JP2007291930A - Internal combustion engine and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ピストンモーションを変更可能ないわゆるマルチリンクを備えた内燃機関及びその制御方法に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine having a so-called multilink capable of changing piston motion and a control method thereof.
特許文献1においては、シリンダ軸線に対してオフセット量が変化するガイド部に案内されるスライダに、一端がピストンに接続された第1コネクティングロッドの他端を接続し、一端が第1コネクティングロッドに接続された第2コネクティングロッドの他端をクランクシャフトに接続し、スライダに接続された第1コネクティングロッドの他端位置を変化させることで、ピストンの上死点及び下死点の位置を変化させて機関の圧縮比を変化させている内燃機関が開示されている。また、この特許文献1においては、エンジン回転数と負荷に応じてガイド部材の固定位置を予め決められた位置に移動させることで気筒休止を行う技術についても開示されている。
In
一般的な予混合火花点火内燃機関の場合、軸トルク制御、すなわち当該内燃機関で発生させるトルクの制御を行うためには、吸気量(スロットル開度、バルブリフト量、点火時期)や燃焼(燃料噴射量)で調節していた。
しかしながら、特許文献1に開示されるような従来の内燃機関においては、特にピストンとクランクシャフトとの間に配置されるリンク機構が、部材の磨耗や熱膨張による部材の寸法変化や変形に対応できる構成となっていないため、気筒休止時にピストンが動くことによる軸トルク変動や摩擦損失が発生する可能性がある。そして、軸トルクを正確に把握することが困難な構成となっているため、変速要求や、エンジンブレーキ要求などが発生した場合、軸トルクの変化に対応できずに制御できなくなる虞がある。
However, in the conventional internal combustion engine as disclosed in
そこで、本発明は、シリンダ内を往復動するピストンを複数のリンクを介してクランクシャフトに連結するマルチリンク機構を備えた内燃機関において、前記マルチリンク機構は、一端がピストンに回転可能に連結されたアッパリンクと、該アッパリンクの他端が回転可能に連結されると共に、前記クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられたロアリンクと、一端が前記ロアリンクに回転可能に連結された揺動リンクと、該揺動リンク他端が回転可能に連結され、前記揺動リンク他端の位置を揺動可能に支持する他端位置揺動手段と、を有し、前記揺動リンク他端の位置を前記他端位置揺動手段にて揺動させることでピストンモーションを変更可能な内燃機関であって、前記揺動リンク他端に作用する他端位置作用応力、前記揺動リンク他端の位置及びピストンクランク角に応じて、内燃機関で発生している内燃機関トルクを推定するトルク推定手段を有することを特徴としている。 Therefore, the present invention provides an internal combustion engine having a multi-link mechanism that connects a piston that reciprocates in a cylinder to a crankshaft via a plurality of links, and the multi-link mechanism has one end rotatably connected to the piston. An upper link, the other end of the upper link being rotatably connected, and a lower link rotatably attached to the crank pin of the crankshaft, and a rocker having one end rotatably connected to the lower link. The other end of the swing link is rotatably connected to the other end of the swing link and rotatably supports the position of the other end of the swing link. The other end position swinging means is used to change the piston motion, and the other end position acting stress acting on the other end of the swing link Depending on the position and the piston crank angle of the swing link and the other end, it is characterized by having a torque estimating means for estimating an internal combustion engine torque generated in the internal combustion engine.
本発明によれば、内燃機関トルクを推定する際に、クランクシャフトに連係する揺動リンクの状態から内燃機関トルクを推定しているので、精度良く内燃機関トルクを推定することができる。 According to the present invention, when estimating the internal combustion engine torque, the internal combustion engine torque is estimated from the state of the swing link linked to the crankshaft. Therefore, the internal combustion engine torque can be estimated with high accuracy.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1、図2は、本発明が適用される内燃機関の一例を模式的に示した説明図である。 1 and 2 are explanatory views schematically showing an example of an internal combustion engine to which the present invention is applied.
内燃機関は、吸気管側の吸気流れを開閉する吸気弁1と、排気管側の排気流れを開閉する排気バルブ2と、シリンダ内を往復動し、筒内の爆発力をリンクに伝えるピストン3と、変速機またはクラッチの動力伝達軸に燃焼動力を伝えるクランクシャフト9とを有している。
The internal combustion engine includes an
ピストン3とクランクシャフト9とは、複数のリンクを備えた複リンク式のピストンクランク機構であるマルチリンク機構20を介して連係されている。
The
マルチリンク機構20は、一端がピストン3に回転自在に連結されたアッパリンクとしてリンク4と、一端がリンク4の他端に回転自在に連結され、他端がクランクシャフト9のクランクピン9aに回転自在に連結されたリンク5と、一端がリンク4の他端に回転自在に連結されたリンク6と、一端がクランクピン9aにリンク5の他端と伴に回転自在に連結され、他端がリンク6の他端に回転自在に連結されたリンク7と、一端がリンク7及びリンク6の他端に回転自在に連結された揺動リンクとしてのリンク8と、リンク8の他端に回転自在に連結され、リンク8の他端位置を変更可能(変更可能)に支持する他端位置揺動手段としてのアクチュエータ10と、によって構成されている。
The
ここで、リンク5,リンク6及びリンク7は、それぞれの両端が相互に連結されており、リンク5,リンク6及びリンク7によって構成される三角形の形状はピストン3の往復運動に関わらず常に一定である。つまり、リンク5,リンク6及びリンク7は機能上単一のリンクと見なすことができる。ここで、リンク5,リンク6及びリンク7に相当する(置き換わる)リンクを便宜上ロアリンクと定義する。このロアリンクを用いてマルチリンク機構20について換言すれば、マルチリンク機構20は、一端がピストン3に回転可能に連結されたリンク4と、リンク4の他端が回転可能に連結されると共に、クランクシャフト9のクランクピン9aに回転可能に取り付けられたロアリンクと、一端がロアリンクに回転可能に連結されたリンク8と、リンク8の他端が回転可能に連結され、リンク8の他端位置を揺動可能に支持する他端位置揺動手段としてのアクチュエータ10と、を有し、リンク8の他端位置をアクチュエータ10にて揺動させることでピストンモーションが変更可能となるように構成されている。
Here, both ends of the
そして、内燃機関は、燃焼動力による軸トルク変動、すなわち内燃機関で発生する内燃機関トルクを平滑化するフライホイール11と、吸入される混合気に火花着火させて爆発力を得る点火装置12とを具備している。
The internal combustion engine includes a
APO(アクセルペダル開度)に応じてスロットル開度(図示せぬスロットル弁の開度)が変化すると、スロットル開度に応じた吸気流量となる。吸気流量に応じて燃料噴射量が規定され、所望の空気と燃料の混合比となる。吸気バルブ1が開となるとピストンストロークに応じた混合気がシリンダ内に充填される。
When the throttle opening (opening of a throttle valve (not shown)) changes according to APO (accelerator pedal opening), the intake flow rate according to the throttle opening is obtained. The fuel injection amount is defined according to the intake flow rate, and a desired air / fuel mixing ratio is obtained. When the
混合気は非圧縮性流体であるためピストンストロークに対する充填量は必ずしも比例関係とはならない。特に高回転又はピストンスピードが速い場合は、混合気の慣性による影響を受けるため吸気バルブ1の操作は混合気の慣性に応じたものとすることが好ましい。充填された混合気は圧縮行程で後半のピストン3の位置がTDC(上死点)付近で、点火プラグ12によって混合気を着火し燃焼させる。
Since the air-fuel mixture is an incompressible fluid, the filling amount with respect to the piston stroke is not necessarily proportional. In particular, when the rotation speed is high or the piston speed is fast, the operation of the
燃焼速度に合わせて筒内圧と作動ガス温度が上昇し、筒内圧と作動ガス温度を適切に制御することで高効率な内燃機関となる。つまり、図1及び図2に示す内燃機関は、筒内圧と作動ガス温度をピストンモーションで制御できる機構例を示している。作動ガスの膨張エネルギはリンク4、リンク5、リンク6、リンク7、リンク8によりクランクシャフト9に伝達する。クランクシャフト9に伝達する膨張エネルギは、アクチュエータ10の操作量によって変化する。
The in-cylinder pressure and the working gas temperature increase in accordance with the combustion speed, and a highly efficient internal combustion engine is obtained by appropriately controlling the in-cylinder pressure and the working gas temperature. That is, the internal combustion engine shown in FIGS. 1 and 2 shows a mechanism example that can control the in-cylinder pressure and the working gas temperature by the piston motion. The expansion energy of the working gas is transmitted to the crankshaft 9 by the
膨張行程が終了すると排気行程に移行する。排気行程初期のピストン位置がTDC付近、もしくは膨張行程後半のピストン位置がBDC(下死点)付近で排気バルブ2を開とすることで作動ガスを排気する。
When the expansion stroke ends, the process proceeds to the exhaust stroke. The working gas is exhausted by opening the
膨張行程後半のピストン位置がBDC付近で排気バルブ2を開とするのは、高回転で掃気効果が向上するためである。排気バルブ2が開となる時期は内燃機関の回転数又はピストン速度で変更することが好ましく、EGR率や燃焼状態によって変更することでより内燃機関の効率が向上する。
The reason that the
排気行程後半のTDC付近又は吸気行程初期のTDC付近で排気バルブ2が閉じる。つまり、本実施形態の内燃機関は、以上の吸気、圧縮、膨張、排気が繰り替えされて動力を発生する4サイクル内燃機関である。本発明はこのクランクシャフト9に伝達する膨張エネルギをアクチュエータ10を制御することにより、軸トルク制御を可能としている。すなわち、マルチリンク機構20の揺動リンクに相当するリンク8の他端位置を揺動させることで、内燃機関で発生する内燃機関トルクを可変制御としている。
The
図3に本発明を適用する図1の内燃機関におけるピストンモーションを示す。図3における特性線L1は図1のアクチュエータ10が、ピストン3の変化方向と同方向のリンク支持位置端とした場合、すなわちリンク8の他端位置が図1における最も下方に位置する場合のピストンモーションである。特性線L2は図1のアクチュエータ10がピストン3の変化方向と逆方向のリンク支持位置端とした場合、すなわちリンク8の他端位置が図1における最も上方に位置する場合のピストンモーションである。L1とL2に挟まれた領域がアクチュエータ10を操作することで得られるピストンモーションとなる。
FIG. 3 shows piston motion in the internal combustion engine of FIG. 1 to which the present invention is applied. The characteristic line L1 in FIG. 3 indicates the piston when the
図4に示すのは図3の破線L3のピストンモーションとなる気筒休止を実施する場合の支持位置であるアクチュエータ10の変位を示したものである。図4に示すように、気筒休止の際には、ピストン3のシリンダ内での動き(往復動)が停止する。このときクランクシャフト9は一定回転速度である。
FIG. 4 shows the displacement of the
図5に本発明に係る内燃機関の制御ブロック図を示す。 FIG. 5 shows a control block diagram of the internal combustion engine according to the present invention.
内燃機関であるブロック(以下単に、Bと記す)101は、APOに応じてスロットル開度を変化させると共に、スロットル開度に応じてシリンダ内に吸入される混合気の量を増減させ、シリンダ内に充填された混合気の燃焼を行う。この内燃機関(B101)は、上述したようにマルチリンク機構20のリンク8の他端位置を変更することでピストンモーションが変化するものである。
A block (hereinafter simply referred to as B) 101 that is an internal combustion engine changes the throttle opening according to APO, and increases or decreases the amount of air-fuel mixture sucked into the cylinder according to the throttle opening. The air-fuel mixture filled in is burned. In the internal combustion engine (B101), the piston motion is changed by changing the position of the other end of the
B102は、内燃機関で発生しているトルクを推定するトルク推定手段としての軸トルク推定装置である。軸トルク推定装置は、リンク8の他端に作用する他端位置作用応力、リンク8他端の位置及びピストンクランク角に応じて、軸トルクすなわち内燃機関で発生している内燃機関トルクを推定する。
B102 is a shaft torque estimating device as torque estimating means for estimating the torque generated in the internal combustion engine. The shaft torque estimation device estimates the shaft torque, that is, the internal combustion engine torque generated in the internal combustion engine, according to the other end position acting stress acting on the other end of the
B106は、APOと車速とクランク角から気筒休止判定を行う気筒休止判定手段である気筒休止判定装置であり、B105は、APOと車速からエンジンブレーキ要求を判定するエンジンブレーキ要求判定手段であるエンジンブレーキ要求判定装置である。またB104は、APOと車速から変速要求を判定する変速要求判定手段である変速要求判定装置である。 B106 is a cylinder deactivation determination device that is a cylinder deactivation determination unit that performs cylinder deactivation determination from APO, vehicle speed, and crank angle, and B105 is an engine brake that is an engine brake request determination unit that determines engine brake request from APO and vehicle speed. It is a request determination device. B104 is a shift request determination device which is a shift request determination means for determining a shift request from the APO and the vehicle speed.
B103は、他端位置制御手段である他端位置制御装置である。他端位置制御装置(B103)は、内燃機関回転数、ピストン位置、車速及びAPOのそれぞれの値と、気筒休止判定装置(B106)からの気筒休止判定、エンジンブレーキ要求判定装置(B105)からのエンジンブレーキ要求判定及び変速要求判定装置(B104)からの変速要求判定の各判定結果とを用いて、アクチュエータ10に相当するB107に制御指令値を出力する。他端位置制御装置(B103)から出力される制御指令値は、アクチュエータ10によるリンク8他端の支持応力(アクチュエータトルク)、換言すればリンク8の他端に作用する他端位置作用応力である。リンク8の他端は、この他端位置作用応力により支持されると共に、この他端位置作用応力に基づいて支持位置が変更される。
B103 is the other end position control device which is the other end position control means. The other end position control device (B103) includes values of the internal combustion engine speed, piston position, vehicle speed, and APO, cylinder deactivation determination from the cylinder deactivation determination device (B106), and engine brake request determination device (B105). The control command value is output to B107 corresponding to the
具体的に説明すると、APOが変化し、気筒内に充填される混合気量が変化すると内燃機関(B101)に発生する動力が変化する。マルチリンク機構20に配置されたアクチュエータ10は、所望のピストンモーションを実現するためにリンク8の他端位置を変更する。
More specifically, when APO changes and the amount of air-fuel mixture charged in the cylinder changes, the power generated in the internal combustion engine (B101) changes. The
尚、軸トルク推定装置(B102)、他端位置制御装置(B103)、変速要求判定装置(B104)、エンジンブレーキ要求判定装置(B105)及び気筒休止判定装置(B106)は、それぞれ実質的にはソフトウエア的なものであり、内燃機関の運転を制御する図示せぬECM(エンジンコントロールモジュール)に包含されるものである。また、このECMには、アクセルペダル開度を検出するアクセル開度センサ(図示せず)の検出信号、クランク角を検出するクランク角センサ(図示せず)の検出信号、車両速度を検出する車速センサ(図示せず)の検出信号、ピストン位置を検出するピストン位置検出センサ(図示せず)の検出信号等が入力されている。 The shaft torque estimation device (B102), the other end position control device (B103), the shift request determination device (B104), the engine brake request determination device (B105), and the cylinder deactivation determination device (B106) are substantially each of them. The software is included in an ECM (engine control module) (not shown) that controls the operation of the internal combustion engine. The ECM includes a detection signal of an accelerator opening sensor (not shown) for detecting an accelerator pedal opening, a detection signal of a crank angle sensor (not shown) for detecting a crank angle, and a vehicle speed for detecting a vehicle speed. A detection signal of a sensor (not shown), a detection signal of a piston position detection sensor (not shown) for detecting the piston position, and the like are input.
ピストン3に生じる筒内圧とピストンクランク角に応じた力がリンク8の他端に発生し、アクチュエータ10がリンク8の他端支持位置を保持すためにトルクを発生させる。リンク8他端の支持位置を保持するために発生させる他端位置作用応力としてのアクチュエータトルク、リンク8他端の支持位置、クランク角によって決定されるピストン位置、クランク角と内燃機関の回転数、とから軸トルク推定装置(B102)が内燃機関(B101)で発生する軸トルクを推定し、推定軸トルク(軸トルク推定値)を出力する。
A force corresponding to the in-cylinder pressure generated in the
APOと車速の変化に応じて気筒休止判定装置(B106)で気筒休止判定が実行され、気筒休止判定の結果が出力される。同様にAPOと車速に応じてエンジンブレーキ要求判定装置(B105)でエンジンブレーキ要求判定が実行され、判定結果が出力される。また、APOと車速の変化に応じて変速要求判定装置(B104)で変速要求判定が実行され、判定結果が出力される。 The cylinder deactivation determination device (B106) executes cylinder deactivation determination according to the change in APO and vehicle speed, and the result of cylinder deactivation determination is output. Similarly, engine brake request determination is executed by the engine brake request determination device (B105) according to the APO and the vehicle speed, and the determination result is output. Further, a shift request determination is executed by the shift request determination device (B104) according to changes in APO and vehicle speed, and a determination result is output.
そして、気筒休止判定、エンジンブレーキ要求判定及び変速要求判定が、他端位置制御装置(B103)に入力され、他端位置制御装置(B103)内でアクチュエータ10に発生させる他端位置作用応力を演算し、制御指令値として出力する。
The cylinder deactivation determination, engine brake request determination, and shift request determination are input to the other end position control device (B103), and the other end position acting stress generated by the
アクチュエータ10は、制御指令値に応じた他端位置作用応力を発生するように動作する。アクチュエータ10は、具体的には、電動機や油圧アクチュエータであり、電動機のトルクや油圧アクチュエータの油圧からリンク8他端の他端位置作用応力を換算する。その換算は、電動機の場合は、電動機とリンク8他端との間の減速比を用いて他端位置作用応力を算出する。油圧アクチュエータが油圧モータである場合は、同様に油圧モータとリンク8他端との間の減速比を用いて他端位置作用応力を算出する。油圧アクチュエータが油圧シリンダである場合は、油圧シリンダとリンク8他端との間のレバー比から他端位置作用応力を算出する。尚、本実施形態におけるアクチュエータ10は、電動機をその駆動源とするものとする。
The
図6にアクチュエータ10の一例を示す。アクチュエータ10は、リンク6とリンク7の接合点に回転自在に接合されるリンク8の他端である回転自在部分に回転可能に接合されたラック13と、ラック13を直動させるピニオン14と、ピニオン14に接合されたモータ(図示せず)と、モータへ電流と位置によるフィードバックループを作るアクチュエータドライバ15と、によって構成される。ラック13を直動させることによって、ラック13に接合しているリンク8の他端も直動することになる。他端位置制御装置(B103)で決定された制御指令値としての支持トルクがアクチュエータドライバ15に入力される。アクチュエータドライバ15は支持トルクとなる電流をモータに加える。電流に基づいたトルクで変化するモータロータの変化角度を検出し、アクチュエータドライバ15にフィードバックする。この一連の電流制御は交流モータのベクトル制御とすることが一般的である。アクチュエータトルク(モータトルク)と制御指令値の関係はモータとピニオン14間に減速機を設ける場合は次式(1)となる。
FIG. 6 shows an example of the
ここで、ACT_Trはアクチュエータトルク[Nm]、T_Trは制御指令値としての支持トルク[Nm]、ACT_Grは減速機ギア比である。 Here, ACT_Tr is the actuator torque [Nm], T_Tr is the support torque [Nm] as the control command value, and ACT_Gr is the reduction gear ratio.
ギア比ACT_Grを大きくし、アクチュエータトルクを小さくする構成とすることでアクチュエータ10の小型化は可能であるが、歯車の伝達効率、サイズ、重量を考慮して設計することがアクチュエータ全体での車両搭載性が向上する。
The
図7に軸トルク推定装置(B102)の制御ブロックを示す。軸トルク推定装置(B102)は、アクチュエータトルク、ピストンクランク角又はピストンクランク角およびアクチュエータ位置からアクチュエータトルクを軸トルクに換算する軸トルク換算部(B201)と、換算した軸トルクに対して内燃機関の回転数から推定した摩擦損失で補正する摩擦損失補正部(B202)とで構成される。 FIG. 7 shows a control block of the shaft torque estimating device (B102). The shaft torque estimation device (B102) includes an actuator torque, a piston crank angle or a piston crank angle, and an axis torque conversion unit (B201) that converts the actuator torque into an axis torque from the actuator position. And a friction loss correction unit (B202) that corrects the friction loss estimated from the rotational speed.
ここで、アクチュエータ位置とは、リンク8他端の位置であり、後述するように、クランクシャフト軸方向に直交する平面上の任意のx−y座標上の位置(Xc、Yc)で表すものとする。このアクチュエータ位置は、例えばセンサ等によって位置検出されるものである。
Here, the actuator position is the position of the other end of the
図8には、摩擦損失補正部(B202)にあたる制御ブロックを示す。摩擦損失補正部(B202)は、内燃機関回転数に基づいて摩擦損失(摩擦損失トルク)を決定する摩擦補正Table(B301)によって構成される。詳述すると、後述する図10の計算フローによって計算された軸トルク換算値から、摩擦補正TableB(301)を検索して決定した摩擦損失を減算し、軸トルク推定値とする。 FIG. 8 shows a control block corresponding to the friction loss correction unit (B202). The friction loss correction unit (B202) includes a friction correction table (B301) that determines a friction loss (friction loss torque) based on the internal combustion engine speed. More specifically, the friction loss determined by searching the friction correction Table B (301) is subtracted from the shaft torque conversion value calculated by the calculation flow of FIG.
図9に摩擦補正Table(B301)を示す。内燃機関の回転数増加に伴って摩擦損失が増加する傾向となる。これは、内燃機関の負荷の応じたTableや内燃機関回転数と負荷に応じた摩擦損失MAPとしても構わない。 FIG. 9 shows the friction correction table (B301). As the rotational speed of the internal combustion engine increases, the friction loss tends to increase. This may be a table according to the load of the internal combustion engine or a friction loss MAP according to the rotational speed and load of the internal combustion engine.
続いて図10に軸トルク換算部(B201)の計算フローを示す。ステップ(以下単にSと記す)501では、軸換算係数Laをアクチュエータ位置(Xc,Yc)とクランク角CAをパラメータとして関数faから計算する。 Then, the calculation flow of a shaft torque conversion part (B201) is shown in FIG. In step (hereinafter simply referred to as S) 501, the shaft conversion coefficient La is calculated from the function fa using the actuator position (Xc, Yc) and the crank angle CA as parameters.
S502ではアクチュエータトルクTa、リンク8他端までのギア比Rg及び終端の軸半径r、すなわちピニオン14の半径から、他端位置作用応力であるリンク8他端での力Fcを計算する。S503ではピストン推力FpをS502で計算したリンク8他端での力FcとS501で計算した軸換算係数Laで計算する。
In S502, the force Fc at the other end of the
S504ではアクチュエータ出力Waをアクチュエータ回転数NaとアクチュエータトルクTaから計算する。S505では時系列にピストン位置をXc,Yc,CAから関数fpで計算する。fpの計算で得られたピストン位置P(T)と前のピストン位置P(t―1)とサンプリング時間Δtからピストン速度を差分法を用いて計算する。 In S504, the actuator output Wa is calculated from the actuator rotation speed Na and the actuator torque Ta. In S505, the piston position is calculated in time series from Xc, Yc, CA using the function fp. The piston speed is calculated from the piston position P (T) obtained by the calculation of fp, the previous piston position P (t-1), and the sampling time Δt using a difference method.
S506では、ピストンで発生する出力Wpをピストン速度Vpとピストン推力Fpにより計算する。S507ではピストン出力Wpが、軸出力Weとアクチュエータ出力Waを足し合わせたものである関係から軸出力Weを計算する。 In S506, the output Wp generated by the piston is calculated from the piston speed Vp and the piston thrust Fp. In S507, the shaft output We is calculated from the relationship that the piston output Wp is the sum of the shaft output We and the actuator output Wa.
軸出力Weを計算する場合に、アクチュエータ部分の電力、摩擦損失やピストン部分に発生する摩擦損失を加味して軸出力Weから減算する計算とすることが好ましい。S508では、軸トルクTeを軸出力Weと軸回転数(内燃機関回転数)Neとから計算する。 When calculating the shaft output We, it is preferable to calculate the shaft output We by subtracting it from the shaft output We in consideration of the power of the actuator portion, the friction loss, and the friction loss generated in the piston portion. In S508, the shaft torque Te is calculated from the shaft output We and the shaft rotational speed (internal combustion engine rotational speed) Ne.
図11に他端位置制御装置(B103)にあたる制御ブロックを示す。 FIG. 11 shows a control block corresponding to the other end position control device (B103).
他端位置制御装置(B103)は、図1の気筒休止判定装置(B106)で判定された気筒休止判定、エンジンブレーキ要求判定(B105)で判定されたエンジンブレーキ要求判定、変速要求判定装置(B104)で判定された変速要求判定、内燃機関回転数、ピストン位置およびAPOから軸トルク目標値を決定する目標トルク演算部(B601)と、目標トルク演算部(B601)で決定した軸トルク目標値に対して、図1の軸トルク推定装置(B102)で計算した軸トルク推定値が同一の値となるように軸トルクを制御するトルク制御器(B602)とによって構成される。 The other end position control device (B103) is a cylinder deactivation determination determined by the cylinder deactivation determination device (B106) of FIG. 1, an engine brake request determination and a shift request determination device (B104) determined by the engine brake request determination (B105). The target torque calculation unit (B601) for determining the shaft torque target value from the shift request determination, the internal combustion engine speed, the piston position, and the APO, and the shaft torque target value determined by the target torque calculation unit (B601). On the other hand, it is comprised by the torque controller (B602) which controls an axial torque so that the axial torque estimated value calculated with the axial torque estimation apparatus (B102) of FIG. 1 may become the same value.
気筒休止判定、エンジンブレーキ要求判定、変速要求判定、内燃機関回転数およびピストン位置が目標トルク演算部(B601)に入力されると、各判定に基づいて軸トルク目標値が出力される。 When cylinder deactivation determination, engine brake request determination, shift request determination, internal combustion engine speed and piston position are input to the target torque calculator (B601), a shaft torque target value is output based on each determination.
軸トルク目標値はトルク制御器(B602)へ入力される。さらに軸トルク推定値もトルク制御器(B602)に入力され、軸トルク推定値と軸トルク目標値の偏差が小さくなるように制御指令値が変化する。 The shaft torque target value is input to the torque controller (B602). Further, the estimated shaft torque value is also input to the torque controller (B602), and the control command value is changed so that the deviation between the estimated shaft torque value and the desired shaft torque value becomes small.
図12にトルク制御器(B602)の制御ブロックを示す。 FIG. 12 shows a control block of the torque controller (B602).
軸トルク目標値から軸トルク推定値を減算した値を偏差として偏差が最小となるように制御指令値を制御するPID制御部(B701)で構成される。PID制御部(B701)では、PID制御における比例帯PB%、積分時間Ti[sec]、微分時間Td[sec]のパラメータが調整される。PID制御は下記の式(2)で計算される。前回まで出力している値にΔmを加える。
式(2)中のenは偏差である。
A PID control unit (B701) is configured to control the control command value so that the deviation is minimized with a value obtained by subtracting the estimated shaft torque value from the target shaft torque value. In the PID control unit (B701), parameters of the proportional band PB%, the integration time Ti [sec], and the differentiation time Td [sec] in the PID control are adjusted. PID control is calculated by the following equation (2). Δm is added to the value output up to the previous time.
E n in the formula (2) is the deviation.
図13に目標トルク演算部(B601)の制御ブロックを示す。目標トルク演算部(B601)は、ピストン位置とAPOから、気筒休止時の軸トルク目標値を演算する気筒休止軸トルク目標値演算部(B801)と、車速からエンジンブレーキ時の軸トルク目標値を演算するエンジンブレーキ軸トルク目標値演算部(B802)と、変速要求判定と内燃機関回転数に基づいて変速時の軸トルク目標値を演算する変速軸トルク目標値演算部(B803)と、気筒休止時の軸トルク目標値とエンジンブレーキ時の軸トルク目標値と変速時の軸トルク目標値と気筒休止要求判定装置(B106)で判定された気筒休止判定、エンジンブレーキ要求判定装置(B105)で判定されたエンジンブレーキ要求判定および変速要求判定装置(B104)で判定された変速要求判定、に基づいて軸トルク目標値を決定する目標トルク選択部(B804)で構成される。 FIG. 13 shows a control block of the target torque calculator (B601). A target torque calculation unit (B601) calculates a cylinder deactivation shaft torque target value calculation unit (B801) that calculates an axis torque target value during cylinder deactivation from the piston position and APO, and an axis torque target value during engine braking from the vehicle speed. An engine brake shaft torque target value calculation unit (B802) for calculating, a transmission shaft torque target value calculation unit (B803) for calculating a shaft torque target value at the time of shift based on the shift request determination and the internal combustion engine speed, and cylinder deactivation Shaft torque target value during engine braking, shaft torque target value during engine braking, shaft torque target value during shifting, cylinder deactivation determination determined by the cylinder deactivation request determination device (B106), and determination by engine brake request determination device (B105) The shaft torque target value is determined based on the determined engine brake request determination and the shift request determination determined by the shift request determination device (B104). Composed of target torque selecting section (B 804).
目標トルク選択部(B804)は、気筒休止時の軸トルク目標値とエンジンブレーキ時の軸トルク目標値と変速時の軸トルク目標値との中から一つの目標値を選択して、軸トルク目標値とする。 The target torque selection unit (B804) selects one target value from among a shaft torque target value during cylinder deactivation, a shaft torque target value during engine braking, and a shaft torque target value during gear shift, and a shaft torque target. Value.
気筒休止軸トルク目標値演算部(B801)、エンジンブレーキ軸トルク目標値演算部(B802)および変速軸トルク目標値演算部(B803)は目標トルク選択部(B804)から選択された場合、瞬時に軸トルク目標値を出力できるように常時計算されていることが好ましいが、計算負荷が高くなる場合は、目標トルク選択部(B804)から選択された軸トルク目標値演算だけを動作させることとしても構わない。 When the cylinder deactivation shaft torque target value calculation unit (B801), the engine brake shaft torque target value calculation unit (B802), and the transmission shaft torque target value calculation unit (B803) are selected from the target torque selection unit (B804), they are instantaneous. It is preferable that the calculation is always performed so that the target shaft torque value can be output. However, when the calculation load increases, only the target shaft torque calculation selected from the target torque selection unit (B804) may be operated. I do not care.
図14に気筒休止軸トルク目標値演算部(B801)の制御ブロックを示す。 FIG. 14 shows a control block of the cylinder deactivation shaft torque target value calculation unit (B801).
気筒休止軸トルク目標値演算部(B801)は、ピストン位置とBDC位置の偏差に基づいてゲインK1を掛けるB901と、B901の出力とAPOとを掛けることで軸トルク目標値を決定する乗算するB902と、クランク角と吸気行程BDCのクランク角の差を偏差に基づいてゲインK2を掛けるB903と、B901からの出力信号に加算できるようにB903からの出力信号を変換するB905と、B905からの出力を軸トルクが駆動力となる方向にのみ許可する制限部(B904)とで構成される。 The cylinder deactivation shaft torque target value calculation unit (B801) multiplies B901 that multiplies the gain K1 based on the deviation between the piston position and the BDC position, and multiplies the output of B901 and APO to determine the shaft torque target value. B903 that multiplies the difference between the crank angle of the crank angle and the intake stroke BDC by gain K2 based on the deviation, B905 that converts the output signal from B903 so that it can be added to the output signal from B901, and the output from B905 Is limited only in the direction in which the axial torque becomes the driving force (B904).
換言すれば、気筒休止軸トルク目標値演算部(B801)は、ピストン位置とBDC位置の偏差に基づいた信号を出力するB901と、B901から出力された信号にAPO(ここではアクセルペダル開度に相当する信号入力)を掛けることで軸トルク目標値を決定する乗算するB902と、クランク角と吸気行程BDCのクランク角の偏差に基づいた信号を出力するB903と、B901からの出力信号に加算できるようにB903からの出力信号を変換するB905と、B905からの出力を軸トルクが駆動力となる方向にのみ許可してB901から出力される信号に加算する制限部(B904)とで構成される。 In other words, the cylinder deactivation shaft torque target value calculation unit (B801) outputs B901 that outputs a signal based on the deviation between the piston position and the BDC position, and APO (in this case, the accelerator pedal opening degree) to the signal output from B901. B902 for multiplying by determining the shaft torque target value by multiplying the corresponding signal input), B903 for outputting a signal based on the crank angle deviation between the crank angle and the intake stroke BDC, and the output signal from B901. B905 for converting the output signal from B903, and a limiting unit (B904) that permits the output from B905 only in the direction in which the shaft torque becomes the driving force and adds it to the signal output from B901. .
ピストン位置とBDC位置の差が大きい場合、偏差も大きくなるためB901から出力される仮の軸トルク目標値は大きな値となり、軸トルクが変化する。この軸トルク変化の影響は、内燃機関発生トルク中のピストン慣性力トルクの割合で決まる。 When the difference between the piston position and the BDC position is large, the deviation also increases, so the temporary shaft torque target value output from B901 becomes a large value, and the shaft torque changes. The influence of this shaft torque change is determined by the ratio of the piston inertia force torque in the internal combustion engine generated torque.
またクランク角と吸気行程BDCクランク角の差が大きくなる場合は、軸トルク目標値が増加し、早急に気筒休止状態となるように軸トルクが変化する。ただし、軸トルクの変化方向が車両のエンジンブレーキ方向に働き車両に余剰なトルクを与えないようにクランク角と吸気行程BDCクランク角の偏差に対しては制限部(B904)で制限を加えることが好ましい。 Further, when the difference between the crank angle and the intake stroke BDC crank angle becomes large, the shaft torque target value increases, and the shaft torque changes so that the cylinder is deactivated as soon as possible. However, the limiter (B904) may limit the deviation between the crank angle and the intake stroke BDC crank angle so that the change direction of the shaft torque works in the engine braking direction of the vehicle and does not give excessive torque to the vehicle. preferable.
内燃機関発生トルクが小さい、つまりAPOが小さい領域では、気筒休止を早急に実現しようとすると軸トルク変動が大きくなるため、B902で軸トルク目標値をAPOに応じたものに変換する。 In a region where the internal combustion engine generated torque is small, that is, when the APO is small, the shaft torque fluctuation increases when attempting to deactivate the cylinder immediately. Therefore, in B902, the shaft torque target value is converted into one corresponding to the APO.
図15にエンジンブレーキ軸トルク目標値演算部(B802)の制御ブロックを示す。エンジンブレーキ軸トルク目標値演算部(B802)は、車速から駆動力を決定する駆動力Table(B1001)と、駆動力Table(B1001)から出力された駆動力を内燃機関の軸トルクに変換し、軸トルク目標値とする内燃機関軸トルク変換部(B1002)とで構成される。 FIG. 15 shows a control block of the engine brake shaft torque target value calculation unit (B802). The engine brake shaft torque target value calculation unit (B802) converts the driving force Table (B1001) for determining the driving force from the vehicle speed and the driving force output from the driving force Table (B1001) to the shaft torque of the internal combustion engine, An internal combustion engine shaft torque converter (B1002) is used as a shaft torque target value.
駆動力Table(B1001)を図16に示す。車速に応じて負の方向に発生するエンジンブレーキによる駆動力を示している。車速が低くなるとエンジンブレーキは少なくなる傾向としているのは、クラッチOFFやトルクコンバータのロックアップ機構OFFと同等の働きをさせるためである。 The driving force Table (B1001) is shown in FIG. The driving force by the engine brake generated in the negative direction according to the vehicle speed is shown. The reason that the engine brake tends to decrease as the vehicle speed decreases is to cause the same function as the clutch OFF and the torque converter lockup mechanism OFF.
内燃機関軸トルク変換部(B1002)は以下の式(3)による計算が実行される。尚、Gtmは変速機ギア比、Gfは最終減速比、Fdは駆動力、Teは内燃機関軸トルク、Rtはタイヤ半径である。 The internal combustion engine shaft torque converter (B1002) performs the calculation according to the following equation (3). Gtm is a transmission gear ratio, Gf is a final reduction ratio, Fd is a driving force, Te is an internal combustion engine shaft torque, and Rt is a tire radius.
図17に気筒休止判別装置(B106)の制御ブロックを示す。気筒休止判別装置(B106)は、APOと車速から気筒休止判定を決定する気筒休止判定Table(B1201)で構成される。吸気行程判別はクランク角が所定の範囲にある場合、吸気行程であると判定する。吸気行程判定は1にセットされた後は判定が1とならない場合はリセットされないように以下の論理式が成立する。 FIG. 17 shows a control block of the cylinder deactivation discrimination device (B106). The cylinder deactivation determination device (B106) includes a cylinder deactivation determination table (B1201) that determines cylinder deactivation determination from the APO and the vehicle speed. In the intake stroke determination, when the crank angle is within a predetermined range, it is determined that the intake stroke is in effect. After the intake stroke determination is set to 1, if the determination does not become 1, the following logical expression is established so as not to be reset.
図18に示すのが気筒休止判定Table(B1201)である。気筒休止判定は0又は1で出力され、気筒休止判定が1である場合に気筒休止を許可する。APOが低く、車速が高いほど、気筒休止領域を広くしたのは、高速走行では定常走行が長時間続く可能性が高いため、気筒休止とすることで燃費効果が最大限発揮できるためである。例えば高速道路走行が一例である。 FIG. 18 shows a cylinder deactivation determination table (B1201). The cylinder deactivation determination is output as 0 or 1, and when the cylinder deactivation determination is 1, the cylinder deactivation is permitted. The reason why the cylinder deactivation range is widened as the APO is low and the vehicle speed is high is that the steady operation is likely to continue for a long time in high-speed traveling, so that the fuel consumption effect can be maximized by deactivating the cylinder. For example, highway traveling is an example.
このTable設定は走行状態を加味して設定することが好ましく、市場データをもとに設定することが好ましい。気筒休止の切り替えにはハンチング防止のためにAPOでヒステリシスを持たせた切り替えTableとすることが好ましい。 This Table setting is preferably set in consideration of the running state, and is preferably set based on market data. In order to prevent hunting, it is preferable to use a switching table having hysteresis with APO to prevent hunting.
図19にエンジンブレーキ要求判定装置(B105)の制御ブロックを示す。エンジンブレーキ要求判定装置(B105)は、APOと車速からエンジンブレーキ要求判定を決定するエンジンブレーキ要求判定Table(B1401)で構成される。 FIG. 19 shows a control block of the engine brake request determination device (B105). The engine brake request determination device (B105) includes an engine brake request determination table (B1401) that determines engine brake request determination from APO and vehicle speed.
図20に示すのがエンジンブレーキ要求判定Table(B1401)である。エンジンブレーキ要求判定は0又は1で出力され、力行状態が0出力となる。エンジンブレーキ要求判定が1である場合にエンジンブレーキを許可する。 FIG. 20 shows an engine brake request determination table (B1401). The engine brake request determination is output as 0 or 1, and the power running state is 0 output. When the engine brake request determination is 1, the engine brake is permitted.
APOが低く車速が高いほどエンジンブレーキ要求判定1となる領域が広がる。APOが低い領域にエンジンブレーキ要求判定1領域を設けたのは、通常の内燃機関特性を持たせるためである。また、車速が高いほどエンジンブレーキ要求判定1の領域が広いのは高車速ほどエンジンブレーキで車速調整を行う機会が多いためである。エンジンブレーキの切り替えにはハンチング防止のためにAPOでヒステリシスを持たせた切り替えTableとすることが好ましい。
As the APO is lower and the vehicle speed is higher, the range of engine
図21に変速軸トルク目標値演算部(B803)の制御ブロックを示す。変速軸トルク目標値演算部(B803)は、変速要求判定装置(B104)で判定された変速要求判定と内燃機関回転数との偏差から軸トルク目標値を出力するB1601を有している。 FIG. 21 shows a control block of the transmission shaft torque target value calculation unit (B803). The transmission shaft torque target value calculation unit (B803) has B1601 for outputting a shaft torque target value from the deviation between the shift request determination determined by the shift request determination device (B104) and the internal combustion engine speed.
変速要求判定での内燃機関目標回転数と現在の内燃機関回転数に差があるほど、軸トルク目標値が大きくなり、瞬時に所望とする内燃機関回転数とすることができ変速時の空走距離を短縮することができる。 The greater the difference between the internal combustion engine target speed in the shift request determination and the current internal combustion engine speed, the larger the shaft torque target value, and the desired internal combustion engine speed can be instantaneously achieved. The distance can be shortened.
図22に変速要求判定装置(B104)の制御ブロックを示す。変速要求判定装置(B104)は、APOと車速から変速段を決定する変速要求判定MAP(B1701)と、変速要求判定MAPで決定した変速段と車速から変速要求判定である目標内燃機関回転数を決定する内燃機関回転数換算部(B1702)とで構成される。 FIG. 22 shows a control block of the shift request determination device (B104). The shift request determination device (B104) determines a shift request determination MAP (B1701) for determining a shift speed from the APO and the vehicle speed, and a target internal combustion engine speed that is a shift request determination from the shift speed determined by the shift request determination MAP and the vehicle speed. And an internal combustion engine speed conversion unit (B1702) to be determined.
図23に図22の変速要求判定MAP(B1701)を示す。 FIG. 23 shows the shift request determination MAP (B1701) of FIG.
変速要求判定MAPは、変速機と同様のMAPを使用することにより内燃機関と変速機で同期のとれた制御とすることが可能となる。 The shift request determination MAP can be controlled in synchronization with the internal combustion engine and the transmission by using a MAP similar to the transmission.
図24に目標トルク選択部(B804)の制御フローを示す。 FIG. 24 shows a control flow of the target torque selector (B804).
S1901でエンジンブレーキ要求判定を実行する。エンジンブレーキ要求判定が1である場合はS1905へ進む。S1905では、エンジンブレーキ軸トルク目標値を軸トルク目標値に設定して終了する。 In S1901, engine brake request determination is executed. If the engine brake request determination is 1, the process proceeds to S1905. In S1905, the engine brake shaft torque target value is set to the shaft torque target value, and the process ends.
S1901でエンジンブレーキ要求判別が0であると判別した場合は、S1902へ進み気筒休止判定を判別する。気筒休止判定が1であると判定された場合はS1906へ進み、気筒休止軸トルク目標値を目標軸トルクに設定して終了する。 If it is determined in S1901 that the engine brake request determination is 0, the process proceeds to S1902 to determine cylinder deactivation determination. If it is determined that the cylinder deactivation determination is 1, the process proceeds to S1906, where the cylinder deactivation axis torque target value is set to the target axis torque, and the process ends.
S1902で気筒休止判定が0であると判定された場合は、S1903へ進み変速要求判定の変化である上昇側のエッジを抽出する。S1904では、S1903においてエッジが抽出できた場合はS1907へ進み、変速軸トルク目標値を目標軸トルクに設定して終了する。 If it is determined in S1902 that the cylinder deactivation determination is 0, the process proceeds to S1903, and an ascending edge that is a change in the shift request determination is extracted. In S1904, if an edge can be extracted in S1903, the process proceeds to S1907, the transmission shaft torque target value is set to the target shaft torque, and the process ends.
S1904でエッジを抽出できない場合は、軸トルクをAPOに応じた軸トルクに設定する。 If the edge cannot be extracted in S1904, the shaft torque is set to a shaft torque corresponding to APO.
尚、上述した実施形態は本発明を適用した内燃機関は一例であって、ピストンモーションを変更するアクチュエータに燃焼動力が伝達する構成であるものなら、軸トルクの制御範囲を限定することで異なる機構でも適用可能である。 The above-described embodiment is an example of an internal combustion engine to which the present invention is applied. If the combustion power is transmitted to an actuator that changes piston motion, a different mechanism is provided by limiting the control range of the shaft torque. But it is applicable.
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。 The technical idea of the present invention that can be grasped from the above embodiment will be listed together with the effects thereof.
(1) シリンダ内を往復動するピストンを複数のリンクを介してクランクシャフトに連結するマルチリンク機構を備えた内燃機関において、前記マルチリンク機構は、一端が前記ピストンに回転可能に連結されたアッパリンクと、前記アッパリンクの他端が回転可能に連結されると共に、前記クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられたロアリンクと、一端が前記ロアリンクに回転可能に連結された揺動リンクと、該揺動リンク他端が回転可能に連結され、前記揺動リンク他端の位置を揺動可能に支持する他端位置揺動手段と、を有し、前記揺動リンク他端の位置を前記他端位置揺動手段にて揺動させることでピストンモーションを変更可能な内燃機関であって、前記揺動リンク他端に作用する他端位置作用応力、前記揺動リンク他端の位置及びピストンクランク角に応じて、内燃機関で発生している内燃機関トルクを推定するトルク推定手段を有する。 (1) In an internal combustion engine including a multilink mechanism that couples a piston that reciprocates in a cylinder to a crankshaft through a plurality of links, the multilink mechanism has an upper end that is rotatably coupled to the piston. A link, a lower link rotatably connected to the other end of the upper link, and a swing link rotatably connected to a crank pin of the crankshaft, and a swing link having one end rotatably connected to the lower link And the other end position swinging means for rotatably supporting the position of the other end of the swing link, the other end of the swing link being rotatably supported, and the position of the other end of the swing link The other end position swinging means swings the piston motion so that the other end position acting stress acting on the other end of the swing link, Depending on the position and the piston crank angle of the link and the other end has a torque estimating means for estimating an internal combustion engine torque generated in the internal combustion engine.
これによって、前記内燃機関トルクを推定する際に、前記クランクシャフトに連係する前記揺動リンクの状態から前記内燃機関トルクを推定しているので、精度良く前記内燃機関トルクを推定することができる。 Thereby, when estimating the internal combustion engine torque, the internal combustion engine torque is estimated from the state of the swing link linked to the crankshaft, so that the internal combustion engine torque can be estimated with high accuracy.
(2) 上記(1)に記載の内燃機関において、前記トルク推定手段は、機関回転数から推定される摩擦損失を考慮した摩擦補正を行っている。 (2) In the internal combustion engine according to (1), the torque estimation means performs friction correction in consideration of friction loss estimated from the engine speed.
このように、摩擦損失をも考慮すれば、より正確に前記内燃機関トルクの推定を行うことができる。 Thus, if the friction loss is also taken into account, the internal combustion engine torque can be estimated more accurately.
(3) 上記(1)または(2)に記載の内燃機関は、前記他端位置揺動手段による前記揺動リンク他端の位置の変更を制御する他端位置制御手段を有し、該他端位置制御手段により前記他端位置揺動手段を制御し、前記内燃機関トルクが機関運転条件に応じて要求される目標トルクとなるように前記揺動リンク他端の位置を変更する。 (3) The internal combustion engine according to the above (1) or (2) has other end position control means for controlling the change of the position of the other end of the swing link by the other end position swing means. The other end position swinging means is controlled by an end position control means, and the position of the other end of the swing link is changed so that the internal combustion engine torque becomes a target torque required according to engine operating conditions.
これによって、前記揺動リンク他端を所望のトルクとなるように動かすことで、より正確に前記内燃機関のトルク制御を行うことができる。 Thus, the torque control of the internal combustion engine can be performed more accurately by moving the other end of the swing link to a desired torque.
(4) 上記(3)に記載の内燃機関において、前記他端位置揺動手段は、機関運転状態に応じて要求される目標トルクに前記トルク推定手段で推定された推定トルクが近づくように、前記他端位置制御手段により制御されている。 (4) In the internal combustion engine according to (3), the other-end position swinging unit is configured so that the estimated torque estimated by the torque estimating unit approaches a target torque required according to an engine operating state. It is controlled by the other end position control means.
これによって、前記内燃機関トルクの推定および制御を正確に行える上に、それらを基本的に前記揺動リンク他端の位置の制御のみによって行うことができる。 As a result, the estimation and control of the internal combustion engine torque can be performed accurately, and they can be performed basically only by controlling the position of the other end of the swing link.
(5) 上記(4)に記載の内燃機関は、前記ピストンの動きを停止させた気筒休止を行うか否かを判定する気筒休止判定手段を有し、該気筒休止判定手段により気筒休止が必要であると判定された場合には、内燃機関の気筒休止の際に、前記内燃機関トルクがアクセル開度とピストン位置に応じた気筒休止用目標トルクとなるように、前記他端位置揺動手段により前記揺動リンク他端の位置が可変制御されている。 (5) The internal combustion engine according to the above (4) has cylinder deactivation determination means for determining whether or not to perform cylinder deactivation with the movement of the piston stopped, and cylinder deactivation is required by the cylinder deactivation determination means. When the cylinder of the internal combustion engine is deactivated, the other end position swinging means is set so that the internal combustion engine torque becomes a cylinder deactivation target torque according to the accelerator opening and the piston position. Thus, the position of the other end of the swing link is variably controlled.
これによって、気筒休止時に軸トルクの変動が発生する場合や熱膨張や磨耗により前記マルチリンク機構のリンク長が変化した場合にも安定した気筒休止が行える。また、バルブを休止することで気筒休止を実施する場合よりも、ピストン自体を休止する気筒休止運転であるため前記ピストンとシリンダ壁面の摩擦損失を低減できるため熱効率が向上する。 As a result, stable cylinder deactivation can be performed even when shaft torque fluctuates during cylinder deactivation or when the link length of the multi-link mechanism changes due to thermal expansion or wear. Further, since the cylinder deactivation operation in which the piston itself is deactivated is performed by deactivating the valve by deactivating the valve, the friction loss between the piston and the cylinder wall surface can be reduced, so that the thermal efficiency is improved.
また、位置制御のみの場合、気筒休止中のピストンに働く摩擦力の影響による不感帯が存在し非線形となるため制御性能が低下し気筒休止状態とすることが困難である。推定トルクから前記ピストンに発生する力を直接制御するため摩擦による不感帯でもピストンを安定して停止させることができる。 In addition, in the case of only position control, there is a dead zone due to the influence of the frictional force acting on the piston while the cylinder is deactivated, resulting in non-linearity, so that the control performance is lowered and it is difficult to enter the cylinder deactivated state. Since the force generated in the piston is directly controlled from the estimated torque, the piston can be stably stopped even in the dead zone due to friction.
(6) 上記(5)に記載の内燃機関において、前記気筒休止用目標トルクは、前記ピストンの下死点からの距離に応じて大きくなるよう設定されている。 (6) In the internal combustion engine according to (5), the cylinder deactivation target torque is set to increase according to a distance from a bottom dead center of the piston.
これによって、気筒休止中にバルブが駆動される構成であってもピストンとバルブが接触することがないためバルブ機構のコストとサイズを小さくできる。 As a result, even if the valve is driven during cylinder deactivation, the cost and size of the valve mechanism can be reduced because the piston does not contact the valve.
(7) 上記(5)または(6)に記載の内燃機関において、前記ピストンの下死点が、吸気行程の下死点である。 (7) In the internal combustion engine according to (5) or (6), the bottom dead center of the piston is a bottom dead center of the intake stroke.
これによって、吸気行程と圧縮行程間の下死点でのピストン滞在時間が長くなるので混合気の気化を促進し、気筒休止から気筒の再起動時の燃焼安定性が向上しHC量が軽減する。 As a result, the piston staying time at the bottom dead center between the intake stroke and the compression stroke is prolonged, so that vaporization of the air-fuel mixture is promoted, combustion stability is improved from cylinder deactivation to cylinder restart, and HC amount is reduced. .
(8) 上記(4)〜(7)のいずれかに記載の内燃機関は、車両の変速要求を判定する変速要求判定手段を有し、変速要求が発生した場合には、内燃機関トルクが機関回転数に応じた変速要求時用目標トルクとなるように、前記他端位置揺動手段により前記揺動リンク他端の位置が可変制御されている。 (8) The internal combustion engine according to any one of the above (4) to (7) includes a shift request determination unit that determines a shift request of the vehicle. When a shift request is generated, the internal combustion engine torque is The position of the other end of the rocking link is variably controlled by the other end position rocking means so as to be the target torque for shifting request according to the rotational speed.
これによって、変速時の内燃機関の軸トルクによる変速ショックを軽減するように該軸トルクを調節することができる。 As a result, the shaft torque can be adjusted so as to reduce the shift shock due to the shaft torque of the internal combustion engine at the time of shifting.
(9) 上記(8)に記載の内燃機関において、前記変速要求時用目標トルクは、駆動力をより大きく発生させる変速段へと変更されるほど大きくなり、内燃機関回転数がより高くなるほど小さくなるよう設定されている。 (9) In the internal combustion engine described in (8) above, the shift request target torque increases as the shift speed is changed to generate a larger driving force, and decreases as the internal combustion engine speed increases. It is set to be.
これによって、内燃機関の運転回転数が変速機の内燃機関との接続軸の回転数差が大きい場合、変速機と内燃機関の回転数差を速く一致させることができるため、従来のスロットル操作によるトルク上昇よりも速く上昇し、変速ショックを軽減することができる。 Thus, when the operating rotational speed of the internal combustion engine has a large rotational speed difference between the connecting shaft and the internal combustion engine of the transmission, the rotational speed difference between the transmission and the internal combustion engine can be quickly matched. The speed increases faster than the torque increase, and the shift shock can be reduced.
(10) 上記(4)〜(9)のいずれかに記載の内燃機関において、車両のエンジンブレーキ要求の発生を判定するエンジンブレーキ要求判定手段を有し、エンジンブレーキ要求が発生した場合には、車速に応じたエンジンブレーキ要求時用目標トルクとなるように、前記他端位置揺動手段により前記揺動リンク他端の位置が可変制御されている。 (10) In the internal combustion engine according to any one of (4) to (9), the engine includes an engine brake request determining unit that determines whether an engine brake request is generated in the vehicle. The position of the other end of the swing link is variably controlled by the other end position swinging means so that the target torque for engine brake request according to the vehicle speed is obtained.
これによって、エンジンブレーキ要求が発生した際にピストン負圧の変動による制動力変動を滑らかにしたエンジンブレーキを発生できるため車両の振動を抑制できる。また、路面摩擦係数が極めて低い場合のエンジンブレーキによるタイヤロックを抑制して車両安定性を向上させることができる。 Thus, when an engine brake request is generated, an engine brake can be generated in which the braking force fluctuation caused by the fluctuation of the piston negative pressure is smoothed, so that the vibration of the vehicle can be suppressed. Further, it is possible to improve vehicle stability by suppressing tire lock due to engine braking when the road surface friction coefficient is extremely low.
(11) 上記(10)に記載の内燃機関において、前記エンジンブレーキ要求時用目標トルクは、駆動力をより大きく発生させる変速段へと変更されるほど小さくなる。 (11) In the internal combustion engine according to the above (10), the target torque for engine brake request becomes smaller as the gear is changed to a gear position that generates a larger driving force.
これによって、駆動力が大きく発生している状態から瞬間的にアクセル開度が小さくなった場合、低路面摩擦係数がであってもエンジンブレーキ発生を小さく設定できるためタイヤロックを抑制でき車両安定性を向上させることができる。 As a result, when the accelerator opening decreases momentarily from the state where a large amount of driving force is generated, even if the road friction coefficient is low, the engine braking can be set small, so that tire lock can be suppressed and vehicle stability can be suppressed. Can be improved.
(12) 一端がピストンに回転可能に連結されたアッパリンクと、該アッパリンクの他端が回転可能に連結されると共に、クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられたロアリンクと、一端が前記ロアリンクに回転可能に連結された揺動リンクと、該揺動リンク他端が回転可能に連結され、前記揺動リンク他端の位置を揺動可能に支持する他端位置揺動手段と、を有し、前記揺動リンク他端の位置を前記他端位置揺動手段にて揺動させることでピストンモーションを変更可能なマルチリンク機構を備え、前記揺動リンク他端に作用する他端位置作用応力、前記揺動リンク他端の位置及びピストンクランク角に応じて、内燃機関で発生しているトルクを推定し、推定されたトルク推定値に基づいて内燃機関を制御する内燃機関の制御方法。 (12) An upper link whose one end is rotatably connected to the piston, a lower link which is rotatably connected to the other end of the upper link, and is rotatably attached to a crankpin of the crankshaft, and one end which is A swing link that is rotatably connected to the lower link, and another end position swing means that rotatably connects the other end of the swing link and supports the position of the other end of the swing link so as to be swingable. And having a multi-link mechanism capable of changing the piston motion by swinging the position of the other end of the swing link by the other end position swing means, and acting on the other end of the swing link An internal combustion engine that estimates the torque generated in the internal combustion engine according to the end position acting stress, the position of the other end of the swing link and the piston crank angle, and controls the internal combustion engine based on the estimated torque estimated value Control method.
これによって、前記内燃機関トルクを推定する際に、前記クランクシャフトに連係する前記揺動リンクの状態から前記内燃機関トルクを推定しているので、精度良く前記内燃機関トルクを推定することができる。 Thereby, when estimating the internal combustion engine torque, the internal combustion engine torque is estimated from the state of the swing link linked to the crankshaft, so that the internal combustion engine torque can be estimated with high accuracy.
3…ピストン
4…リンク(アッパリンク)
8…リンク(揺動リンク)
9…クランクシャフト
10…アクチュエータ
20…マルチリンク機構
3 ...
8 ... Link (oscillating link)
9 ...
Claims (12)
前記マルチリンク機構は、一端が前記ピストンに回転可能に連結されたアッパリンクと、前記アッパリンクの他端が回転可能に連結されると共に、前記クランクシャフトのクランクピンに回転可能に取り付けられたロアリンクと、一端が前記ロアリンクに回転可能に連結された揺動リンクと、該揺動リンク他端が回転可能に連結され、前記揺動リンク他端の位置を揺動可能に支持する他端位置揺動手段と、を有し、前記揺動リンク他端の位置を前記他端位置揺動手段にて揺動させることでピストンモーションを変更可能な内燃機関であって、
前記揺動リンク他端に作用する他端位置作用応力、前記揺動リンク他端の位置及びピストンクランク角に応じて、内燃機関で発生している内燃機関トルクを推定するトルク推定手段を有することを特徴とする内燃機関。 In an internal combustion engine having a multi-link mechanism for connecting a piston that reciprocates in a cylinder to a crankshaft via a plurality of links,
The multi-link mechanism includes an upper link having one end rotatably connected to the piston and a lower end rotatably connected to the crank pin of the crankshaft while the other end of the upper link is rotatably connected. A link, a swing link having one end rotatably connected to the lower link, and the other end rotatably connected to the other end of the swing link and rotatably supporting the position of the other end of the swing link. An internal combustion engine having a position swinging means, wherein the piston motion can be changed by swinging the position of the other end of the swing link by the other end position swinging means,
There is provided torque estimation means for estimating the internal combustion engine torque generated in the internal combustion engine according to the other end position acting stress acting on the other end of the swing link, the position of the other end of the swing link and the piston crank angle. An internal combustion engine characterized by the above.
前記揺動リンク他端に作用する他端位置作用応力、前記揺動リンク他端の位置及びピストンクランク角に応じて、内燃機関で発生しているトルクを推定し、推定されたトルク推定値に基づいて内燃機関を制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。 An upper link whose one end is rotatably connected to the piston, a lower link which is rotatably connected to the other end of the upper link and which is rotatably attached to a crank pin of the crankshaft, and one end which is the lower link A swing link that is rotatably connected to the other end of the swing link, and another end position swinging means that rotatably supports the other end of the swing link. And a multi-link mechanism capable of changing a piston motion by swinging the position of the other end of the swing link by the other end position swing means,
The torque generated in the internal combustion engine is estimated according to the other end position acting stress acting on the other end of the swing link, the position of the other end of the swing link and the piston crank angle, and the estimated torque estimated value is obtained. An internal combustion engine control method comprising controlling an internal combustion engine based on the control method.
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Cited By (2)
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JP2013036449A (en) * | 2011-08-10 | 2013-02-21 | Isuzu Motors Ltd | Auxiliary brake device of diesel engine |
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2006
- 2006-04-25 JP JP2006119974A patent/JP2007291930A/en active Pending
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