JP2007056796A - Internal combustion engine equipped with variable compression ratio mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、隙間容積を変化させることにより圧縮比を変更する内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine that changes a compression ratio by changing a gap volume.
可変圧縮比機構および可変バルブタイミング機構を共に備えた内燃機関が知られている。この内燃機関によれば、気筒内の隙間容積を変化させることにより圧縮比および膨張比を変更し、内燃機関の熱効率を向上させることができる。また、吸気弁の開閉時期を変更することにより見かけ上の行程容積を減少させて、内燃機関の熱効率を向上させることができる。 An internal combustion engine that includes both a variable compression ratio mechanism and a variable valve timing mechanism is known. According to this internal combustion engine, the compression ratio and the expansion ratio can be changed by changing the clearance volume in the cylinder, and the thermal efficiency of the internal combustion engine can be improved. Moreover, the apparent stroke volume can be reduced by changing the opening / closing timing of the intake valve, and the thermal efficiency of the internal combustion engine can be improved.
ここで、見かけ上の行程容積は、ピストンが吸気弁の閉弁位置から上死点までを移動する距離に気筒断面積を乗じた値であり、以下「実行程容積」または「実排気量」と称する。また、見かけ上の圧縮比は、隙間容積と実行程容積とを加えたものを隙間容積で除した値であり、以下「実圧縮比」と称する。さらに、膨張比は、隙間容積と膨張行程での行程容積とを加えたものを隙間容積で除した値である。 Here, the apparent stroke volume is a value obtained by multiplying the distance that the piston moves from the closed position of the intake valve to the top dead center by the cross-sectional area of the cylinder, and is hereinafter referred to as “execution stroke volume” or “actual displacement”. Called. Further, the apparent compression ratio is a value obtained by dividing the sum of the gap volume and the execution volume by the gap volume, and is hereinafter referred to as “actual compression ratio”. Furthermore, the expansion ratio is a value obtained by dividing the sum of the gap volume and the stroke volume in the expansion stroke by the gap volume.
すなわち、実行程容積は可変バルブタイミング機構により吸気弁の閉弁時期を変更することにより変化する。また、実圧縮比は、可変圧縮比機構により圧縮比を変更しても、可変バルブタイミング機構により吸気弁の閉弁時期を変化させても変化する。さらに、膨張比は、可変圧縮比機構により圧縮比を変更することにより変化する。 In other words, the execution volume changes by changing the closing timing of the intake valve by the variable valve timing mechanism. Further, the actual compression ratio changes even if the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism, or the closing timing of the intake valve is changed by the variable valve timing mechanism. Further, the expansion ratio is changed by changing the compression ratio by the variable compression ratio mechanism.
そして、可変圧縮比機構および可変バルブタイミング機構により変更される実行程容積、実圧縮比、および膨張比は、内燃機関の運転状態および熱効率すなわち燃費にも影響を与える。 The execution volume, the actual compression ratio, and the expansion ratio that are changed by the variable compression ratio mechanism and the variable valve timing mechanism also affect the operating state and thermal efficiency of the internal combustion engine, that is, fuel consumption.
ここで、機関回転数および機関負荷に基づいて可変圧縮比機構および可変バルブタイミング機構を制御する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。この従来技術によれば、内燃機関の負荷が増大したときに、まず吸気弁の閉弁時期を早め、その後内燃機関の負荷が更に増大したときに燃焼室の圧縮比を低下させている。
ところで、可変圧縮比機構により圧縮比を高くするときに、吸気脈動の影響やスロットルが急に操作されることにより吸入空気量が急激に増加すると、気筒内の圧力が高くなりノッキング発生のおそれがある。また、可変圧縮比機構により圧縮比を変化させるときと、可変バルブタイミング機構により吸気弁の閉弁時期を変化させるときと、では開始から終了までにかかる時間が異なるため、変化の途中で実圧縮比と吸入空気量とのバランスが崩れてノッキングが発生するおそれもある。 By the way, when the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism, if the amount of intake air suddenly increases due to the influence of intake pulsation or sudden operation of the throttle, the pressure in the cylinder may increase and knocking may occur. is there. In addition, when the compression ratio is changed by the variable compression ratio mechanism and when the intake valve closing timing is changed by the variable valve timing mechanism, the time taken from the start to the end is different. The balance between the ratio and the intake air amount may be lost and knocking may occur.
本発明は上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、異常燃焼の発生を抑制しつつ適正な圧縮比を得る点にある。 The present invention has been made in view of the various problems as described above, and an object thereof is to obtain an appropriate compression ratio while suppressing the occurrence of abnormal combustion in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism. It is in.
上記課題を達成するために本発明による可変圧縮比機構を備えた内燃機関は、以下のことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine provided with a variable compression ratio mechanism according to the present invention is characterized by the following.
すなわち、
気筒内の隙間容積を変化させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
気筒内に吸入される空気の量を調整する吸入空気量制御手段と、
を備え、
前記可変圧縮比機構により圧縮比を上昇させる場合には、前記吸入空気量制御手段による吸入空気量の減少を開始した後に前記可変圧縮比機構による圧縮比の上昇を開始することを特徴とする。
That is,
A variable compression ratio mechanism that changes the compression ratio by changing the gap volume in the cylinder;
Intake air amount control means for adjusting the amount of air sucked into the cylinder;
With
When the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism, the increase of the compression ratio by the variable compression ratio mechanism is started after the reduction of the intake air amount by the intake air amount control means is started.
上記の内燃機関においては、可変圧縮比機構によってピストン行程や燃焼室容積等、内燃機関の圧縮比に関与する要素を変化せしめることで、圧縮比を変更する。また、隙間容積を変更することにより、膨張比も変更される。ここで、隙間容積を小さくするほど、圧縮比および膨張比は高くなり熱効率が上昇する要因となる。但し、圧縮比が高くなりすぎるとノッキングが発生するおそれがある。また、可変圧縮比機構により実圧縮比を高くすると、膨張比も高くなる。 In the internal combustion engine described above, the compression ratio is changed by changing the elements involved in the compression ratio of the internal combustion engine, such as the piston stroke and the combustion chamber volume, by the variable compression ratio mechanism. Further, the expansion ratio is also changed by changing the gap volume. Here, the smaller the gap volume, the higher the compression ratio and the expansion ratio, and the higher the thermal efficiency. However, if the compression ratio becomes too high, knocking may occur. Further, when the actual compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism, the expansion ratio is also increased.
一方、吸入空気量制御手段により吸入空気量が減少されると、隙間容積に対する空気量が減少するため圧縮後の空気の圧力が低くなる。これにより、ノッキングの発生が抑制される。 On the other hand, when the intake air amount is decreased by the intake air amount control means, the air amount with respect to the gap volume decreases, so the pressure of the compressed air becomes low. Thereby, occurrence of knocking is suppressed.
ここで、実圧縮比を高くすると熱効率は上昇するが、あまり高くするとノッキングが発生するため、ノッキングの発生により実圧縮比の上限が決まる。したがって、この上限付近の実圧縮比となるように可変圧縮比機構および吸入空気量を制御すれば熱効率が高くなる。また、上限付近の実圧縮比とすることにより膨張比も高くなるので、この点においても熱効率が高くなる。 Here, when the actual compression ratio is increased, the thermal efficiency is increased. However, when the actual compression ratio is increased too much, knocking occurs. Therefore, if the variable compression ratio mechanism and the intake air amount are controlled so that the actual compression ratio is close to the upper limit, the thermal efficiency is increased. In addition, since the expansion ratio is increased by setting the actual compression ratio near the upper limit, the thermal efficiency is also increased in this respect.
このように、可変圧縮比機構により実圧縮比および膨張比を変化させ、吸入空気量制御手段により吸入空気量を変化させると、内燃機関の熱効率が変化する。そして、実圧縮比および吸入空気量を適切な値とすることにより熱効率が高くなるため、燃費を向上させることができる。 Thus, if the actual compression ratio and the expansion ratio are changed by the variable compression ratio mechanism and the intake air amount is changed by the intake air amount control means, the thermal efficiency of the internal combustion engine changes. And since a thermal efficiency becomes high by making an actual compression ratio and the amount of intake air into an appropriate value, a fuel consumption can be improved.
そして、本発明では、圧縮比を上昇させるときに、まず吸入空気量制御手段により吸入空気量を減少させる。これにより、圧縮後の気筒内の圧力が低下する。その後、可変圧縮比機構により圧縮比を上昇させる。このように、まず圧縮後の気筒内の圧力を低下させることにより、圧縮比を上昇させる途中で吸入空気量が急激に増加したとしても、ノッキングが発生する圧力まで上昇することが抑制される。これにより、ノッキングの発生を抑制することができる。 In the present invention, when the compression ratio is increased, the intake air amount is first decreased by the intake air amount control means. Thereby, the pressure in the cylinder after compression falls. Thereafter, the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism. In this way, by first reducing the pressure in the cylinder after compression, even if the intake air amount suddenly increases during the increase of the compression ratio, it is suppressed from increasing to the pressure at which knocking occurs. Thereby, occurrence of knocking can be suppressed.
なお、本発明では、吸入空気量の減少が完了する前、すなわち吸入空気量の減少の途中で圧縮比の上昇を開始してもよい。また、気筒内の圧力がノックの発生を抑制し得る圧力となるまで吸入空気量が減少した後に、圧縮比の上昇を開始してもよい。さらには、ノックの発生を抑制し得る気筒内圧力となる圧縮比と吸入空気量との関係を予め求めておき、この関係を維持しつつ圧縮比および吸入空気量を変化させてもよい。 In the present invention, the increase in the compression ratio may be started before the reduction of the intake air amount is completed, that is, in the middle of the reduction of the intake air amount. Further, the increase in the compression ratio may be started after the intake air amount has decreased until the pressure in the cylinder reaches a pressure that can suppress the occurrence of knocking. Furthermore, the relationship between the compression ratio, which is the in-cylinder pressure that can suppress the occurrence of knocking, and the intake air amount may be obtained in advance, and the compression ratio and the intake air amount may be changed while maintaining this relationship.
上記課題を達成するために本発明による可変圧縮比機構を備えた内燃機関は、以下のことを特徴としてもよい。すなわち、
気筒内の隙間容積を変化させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
気筒内に吸入される空気の量を調整する吸入空気量制御手段と、
を備え、
前記可変圧縮比機構により圧縮比を低下させる場合には、前記可変圧縮比機構による圧縮比の低下を開始した後に前記吸入空気量制御手段による吸入空気量の増加を開始することを特徴としても良い。また、気筒内の圧力がノックの発生を抑制し得る圧力となるまで圧縮比が低下した後に、吸入空気量の増加を開始してもよい。
In order to achieve the above object, an internal combustion engine provided with a variable compression ratio mechanism according to the present invention may be characterized as follows. That is,
A variable compression ratio mechanism that changes the compression ratio by changing the gap volume in the cylinder;
Intake air amount control means for adjusting the amount of air sucked into the cylinder;
With
When the compression ratio is lowered by the variable compression ratio mechanism, the intake air amount may be increased by the intake air amount control means after the compression ratio is lowered by the variable compression ratio mechanism. . Further, the increase in the intake air amount may be started after the compression ratio is lowered until the pressure in the cylinder becomes a pressure that can suppress the occurrence of knocking.
圧縮比を低下させる場合には、吸入空気量制御手段による吸入空気量の増加と、可変圧縮比機構による圧縮比の低下が行われる。ここで、圧縮比を低下させるときに、まだ圧縮比が高い状態で吸入空気量を増加させると気筒内の圧力が高くなりすぎてノッキングが発生するおそれがある。そこで、吸入空気量を増加させる前にまず圧縮比を低下させて気筒内の圧力を低下させる。その後吸入空気量を増加させることにより、気筒内の圧力が高くなる過ぎることを抑制することができる。これにより、ノッキングの発生を抑制することができる。 When the compression ratio is decreased, the intake air amount is increased by the intake air amount control means, and the compression ratio is decreased by the variable compression ratio mechanism. Here, when reducing the compression ratio, if the intake air amount is increased while the compression ratio is still high, the pressure in the cylinder becomes too high, and knocking may occur. Therefore, before the intake air amount is increased, the compression ratio is first reduced to reduce the pressure in the cylinder. Thereafter, by increasing the intake air amount, it is possible to suppress the pressure in the cylinder from becoming too high. Thereby, occurrence of knocking can be suppressed.
なお、本発明では、圧縮比の低下が完了する前、すなわち圧縮比の低下の途中で吸入空気量の増加を開始してもよい。また、気筒内の圧力がノックの発生を抑制し得る圧力となるまで圧縮比が低下した後に、吸入空気量の増加を開始してもよい。さらには、ノックの発生を抑制し得る気筒内圧力となる圧縮比と吸入空気量との関係を予め求めておき、この関係を維持しつつ圧縮比および吸入空気量を変化させてもよい。 In the present invention, the increase in the intake air amount may be started before the reduction of the compression ratio is completed, that is, in the middle of the reduction of the compression ratio. Further, the increase in the intake air amount may be started after the compression ratio is lowered until the pressure in the cylinder becomes a pressure that can suppress the occurrence of knocking. Furthermore, the relationship between the compression ratio, which is the in-cylinder pressure that can suppress the occurrence of knocking, and the intake air amount may be obtained in advance, and the compression ratio and the intake air amount may be changed while maintaining this relationship.
本発明においては、前記吸入空気量制御手段は、吸気弁のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構からなっていてもよい。 In the present invention, the intake air amount control means may comprise a variable valve timing mechanism that changes the valve timing of the intake valve.
可変バルブタイミング機構は、バルブタイミングの進角および遅角の制御を行う。ここで、吸入空気量は、吸気弁を吸気下死点近傍で閉じるときに最も多くなるため、吸気弁の閉弁時期をそれより早くしても、また遅くしても吸入空気量は少なくなる。例えば、吸気弁が圧縮行程の途中で閉じるように該吸気弁の閉弁時期を遅らせると、気筒内に一旦吸入された空気が、ピストンの上昇と共に吸気通路へ押し出される。そのため、気筒内の空気の量が減少するので、圧縮後の空気の圧力も低くなる。これにより、圧縮比を減少させたときと同じ効果が得られる。すなわち、実行程容積が隙間容積に対して小さくなっている。 The variable valve timing mechanism controls the advance angle and retard angle of the valve timing. Here, since the intake air amount becomes the largest when the intake valve is closed near the bottom dead center of intake, the intake air amount decreases even if the closing timing of the intake valve is made earlier or later. . For example, if the closing timing of the intake valve is delayed so that the intake valve closes in the middle of the compression stroke, the air once sucked into the cylinder is pushed out to the intake passage as the piston rises. Therefore, since the amount of air in the cylinder is reduced, the pressure of the compressed air is also reduced. As a result, the same effect as when the compression ratio is decreased can be obtained. That is, the execution volume is smaller than the gap volume.
ここで、内燃機関の低負荷運転領域では、吸気弁の閉じ時期を遅らせると実排気量が小さくなることにより平均有効圧が高くなるので熱効率が上昇する要因となる。しかし、吸気弁の閉じ時期を遅らせることにより、実圧縮比が小さくなる点で熱効率が低下する要因となる。 Here, in the low-load operation region of the internal combustion engine, if the closing timing of the intake valve is delayed, the actual effective displacement becomes smaller and the average effective pressure becomes higher, which increases the thermal efficiency. However, delaying the closing timing of the intake valve causes a decrease in thermal efficiency in that the actual compression ratio is reduced.
そして、実圧縮比を高くすると熱効率は上昇するが、ノッキングの発生により圧縮比の上限が決まる。したがって、この上限付近の実圧縮比となるように可変圧縮比機構および可変バルブタイミング機構を制御すれば熱効率が高くなる。また、上限付近の実圧縮比とすることにより膨張比を非常に高くすることができるので、この点においても熱効率が高くなる。 When the actual compression ratio is increased, the thermal efficiency increases, but the upper limit of the compression ratio is determined by the occurrence of knocking. Therefore, if the variable compression ratio mechanism and the variable valve timing mechanism are controlled so that the actual compression ratio is near the upper limit, the thermal efficiency is increased. Further, since the expansion ratio can be made extremely high by setting the actual compression ratio in the vicinity of the upper limit, the thermal efficiency is also increased in this respect.
一方、実排気量はそのときの運転状態に応じた最適値が存在し、これより大きくても小さくても熱効率は低下する。したがって、実排気量が最適値となるように、可変バルブタイミング機構を制御すれば熱効率が高くなる。 On the other hand, the actual displacement has an optimum value according to the operation state at that time, and the thermal efficiency is lowered even if it is larger or smaller than this. Therefore, if the variable valve timing mechanism is controlled so that the actual displacement becomes an optimum value, the thermal efficiency becomes high.
このように、可変圧縮比機構により実圧縮比および膨張比を変化させ、可変バルブタイミング機構により実圧縮比および実排気量を変化させると、内燃機関の熱効率が変化する
。そして、実圧縮比および実排気量を適切な値とすることにより熱効率が高くなり燃費を向上させることができる。
As described above, when the actual compression ratio and the expansion ratio are changed by the variable compression ratio mechanism, and the actual compression ratio and the actual displacement are changed by the variable valve timing mechanism, the thermal efficiency of the internal combustion engine changes. Then, by setting the actual compression ratio and the actual displacement to appropriate values, the thermal efficiency is increased and the fuel consumption can be improved.
本発明に係る可変圧縮比機構を備えた内燃機関によれば、異常燃焼の発生を抑制しつつ適正な圧縮比を得ることができるので、燃費の向上を図ることができる。 According to the internal combustion engine provided with the variable compression ratio mechanism according to the present invention, it is possible to obtain an appropriate compression ratio while suppressing the occurrence of abnormal combustion, so that fuel efficiency can be improved.
本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。 Specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関(以下、単に「内燃機関」という)1の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、内燃機関1を 簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a variable compression ratio internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “internal combustion engine”) 1 in which the compression ratio is variable. In this embodiment, in order to display the internal combustion engine 1 in a concise manner, some components are not shown.
内燃機関1は、4つのシリンダ2を有するガソリンエンジンである。 The internal combustion engine 1 is a gasoline engine having four cylinders 2.
内燃機関1は、シリンダヘッド3、シリンダブロック4、およびクランクケース5を備えて構成されている。そして、各シリンダ2には、夫々ピストン6が備えられている。
The internal combustion engine 1 includes a
そして、本実施例による内燃機関1は、例えば、特開2003−206771号公報に記載されているような、クランクケース5に対してシリンダブロック4をシリンダ軸方向(以下、上下方向ともいう。)へ進退自在に取り付けるとともに両者の連結部に二重偏心軸を設け、該二重偏心軸を揺動回転させることによりシリンダブロック4を進退駆動させる可変圧縮比機構20を備えている。
In the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-206871, the
この可変圧縮比機構20によれば、シリンダブロック4と共にシリンダヘッド3を、シリンダ2の軸線方向にクランクケース5に対して相対移動させる。これによって、シリンダブロック4、シリンダヘッド3およびピストン6によって構成される燃焼室の容積が変更される。その結果、内燃機関1の圧縮比が可変制御される。例えば、シリンダブロック4がクランクケース5から遠ざかる方向に相対移動されると、燃焼室容積が増えて圧縮比が低下する。
According to the variable
また、内燃機関1においては、吸気弁7の開閉動作は吸気側カムシャフト8によって行われる。吸気側カムシャフト8には吸気側プーリ9が取り付けられている。更に、吸気側カムシャフト8と吸気側プーリ9との相対的な回転位相を変更可能とする可変バルブタイミング機構(以下、「VVT」という)10が設けられている。このVVT10は、ECU90からの指令に従って吸気側カムシャフト8と吸気側プーリ9との相対的な回転位相を制御する。
In the internal combustion engine 1, the intake valve 7 is opened and closed by the
そして、吸気側プーリ9の回転駆動は、クランクシャフト11の駆動力によって行われる。これにより吸気側カムシャフト8が回転駆動されて、吸気弁7の開閉動作が行われる。
Then, the rotational drive of the intake pulley 9 is performed by the driving force of the
また、内燃機関1には、吸気管30が接続されており、該吸気管30の途中にはスロットル31が取り付けられている。
An
ここで、内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU90が併設されている。このECU90は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。
Here, the internal combustion engine 1 is provided with an
ここで、クランクポジションセンサ91がECU90と電気的に接続されており、ECU90は内燃機関1の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関1の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関1が搭載されている車両の車両速度等を算出する。また、アクセル開度センサ92がECU90と電気的に接続されており、ECU90はアクセル開度に応じた信号を受け取り、この信号に応じて内燃機関1に要求される機関負荷等を算出する。
Here, the crank
更に、可変圧縮比機構20を構成するモータがECU90と電気的に接続されている。そして、ECU90からの指令によりモータが駆動されて、可変圧縮比機構20による内燃機関1の圧縮比の変更が行われる。
Further, a motor that constitutes the variable
ここで、本実施例においては、内燃機関1の低負荷運転領域で、VVT10により吸気弁7の閉弁時期を遅らせ、さらに可変圧縮比機構20により圧縮比を高くさせる。可変圧縮比機構20は、VVT10により吸気弁7の閉弁時期を遅らせなければノッキングが発生するおそれのある実圧縮比となるように制御される。すなわち、シリンダブロック4とクランクケース5との相対距離を短くする方向にシリンダブロック4が移動される。また、VVT10は、吸気弁7の閉弁時期を遅らせて実圧縮比を低下させる。そして、最終的には、ノッキングの発生するおそれのない実圧縮比となるようにVVT10により吸気弁7の閉弁時期が設定される。
In this embodiment, in the low load operation region of the internal combustion engine 1, the closing timing of the intake valve 7 is delayed by the
このようにすることで、低負荷運転領域においてノッキングが発生しない範囲内で実圧縮比を高く設定することができ、且つ膨張比を非常に高くすることができる。その結果、熱効率を向上させることができる。一方、高負荷運転領域においては、実圧縮比および膨張比を低下させることによりシリンダ2内への流入空気量を増加させることができ、出力を向上させることができる。 By doing so, the actual compression ratio can be set high within a range where knocking does not occur in the low load operation region, and the expansion ratio can be made very high. As a result, thermal efficiency can be improved. On the other hand, in the high load operation region, the amount of air flowing into the cylinder 2 can be increased by reducing the actual compression ratio and the expansion ratio, and the output can be improved.
そして、本実施例においては、高負荷運転状態から低負荷運転状態へと移行する際に、内燃機関1の圧縮比が上昇される。この際に、まずVVT10により吸気弁7の閉弁時期を遅らせる。そして、その後に可変圧縮比機構20により実圧縮比を上昇させる。
In this embodiment, the compression ratio of the internal combustion engine 1 is increased when shifting from the high load operation state to the low load operation state. At this time, first, the closing timing of the intake valve 7 is delayed by the
最初にVVT10を作動させることにより、シリンダ2内の圧力が低下する。そのため、スロットル31の急な操作等により突発的な吸入空気量の増加が起きても、シリンダ2内の圧力が過剰に上昇することが抑制される。これにより、ノッキングの発生を抑制することができる。
By first operating the
図2は、内燃機関の要求負荷が高負荷から低負荷に移項するときの、スロットル31の開度、VVT10の制御量、および可変圧縮比機構20の制御量の推移を示したタイムチャートである。上段はスロットル開度、中段は吸気弁7の閉弁時期すなわちVVT10による遅角量、下段は可変圧縮比機構20により設定される圧縮比(図2中では機械圧縮比と称している。)を夫々示している。
FIG. 2 is a time chart showing transitions of the opening degree of the
Aで示される時間において低負荷要求があり、Bで示される時間においてVVT10が作動を開始し、Cで示される時間において可変圧縮比機構20が作動を開始している。このように、内燃機関1の要求負荷が低下を始めた後に、VVT10の遅角量が大きくなり始め、さらにその後に可変圧縮比機構20による圧縮比の上昇が開始されている。すなわち、吸気弁7の遅角量が増加されることにより吸入空気量が減少されてから、可変圧縮比機構20による圧縮比の増加が行われる。
There is a low load demand at the time indicated by A, the
次に、本実施例によるVVT10および可変圧縮比機構20の制御フローについて説明
する。
Next, the control flow of the
図3は、内燃機関が高負荷運転状態から低負荷運転状態へと移行する際のVVT10および可変圧縮比機構の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing a control flow of the
ステップS101では、低負荷要求があるか否か判定される。すなわち、実圧縮比が上昇される状態となっているか否か判定される。本ステップでは、アクセル開度センサ92により得られるアクセルの踏み込み量が小さくなる側に変化した場合に低負荷要求があると判定される。
In step S101, it is determined whether there is a low load request. That is, it is determined whether or not the actual compression ratio is increased. In this step, it is determined that there is a low load request when the accelerator depression amount obtained by the
ステップS101で肯定判定がなされた場合にはステップS102へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。 If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102. On the other hand, if a negative determination is made, this routine is temporarily terminated.
ステップS102では、VVT10により吸気弁7の閉弁時期を変化させる量、および可変圧縮比機構20によりシリンダブロック4を移動させる量が決定される。すなわち、VVT10および可変圧縮比機構20の制御量が決定される。
In step S102, the amount by which the valve closing timing of the intake valve 7 is changed by the
例えば、スロットル31の開度と、吸気弁7の閉弁時期と、可変圧縮比機構20により設定される圧縮比と、の関係を予め実験等により求めてマップ化し記憶させておく。そして、現時点でのスロットル31の開度に対応した吸気弁7の閉弁時期と、変更前のスロットル31の開度に対応した吸気弁7の閉弁時期と、から吸気弁7の閉弁時期の変化量を算出する。この変化量を得るためにVVT10が作動する量が制御量として決定される。可変圧縮比機構20の制御量も同様にして決定される。
For example, the relationship between the opening degree of the
ステップS103では、VVT10の制御が開始される。すなわち、吸気弁7の閉弁時期の遅角が開始される。
In step S103, control of the
ステップS104では、可変圧縮比機構20の制御が開始される。すなわち、シリンダブロック4がクランクケース5側に移動される。VVT10の制御が開始されてから可変圧縮比機構20の制御が開始されるまでの時間は、これらの制御値と対応した値として予め実験等により求めてECU90に記憶させておく。
In step S104, control of the variable
このようにして、内燃機関1が高負荷運転状態から低負荷運転状態へ移行する際に、吸気弁7の閉弁時期の遅角がまず開始されるので、吸入空気量が一旦減少される。すなわち気筒内の圧力を一旦減少させた後に可変圧縮比機構20により圧縮比を上昇させているので、スロットル31の急な操作等があったとしても圧力が過剰に上昇することを抑制することができ、以てノッキングの発生を抑制することができる。
In this manner, when the internal combustion engine 1 shifts from the high load operation state to the low load operation state, the delay of the closing timing of the intake valve 7 is first started, so the intake air amount is temporarily reduced. That is, since the compression ratio is increased by the variable
本実施例においては、内燃機関1が低負荷運転状態から高負荷運転状態へと移行する際のVVT10および可変圧縮比機構20の制御について説明する。
In the present embodiment, control of the
本実施例においては、内燃機関1が低負荷運転状態から高負荷運転状態へと移行する際に、内燃機関1の圧縮比が低下される。この際に、まず可変圧縮比機構20により実圧縮比を低下させる。そして、その後にVVT10により吸気弁7の閉弁時期を進め、吸入空気量を増加させる。
In this embodiment, when the internal combustion engine 1 shifts from the low load operation state to the high load operation state, the compression ratio of the internal combustion engine 1 is lowered. At this time, the actual compression ratio is first lowered by the variable
最初に可変圧縮比機構20を作動させることにより、圧縮比が低下する。そのため、スロットル31の急な操作等により突発的な吸入空気量の増加が起きても、シリンダ2内の
圧力が過剰に上昇することが抑制される。これによりノッキングの発生を抑制することができる。
By operating the variable
図4は、内燃機関が低負荷運転状態から高負荷運転状態へと移行する際のVVT10および可変圧縮比機構の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。図3と同じ処理が行われるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
FIG. 4 is a flowchart showing a control flow of the
ステップS201では、高負荷要求があるか否か判定される。すなわち、実圧縮比が低下される状態となっているか否か判定される。本ステップでは、アクセル開度センサ92により得られるアクセルの踏み込み量が大きくなる側に変化した場合に高負荷要求があると判定される。
In step S201, it is determined whether there is a high load request. That is, it is determined whether or not the actual compression ratio is in a reduced state. In this step, it is determined that there is a high load request when the accelerator depression amount obtained by the
ステップS201で肯定判定がなされた場合にはステップS102へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。 If an affirmative determination is made in step S201, the process proceeds to step S102. On the other hand, if a negative determination is made, this routine is temporarily terminated.
ステップS202では、可変圧縮比機構20の制御が開始される。すなわち、シリンダブロック4がクランクケース5から離れる方向に移動される。
In step S202, control of the variable
ステップS203では、VVT10の制御が開始される。すなわち、吸気弁7の閉弁時期の進角が開始される。可変圧縮比機構20の制御が開始されてからVVT10の制御が開始されるまでの時間は、これらの制御値と対応した値として予め実験等により求めてECU90に記憶させておく。
In step S203, control of the
このようにして、内燃機関1が低負荷運転状態から高負荷運転状態へ移行する際に、可変圧縮比機構20による圧縮比の低下がまず開始されるので、気筒内の圧力が一旦低下される。その後にVVT10により吸入空気量を増加させているので、スロットル31の急な操作等があったとしても圧力が過剰に上昇することを抑制することができ、以てノッキングの発生を抑制することができる。
In this way, when the internal combustion engine 1 shifts from the low load operation state to the high load operation state, the compression ratio reduction by the variable
1 内燃機関
2 シリンダ
3 シリンダヘッド
4 シリンダブロック
5 クランクケース
6 ピストン
7 吸気弁
8 吸気側カムシャフト
9 吸気側プーリ
10 可変バルブタイミング機構
11 クランクシャフト
20 可変圧縮比機構
30 吸気管
31 スロットル
90 ECU
91 クランクポジションセンサ
92 アクセル開度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2
91
Claims (3)
気筒内に吸入される空気の量を調整する吸入空気量制御手段と、
を備え、
前記可変圧縮比機構により圧縮比を上昇させる場合には、前記吸入空気量制御手段による吸入空気量の減少を開始した後に前記可変圧縮比機構による圧縮比の上昇を開始することを特徴とする可変圧縮比機構を備えた内燃機関。 A variable compression ratio mechanism that changes the compression ratio by changing the gap volume in the cylinder;
Intake air amount control means for adjusting the amount of air sucked into the cylinder;
With
When the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism, the variable compression ratio mechanism starts increasing the compression ratio after the intake air amount control means starts decreasing the intake air amount. An internal combustion engine equipped with a compression ratio mechanism.
気筒内に吸入される空気の量を調整する吸入空気量制御手段と、
を備え、
前記可変圧縮比機構により圧縮比を低下させる場合には、前記可変圧縮比機構による圧縮比の低下を開始した後に前記吸入空気量制御手段による吸入空気量の増加を開始することを特徴とする可変圧縮比機構を備えた内燃機関。 A variable compression ratio mechanism that changes the compression ratio by changing the gap volume in the cylinder;
Intake air amount control means for adjusting the amount of air sucked into the cylinder;
With
When the compression ratio is lowered by the variable compression ratio mechanism, the intake air amount is increased by the intake air amount control means after the compression ratio is lowered by the variable compression ratio mechanism. An internal combustion engine equipped with a compression ratio mechanism.
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