを防止できるので、ノッキングの発生も防止できる。圧縮比の目標値εtが現在値εpと等しい場合には、圧縮比をそのまま保つように電動モータ32に保持電流・電圧を供給する(ステップS5,S7)。また、圧縮比の目標値εtが現在値εpよりも大きいとき(すなわち圧縮比を増大させるとき)には、電動モータ32に高効率電圧Vefを印加して、なるべく効率よく圧縮比の変更を行う(ステップS8)。これによって、電動モータ32に不必要な電圧・電流を供給することによる燃費の低下を防止することができる。
【0025】
以上のように、第1実施例では、圧縮比を低下させるときに圧縮比を増大させるときよりも高速に圧縮比の変更を完了するようにしたので、ノッキングの発生を防止するとともに、燃費の低下を防止することができる。
【0026】
B.第2実施例:
図4は、本発明の第2実施例におけるエンジンの制御手順を示すフローチャートである。第1実施例との差異は、ステップS7,S8の後にステップS10を追加した点と、ステップS6の前にステップS11を追加した点だけであり、他の手順およびエンジンの構成は第1実施例と同じである。
【0027】
第2実施例では、圧縮比の目標値εtが現在値εpよりも小さいとき(すなわち圧縮比を低下させるとき)には、まず、点火制御回路35が、圧縮比の目標値εtに対する最適点火時期を決定するとともに、この最適点火時期に対して所定の角度αだけ点火時期を遅角させる(ステップS11)。点火時期を遅角する理由は、ノッキングの発生を防止するためである。なお、この遅角量αは、0でない任意の正の値に設定可能である。そして、電動モータ32に最大電圧Vmax を印加して、なるべく短時間で圧縮比の変更を完了する(ステップS6)。このように、圧縮比を低下させるときに、電動モータ32を最大速度で駆動するとともに、ノッキングが発生し難いように点火時期を調整するので、ノッキングの発生をより確実に防止することができる。なお、点火時期の補正を電動モータ32の駆動よりも前に行う理由は、点火時期の補正の方が応答が早いので、ノッキングの発生防止の点で好ましいからである。但し、両者を同時に行ってもよい。なお、内燃機関の特性によっては、点火時期を早めることによってノッキングの発生を防止できる場合がある。
【0028】
圧縮比の目標値εtが現在値εpと等しいとき、あるいは、目標値εtが現在値εpよりも大きいときには、ステップS7,S8の後に、点火制御回路35が、圧縮比の目標値εtに対応する最適点火時期に設定する(ステップS10)。
【0029】
このように、第2実施例では、圧縮比の目標値εtが現在値εpよりも小さい(すなわちノッキングが発生し易い)間は点火時期が遅角補正され(ステップS11)、一方、圧縮比の目標値εtが現在値εp以上の場合には最適点火時期に設定される。この結果、圧縮比を低下させるときにはノッキングの発生を防止することができ、圧縮比を維持または増大させるときには高効率で内燃機関を運転することが可能である。
【0030】
C.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0031】
C1.変形例1:
上記実施例では、圧縮比を低下させるときには常に電動モータ32を最大速度で駆動するようにしていたが、特にノッキングが発生し易い場合にのみ、電動モータ32を最大速度で駆動するようにしても良い。例えば、圧縮比の現在値εpが所定の判定値よりも大きい場合に、電動モータ32を最大速度で駆動するようにしても良い。あるいは、圧縮比の現在値εpが第1の判定値よりも大きく、かつ、現在値εpと目標値εtとの差分(εp−εt)または比(εp/εt)が第2の判定値よりも大きい場合に、電動モータ32を最大速度で駆動するようにしても良い。こうすれば、ノッキングの防止に必要な場合にのみ圧縮比を高速に変更するので、燃費の低下を防止することができる。
【0032】
C2.変形例2:
前記実施例では、圧縮比に応じて電動モータ32に供給する電圧値を変更していたが、電動モータ32の種類によっては電圧値の代わりに、電流値や、駆動電力の周波数を変更することによって、電動モータ32の動作速度を変更してもよい。すなわち、本発明の内燃機関は、電動モータに供給する駆動電力を圧縮比の変更状態に応じて変更する制御回路を備えていることが好ましい。また、この制御回路は、圧縮比を低下させるときに、圧縮比を増大させるときよりも高速に圧縮比の変更を完了するように電動モータを制御することが好ましい。なお、電動モータに比較的高い電圧を印加して圧縮比を高速に低下させる動作は、圧縮比変更中全体に渡って行っても良く、あるいは、圧縮比変更中の一部の期間において行ってもよい。後者の場合には、圧縮比変更中の他の期間は、圧縮比増大時とほぼ同じかまたは多少遅い速度で圧縮比を変更してもよい。
【0033】
C3.変形例3:
本発明では、可変圧縮比機構として、電動モータ以外の駆動部を備えるものも採用可能である。この場合にも、可変圧縮比機構は、圧縮比を低下させるときには、圧縮比を増大させるときよりも高速に圧縮比の変更を完了することが好ましい。こうすれば、圧縮比の低下が遅れることによるノッキングの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としての内燃機関10の構成を示す概念図。
【図2】電動モータ32の印加電圧と回転数および効率との関係を示すグラフ。
【図3】本発明の第1実施例におけるエンジンの制御手順を示すフローチャート。
【図4】本発明の第2実施例におけるエンジンの制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
10…内燃機関
11…クランク
20…シリンダ
21…ピストン
22…シリンダヘッド
23…コンロッド
24…ピストンピン
25…接続ピン
26…コントロールロッド
27…コントロールシャフト
28…ウォームホイール
29…中心軸
30…ECU
31…コントロールシャフト制御回路(可変圧縮比制御回路)
32…電動モータ
33…ウォーム
34…回転位置センサ
35…点火制御回路
41…吸気弁
42…排気弁
51…点火プラグ
231,233…コンロッド部材
232…接続ピン
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism.
[0002]
[Prior art]
DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, the internal combustion engine which has the variable compression ratio mechanism which can change a compression ratio is known (for example, patent documents 1-5).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-54873 [Patent Document 2]
JP 2002-115571 A [Patent Document 3]
JP 2001-289079 A [Patent Document 4]
JP 2001-214770 A [Patent Document 5]
JP-A-7-26981
[Problems to be solved by the invention]
Many variable compression ratio mechanisms use an electric motor as a drive unit when changing the compression ratio. In a variable compression ratio mechanism using an electric motor, the inertia of the electric motor is often large, and to change the compression ratio at high speed requires a considerably large amount of electric power. For this reason, if the compression ratio is frequently changed, there is a problem that fuel efficiency is reduced.
[0005]
In addition, in an internal combustion engine using a variable compression ratio mechanism, there is a problem that knocking is likely to occur unless the compression ratio is changed at high speed.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and has as its first object to provide a technique for mitigating a decrease in fuel consumption caused by using an electric motor for changing a compression ratio. . It is a second object of the present invention to provide a technique for preventing occurrence of knocking due to a change in compression ratio.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
To achieve at least a part of the above object, a first internal combustion engine of the present invention includes:
A cylinder and a piston constituting a combustion chamber;
A variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio of the combustion chamber,
With
The variable compression ratio mechanism has an electric motor used when changing a compression ratio, and a control circuit that controls the electric motor,
The control circuit changes drive power supplied to the electric motor according to a direction in which a compression ratio changes.
[0008]
In this internal combustion engine, the drive power supplied to the electric motor is changed in accordance with the direction in which the compression ratio is changed, so that drive power suitable for the direction in which the compression ratio is changed (increase or decrease) can be supplied to the electric motor. As a result, it is possible to alleviate a decrease in fuel efficiency due to the use of the electric motor.
[0009]
When the compression ratio is reduced, the control circuit completes the change of the compression ratio faster than when increasing the compression ratio over the entire compression ratio change or at least during a part of the change. The electric motor may be controlled so as to perform the control.
[0010]
If the reduction of the compression ratio is delayed, a high compression ratio is maintained in a state where a low compression ratio is desired, so that the possibility of occurrence of knocking increases. Therefore, if the change of the compression ratio is completed at a higher speed when lowering the compression ratio, it is possible to prevent the occurrence of knocking.
[0011]
The control circuit may apply a higher voltage to the electric motor when decreasing the compression ratio than when increasing the compression ratio.
[0012]
When a high voltage is applied to the electric motor, the number of revolutions of the electric motor increases, so that the compression ratio can be changed at a higher speed.
[0013]
Further, the control circuit may apply the highest voltage to the electric motor when decreasing the compression ratio, and apply the highest efficiency voltage to the electric motor when increasing the compression ratio.
[0014]
In this way, the reduction of the compression ratio can be completed at a high speed, and the increase of the compression ratio can be performed with high efficiency.
[0015]
The present invention can be realized in various aspects. For example, an internal combustion engine, a control method and a control device for an internal combustion engine, a computer program for realizing the control method and the control device, and a computer program , A data signal including the computer program and embodied in a carrier wave, and the like.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A. First embodiment:
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of an internal combustion engine 10 as one embodiment of the present invention. The internal combustion engine 10 has a combustion chamber including a cylinder 20 and a piston 21. The cylinder head 22 is provided with an intake valve 41, an exhaust valve 42, and a spark plug 51.
[0017]
The piston 21 is connected to the connecting rod 23. The connecting rod 23 has a configuration in which first and second connecting rod members 231 and 233 are connected by a connection pin 232, and can be bent at the connection portion. The upper end of the first connecting rod member 231 is connected to the piston 21 by the piston pin 24, and the lower end of the second connecting rod member 233 is connected to the crank 11. The lower end of the first connecting rod member 231 is further connected to a control rod 26 by a connecting pin 25. The other end of the control rod 26 is connected to a control shaft 27 provided on the periphery of a rotatable worm wheel 28. The control shaft 27 is installed parallel to the central axis 29 at a position eccentric from the central axis 29 of the worm wheel 28. The worm wheel 28 meshes with the worm 33, and when the worm 33 is rotated by the electric motor 32, the worm wheel 28 is also rotated around the central axis 29. When the worm wheel 28 is rotated, the control shaft 27 revolves around the central axis 29. The worm wheel 28 is provided with a rotation position sensor 34 for detecting the rotation position of the worm wheel 28.
[0018]
A control shaft control circuit 31 (also referred to as a "variable compression ratio control circuit 31") provided in an ECU (Electronic Control Unit) 30 controls the electric motor 32 to move the position of the control shaft 27 to approximately the 3 o'clock position. The position of the connecting rod 23 can be adjusted by positioning in a section at a position of about 6 o'clock. When the degree of bending of the connecting rod 23 changes, the positions of the top dead center and the bottom dead center of the piston 21 in the cylinder 20 also change. Therefore, the compression ratio of the combustion chamber can be changed by adjusting the degree of bending of the connecting rod 23. As can be understood from this description, the connecting rod 23, the control rod 26, the worm wheel 28, the control shaft control circuit 31, the electric motor 32, and the worm 33 constitute a variable compression ratio mechanism as a whole.
[0019]
This variable compression ratio mechanism is substantially the same as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-54873 disclosed by the present applicant. However, any other mechanism can be adopted as the variable compression ratio mechanism.
[0020]
The ECU 30 further includes an ignition control circuit 35 for controlling the ignition state of the ignition plug 51. The ECU 30 is supplied with signals indicating various parameters such as an engine speed, a throttle opening (accelerator pedal depression amount), an intake air amount, a cylinder cooling water temperature, and the like from various sensors. The ECU 30 controls the compression ratio and the ignition state according to these various parameters.
[0021]
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the applied voltage of the electric motor 32, the rotation speed, and the efficiency. In this graph, it is assumed that the applied current and the load are constant. In a normal electric motor, the applied voltage and the rotation speed are in a proportional relationship, so that when the load on the motor is constant, the maximum rotation speed Nf is obtained when the maximum voltage Vmax that can be applied is applied. However, the maximum efficiency ηmax of the electric motor is achieved when a maximum efficiency voltage Vef smaller than the maximum voltage Vmax is applied. Therefore, the rotation speed Ns at the maximum efficiency voltage Vef is smaller than the maximum rotation speed Nf.
[0022]
By the way, in general, the higher the compression ratio, the better the thermal efficiency and the better the fuel efficiency, but the higher the compression ratio, the more the knocking tends to occur. Therefore, when the load on the internal combustion engine is small, the possibility of knocking is low. Therefore, by setting a high compression ratio, fuel efficiency can be improved. On the other hand, when the load is large, it is preferable to prevent knocking by setting the compression ratio low. As can be understood from this, the change from the high compression ratio to the low compression ratio is performed when the internal combustion engine changes from a low load to a high load. Therefore, if the change of the compression ratio is delayed, the load becomes high and the compression ratio becomes high, and knocking easily occurs. For this reason, when changing from a high compression ratio to a low compression ratio, it is preferable to complete the change of the compression ratio in as short a time as possible. On the other hand, when changing the compression ratio from the low compression ratio to the high compression ratio, even if it takes some time to change the compression ratio, there is no problem since knocking does not occur. Therefore, in this case, it is preferable to operate the electric motor as efficiently as possible to improve fuel efficiency.
[0023]
FIG. 3 is a flowchart showing a control procedure of the engine according to the first embodiment of the present invention. In step S1, the ECU 30 reads the previously set compression ratio εp (that is, the current compression ratio) from a memory (not shown), and in step S2, the engine speed, throttle opening, intake air amount, cylinder coolant temperature. Detects the operating state of the engine. In step S3, the ECU 30 calculates an appropriate compression ratio target value εt for the operating state of the engine detected in step S2. This calculation can be realized using, for example, a map or a lookup table that receives a combination of values of a plurality of parameters that define the operating state and outputs a target value of the compression ratio.
[0024]
In step S4, the target value εt of the compression ratio is compared with the current value εp. When the target value εt is smaller than the current value εp (ie, when decreasing the compression ratio), the control shaft control circuit 31 applies the maximum voltage Vmax to the electric motor 32 and changes the compression ratio in a short time as possible. Is completed (step S6). As a result, a state of a high load and a high compression ratio can be prevented, so that knocking can also be prevented. When the target value εt of the compression ratio is equal to the current value εp, a holding current / voltage is supplied to the electric motor 32 so as to keep the compression ratio as it is (steps S5 and S7). When the target value εt of the compression ratio is larger than the current value εp (ie, when increasing the compression ratio), the high efficiency voltage Vef is applied to the electric motor 32 to change the compression ratio as efficiently as possible. (Step S8). As a result, it is possible to prevent a reduction in fuel efficiency due to supplying unnecessary voltage and current to the electric motor 32.
[0025]
As described above, in the first embodiment, when the compression ratio is reduced, the change of the compression ratio is completed at a higher speed than when the compression ratio is increased, so that the occurrence of knocking is prevented and the fuel consumption is reduced. The drop can be prevented.
[0026]
B. Second embodiment:
FIG. 4 is a flowchart showing a control procedure of the engine according to the second embodiment of the present invention. The only difference from the first embodiment is that step S10 is added after steps S7 and S8 and step S11 is added before step S6. Other procedures and the configuration of the engine are the same as those of the first embodiment. Is the same as
[0027]
In the second embodiment, when the target value εt of the compression ratio is smaller than the current value εp (that is, when decreasing the compression ratio), the ignition control circuit 35 first sets the optimum ignition timing for the target value εt of the compression ratio. Is determined, and the ignition timing is retarded by a predetermined angle α with respect to the optimum ignition timing (step S11). The reason for retarding the ignition timing is to prevent knocking from occurring. The retardation amount α can be set to any positive value other than 0. Then, the maximum voltage Vmax is applied to the electric motor 32, and the change of the compression ratio is completed in as short a time as possible (step S6). As described above, when the compression ratio is reduced, the electric motor 32 is driven at the maximum speed, and the ignition timing is adjusted so that knocking does not easily occur. Therefore, occurrence of knocking can be more reliably prevented. The reason why the correction of the ignition timing is performed before the driving of the electric motor 32 is that the correction of the ignition timing has a quicker response, and is therefore preferable from the viewpoint of preventing occurrence of knocking. However, both may be performed simultaneously. Note that, depending on the characteristics of the internal combustion engine, the occurrence of knocking may be prevented by advancing the ignition timing in some cases.
[0028]
When the target value εt of the compression ratio is equal to the current value εp, or when the target value εt is larger than the current value εp, after steps S7 and S8, the ignition control circuit 35 corresponds to the target value εt of the compression ratio. The optimal ignition timing is set (step S10).
[0029]
As described above, in the second embodiment, while the target value εt of the compression ratio is smaller than the current value εp (that is, knocking is likely to occur), the ignition timing is retarded (step S11). If the target value εt is equal to or greater than the current value εp, the optimal ignition timing is set. As a result, knocking can be prevented when the compression ratio is reduced, and the internal combustion engine can be operated with high efficiency when the compression ratio is maintained or increased.
[0030]
C. Modification:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, but can be implemented in various modes without departing from the gist of the invention, and for example, the following modifications are possible.
[0031]
C1. Modification 1
In the above embodiment, the electric motor 32 is always driven at the maximum speed when the compression ratio is reduced. However, the electric motor 32 may be driven at the maximum speed only when knocking is likely to occur. good. For example, when the current value εp of the compression ratio is larger than a predetermined determination value, the electric motor 32 may be driven at the maximum speed. Alternatively, the current value εp of the compression ratio is larger than the first determination value, and the difference (εp−εt) or ratio (εp / εt) between the current value εp and the target value εt is larger than the second determination value. If larger, the electric motor 32 may be driven at the maximum speed. With this configuration, the compression ratio is changed at a high speed only when necessary to prevent knocking, so that a reduction in fuel efficiency can be prevented.
[0032]
C2. Modified example 2:
In the above embodiment, the voltage value supplied to the electric motor 32 is changed according to the compression ratio. However, depending on the type of the electric motor 32, the current value or the frequency of the driving power may be changed instead of the voltage value. Thus, the operating speed of the electric motor 32 may be changed. That is, it is preferable that the internal combustion engine of the present invention includes a control circuit that changes drive power supplied to the electric motor in accordance with a change state of the compression ratio. Further, it is preferable that the control circuit controls the electric motor such that the change of the compression ratio is completed at a higher speed when the compression ratio is decreased than when the compression ratio is increased. Note that the operation of applying a relatively high voltage to the electric motor to rapidly reduce the compression ratio may be performed throughout the entire compression ratio change, or may be performed during a partial period during the change of the compression ratio. Is also good. In the latter case, the compression ratio may be changed at a speed almost the same as or slightly slower than when the compression ratio is increased during other periods during the change of the compression ratio.
[0033]
C3. Modification 3:
In the present invention, a mechanism having a drive unit other than the electric motor may be adopted as the variable compression ratio mechanism. Also in this case, it is preferable that the variable compression ratio mechanism completes the change of the compression ratio faster when decreasing the compression ratio than when increasing the compression ratio. In this manner, occurrence of knocking due to delay in lowering the compression ratio can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of an internal combustion engine 10 as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between an applied voltage of an electric motor 32, a rotation speed, and efficiency.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an engine control procedure according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an engine control procedure according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 internal combustion engine 11 crank 20 cylinder 21 piston 22 cylinder head 23 connecting rod 24 piston pin 25 connection pin 26 control rod 27 control shaft 28 worm wheel 29 central shaft 30 ECU
31 ... Control shaft control circuit (variable compression ratio control circuit)
32 electric motor 33 worm 34 rotational position sensor 35 ignition control circuit 41 intake valve 42 exhaust valve 51 ignition plugs 231 and 233 connecting rod member 232 connection pin

Claims (4)

内燃機関であって、
燃焼室を構成するシリンダおよびピストンと、
前記燃焼室の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、
を備え、
前記可変圧縮比機構は、圧縮比を変更する際に使用される電動モータと、前記電動モータを制御する制御回路とを有しており、
前記制御回路は、圧縮比の変更方向に応じて前記電動モータに供給する駆動電力を変更する、内燃機関。
An internal combustion engine,
A cylinder and a piston constituting a combustion chamber;
A variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio of the combustion chamber,
With
The variable compression ratio mechanism has an electric motor used when changing a compression ratio, and a control circuit that controls the electric motor,
The internal combustion engine, wherein the control circuit changes drive power supplied to the electric motor according to a direction in which a compression ratio changes.
請求項1記載の内燃機関であって、
前記制御回路は、圧縮比を低下させるときには、圧縮比を増大させるときよりも高速に圧縮比の変更を完了するように前記電動モータを制御する、内燃機関。
The internal combustion engine according to claim 1,
The internal combustion engine, wherein the control circuit controls the electric motor to complete the change of the compression ratio faster when decreasing the compression ratio than when increasing the compression ratio.
請求項2記載の内燃機関であって、
前記制御回路は、圧縮比を低下させるときには、圧縮比変更中全体に渡って、または少なくとも変更中の一部の期間において、圧縮比を増大させるときよりも高い電圧を前記電動モータに印加する、内燃機関。
The internal combustion engine according to claim 2,
When decreasing the compression ratio, the control circuit applies a higher voltage to the electric motor than when increasing the compression ratio, throughout the compression ratio change, or at least during a part of the change, Internal combustion engine.
請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関であって、
前記制御回路は、圧縮比を低下させるときには最高電圧を前記電動モータに印加し、圧縮比を増大させるときには最高効率電圧を前記電動モータに印加する、内燃機関。
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein
The internal combustion engine, wherein the control circuit applies a maximum voltage to the electric motor when decreasing a compression ratio, and applies a maximum efficiency voltage to the electric motor when increasing a compression ratio.
JP2002323282A 2002-11-07 2002-11-07 Internal combustion engine having variable compression ratio mechanism Pending JP2004156542A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002323282A JP2004156542A (en) 2002-11-07 2002-11-07 Internal combustion engine having variable compression ratio mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002323282A JP2004156542A (en) 2002-11-07 2002-11-07 Internal combustion engine having variable compression ratio mechanism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004156542A true JP2004156542A (en) 2004-06-03

Family

ID=32803180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002323282A Pending JP2004156542A (en) 2002-11-07 2002-11-07 Internal combustion engine having variable compression ratio mechanism

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004156542A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005069130A (en) * 2003-08-26 2005-03-17 Nissan Motor Co Ltd Ignition timing control device of internal combustion engine with variable compression ratio mechanism
WO2008153192A1 (en) * 2007-06-13 2008-12-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Variable compression ratio internal combustion engine
JP2010185416A (en) * 2009-02-13 2010-08-26 Nissan Motor Co Ltd Device and method for controlling engine compression ratio
JP2016063642A (en) * 2014-09-18 2016-04-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 Electric motor controller

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005069130A (en) * 2003-08-26 2005-03-17 Nissan Motor Co Ltd Ignition timing control device of internal combustion engine with variable compression ratio mechanism
WO2008153192A1 (en) * 2007-06-13 2008-12-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Variable compression ratio internal combustion engine
JP2010185416A (en) * 2009-02-13 2010-08-26 Nissan Motor Co Ltd Device and method for controlling engine compression ratio
JP2016063642A (en) * 2014-09-18 2016-04-25 日立オートモティブシステムズ株式会社 Electric motor controller

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4535135B2 (en) Start control device
US8402935B2 (en) Engine starting control apparatus
JP2013144946A (en) Internal combustion engine control device
JP2004239175A (en) Control of internal combustion engine when two operation modes different in compression ratio and air fuel ratio are varied
US7753016B2 (en) Control apparatus for internal combustion engine
JP2004156542A (en) Internal combustion engine having variable compression ratio mechanism
JP4845391B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2006037812A (en) Valve characteristic control device for engine
JP4470727B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP3863008B2 (en) Output control device for internal combustion engine
JP5169876B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP3799937B2 (en) Control device for continuously variable transmission
JP4105019B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2007192121A (en) Intake air amount control device for internal combustion engine
JPH0834722B2 (en) Control device for vehicle generator
JP4306586B2 (en) Valve characteristic control device for internal combustion engine
JP2005113772A (en) Knocking avoidance device
JP2009191703A (en) Control device of internal combustion engine
JP3620179B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP7226093B2 (en) Electric VCT controller
JP4110981B2 (en) Intake valve drive control device for internal combustion engine
JP2010031803A (en) Control device of multi-cylinder internal combustion engine
JP5229190B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5041167B2 (en) Engine control device
JP2006266093A (en) Controller of internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20050901

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071115

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20071127

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080617

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081014