JP2009156155A - Internal combustion engine - Google Patents

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Tomohiro Shinagawa
知広 品川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress plug wetting phenomenon when the evaporation characteristic of fuel is bad. <P>SOLUTION: An internal combustion engine includes a compression ratio/expansion ratio variable means (intake valve variable means 32) which is capable of varying the relationship in magnitude between actual compression ratio and actual expansion ratio, and is characterized by including a fuel evaporation characteristic determination means (electronic control unit 1), and a compression ratio/expansion ratio control means (electronic control unit 1) which controls the compression ratio/expansion ratio variable means such that the actual compression ratio of this evaporation characteristic becomes larger than in the case of higher evaporation characteristic, when the evaporation characteristic of fuel F determined by this evaporation characteristic determination means shows lower evaporation characteristic. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料性状の異なる燃料を用いて運転可能で且つ圧縮比より膨張比を大きくしても運転可能な内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine that can be operated using fuels having different fuel properties and can be operated even when an expansion ratio is larger than a compression ratio.

近年、自動車業界においては、自動車を取り巻く環境の変化に対応させる為に様々な取り組みが行われている。例えば、内燃機関の分野では、異なる燃料性状の燃料を用いても運転を行うことのできる所謂多種燃料内燃機関についての取り組みが為されている。この種の多種燃料内燃機関が搭載された車輌は、一般にフレキシブル燃料車(FFV:Flexible Fuel Vehicle)と呼ばれており、その一例としては、ガソリン燃料,アルコール燃料又はこれらの混合燃料の何れを利用しても運転を可能にし、埋蔵量の限界が謳われ続けているガソリン燃料等の化石燃料の消費抑制などのような環境性能の向上を図らんとするものが知られている。例えば、下記の特許文献1には、ガソリン燃料とアルコール燃料からなるアルコール混合燃料を使用して運転させる多種燃料内燃機関について開示されている。   In recent years, in the automobile industry, various efforts have been made to cope with changes in the environment surrounding automobiles. For example, in the field of internal combustion engines, efforts have been made for so-called multi-fuel internal combustion engines that can be operated even with fuels having different fuel properties. A vehicle equipped with this kind of multi-fuel internal combustion engine is generally called a flexible fuel vehicle (FFV). For example, any of gasoline fuel, alcohol fuel, or a mixed fuel thereof is used. However, it is known to improve the environmental performance such as the suppression of the consumption of fossil fuels such as gasoline fuel, which can be operated and the limits of reserves continue to be sought. For example, the following Patent Document 1 discloses a multi-fuel internal combustion engine that is operated using an alcohol mixed fuel composed of gasoline fuel and alcohol fuel.

また、この内燃機関の分野においては、実圧縮比よりも実膨張比を大きくすることによってノッキングの発生を抑えつつも熱効率を高め、これにより燃費の向上を図る所謂アトキンソンサイクル(又はミラーサイクル)が採用されたものも知られている。例えば、この種の内燃機関については、下記の特許文献2に開示されている。   In the field of internal combustion engines, there is a so-called Atkinson cycle (or Miller cycle) that increases thermal efficiency while suppressing the occurrence of knocking by making the actual expansion ratio larger than the actual compression ratio, thereby improving fuel efficiency. The ones adopted are also known. For example, this type of internal combustion engine is disclosed in Patent Document 2 below.

尚、下記の特許文献3には、燃料のアルコール濃度が高い場合に吸気バルブの閉弁時期を進角制御し、これによりバルブオーバーラップを大きくしてホルムアルデヒドの排出抑制を図らんとする技術について開示されている。また、下記の特許文献4には、燃料性状が変化してもドライバビリティを不変にすべく、燃料性状に応じてバルブオーバーラップ量を制御する技術について開示されている。この特許文献4の技術においては、燃料性状を軽質、中質、重質の何れかと判定させ、燃料が重質燃料であればあるほどバルブオーバーラップ量を小さくしている。また、下記の特許文献5には、高オクタン価燃料と比べて低オクタン価燃料のときには吸気バルブの閉弁時期を進角制御し、これにより高トルクを得んとする技術について開示されている。   Patent Document 3 listed below relates to a technique for controlling the advance of the closing timing of the intake valve when the alcohol concentration of the fuel is high, thereby increasing the valve overlap so as to suppress emission of formaldehyde. It is disclosed. Patent Document 4 below discloses a technique for controlling the valve overlap amount in accordance with the fuel property so that the drivability remains unchanged even if the fuel property changes. In the technique of Patent Document 4, the fuel property is determined as light, medium, or heavy, and the valve overlap amount is reduced as the fuel is heavier. Patent Document 5 below discloses a technique for controlling the advance timing of the intake valve closing timing when the fuel has a low octane number fuel compared to a high octane number fuel, thereby obtaining a high torque.

特開平2−305335号公報JP-A-2-305335 特開2004−52551号公報JP 2004-52551 A 特開平5−1574号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-1574 特開平11−210509号公報JP 11-210509 A 特開2001−271682号公報JP 2001-271682 A

ところで、一般に、内燃機関は、暖機運転を行う機関冷間時に暖機運転終了後よりも多量の燃料を燃焼室内に供給することが多いのだが、かかる運転形態によって燃費性能の悪化を招いてしまう。従来、内燃機関の分野においては、かかる不都合を解消するのみならず、暖機運転終了後においても燃費性能の向上を図ることのできる技術として上述したアトキンソンサイクルでの運転が注目されている。   By the way, in general, an internal combustion engine often supplies a larger amount of fuel into the combustion chamber when the engine is cold during the warm-up operation than after the completion of the warm-up operation. End up. Conventionally, in the field of internal combustion engines, attention has been paid to the above-described operation in the Atkinson cycle as a technique that not only eliminates such inconvenience but also can improve fuel consumption performance even after the completion of warm-up operation.

しかしながら、そのアトキンソンサイクルでの運転を上述した多種燃料内燃機関に適用した場合には、機関の状態や燃焼室内に供給される燃料の燃料性状如何で次のような不都合を生じさせてしまう。例えば、燃料は、アルコール濃度が高ければ高いほど蒸発特性が悪くなる。従って、使用される燃料が低蒸発特性のものであり且つ機関温度が低温の場合には、噴射された燃料が蒸発し難い条件になっているので、蒸発しなかった液滴燃料が燃焼室内を浮遊して点火プラグの点火中心に付着し、所謂プラグ被り現象を引き起こしてしまう虞がある。これが為、この場合には、ただでさえ燃料に着火し難い条件が揃っているにも拘わらず、より一層着火が難しくなって低温始動時であれば始動自体が不可能になる可能性が高い。このことは、所謂ポート噴射式の内燃機関であると所謂筒内直接噴射式の内燃機関であるとに拘わらず発生し得るものであるが、点火プラグの点火中心へと噴射燃料を導く筒内直接噴射式の方がより顕著に表れると言える。そして、このような条件の下でアトキンソンサイクルでの運転を実施した場合には、実圧縮比が低くなるので、更に多くの燃料が液滴燃料として燃焼室内に残留してしまい、プラグ被り現象を回避しがたい状況になってしまっている。   However, when the operation in the Atkinson cycle is applied to the above-described multi-fuel internal combustion engine, the following inconvenience occurs depending on the state of the engine and the fuel property of the fuel supplied to the combustion chamber. For example, the higher the alcohol concentration of the fuel, the worse the evaporation characteristics. Therefore, when the fuel used has low evaporation characteristics and the engine temperature is low, the injected fuel is in a condition that does not easily evaporate. There is a risk of floating and adhering to the ignition center of the spark plug, causing a so-called plug covering phenomenon. For this reason, in this case, despite the fact that even the conditions that make it difficult to ignite the fuel are all the same, it is much more difficult to ignite and it is highly likely that starting itself is impossible at low temperature starting. . This can occur regardless of whether it is a so-called port injection type internal combustion engine or a so-called in-cylinder direct injection type internal combustion engine, but the in-cylinder leading the injected fuel to the ignition center of the spark plug. It can be said that the direct injection type appears more prominently. When the operation in the Atkinson cycle is carried out under such conditions, the actual compression ratio becomes low, so that more fuel remains as droplet fuel in the combustion chamber, causing plug covering phenomenon. The situation has become difficult to avoid.

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、燃料の蒸発特性が悪いときのプラグ被り現象を抑制し得る内燃機関を提供することを、その目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can improve the disadvantages of the conventional example and suppress the plug covering phenomenon when the fuel evaporation characteristic is poor.

上記目的を達成する為、請求項1記載の発明では、実圧縮比と実膨張比の大きさの関係を変化させることのできる圧縮比/膨張比可変手段を備えた内燃機関において、燃焼室に供給される燃料の蒸発特性を判定する燃料蒸発特性判定手段と、この燃料蒸発特性判定手段によって判定された燃料の蒸発特性が低蒸発特性を示す場合に当該蒸発特性が高蒸発特性の場合よりも実圧縮比が大きくなるよう圧縮比/膨張比可変手段の制御を行う圧縮比/膨張比制御手段と、を設けている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine having a compression ratio / expansion ratio variable means capable of changing a relationship between the actual compression ratio and the actual expansion ratio. Fuel evaporation characteristic determining means for determining the evaporation characteristic of the supplied fuel, and when the fuel evaporation characteristic determined by the fuel evaporation characteristic determining means shows a low evaporation characteristic, the evaporation characteristic is higher than the high evaporation characteristic. Compression ratio / expansion ratio control means for controlling the compression ratio / expansion ratio variable means so as to increase the actual compression ratio is provided.

また、上記目的を達成する為、請求項2記載の発明では、上記請求項1記載の内燃機関において、燃料の蒸発特性が高蒸発特性のときに実圧縮比よりも実膨張比を大きくした運転ができるように圧縮比/膨張比制御手段を構成している。そして、その圧縮比/膨張比制御手段については、実圧縮比よりも実膨張比を大きくして運転させる際に燃料蒸発特性判定手段によって燃料の蒸発特性が低蒸発特性であると判定された場合、その蒸発特性が高蒸発特性の場合よりも実圧縮比を大きくすべく圧縮比/膨張比可変手段の制御を行うように構成している。   In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to the first aspect, when the fuel evaporation characteristic is a high evaporation characteristic, the actual expansion ratio is made larger than the actual compression ratio. Therefore, the compression ratio / expansion ratio control means is configured. When the compression ratio / expansion ratio control means is operated with the actual expansion ratio larger than the actual compression ratio, the fuel evaporation characteristic determination means determines that the fuel evaporation characteristic is the low evaporation characteristic. The compression ratio / expansion ratio variable means is controlled so as to increase the actual compression ratio as compared with the case where the evaporation characteristic is a high evaporation characteristic.

この請求項1又は2に記載の内燃機関は、実圧縮比を大きくすることによって圧縮端温度が上昇するので、低蒸発特性の燃料を使用したとしても、その燃料の燃焼室内での液滴化を抑えることができる。従って、この請求項1又は2に記載の内燃機関によれば、液滴燃料によるプラグ被り現象を抑制することができる。   In the internal combustion engine according to claim 1 or 2, since the compression end temperature rises by increasing the actual compression ratio, even if a fuel with low evaporation characteristics is used, the fuel is formed into droplets in the combustion chamber. Can be suppressed. Therefore, according to the internal combustion engine of the first or second aspect, the plug covering phenomenon caused by the droplet fuel can be suppressed.

ここで、その圧縮比/膨張比制御手段は、請求項3記載の発明の如く、燃料の蒸発特性に応じて実圧縮比を大きくするように構成することが好ましい。   Here, the compression ratio / expansion ratio control means is preferably configured to increase the actual compression ratio in accordance with the evaporation characteristics of the fuel, as in the third aspect of the invention.

また、請求項4記載の発明の如く、圧縮比/膨張比可変手段は、吸気バルブの開閉時期を変更可能な吸気バルブ開閉時期可変手段を利用することができる。この場合、吸気バルブの閉弁時期が下死点に近づくにつれて実圧縮比が大きくなりながら圧縮端温度が高くなっていくので、圧縮比/膨張比制御手段は、実圧縮比を大きくする際、吸気バルブの閉弁時期を下死点に近づけるべく吸気バルブ開閉時期可変手段の制御を行うよう構成すればよい。   Further, the compression ratio / expansion ratio variable means can utilize intake valve opening / closing timing variable means capable of changing the opening / closing timing of the intake valve. In this case, since the compression end temperature increases while the actual compression ratio increases as the closing timing of the intake valve approaches the bottom dead center, the compression ratio / expansion ratio control means can increase the actual compression ratio. The intake valve opening / closing timing variable means may be controlled so that the closing timing of the intake valve approaches the bottom dead center.

この場合の圧縮比/膨張比制御手段は、請求項5記載の発明の如く、実圧縮比を大きくする際、吸気バルブの閉弁時期を下死点又はその近くにすべく吸気バルブ開閉時期可変手段の制御を行うよう構成することが好ましい。   In this case, the compression ratio / expansion ratio control means can vary the intake valve opening / closing timing so that the closing timing of the intake valve is at or near the bottom dead center when the actual compression ratio is increased. It is preferable to be configured to control the means.

また、請求項6記載の発明の如く、圧縮比/膨張比可変手段は、更に吸気バルブの作用角を変化させる機能と当該吸気バルブのリフト量を変化させる機能とを有するように構成してもよい。そして、この場合、圧縮比/膨張比制御手段は、実圧縮比を大きくする為に吸気バルブの閉弁時期を進角制御することで当該吸気バルブの開弁時期が上死点よりも進角側になるならば、その吸気バルブの開弁時期を少なくとも遅角制御すると共に当該吸気バルブのリフト量を増加させるよう構成する。   Further, the compression ratio / expansion ratio variable means may be configured to further have a function of changing the operating angle of the intake valve and a function of changing the lift amount of the intake valve. Good. In this case, the compression ratio / expansion ratio control means controls the advance of the closing timing of the intake valve in order to increase the actual compression ratio, so that the opening timing of the intake valve is advanced from the top dead center. If so, the opening timing of the intake valve is at least retarded and the lift amount of the intake valve is increased.

実圧縮比を大きくする為に吸気バルブの閉弁時期を進角制御する際には、吸気バルブの作用角を一定に保って吸入空気量の変動を可能な限り抑える為に、その閉弁時期の進角量と同じ量だけ開弁時期も進角させる。しかしながら、その開弁時期の進角制御に伴って開弁時期が上死点よりも進角側になってしまったときには、吸気バルブとピストンが干渉してしまう可能性がある。この請求項6記載の内燃機関は、吸気バルブの開弁時期を少なくとも遅角制御すると共に当該吸気バルブのリフト量を増加させることによって、吸入空気量の変動を抑えつつ吸気バルブとピストンの干渉を回避し、主目的たるプラグ被り現象の抑制も図ることができる。   When the valve closing timing of the intake valve is advanced to increase the actual compression ratio, the valve closing timing is used to keep the intake valve operating angle constant and to minimize fluctuations in the intake air amount. The valve opening timing is also advanced by the same amount as the advance amount. However, when the valve opening timing is advanced from the top dead center in accordance with the advance control of the valve opening timing, the intake valve and the piston may interfere with each other. The internal combustion engine according to claim 6 controls the intake valve opening timing by at least retarding and increasing the lift amount of the intake valve, thereby suppressing the intake air amount fluctuation and suppressing the interference between the intake valve and the piston. By avoiding this, it is possible to suppress the plug covering phenomenon which is the main purpose.

本発明に係る内燃機関は、実圧縮比を大きくすることによって圧縮端温度を上昇させ、低蒸発特性の燃料を使用しているとき(特に、機関冷間時に低蒸発特性の燃料を使用しているとき)であっても、その燃料の液滴化を防いでプラグ被り現象を抑制することができる。これが為、この内燃機関は、機関出力を確保することができ、更に低温始動時においては始動性の確保もできるようになる。   The internal combustion engine according to the present invention raises the compression end temperature by increasing the actual compression ratio and uses a fuel with low evaporation characteristics (particularly, using a fuel with low evaporation characteristics when the engine is cold). Even when the plug is covered, it is possible to prevent the fuel from becoming droplets and suppress the plug covering phenomenon. For this reason, the internal combustion engine can ensure engine output, and can also ensure startability at low temperature start.

以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.

本発明に係る内燃機関の実施例1を図1から図3に基づいて説明する。   A first embodiment of an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施例1の内燃機関とは、ガソリン燃料等の炭化水素系燃料,アルコール燃料(エタノール、メタノール、ブタノール等)又はアルコール混合燃料などのように異なる燃料性状の燃料を用いても運転を行うことのできる所謂フレキシブル燃料車に搭載される多種燃料内燃機関である。そのアルコール混合燃料とは、アルコール燃料とこれとは燃料性状の異なる少なくとも1種類の燃料との混合燃料であり、ここでは炭化水素系燃料(例えばガソリン燃料)と混合されているものとする。このアルコール混合燃料においては、その基準となる燃料の燃料混合比率に応じて燃料性状が変化する。   The internal combustion engine of the first embodiment is operated even when using fuels having different fuel properties such as hydrocarbon fuels such as gasoline fuel, alcohol fuels (ethanol, methanol, butanol, etc.) or alcohol mixed fuels. This is a multi-fuel internal combustion engine mounted on a so-called flexible fuel vehicle. The alcohol mixed fuel is a mixed fuel of an alcohol fuel and at least one fuel having a different fuel property, and here, it is assumed that it is mixed with a hydrocarbon fuel (for example, gasoline fuel). In this alcohol-mixed fuel, the fuel properties change according to the fuel mixing ratio of the reference fuel.

また、この内燃機関とは、圧縮比よりも膨張比を大きくする所謂アトキンソンサイクル(又はミラーサイクル)での運転を可能にすべく構成されたものであり、図1に示す電子制御装置(ECU)1によって燃焼制御等の各種制御動作が実行されるものである。その電子制御装置1は、図示しないCPU(中央演算処理装置),所定の制御プログラム等を予め記憶しているROM(Read Only Memory),そのCPUの演算結果を一時記憶するRAM(Random Access Memory),予め用意された情報等を記憶するバックアップRAM等で構成されている。   The internal combustion engine is configured to enable operation in a so-called Atkinson cycle (or Miller cycle) in which the expansion ratio is larger than the compression ratio. The electronic control unit (ECU) shown in FIG. 1 performs various control operations such as combustion control. The electronic control unit 1 includes a CPU (Central Processing Unit) (not shown), a ROM (Read Only Memory) that stores a predetermined control program and the like, and a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores the calculation result of the CPU. , And a backup RAM for storing information prepared in advance.

最初に、本実施例1の内燃機関の構成について図1に基づき説明を行う。尚、その図1においては1気筒のみを図示しているが、本発明は、これに限らず、多気筒の多種燃料内燃機関にも適用可能である。本実施例1においては、複数の気筒を具備しているものとして説明する。   First, the configuration of the internal combustion engine of the first embodiment will be described with reference to FIG. Although only one cylinder is shown in FIG. 1, the present invention is not limited to this, and can be applied to a multi-cylinder multifuel internal combustion engine. In the first embodiment, description will be made assuming that a plurality of cylinders are provided.

この内燃機関には、燃焼室CCを形成するシリンダヘッド11,シリンダブロック12及びピストン13が備えられている。ここで、そのシリンダヘッド11とシリンダブロック12は図1に示すヘッドガスケット14を介してボルト等で締結されており、これにより形成されるシリンダヘッド11の下面の凹部11aとシリンダブロック12のシリンダボア12aとの空間内にピストン13が往復移動可能に配置される。そして、上述した燃焼室CCは、そのシリンダヘッド11の凹部11aの壁面とシリンダボア12aの壁面とピストン13の頂面13aとで囲まれた空間によって構成される。   The internal combustion engine includes a cylinder head 11, a cylinder block 12, and a piston 13 that form a combustion chamber CC. Here, the cylinder head 11 and the cylinder block 12 are fastened with bolts or the like via the head gasket 14 shown in FIG. 1, and the recess 11a on the lower surface of the cylinder head 11 and the cylinder bore 12a of the cylinder block 12 formed thereby. The piston 13 is disposed so as to be capable of reciprocating in the space. And the combustion chamber CC mentioned above is comprised by the space enclosed by the wall surface of the recessed part 11a of the cylinder head 11, the wall surface of the cylinder bore 12a, and the top surface 13a of the piston 13. FIG.

この内燃機関は、機関回転数や機関負荷等の運転条件に従って空気と燃料を燃焼室CCに送り込み、その運転条件に応じた燃焼制御を実行する。その空気については、図1に示す吸気通路21とシリンダヘッド11の吸気ポート11bを介して外部から吸入される。一方、その燃料については、図1に示す燃料供給装置50を用いて供給される。   This internal combustion engine sends air and fuel into the combustion chamber CC in accordance with operating conditions such as engine speed and engine load, and executes combustion control in accordance with the operating conditions. The air is sucked from the outside through the intake passage 21 and the intake port 11b of the cylinder head 11 shown in FIG. On the other hand, the fuel is supplied using the fuel supply device 50 shown in FIG.

先ず、空気の供給経路について説明する。   First, the air supply path will be described.

この内燃機関の吸気通路21上には、外部から導入した空気に含まれる塵埃等の異物を除去するエアクリーナ22と、外部からの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段23と、が設けられている。その吸入空気量検出手段23としては、吸入空気量GAを直接検出するエアフロメータ等の空気量検出センサ、吸気通路21内の圧力(即ち、吸気圧)を検出する吸気管圧センサなどが考えられる。後者の吸気管圧センサを利用する場合、吸入空気量は、その吸気圧と機関回転数から間接的に求める。この内燃機関においては、その吸入空気量検出手段23の検出信号が電子制御装置1へと送られ、その検出信号に基づいて電子制御装置1が吸入空気量や機関負荷等を算出する。尚、機関回転数については、クランクシャフト15の回転角度の検出を行うクランク角センサ16の検出信号から把握させることができる。   On the intake passage 21 of the internal combustion engine, an air cleaner 22 for removing foreign matters such as dust contained in air introduced from the outside, and an intake air amount detection means 23 for detecting the amount of intake air from the outside are provided. ing. As the intake air amount detection means 23, an air amount detection sensor such as an air flow meter that directly detects the intake air amount GA, an intake pipe pressure sensor that detects the pressure in the intake passage 21 (ie, intake pressure), and the like are conceivable. . When the latter intake pipe pressure sensor is used, the intake air amount is obtained indirectly from the intake pressure and the engine speed. In this internal combustion engine, the detection signal of the intake air amount detection means 23 is sent to the electronic control unit 1, and the electronic control unit 1 calculates the intake air amount, the engine load and the like based on the detection signal. The engine speed can be grasped from the detection signal of the crank angle sensor 16 that detects the rotation angle of the crankshaft 15.

また、その吸気通路21上における吸入空気量検出手段23よりも下流側には、燃焼室CC内へ流入させる空気の流量調節が可能なスロットルバルブ24と、このスロットルバルブ24を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ25と、が設けられている。本実施例1の電子制御装置1には、そのスロットルバルブアクチュエータ25を運転条件に従って駆動制御し、その運転条件に応じた弁開度となるようにスロットルバルブ24の開弁角度を調節させるスロットルバルブ制御手段が用意されている。ここでは、そのスロットルバルブアクチュエータ25とスロットルバルブ制御手段とでスロットルバルブ開度制御手段を構成する。更に、この内燃機関においては、そのスロットルバルブ24の弁開度を検出し、その検出信号を電子制御装置1に送信するスロットル開度センサ26が設けられている。   A throttle valve 24 capable of adjusting the flow rate of the air flowing into the combustion chamber CC and a throttle valve for opening and closing the throttle valve 24 on the intake passage 21 downstream of the intake air amount detection means 23. And an actuator 25. In the electronic control unit 1 of the first embodiment, the throttle valve actuator 25 is driven and controlled according to the operating conditions, and the throttle valve that adjusts the valve opening angle of the throttle valve 24 so that the valve opening degree according to the operating conditions is obtained. Control means are provided. Here, the throttle valve actuator 25 and the throttle valve control means constitute a throttle valve opening control means. Further, this internal combustion engine is provided with a throttle opening sensor 26 that detects the valve opening of the throttle valve 24 and transmits the detection signal to the electronic control unit 1.

一方、吸気ポート11bはその一端が燃焼室CCに開口しており、その開口部分に当該開口を開閉させる吸気バルブ31が配設されている。その開口の数量は1つでも複数でもよく、その開口毎に吸気バルブ31が配備される。従って、この内燃機関においては、その吸気バルブ31を開弁させることによって吸気ポート11bから燃焼室CC内に空気が吸入される一方、その吸気バルブ31を閉弁させることによって燃焼室CC内への空気の流入が遮断される。   On the other hand, one end of the intake port 11b opens into the combustion chamber CC, and an intake valve 31 for opening and closing the opening is disposed at the opening portion. The number of openings may be one or more, and an intake valve 31 is provided for each opening. Therefore, in this internal combustion engine, air is sucked into the combustion chamber CC from the intake port 11b by opening the intake valve 31 and closed to the combustion chamber CC by closing the intake valve 31. Air inflow is blocked.

ここで、本実施例1の内燃機関には、その吸気バルブ31の動作を変化させる図1に示す吸気バルブ可変手段32が設けられている。本実施例1の吸気バルブ可変手段32は、吸気バルブ31の開閉時期を変化させる所謂可変バルブタイミング機構等の吸気バルブ開閉時期可変手段であって、その動作が電子制御装置1の吸気バルブ動作制御手段によって制御される。つまり、本実施例1の内燃機関においては、その吸気バルブ動作制御手段が運転条件等に応じて吸気バルブ可変手段32を駆動制御し、これによって吸気バルブ31の開閉時期を運転条件等に応じた好適なものへと変更させることができる。尚、この内燃機関においては、かかる吸気バルブ可変手段32と同様の作用効果を得るべく、電磁力を利用して所望の開閉時期に吸気バルブ31を開閉駆動させることの可能な所謂電磁駆動弁を利用してもよい。   Here, the internal combustion engine of the first embodiment is provided with the intake valve variable means 32 shown in FIG. 1 for changing the operation of the intake valve 31. The intake valve varying means 32 of the first embodiment is an intake valve opening / closing timing varying means such as a so-called variable valve timing mechanism that changes the opening / closing timing of the intake valve 31, and its operation is the intake valve operation control of the electronic control unit 1. Controlled by means. In other words, in the internal combustion engine of the first embodiment, the intake valve operation control means drives and controls the intake valve variable means 32 in accordance with the operating conditions and the like, whereby the opening and closing timing of the intake valve 31 is in accordance with the operating conditions and the like. It can be changed to a suitable one. In this internal combustion engine, a so-called electromagnetically driven valve capable of opening and closing the intake valve 31 at a desired opening and closing timing using electromagnetic force is obtained in order to obtain the same effect as the intake valve variable means 32. May be used.

続いて、燃料供給装置50について説明する。   Next, the fuel supply device 50 will be described.

この燃料供給装置50としては、1つの燃料タンク内の燃料を吸気ポート11b内又は/及び燃焼室CC内に噴射するもの,複数の燃料タンク内に貯留された燃料性状の異なる燃料を燃料混合装置等で混ぜ合わせて吸気ポート11b又は/及び燃焼室CC内に噴射するもの等が考えられる。本実施例においては、1つの燃料タンク41に貯留されている燃料Fを吸気ポート11bに噴射し、吸入空気と共に燃焼室CCへと導くポート噴射式のものを代表して例示する。   As this fuel supply device 50, the fuel in one fuel tank is injected into the intake port 11b and / or into the combustion chamber CC, and the fuel having different fuel properties stored in a plurality of fuel tanks is mixed into the fuel mixing device. It can be considered that the mixture is mixed in the intake port 11b and / or injected into the combustion chamber CC. In this embodiment, a port injection type in which the fuel F stored in one fuel tank 41 is injected into the intake port 11b and led to the combustion chamber CC together with the intake air is shown as a representative example.

具体的に、この燃料供給装置50は、その燃料Fを燃料タンク41から吸い上げて燃料通路51に送出する燃料ポンプとしてのフィードポンプ52と、その燃料通路51の燃料Fを夫々の気筒に分配する燃料デリバリパイプ53と、この燃料デリバリパイプ53から供給された燃料Fを夫々の吸気ポート11bに噴射する各気筒の燃料噴射弁(燃料噴射手段)54と、を備える。   Specifically, the fuel supply device 50 distributes the fuel F in the fuel passage 51 to each cylinder, and a feed pump 52 as a fuel pump that sucks the fuel F from the fuel tank 41 and sends it to the fuel passage 51. A fuel delivery pipe 53 and a fuel injection valve (fuel injection means) 54 for each cylinder that injects fuel F supplied from the fuel delivery pipe 53 into each intake port 11b.

この燃料供給装置50は、そのフィードポンプ52及び燃料噴射弁54を運転条件に従って電子制御装置1の燃料噴射制御手段に駆動制御させ、これにより、その運転条件に対応させた目標燃料噴射量,燃料噴射時期及び燃料噴射期間等の燃料噴射条件で燃料Fが噴射されるように構成する。例えば、その燃料噴射制御手段には、その燃料Fをフィードポンプ52で燃料タンク41から吸い上げさせ、運転条件に応じた燃料噴射条件で燃料噴射弁54に噴射を実行させる。   The fuel supply device 50 controls the feed pump 52 and the fuel injection valve 54 to be controlled by the fuel injection control means of the electronic control unit 1 according to the operating conditions, whereby the target fuel injection amount and the fuel corresponding to the operating conditions are controlled. The fuel F is configured to be injected under fuel injection conditions such as the injection timing and the fuel injection period. For example, the fuel injection control means causes the fuel F to be sucked up from the fuel tank 41 by the feed pump 52 and causes the fuel injection valve 54 to perform injection under the fuel injection conditions corresponding to the operating conditions.

このようにして吸気ポート11bに供給された燃料Fは、その吸気ポート11b内で上述した空気と混ざり合いながら、吸気バルブ31の開弁と共に燃焼室CC内へと供給される。ここで、その燃焼室CC内に送り込む燃料Fの目標燃料噴射量と空気の吸入空気量は、運転条件に応じた目標空燃比に従って電子制御装置1の空燃比制御手段が決める。例えば、この空燃比制御手段は、燃料Fの燃料噴射量を調節することによって目標空燃比への空燃比制御を実行させる。   The fuel F supplied to the intake port 11b in this way is supplied into the combustion chamber CC together with the opening of the intake valve 31, while being mixed with the air described above in the intake port 11b. Here, the target fuel injection amount of the fuel F fed into the combustion chamber CC and the intake air amount of the air are determined by the air-fuel ratio control means of the electronic control unit 1 according to the target air-fuel ratio corresponding to the operating conditions. For example, the air-fuel ratio control means executes the air-fuel ratio control to the target air-fuel ratio by adjusting the fuel injection amount of the fuel F.

その空燃比制御された燃焼室CC内の混合気は、運転条件に応じた点火時期となった際に点火プラグ61の着火動作によって燃焼させられる。そして、その燃焼された後の筒内ガス(燃焼ガス)は、燃焼室CCから図1に示す排気ポート11cへと排出され、排気通路81を介して大気へと放出される。   The air-fuel ratio-controlled air-fuel mixture in the combustion chamber CC is burned by the ignition operation of the spark plug 61 when the ignition timing according to the operating conditions is reached. The in-cylinder gas (combustion gas) after being burned is discharged from the combustion chamber CC to the exhaust port 11c shown in FIG. 1 and discharged to the atmosphere through the exhaust passage 81.

その排気ポート11cには、燃焼室CCとの間の開口を開閉させる排気バルブ71が配設されている。その開口の数量は1つでも複数でもよく、その開口毎に上述した排気バルブ71が配備される。従って、この内燃機関においては、その排気バルブ71を開弁させることによって燃焼室CC内から排気ポート11cに燃焼ガスが排出され、その排気バルブ71を閉弁させることによって燃焼ガスの排気ポート11cへの排出が遮断される。   An exhaust valve 71 that opens and closes an opening between the exhaust port 11c and the combustion chamber CC is disposed. The number of openings may be one or more, and the exhaust valve 71 described above is provided for each opening. Accordingly, in this internal combustion engine, combustion gas is discharged from the combustion chamber CC to the exhaust port 11c by opening the exhaust valve 71, and closing the exhaust valve 71 to the combustion gas exhaust port 11c. Is blocked.

ここで、本実施例1の内燃機関には、その排気バルブ71の動作を変化させる図1に示す排気バルブ可変手段72が設けられている。本実施例1の排気バルブ可変手段72は、上述した吸気バルブ可変手段32と同様に、排気バルブ71の開閉時期を変化させる所謂可変バルブタイミング機構等の排気バルブ開閉時期可変手段であって、その動作が電子制御装置1の排気バルブ動作制御手段によって制御される。つまり、本実施例1の内燃機関においては、その排気バルブ動作制御手段が運転条件等に応じて排気バルブ可変手段72を駆動制御し、これによって排気バルブ71の開閉時期を運転条件等に応じた好適なものへと変更させることができる。尚、この内燃機関においては、かかる排気バルブ可変手段72と同様の作用効果を得るべく、電磁力を利用して所望の開閉時期に排気バルブ71を開閉駆動させることの可能な所謂電磁駆動弁を利用してもよい。   Here, the internal combustion engine of the first embodiment is provided with the exhaust valve variable means 72 shown in FIG. 1 for changing the operation of the exhaust valve 71. The exhaust valve variable means 72 of the first embodiment is an exhaust valve open / close timing variable means such as a so-called variable valve timing mechanism for changing the open / close timing of the exhaust valve 71, similar to the intake valve variable means 32 described above. The operation is controlled by the exhaust valve operation control means of the electronic control unit 1. In other words, in the internal combustion engine of the first embodiment, the exhaust valve operation control means drives and controls the exhaust valve variable means 72 in accordance with the operating conditions and the like, whereby the opening / closing timing of the exhaust valve 71 is in accordance with the operating conditions and the like. It can be changed to a suitable one. In this internal combustion engine, a so-called electromagnetically driven valve capable of opening / closing the exhaust valve 71 at a desired opening / closing timing using electromagnetic force is obtained in order to obtain the same effect as the exhaust valve variable means 72. May be used.

また、排気通路81上には排気浄化装置82が配設されており、排気ガス中の有害成分の浄化が行われる。また、本実施例1の排気通路81上には、排気浄化装置82の上流側(燃焼室CC側)に排気センサ83が配設されている。その排気センサ83とは、燃焼室CC内の混合気の実空燃比を演算又は推定する際の情報を得る為のセンサである。例えば、この排気センサ83としては、排気ガス中の酸素量を検出するO2センサや排気ガス中の空気過剰率(λ値)を検出するA/Fセンサ(広帯域λセンサ)が利用可能である。 An exhaust purification device 82 is disposed on the exhaust passage 81 to purify harmful components in the exhaust gas. Further, on the exhaust passage 81 of the first embodiment, an exhaust sensor 83 is disposed on the upstream side (combustion chamber CC side) of the exhaust purification device 82. The exhaust sensor 83 is a sensor for obtaining information when calculating or estimating the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber CC. For example, as the exhaust sensor 83, an O 2 sensor that detects the amount of oxygen in the exhaust gas or an A / F sensor (broadband λ sensor) that detects the excess air ratio (λ value) in the exhaust gas can be used. .

更に、本実施例1の内燃機関には、上述したアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)での運転を実現させるべく、実圧縮比と実膨張比の大きさの関係を変化させることのできる圧縮比/膨張比可変手段が設けられている。この圧縮比/膨張比可変手段は、その動作が電子制御装置1の圧縮比/膨張比制御手段によって制御されるものであり、実圧縮比よりも実膨張比を大きくすることによって燃費性能に優れたアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)での運転を実現させる。   Further, in the internal combustion engine of the first embodiment, the compression ratio / expansion that can change the relationship between the actual compression ratio and the actual expansion ratio in order to realize the operation in the above-described Atkinson cycle (Miller cycle). A ratio variable means is provided. The operation of the compression ratio / expansion ratio variable means is controlled by the compression ratio / expansion ratio control means of the electronic control unit 1, and is excellent in fuel consumption performance by making the actual expansion ratio larger than the actual compression ratio. Realize operation in the Atkinson cycle (Miller cycle).

本実施例1の圧縮比/膨張比可変手段は、実圧縮比を可変させ(つまり、実圧縮比を実膨張比よりも小さくし)、これにより実膨張比を実圧縮比よりも大きくさせるものとする。具体的に、実圧縮比を実膨張比よりも小さくする為には、例えば実圧縮比と実膨張比とが均等の通常のオットーサイクル運転時よりも吸気バルブ31の閉弁時期を進角又は遅角させればよい。つまり、通常のオットーサイクル運転時よりも吸気バルブ31の閉弁時期を進角制御する場合には、吸気バルブ31が下死点前の早い時期に閉じることになり、燃焼室CC内に十分に空気を取り入れることができないまま圧縮行程に入るので、実圧縮比を小さくすることができる。一方、通常のオットーサイクル運転時よりも吸気バルブ31の閉弁時期を遅角制御する場合には、吸気バルブ31が下死点後の遅い時期に閉じることになり、一度燃焼室CC内に取り入れた空気の一部を吸気ポート11bに戻して圧縮行程に入るので、実圧縮比を小さくすることができる。これが為、本実施例1の圧縮比/膨張比可変手段としては、吸気バルブ31の閉弁時期を変更可能な吸気バルブ閉弁時期可変手段を利用すればよい。本実施例1においては、上述したように吸気バルブ開閉時期可変手段たる吸気バルブ可変手段32が用意されており、更に吸気バルブ31の作用角(開弁時期から閉弁時期までの間隔であって、吸気バルブ31の開弁期間)を変えずに吸入空気量の変動量をできる限り抑えるとの観点から、その吸気バルブ可変手段32を圧縮比/膨張比可変手段として用いることにする。   The compression ratio / expansion ratio variable means of the first embodiment varies the actual compression ratio (that is, makes the actual compression ratio smaller than the actual expansion ratio), and thereby makes the actual expansion ratio larger than the actual compression ratio. And Specifically, in order to make the actual compression ratio smaller than the actual expansion ratio, for example, the valve closing timing of the intake valve 31 is advanced or compared with the normal Otto cycle operation in which the actual compression ratio and the actual expansion ratio are equal. You can delay. That is, when the valve closing timing of the intake valve 31 is controlled to advance than during normal Otto cycle operation, the intake valve 31 is closed earlier than the bottom dead center, so that the combustion chamber CC is sufficiently closed. Since the compression process is started without taking in air, the actual compression ratio can be reduced. On the other hand, when the closing timing of the intake valve 31 is retarded than during normal Otto cycle operation, the intake valve 31 closes at a later time after bottom dead center and is once taken into the combustion chamber CC. Since a part of the air is returned to the intake port 11b and enters the compression stroke, the actual compression ratio can be reduced. For this reason, as the compression ratio / expansion ratio variable means of the first embodiment, an intake valve closing timing variable means capable of changing the closing timing of the intake valve 31 may be used. In the first embodiment, as described above, the intake valve variable means 32 serving as the intake valve opening / closing timing variable means is prepared, and the working angle of the intake valve 31 (the interval from the valve opening timing to the valve closing timing). The intake valve variable means 32 is used as the compression ratio / expansion ratio variable means from the viewpoint of suppressing the amount of variation in the intake air amount as much as possible without changing the intake valve 31 opening period.

本実施例1の圧縮比/膨張比制御手段は、内燃機関をアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)で運転させる際、その吸気バルブ可変手段32を駆動制御することによって吸気バルブ31の閉弁時期を下死点に対して進角又は遅角させ、これにより実圧縮比を小さくすることによって実圧縮比が実膨張比よりも小さくなるようにする。また、その運転時には、吸気バルブ31の閉弁時期の変更による吸入空気量の変動量を極力抑える為に、吸気バルブ31の作用角を維持したまま開弁時期も閉弁時期と同一方向に進角又は遅角させる。尚、燃焼室CC内においては、そのように吸気バルブ31の作用角を保ったとしても吸入空気量が通常のオットーサイクル運転時よりも減少している。   The compression ratio / expansion ratio control means of the first embodiment lowers the closing timing of the intake valve 31 by driving the intake valve variable means 32 when the internal combustion engine is operated in the Atkinson cycle (Miller cycle). The actual compression ratio is made smaller than the actual expansion ratio by advancing or retarding the point, thereby reducing the actual compression ratio. Further, during the operation, in order to suppress the fluctuation amount of the intake air amount due to the change in the closing timing of the intake valve 31, the valve opening timing advances in the same direction as the valve closing timing while maintaining the operating angle of the intake valve 31. Angle or retard. In the combustion chamber CC, even if the operating angle of the intake valve 31 is maintained as described above, the intake air amount is smaller than that during normal Otto cycle operation.

ところで、吸気バルブ31の閉弁時期の進角制御又は遅角制御によってアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)での運転を実現させた場合、この内燃機関は、実圧縮比の低下のみならず、上述したように燃焼室CC内への吸入空気量も通常時に対して減少してしまうので、圧縮上死点における筒内温度(所謂圧縮端温度)が低下する。ここで、様々な燃料性状の燃料Fでの運転を可能にする本実施例1の内燃機関においては、低蒸発特性燃料(つまり、単一成分のアルコール燃料等のような高アルコール濃度の燃料)Fが燃焼室CC内に供給されるときもある。これが為、そのようなときに機関冷間時の如く機関温度が低く且つアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)での運転が行われると、この内燃機関の燃焼室CC内においては、供給された低蒸発特性燃料Fが十分に蒸発することができずにその一部が液滴燃料として浮遊してしまう可能性が高くなる。そして、その際には、その液滴燃料が点火プラグ61の点火中心に付着して、所謂プラグ被り現象を引き起こしてしまう虞がある。その際のプラグ被り現象は、燃料噴射量が多くなるにつれて発生し易くなる。また、特に、そのプラグ被り現象は筒内温度が最も低くなっている低温始動時に起こる可能性が高いので、低温始動時には、内燃機関の始動そのものが不可能になってしまう可能性がある。   By the way, when the operation in the Atkinson cycle (Miller cycle) is realized by the advance angle control or the retard angle control of the closing timing of the intake valve 31, this internal combustion engine not only lowers the actual compression ratio but also as described above. In addition, since the intake air amount into the combustion chamber CC is also reduced compared to the normal time, the in-cylinder temperature at the compression top dead center (so-called compression end temperature) is lowered. Here, in the internal combustion engine of the first embodiment that enables the operation with the fuel F having various fuel properties, the low evaporation characteristic fuel (that is, the fuel with a high alcohol concentration such as a single component alcohol fuel). Sometimes F is supplied into the combustion chamber CC. For this reason, when the engine temperature is low and the operation in the Atkinson cycle (Miller cycle) is performed in such a case as when the engine is cold, the low evaporation characteristics supplied in the combustion chamber CC of the internal combustion engine are obtained. There is a high possibility that the fuel F cannot be sufficiently evaporated and a part of the fuel F floats as droplet fuel. In this case, the droplet fuel may adhere to the ignition center of the spark plug 61 and cause a so-called plug covering phenomenon. The plug covering phenomenon at that time is likely to occur as the fuel injection amount increases. In particular, since the plug covering phenomenon is highly likely to occur during a cold start when the in-cylinder temperature is the lowest, the start of the internal combustion engine may be impossible during the cold start.

また、このアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)での運転も可能な内燃機関については、車輌の駆動源としてモータジェネレータも併用している所謂ハイブリッド車にも適用される。具体的に、このハイブリッド車においては、内燃機関起動時のモータジェネレータの負荷を下げる為にアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)での運転を実行している。つまり、内燃機関をアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)で運転することによって燃焼室CC内の圧抜き効果が表れるので、これにより、モータジェネレータは、その負荷が軽減される。しかしながら、上述したようにプラグ被り現象が引き起こされた場合には、そもそも内燃機関が起動できなくなってしまう可能性があるので、例えば内燃機関の出力補助による車輌の出力性能の向上が求められているときに、その要求された出力性能を発揮させることができなくなる虞がある。尚、このハイブリッド車においては、燃費性能を向上させる為に、起動後の通常時にもアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)で運転されることがある。   The internal combustion engine that can be operated in the Atkinson cycle (Miller cycle) is also applied to a so-called hybrid vehicle that also uses a motor generator as a vehicle drive source. Specifically, in this hybrid vehicle, an operation in the Atkinson cycle (Miller cycle) is executed in order to reduce the load on the motor generator when the internal combustion engine is activated. That is, by operating the internal combustion engine in the Atkinson cycle (Miller cycle), the effect of depressurization in the combustion chamber CC appears, so that the load on the motor generator is reduced. However, when the plug covering phenomenon is caused as described above, there is a possibility that the internal combustion engine cannot be started in the first place. Therefore, for example, improvement of the output performance of the vehicle by assisting the output of the internal combustion engine is required. Sometimes, there is a possibility that the requested output performance cannot be exhibited. In order to improve fuel efficiency, this hybrid vehicle may be operated in the Atkinson cycle (mirror cycle) even during normal operation after startup.

そこで、本実施例1においては、機関冷間時に低蒸発特性燃料Fを用いて運転する場合、通常のアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)運転時よりも、つまり高蒸発特性燃料Fを用いて運転するときよりも実圧縮比を大きくして、圧縮端温度を上昇させるようにする。圧縮比/膨張比制御手段には、その実圧縮比を大きくする量を燃料Fの蒸発特性や燃料噴射量等に応じて調整させるようにする。この圧縮比/膨張比制御手段は、結果として実圧縮比が大きくなるのであれば、実圧縮比が実膨張比よりも小さいままであってもよく、また、実圧縮比と実膨張比が略同等になるようにしてもよく、また、実圧縮比が実膨張比よりも大きくなるようにしてもよい。   Therefore, in the first embodiment, when operating with the low evaporation characteristic fuel F when the engine is cold, compared to the normal Atkinson cycle (Miller cycle) operation, that is, when operating with the high evaporation characteristic fuel F The actual compression ratio is increased to increase the compression end temperature. The compression ratio / expansion ratio control means adjusts the amount by which the actual compression ratio is increased according to the evaporation characteristics of the fuel F, the fuel injection amount, and the like. The compression ratio / expansion ratio control means may allow the actual compression ratio to remain smaller than the actual expansion ratio as long as the actual compression ratio increases as a result. The actual compression ratio may be larger than the actual expansion ratio.

具体的には、機関冷間時に低蒸発特性燃料Fを用いて運転する場合、燃料Fの蒸発特性が悪いほど、そして、燃料噴射量が多いほど、吸気バルブ31の閉弁時期を下死点(BDC)に近づけるように圧縮比/膨張比制御手段を構成する。つまり、この場合には、燃料Fの蒸発特性や燃料噴射量等に応じて、吸気バルブ31の閉弁時期を下死点(BDC)に設定又は下死点(BDC)の近くでこれよりも進角側若しくは遅角側に設定する。従って、この場合には、図2に示す如く、実圧縮比が大きくなって圧縮端温度を上昇させることができるようになる。   Specifically, when operating with the low-evaporation characteristic fuel F when the engine is cold, the lower the dead-center of the intake valve 31 is, the lower the evaporation characteristic of the fuel F and the larger the fuel injection amount. The compression ratio / expansion ratio control means is configured to approach (BDC). That is, in this case, the closing timing of the intake valve 31 is set to the bottom dead center (BDC) or closer to the bottom dead center (BDC) depending on the evaporation characteristics of the fuel F, the fuel injection amount, and the like. Set to the advance side or retard side. Therefore, in this case, as shown in FIG. 2, the actual compression ratio increases and the compression end temperature can be increased.

また、本実施例1の電子制御装置1には、その燃料Fの蒸発特性についての把握を行うことが可能な燃料蒸発特性判定手段が用意されている。この燃料蒸発特性判定手段は、それまでの運転中に学習した燃料性状の情報又は現時点で検出若しくは推定した燃料性状の情報に基づいて今の燃料Fの蒸発特性を把握する。例えば、その蒸発特性は、燃料供給装置50上に設けた図1に示すアルコール濃度センサ91の検出値を利用して把握することができる。   In addition, the electronic control unit 1 according to the first embodiment is provided with a fuel evaporation characteristic determination unit capable of grasping the evaporation characteristic of the fuel F. This fuel evaporation characteristic determination means grasps the current evaporation characteristic of the fuel F based on the fuel property information learned during the operation so far or the fuel property information detected or estimated at the present time. For example, the evaporation characteristic can be grasped by using a detection value of the alcohol concentration sensor 91 shown in FIG. 1 provided on the fuel supply device 50.

以下、本実施例1の内燃機関の機関冷間時における動作を図3のフローチャートに基づいて説明する。   Hereinafter, the operation of the internal combustion engine of the first embodiment when the engine is cold will be described based on the flowchart of FIG.

最初に、本実施例1の電子制御装置1の圧縮比/膨張比制御手段は、内燃機関の機関温度Tの検出を行い(ステップST5)、この機関温度Tが所定温度αよりも低温であるのか否か判定する(ステップST10)。   First, the compression ratio / expansion ratio control means of the electronic control unit 1 according to the first embodiment detects the engine temperature T of the internal combustion engine (step ST5), and the engine temperature T is lower than the predetermined temperature α. It is determined whether or not (step ST10).

例えば、本実施例1においては、その機関温度Tとして図1に示す水温センサ17で検出した機関冷却水温を利用する。また、その所定温度αとは、燃料Fが低蒸発特性のものであると否とに拘わらず、更にアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)運転であるとオットーサイクル運転であるとに拘わらず、燃料Fが燃焼室CC内へと供給された際に蒸発(つまり、霧化)して、液滴燃料を殆ど発生させない機関温度の内の最低温度を設定すればよい。換言するならば、この所定温度αは、燃料Fがどの様な蒸発特性であるのかに拘わらず、また、如何様な運転形態であるのかに拘わらず、燃焼室CC内に供給された燃料Fを圧縮上死点において殆ど霧化させることの可能な圧縮端温度となり得る機関温度の内の最低温度と言える。   For example, in the first embodiment, the engine cooling water temperature detected by the water temperature sensor 17 shown in FIG. In addition, the predetermined temperature α means that the fuel F has a low evaporation characteristic, and that the fuel F has an Atkinson cycle (Miller cycle) operation and an Otto cycle operation. What is necessary is just to set the minimum temperature among the engine temperatures which evaporate (that is, atomize) when supplied into the combustion chamber CC and hardly generate droplet fuel. In other words, the predetermined temperature α is equal to the fuel F supplied into the combustion chamber CC regardless of the evaporation characteristic of the fuel F and the operation mode. Can be said to be the lowest temperature among the engine temperatures at which the compression end temperature can be almost atomized at the compression top dead center.

この圧縮比/膨張比制御手段は、そのステップST10で機関温度Tが所定温度α以上になっていると判定した場合、燃焼室CC内に供給された燃料Fが低蒸発特性のものであろうとも蒸発してプラグ被り現象を引き起こさないと判断し、本演算処理を終える。尚、かかる判断が為された際の圧縮比/膨張比制御手段は、燃費性能を向上させるべく、実圧縮比よりも実膨張比を大きくして通常のアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)運転を実行させるようにする。   If it is determined in step ST10 that the engine temperature T is equal to or higher than the predetermined temperature α, the compression ratio / expansion ratio control means may indicate that the fuel F supplied into the combustion chamber CC has a low evaporation characteristic. It is determined that it will not evaporate and cause the plug covering phenomenon, and this calculation processing is finished. When the determination is made, the compression ratio / expansion ratio control means executes a normal Atkinson cycle (mirror cycle) operation with an actual expansion ratio larger than the actual compression ratio in order to improve fuel efficiency. Like that.

一方、そのステップST10で機関温度Tが所定温度αよりも低温であると判定されて機関冷間時であると判断された場合、電子制御装置1の燃料蒸発特性判定手段は、燃焼室CC内に供給される燃料Fが如何様な燃料性状(具体的には蒸発特性)のものであるのか判定する(ステップST15)。   On the other hand, when it is determined in step ST10 that the engine temperature T is lower than the predetermined temperature α and it is determined that the engine is cold, the fuel evaporation characteristic determining means of the electronic control unit 1 is in the combustion chamber CC. It is determined what kind of fuel property (specifically, evaporation characteristics) the fuel F supplied to (step ST15).

また、この電子制御装置1の空燃比制御手段は、検出された機関温度Tや燃料Fの燃料性状(蒸発特性)、更には機関回転数や機関負荷(吸入空気量)等に基づいて燃料Fの燃料噴射量を算出する(ステップST20)。尚、その燃料噴射量は、内燃機関の技術分野で通常に行われる空燃比制御の際に演算されたものである。   Further, the air-fuel ratio control means of the electronic control unit 1 uses the fuel F based on the detected engine temperature T, fuel properties (evaporation characteristics) of the fuel F, engine speed, engine load (intake air amount), and the like. Is calculated (step ST20). The fuel injection amount is calculated during air-fuel ratio control that is normally performed in the technical field of internal combustion engines.

圧縮比/膨張比制御手段は、上記ステップST5の機関温度T,ステップST15の燃料性状(蒸発特性)やステップST20の燃料噴射量、更には機関回転数や機関負荷(吸入空気量)等に基づいて、吸気バルブ31の閉弁時期を通常の機関冷間時におけるアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)運転時のもの(以下、「通常閉弁時期」という。)に対して変更する必要があるのか否か判断する(ステップST25)。   The compression ratio / expansion ratio control means is based on the engine temperature T in step ST5, the fuel properties (evaporation characteristics) in step ST15, the fuel injection amount in step ST20, the engine speed, the engine load (intake air amount), and the like. Whether or not the closing timing of the intake valve 31 needs to be changed with respect to that during normal Atkinson cycle (Miller cycle) operation when the engine is cold (hereinafter referred to as “normally closing timing”). Judgment is made (step ST25).

ここでの比較対象たる通常閉弁時期とは、例えば、機関冷間時で且つ高蒸発特性燃料Fであるときにアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)運転を行う際の吸気バルブ31の閉弁時期のことであって、燃焼室CC内の燃料Fの殆どを霧化させる(換言するならば、液滴燃料によるプラグ被り現象を抑制する)ことが可能な圧縮端温度となり得る予め設定された閉弁角度のことである。   The normal valve closing timing to be compared here is, for example, the valve closing timing of the intake valve 31 when performing the Atkinson cycle (Miller cycle) operation when the engine is cold and the fuel F is highly evaporated. A preset valve closing angle that can be a compression end temperature that can atomize most of the fuel F in the combustion chamber CC (in other words, suppress plug plug phenomenon caused by droplet fuel). That is.

従って、このステップST25においては、その通常閉弁時期のままで運転した場合に燃焼室CC内の燃料Fを殆ど霧化させることが可能なのか否かを機関温度T等に基づいて判定し、その一部が液滴燃料になってしまう可能性があるほどに低温の圧縮端温度となるならば、吸気バルブ31の閉弁時期を変更する必要があると判断する。例えば、機関温度Tが低くても燃料Fの燃料性状(蒸発特性)が良好な場合や燃料噴射量が少量の場合には、通常閉弁時期のままでも燃料Fを霧化させるに十分な圧縮端温度を得られると判断し、吸気バルブ31の閉弁時期の変更の必要なしとする。また、機関温度Tが低く且つ燃料性状(蒸発特性)が悪くても燃料噴射量が少量の場合には、燃焼室CC内の燃料Fが殆ど霧化される可能性もある。これが為、その可能性があるときには、通常閉弁時期のままでも燃料Fを霧化させるに十分な圧縮端温度を得られると判断し、吸気バルブ31の閉弁時期の変更の必要なしとする。尚、これらの場合の機関温度T,燃料性状(蒸発特性)の度合い及び燃料噴射量については、予め実験やシミュレーションを行い、例えばマップデータとして用意しておけばよい。   Accordingly, in this step ST25, it is determined based on the engine temperature T or the like whether or not the fuel F in the combustion chamber CC can be almost atomized when operating with the normal valve closing timing. If the compression end temperature is so low that a part of the fuel may become droplet fuel, it is determined that the closing timing of the intake valve 31 needs to be changed. For example, when the fuel property (evaporation characteristic) of the fuel F is good even when the engine temperature T is low, or when the fuel injection amount is small, compression sufficient to atomize the fuel F even at the normal closing timing. It is determined that the end temperature can be obtained, and it is determined that there is no need to change the valve closing timing of the intake valve 31. Further, even when the engine temperature T is low and the fuel property (evaporation characteristic) is poor, if the fuel injection amount is small, the fuel F in the combustion chamber CC may be almost atomized. For this reason, when there is such a possibility, it is determined that the compression end temperature sufficient to atomize the fuel F can be obtained even when the valve closing timing is normally maintained, and there is no need to change the valve closing timing of the intake valve 31. . Note that the engine temperature T, the degree of fuel properties (evaporation characteristics), and the fuel injection amount in these cases may be prepared in advance, for example, as map data by conducting experiments and simulations.

このステップST25で吸気バルブ31の閉弁時期を変更する必要なしと判断された場合、つまり通常閉弁時期のままでも十分な圧縮端温度を得られると判断された場合、圧縮比/膨張比制御手段は、吸気バルブ31の閉弁時期を通常閉弁時期に保たせたまま本演算処理を終える。   If it is determined in step ST25 that it is not necessary to change the valve closing timing of the intake valve 31, that is, if it is determined that a sufficient compression end temperature can be obtained even with the normal valve closing timing, the compression ratio / expansion ratio control is performed. The means ends this calculation process while keeping the closing timing of the intake valve 31 at the normal closing timing.

一方、この圧縮比/膨張比制御手段は、そのステップST25で吸気バルブ31の閉弁時期を変更する必要ありと判断した場合、上記ステップST5の機関温度T,ステップST15の燃料性状(蒸発特性)やステップST20の燃料噴射量、更には機関回転数や機関負荷(吸入空気量)等に基づいて、燃焼室CC内の燃料Fが殆ど霧化するまで圧縮端温度を上昇させることの可能な吸気バルブ31の閉弁時期を求める(ステップST30)。このステップST30においては、例えば、機関温度Tが低温であるほど、蒸発特性が悪いほど、燃料噴射量が多いほど、吸気バルブ31の閉弁時期を下死点に近づける。   On the other hand, when the compression ratio / expansion ratio control means determines that it is necessary to change the closing timing of the intake valve 31 in step ST25, the engine temperature T in step ST5 and the fuel property (evaporation characteristics) in step ST15. Intake that can raise the compression end temperature until the fuel F in the combustion chamber CC is almost atomized based on the fuel injection amount in step ST20, the engine speed, the engine load (intake air amount), and the like. The valve closing timing of the valve 31 is obtained (step ST30). In this step ST30, for example, the closing timing of the intake valve 31 is brought closer to the bottom dead center as the engine temperature T is lower, the evaporation characteristic is worse, and the fuel injection amount is larger.

そして、この圧縮比/膨張比制御手段は、そのステップST30で求めた吸気バルブ31の閉弁時期と通常閉弁時期との差から吸気バルブ31の位相制御量を演算する(ステップST35)。   Then, the compression ratio / expansion ratio control means calculates the phase control amount of the intake valve 31 from the difference between the closing timing and the normal closing timing of the intake valve 31 obtained in step ST30 (step ST35).

このステップST35においては、その閉弁時期の差がそのまま位相制御量となる。つまり、吸気バルブ31の作用角を変えてしまうと吸入空気量が大きく変わってしまうので、本実施例1においては、その差の分だけ吸気バルブ31の閉弁時期を下死点側に変更すると共に、同じくその差の分だけ吸気バルブ31の開弁時期も変更することにする。この場合には、吸気バルブ31の閉弁時期が進角制御されたならば吸気バルブ31の開弁時期も進角制御され、その閉弁時期が遅角制御されたならば吸気開弁時期も遅角制御されるように位相制御量が求められる。   In step ST35, the difference in valve closing timing is directly used as the phase control amount. That is, if the operating angle of the intake valve 31 is changed, the amount of intake air changes greatly. Therefore, in the first embodiment, the closing timing of the intake valve 31 is changed to the bottom dead center side by the difference. At the same time, the valve opening timing of the intake valve 31 is also changed by the difference. In this case, if the valve closing timing of the intake valve 31 is controlled to advance, the valve opening timing of the intake valve 31 is also controlled to advance, and if the valve closing timing is controlled to retard, the intake valve opening timing is also controlled. The phase control amount is determined so that the retard angle is controlled.

本実施例1の圧縮比/膨張比制御手段は、そのステップST35で求めた位相制御量となるよう吸気バルブ可変手段32を駆動制御して、吸気バルブ31の位相制御を実行する(ステップST40)。   The compression ratio / expansion ratio control means of the first embodiment controls the intake valve variable means 32 so as to achieve the phase control amount obtained in step ST35, and executes phase control of the intake valve 31 (step ST40). .

これにより、その吸気バルブ31は、通常の機関冷間時におけるアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)運転時に対して開弁時期と閉弁時期が変更される。これが為、その際の内燃機関においては、吸気バルブ31の閉弁時期が通常の機関冷間時におけるアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)運転時に対して下死点側に変更されるので、実圧縮比が大きくなって、そのアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)運転時よりも圧縮端温度が上昇する。   As a result, the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve 31 are changed with respect to the Atkinson cycle (mirror cycle) operation during normal engine cold. For this reason, in the internal combustion engine at that time, the closing timing of the intake valve 31 is changed to the bottom dead center side with respect to the Atkinson cycle (Miller cycle) operation when the engine is cold, so that the actual compression ratio is It becomes larger and the compression end temperature rises than during the Atkinson cycle (Miller cycle) operation.

このように、本実施例1の内燃機関は、機関冷間時に低蒸発特性燃料Fを使用しても、実圧縮比を大きくして圧縮端温度を上昇させることで燃焼室CC内に供給されたその燃料Fの蒸発(霧化)が促進されるようになるので、燃焼室CC内での液滴燃料の発生が抑えられて、点火プラグ61のプラグ被り現象を抑制することができる。これが為、この内燃機関においては、機関出力を確保することができ、更に低温始動時における始動性を確保することもできる。   As described above, the internal combustion engine of the first embodiment is supplied into the combustion chamber CC by increasing the actual compression ratio and increasing the compression end temperature even when the low evaporation characteristic fuel F is used when the engine is cold. Further, since the evaporation (atomization) of the fuel F is promoted, the generation of droplet fuel in the combustion chamber CC is suppressed, and the plug covering phenomenon of the spark plug 61 can be suppressed. For this reason, in this internal combustion engine, the engine output can be ensured, and further the startability at the low temperature start can be ensured.

本発明に係る内燃機関の実施例2を図4及び図5に基づいて説明する。   A second embodiment of the internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.

前述した実施例1においては、吸気バルブ31の作用角を保ったまま、新たな閉弁時期に対応させて吸気バルブ31の位相を変更した。例えば、吸気バルブ31は、図4の上図から中図へと位相が変えられている。その図4の上図は、通常のアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)運転時における吸気バルブ31の開弁時期及び閉弁時期を示す図であって、吸気バルブ31の閉弁時期を下死点よりも遅角側に設定したものである。一方、その図4の中図は、機関冷間時に低蒸発特性燃料Fを用いるときの吸気バルブ31の開弁時期及び閉弁時期を示す図であって、実施例1における吸気バルブ31の位相変更のみを実行して吸気バルブ31の閉弁時期を下死点側に進角させた際のものである。   In the first embodiment described above, the phase of the intake valve 31 is changed corresponding to the new valve closing timing while maintaining the operating angle of the intake valve 31. For example, the phase of the intake valve 31 is changed from the upper diagram of FIG. 4 to the middle diagram. The upper diagram of FIG. 4 is a diagram showing the opening timing and closing timing of the intake valve 31 during normal Atkinson cycle (Miller cycle) operation. The closing timing of the intake valve 31 is lower than the bottom dead center. This is set on the retard side. On the other hand, the middle diagram of FIG. 4 is a diagram showing the opening timing and closing timing of the intake valve 31 when the low-evaporation characteristic fuel F is used when the engine is cold, and the phase of the intake valve 31 in the first embodiment. This is when only the change is executed and the closing timing of the intake valve 31 is advanced to the bottom dead center side.

ここで、吸気バルブ31の閉弁時期の変更後の位置と吸気バルブ31の作用角にもよるが、実施例1の如く実圧縮比を大きくする為に吸気バルブ31の位相を変更した場合には、図4の中図に示すように吸気バルブ31の開弁時期が上死点(TDC)に対して進角側へと変更されると、上死点側に近づいているピストン13と開弁した吸気バルブ31とがぶつかってしまい、そのピストン13や吸気バルブ31を破損させてしまう可能性がある。   Here, depending on the position after the change of the closing timing of the intake valve 31 and the operating angle of the intake valve 31, when the phase of the intake valve 31 is changed to increase the actual compression ratio as in the first embodiment. 4, when the opening timing of the intake valve 31 is changed to the advance side with respect to the top dead center (TDC), as shown in the middle diagram of FIG. The valved intake valve 31 may collide with the piston 13 or the intake valve 31.

そこで、本実施例2においては、吸気バルブ31の位相制御に加えて吸気バルブ31の作用角とリフト量の変更も行い、ピストン13と吸気バルブ31の干渉を回避させるように構成する。   Therefore, in the second embodiment, in addition to the phase control of the intake valve 31, the operating angle and lift amount of the intake valve 31 are also changed to avoid interference between the piston 13 and the intake valve 31.

具体的に、本実施例2の内燃機関は、先ず、前述した実施例1の内燃機関において吸気バルブ可変手段32を変更する。本実施例2の吸気バルブ可変手段32は、吸気バルブ31の開閉時期を変化させる吸気バルブ開閉時期可変手段としての機能と、吸気バルブ31の作用角を変化させる吸気バルブ作用角可変手段としての機能と、吸気バルブ31のリフト量を変化させる吸気バルブリフト量可変手段としての機能と、を併せ持ったものである。つまり、本実施例2の内燃機関においては、電子制御装置1の吸気バルブ動作制御手段が運転条件等に応じて吸気バルブ可変手段32を駆動制御し、これによって吸気バルブ31の開閉時期、作用角やリフト量を運転条件等に応じた好適なものへと変更させることができる。尚、本実施例2の内燃機関においても、かかる吸気バルブ可変手段32と同様の作用効果を得るべく電磁駆動弁を利用してもよい。   Specifically, the internal combustion engine of the second embodiment first changes the intake valve varying means 32 in the internal combustion engine of the first embodiment described above. The intake valve varying means 32 according to the second embodiment functions as an intake valve opening / closing timing varying means for changing the opening / closing timing of the intake valve 31 and as an intake valve working angle varying means for changing the operating angle of the intake valve 31. And a function as an intake valve lift amount varying means for changing the lift amount of the intake valve 31. In other words, in the internal combustion engine of the second embodiment, the intake valve operation control means of the electronic control device 1 drives and controls the intake valve variable means 32 according to the operating conditions and the like. And the lift amount can be changed to a suitable one according to the operating conditions. In the internal combustion engine of the second embodiment, an electromagnetically driven valve may be used to obtain the same operation effect as that of the intake valve varying means 32.

また、本実施例2においては、その吸気バルブ可変手段32を実施例1と同様に圧縮比/膨張比可変手段として利用する。従って、この吸気バルブ可変手段32は、その動作が電子制御装置1の圧縮比/膨張比制御手段によっても制御されることになる。本実施例2の圧縮比/膨張比制御手段は、実施例1と同じ制御機能に加えて、吸気バルブ31の作用角及びリフト量に関わる制御機能も備えている。   In the second embodiment, the intake valve varying means 32 is used as the compression ratio / expansion ratio varying means as in the first embodiment. Accordingly, the operation of the intake valve variable means 32 is also controlled by the compression ratio / expansion ratio control means of the electronic control unit 1. The compression ratio / expansion ratio control means of the second embodiment has a control function related to the operating angle and lift amount of the intake valve 31 in addition to the same control function as that of the first embodiment.

ここでは、上述した図4の中図の如きピストン13と吸気バルブ31の干渉が引き起こされる可能性のあるときに、実施例1と同じ位相制御による吸気バルブ31の開閉時期の位置から少なくとも開弁時期の位置を上死点又はその近くに移動させるよう圧縮比/膨張比制御手段が構成されている。つまり、その圧縮比/膨張比制御手段は、少なくとも開弁時期の位置を上死点寄りに遅角制御することによって吸気バルブ31の作用角を変更するようにしている。   Here, when there is a possibility of interference between the piston 13 and the intake valve 31 as shown in the middle diagram of FIG. 4, the valve is opened at least from the position of the opening / closing timing of the intake valve 31 by the same phase control as in the first embodiment. The compression ratio / expansion ratio control means is configured to move the position of the time to or near top dead center. In other words, the compression ratio / expansion ratio control means changes the operating angle of the intake valve 31 by controlling the delay of at least the position of the valve opening timing toward the top dead center.

ここで、吸気バルブ31の開弁時期を上死点寄りに変更した場合には、その吸気バルブ31の作用角が小さくなってしまうので、吸気バルブ31のリフト量が不変ならば吸入空気量が減ってしまう。そして、その吸入空気量の減少によって、燃焼室CC内の燃料Fの液滴化が起こり易くなり、また、機関出力の低下をも招いてしまう可能性がある。これが為、本実施例2においては、吸入空気量の変動を抑えるべく、吸気バルブ31のリフト量を増加させて吸入空気量の減少分を補うように圧縮比/膨張比制御手段を構成する。   Here, if the valve opening timing of the intake valve 31 is changed to near the top dead center, the operating angle of the intake valve 31 becomes small. Therefore, if the lift amount of the intake valve 31 is not changed, the intake air amount is reduced. It will decrease. Due to the reduction of the intake air amount, the fuel F in the combustion chamber CC is liable to be formed into droplets, and the engine output may be reduced. Therefore, in the second embodiment, the compression ratio / expansion ratio control means is configured to increase the lift amount of the intake valve 31 to compensate for the decrease in the intake air amount in order to suppress fluctuations in the intake air amount.

例えば、図4の下図においては、図4の中図の如き状態となるところを、吸気バルブ31の開弁時期を上死点よりも遅角側に移動させると共に閉弁時期を実施例1の位相制御によるものよりも僅かに遅角側へと移動させ、更にその吸気バルブ31の作用角の変更に加えて吸気バルブ31のリフト量を増加させ、これによって吸入空気量の変動を抑えつつピストン13と吸気バルブ31の干渉を回避し、プラグ被り現象の抑制という主命題を達成している。つまり、図4の下図は、機関冷間時に低蒸発特性燃料Fを用いるときの吸気バルブ31の開弁時期及び閉弁時期を示す図であって、実施例1における吸気バルブ31の位相制御のみならず吸気バルブ31の作用角制御及びリフト量制御についても実行させた際のものである。尚、図4の下図は吸気バルブ31の開閉時期を表したものであるので、この図4の下図においては、リフト量制御についての図示を行っていない。   For example, in the lower diagram of FIG. 4, the valve opening timing of the intake valve 31 is moved to the retard side from the top dead center and the valve closing timing of the first embodiment is changed as shown in the middle diagram of FIG. 4. The piston is moved slightly to the retard side than that by the phase control, and further, the lift amount of the intake valve 31 is increased in addition to the change of the working angle of the intake valve 31, thereby suppressing the fluctuation of the intake air amount. 13 and the intake valve 31 are avoided, and the main proposition of suppressing the plug covering phenomenon is achieved. That is, the lower diagram of FIG. 4 is a diagram showing the opening timing and closing timing of the intake valve 31 when using the low evaporation characteristic fuel F when the engine is cold, and only the phase control of the intake valve 31 in the first embodiment. In other words, the operation angle control and lift amount control of the intake valve 31 are also executed. 4 shows the opening / closing timing of the intake valve 31, and therefore the lift amount control is not shown in the lower diagram of FIG.

以下、本実施例2の内燃機関の機関冷間時における動作を図5のフローチャートに基づいて説明する。尚、その図5のステップST5〜ST35までは実施例1の図3のステップST5〜ST35までと同じであるので、これらについての説明は省略する。   Hereinafter, the operation of the internal combustion engine of the second embodiment when the engine is cold will be described based on the flowchart of FIG. Since steps ST5 to ST35 in FIG. 5 are the same as steps ST5 to ST35 in FIG. 3 of the first embodiment, description thereof will be omitted.

本実施例2の圧縮比/膨張比制御手段は、ステップST35で吸気バルブ31の位相制御量を求めた後、その位相制御による吸気バルブ31の開弁時期がピストン13と吸気バルブ31の干渉を引き起こす虞のあるものなのか否かについて判断する(ステップST36)。   The compression ratio / expansion ratio control means of the second embodiment obtains the phase control amount of the intake valve 31 in step ST35, and then the opening timing of the intake valve 31 by the phase control causes interference between the piston 13 and the intake valve 31. Judgment is made as to whether or not there is a possibility of causing it (step ST36).

ここで、ピストン13と吸気バルブ31の干渉が起こらないと判断された場合、圧縮比/膨張比制御手段は、後述するステップST41に進み、ステップST35の位相制御量に基づいて吸気バルブ31の位相を変更させる。つまり、この場合には、実施例1と同様の吸気バルブ31の位相制御のみの実行によって吸気バルブ31の開閉時期が変更され、ピストン13と吸気バルブ31を干渉させることなく点火プラグ61のプラグ被り現象を抑制することができる。   Here, if it is determined that the interference between the piston 13 and the intake valve 31 does not occur, the compression ratio / expansion ratio control means proceeds to step ST41 described later, and the phase of the intake valve 31 is determined based on the phase control amount of step ST35. To change. That is, in this case, the opening / closing timing of the intake valve 31 is changed by performing only the phase control of the intake valve 31 as in the first embodiment, and the plug cover of the spark plug 61 is made without causing the piston 13 and the intake valve 31 to interfere with each other. The phenomenon can be suppressed.

一方、この圧縮比/膨張比制御手段は、ステップST30で吸気バルブ31の閉弁時期が進角側に演算されたことに起因して、上記ステップST36でピストン13と吸気バルブ31が干渉する虞ありと判断した場合、そのような干渉を回避させ得る吸気バルブ31の開弁時期を演算する(ステップST37)。このステップST37においては、上死点又は上死点の近くに吸気バルブ31の開弁時期が求められる。   On the other hand, the compression ratio / expansion ratio control means may cause interference between the piston 13 and the intake valve 31 in step ST36 due to the fact that the closing timing of the intake valve 31 is calculated to be advanced in step ST30. If it is determined that there is, the opening timing of the intake valve 31 that can avoid such interference is calculated (step ST37). In this step ST37, the valve opening timing of the intake valve 31 is obtained at or near the top dead center.

吸気バルブ31はそのステップST37の開弁時期の変更によって作用角が小さくなるので、本実施例2の圧縮比/膨張比制御手段は、吸入空気量の減少を抑えることが可能な吸気バルブ31の作用角とリフト量を求める(ステップST38)。このステップST38においては、リフト量の増加のみで吸入空気量の変動を回避できるならば新たなリフト量のみが演算され、作用角の増大とリフト量の増加を図らなければ吸入空気量の変動を回避できないならば新たな作用角とリフト量が演算される。   Since the operating angle of the intake valve 31 is reduced by changing the valve opening timing in step ST37, the compression ratio / expansion ratio control means of the second embodiment is configured to reduce the intake air amount. A working angle and a lift amount are obtained (step ST38). In this step ST38, if a change in the intake air amount can be avoided only by an increase in the lift amount, only a new lift amount is calculated. If the increase in the operating angle and the lift amount are not intended, the change in the intake air amount is calculated. If it cannot be avoided, a new operating angle and lift amount are calculated.

そして、この圧縮比/膨張比制御手段は、ステップST30で求めた吸気バルブ31の閉弁時期,ステップST37で求めた吸気バルブ31の開弁時期及びステップST38で求めた吸気バルブ31の作用角とリフト量に基づいて、プラグ被り現象及びピストン13と吸気バルブ31の干渉の双方を回避し得る吸気バルブ31の開閉時期を演算する(ステップST39)。例えば、この場合には、ステップST30で求めた吸気バルブ31の閉弁時期を僅かに遅角側へと移動させると共に、ステップST37で求めた吸気バルブ31の開弁時期を僅かに進角側へと移動させる。   The compression ratio / expansion ratio control means includes the closing timing of the intake valve 31 obtained in step ST30, the opening timing of the intake valve 31 obtained in step ST37, and the operating angle of the intake valve 31 obtained in step ST38. Based on the lift amount, the opening / closing timing of the intake valve 31 that can avoid both the plug covering phenomenon and the interference between the piston 13 and the intake valve 31 is calculated (step ST39). For example, in this case, the closing timing of the intake valve 31 obtained in step ST30 is slightly moved to the retard side, and the opening timing of the intake valve 31 obtained in step ST37 is slightly advanced. And move.

この場合の圧縮比/膨張比制御手段は、そのステップST39で再演算された開閉時期となるよう吸気バルブ可変手段32を駆動制御して、通常の機関冷間時におけるアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)運転時に対して吸気バルブ31の開閉時期を変更する(ステップST41)。   In this case, the compression ratio / expansion ratio control means drives and controls the intake valve variable means 32 so that the opening / closing timing recalculated in step ST39, and performs an Atkinson cycle (mirror cycle) operation when the engine is cold. The opening / closing timing of the intake valve 31 is changed with respect to the hour (step ST41).

これにより、その際の内燃機関においては、吸気バルブ31の閉弁時期が通常の機関冷間時におけるアトキンソンサイクル(ミラーサイクル)運転時よりも下死点側に変更されるので、実圧縮比が大きくなって圧縮端温度が上昇する。更に、その際の内燃機関においては、吸気バルブ31の開弁時期、吸気バルブ31の作用角やリフト量についても上記の如く調整しているので、吸入空気量の変動を抑えつつピストン13と吸気バルブ31の干渉を回避することができる。   As a result, in the internal combustion engine at that time, the closing timing of the intake valve 31 is changed to the bottom dead center side than during the Atkinson cycle (mirror cycle) operation when the engine is cold, so the actual compression ratio is It becomes larger and the compression end temperature rises. Further, in the internal combustion engine at that time, the valve opening timing of the intake valve 31, the operating angle of the intake valve 31 and the lift amount are also adjusted as described above, so that the piston 13 and the intake air are suppressed while suppressing fluctuations in the intake air amount. Interference with the valve 31 can be avoided.

このように、本実施例2の内燃機関は、実施例1と同様に、機関冷間時に低蒸発特性燃料Fを使用しても、圧縮端温度を上昇させることによって燃焼室CC内に供給されたその燃料Fの蒸発(霧化)が促進されるようになるので、液滴燃料の発生が抑えられて、点火プラグ61のプラグ被り現象を抑制することができる。そして、その際には、吸入空気量の変動を抑えつつピストン13と吸気バルブ31の干渉を回避することができるので、吸入空気量の減少に伴う燃焼室CC内の燃料Fの液滴化や機関出力の低下についても回避されるようになる。従って、本実施例2の内燃機関は、ピストン13と吸気バルブ31の干渉及び機関出力の低下を回避しながら、プラグ被り現象の発生をより効果的に抑制することができる。これが為、この内燃機関においては、機関出力の確保や低温始動時における始動性の確保のみならず、ピストン13や吸気バルブ31の破損をも防ぐことができるようになる。   Thus, the internal combustion engine of the second embodiment is supplied into the combustion chamber CC by raising the compression end temperature even when the low evaporation characteristic fuel F is used when the engine is cold, as in the first embodiment. Further, since the evaporation (atomization) of the fuel F is promoted, the generation of the droplet fuel can be suppressed, and the plug covering phenomenon of the spark plug 61 can be suppressed. In this case, since the interference between the piston 13 and the intake valve 31 can be avoided while suppressing fluctuations in the intake air amount, the fuel F in the combustion chamber CC can be formed into droplets as the intake air amount decreases. A decrease in engine output is also avoided. Therefore, the internal combustion engine of the second embodiment can more effectively suppress the occurrence of the plug covering phenomenon while avoiding interference between the piston 13 and the intake valve 31 and a decrease in engine output. For this reason, in this internal combustion engine, it is possible not only to ensure engine output and startability at low temperature start, but also to prevent damage to the piston 13 and the intake valve 31.

以上のように、本発明に係る内燃機関は、燃料の蒸発特性が悪くてもプラグ被り現象を抑制することのできる技術として有用である。   As described above, the internal combustion engine according to the present invention is useful as a technique capable of suppressing the plug covering phenomenon even when the fuel evaporation characteristic is poor.

本発明に係る内燃機関の一例について示す図である。It is a figure shown about an example of the internal combustion engine which concerns on this invention. 吸気バルブの閉弁時期と実圧縮比及び圧縮端温度との関係について説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the valve closing timing of an intake valve, an actual compression ratio, and compression end temperature. 本発明に係る内燃機関の実施例1の演算処理動作について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the arithmetic processing operation | movement of Example 1 of the internal combustion engine which concerns on this invention. 実施例2の吸気バルブの開閉時期について説明する図である。It is a figure explaining the opening / closing timing of the intake valve of Example 2. FIG. 本発明に係る内燃機関の実施例2の演算処理動作について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the arithmetic processing operation | movement of Example 2 of the internal combustion engine which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 電子制御装置
17 水温センサ
31 吸気バルブ
32 吸気バルブ可変手段
50 燃料供給装置
54 燃料噴射弁
61 点火プラグ
83 排気センサ
91 アルコール濃度センサ
CC 燃焼室
F 燃料
1 Electronic Control Unit 17 Water Temperature Sensor 31 Intake Valve 32 Intake Valve Variable Means 50 Fuel Supply Device 54 Fuel Injection Valve 61 Spark Plug 83 Exhaust Sensor 91 Alcohol Concentration Sensor CC Combustion Chamber F Fuel

Claims (6)

実圧縮比と実膨張比の大きさの関係を変化させることのできる圧縮比/膨張比可変手段を備えた内燃機関において、
燃焼室に供給される燃料の蒸発特性を判定する燃料蒸発特性判定手段と、該燃料蒸発特性判定手段によって判定された前記燃料の蒸発特性が低蒸発特性を示す場合に当該蒸発特性が高蒸発特性の場合よりも実圧縮比が大きくなるよう前記圧縮比/膨張比可変手段の制御を行う圧縮比/膨張比制御手段と、を設けたことを特徴とする内燃機関。
In an internal combustion engine provided with a compression ratio / expansion ratio variable means capable of changing the relationship between the actual compression ratio and the actual expansion ratio,
A fuel evaporation characteristic determining means for determining an evaporation characteristic of the fuel supplied to the combustion chamber; and when the fuel evaporation characteristic determined by the fuel evaporation characteristic determining means shows a low evaporation characteristic, the evaporation characteristic is a high evaporation characteristic. An internal combustion engine comprising: a compression ratio / expansion ratio control means for controlling the compression ratio / expansion ratio variable means so that the actual compression ratio becomes larger than in the case of the above.
前記圧縮比/膨張比制御手段は、前記燃料の蒸発特性が高蒸発特性のときに実圧縮比よりも実膨張比を大きくした運転ができるように構成し、実圧縮比よりも実膨張比を大きくして運転させる際に前記燃料蒸発特性判定手段によって前記燃料の蒸発特性が低蒸発特性であると判定された場合、該蒸発特性が高蒸発特性の場合よりも実圧縮比を大きくすべく前記圧縮比/膨張比可変手段の制御を行うように構成したことを特徴とする請求項1記載の内燃機関。   The compression ratio / expansion ratio control means is configured to be able to operate with an actual expansion ratio larger than the actual compression ratio when the fuel evaporation characteristic is a high evaporation characteristic. When the fuel evaporation characteristic determining means determines that the fuel evaporation characteristic is a low evaporation characteristic when the fuel evaporation characteristic is increased, the fuel compression characteristic determination means determines that the actual compression ratio is larger than when the evaporation characteristic is a high evaporation characteristic. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the compression ratio / expansion ratio variable means is controlled. 前記圧縮比/膨張比制御手段は、前記燃料の蒸発特性に応じて実圧縮比を大きくするように構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the compression ratio / expansion ratio control means is configured to increase an actual compression ratio in accordance with an evaporation characteristic of the fuel. 前記圧縮比/膨張比可変手段は、吸気バルブの開閉時期を変更可能な吸気バルブ開閉時期可変手段であり、
前記圧縮比/膨張比制御手段は、実圧縮比を大きくする際、前記吸気バルブの閉弁時期を下死点に近づけるべく前記吸気バルブ開閉時期可変手段の制御を行うよう構成したことを特徴とする請求項1,2又は3に記載の内燃機関。
The compression ratio / expansion ratio variable means is intake valve opening / closing timing variable means capable of changing the opening / closing timing of the intake valve,
The compression ratio / expansion ratio control means is configured to control the intake valve opening / closing timing variable means to bring the closing timing of the intake valve close to bottom dead center when increasing the actual compression ratio. An internal combustion engine according to claim 1, 2 or 3.
前記圧縮比/膨張比制御手段は、実圧縮比を大きくする際、前記吸気バルブの閉弁時期を下死点又はその近くにすべく前記吸気バルブ開閉時期可変手段の制御を行うよう構成したことを特徴とする請求項4記載の内燃機関。   The compression ratio / expansion ratio control means is configured to control the intake valve opening / closing timing variable means so that the closing timing of the intake valve is at or near the bottom dead center when the actual compression ratio is increased. The internal combustion engine according to claim 4. 前記圧縮比/膨張比可変手段は、更に前記吸気バルブの作用角を変化させる機能と当該吸気バルブのリフト量を変化させる機能とを有し、
前記圧縮比/膨張比制御手段は、実圧縮比を大きくする為に前記吸気バルブの閉弁時期を進角制御することで当該吸気バルブの開弁時期が上死点よりも進角側になるならば、該吸気バルブの開弁時期を少なくとも遅角制御すると共に当該吸気バルブのリフト量を増加させるよう構成したことを特徴とする請求項4又は5に記載の内燃機関。
The compression ratio / expansion ratio variable means further has a function of changing a working angle of the intake valve and a function of changing a lift amount of the intake valve,
The compression ratio / expansion ratio control means advances the closing timing of the intake valve to increase the actual compression ratio, so that the opening timing of the intake valve is advanced from the top dead center. The internal combustion engine according to claim 4 or 5, wherein the opening timing of the intake valve is at least retarded and the lift amount of the intake valve is increased.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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